¿Qué es el viento geostrófico y cómo se forma?
El viento geostrófico es una de las aproximaciones teóricas (aproximación geostrófica) del comportamiento del viento en la atmósfera más empleadas en meteorología, siendo el resultado del equilibrio entre la fuerza de Coriolis y la fuerza del gradiente horizontal de presión.
Por un lado, la fuerza del gradiente horizontal de presión es aquella generada por la variación de la presión entre dos puntos, de forma que hace que el viento se dirija desde las altas hacia las bajas presiones. Cuanto mayor sea este gradiente, mayor será la velocidad del viento.
Lo que provoca estos gradientes de presión es el calentamiento desigual del planeta, el cual propicia variaciones de temperatura entre distintas áreas geográficas y entre distintas capas de la atmósfera. Esto se traduce en diferentes presiones atmosféricas, provocando el movimiento del aire de unas regiones a otras, con el fin de intentar equilibrar la diferencia de presiones entre ellas.
Aunque la fuerza del gradiente de presión tiene también una componente vertical, en la atmósfera ésta está prácticamente en equilibrio con la fuerza de la gravedad, de manera que se desprecia.
Por tanto, nos quedamos únicamente con la componente horizontal del viento, siendo ésta perpendicular a las isobaras (líneas de igual presión) sobre una superficie horizontal.
Sin embargo, el viento no es perpendicular a las isobaras. Esto es debido a la otra fuerza que entra en juego: la fuerza de Coriolis.
La fuerza o efecto Coriolis hace rotar la velocidad de objetos en movimiento relativo respecto a un sistema de referencia en rotación como es la Tierra. Esto provoca una aceleración relativa del objeto dentro del sistema en rotación. La dirección de la aceleración resultante es perpendicular al eje de rotación del sistema (de la Tierra, en este caso), así como respecto a las componentes tangencial y radial de la velocidad del objeto.
La aceleración de Coriolis es opuesta en su dirección a la del gradiente de presión, de forma que el viento, en vez de ser perpendicular a las isobaras o isohipsas, se desplaza de forma paralela a éstas según la aproximación geostrófica. Como resultado, el viento se desvía hacia la derecha en el hemisferio norte (y hacia la izquierda en el hemisferio sur) respecto a la dirección que tendría considerando únicamente el gradiente de presiones.
De esta forma, en el hemisferio norte el sentido del movimiento es antihorario (ciclónico) alrededor de los mínimos de presión (borrascas), y al contrario para los máximos (anticiclones).
Restricciones de la aproximación geostrófica
La aproximación geostrófica es, como su nombre indica, una aproximación y no una realidad absoluta, ya que entran en juego otros factores y cuenta con limitaciones.
En primer lugar, la hipótesis geostrófica es más “problemática” en latitudes bajas, debido a que en el ecuador la fuerza de Coriolis no existe, mientras que en los polos es máxima.
Además, aunque a gran escala no desempeña un papel determinante, la fuerza centrífuga (causada por la rotación del planeta y por la curvatura que muestran las isobaras alrededor de los distintos anticiclones y borrascas) debilita la circulación geostrófica en torno a las borrascas y la incrementa en el caso de los anticiclones. La dirección de esta fuerza es hacia el exterior del núcleo de altas o bajas presiones.
Por otro lado, la fuerza del rozamiento tiene una gran importancia en la capa más próxima a la superficie terrestre, de manera que provoca la desviación ligera del flujo de aire hacia las bajas presiones, así como una disminución en la velocidad del viento. El rozamiento se puede despreciar en capas medias y altas, y también hay que considerar que su importancia es mayor sobre la superficie continental que sobre la superficie oceánica.
Por último, los diversos accidentes geográficos que existen en los continentes, junto con las variaciones térmicas a menor escala, modifican también la dirección del viento aparente señalado por las isobaras, así como su velocidad.
Por tanto, a escala local y en determinadas zonas geográficas, se necesita considerar también otras fuerzas “menores” (rozamiento, aceleración centrífuga o temperatura) para poder hacer un análisis más completo de la dirección y la velocidad del viento. Esto se conoce como aproximación ageostrófica.
¿En qué se diferencian el viento geostrófico y el viento ciclostrófico?
La aproximación ciclostrófica del viento es el resultado del equilibrio entre el gradiente horizontal de presiones y la fuerza centrífuga. En este caso, se desprecia la fuerza de Coriolis.
Esta aproximación tiene mayor validez en aquellas regiones en las que Coriolis sea despreciable y en las que la fuerza centrífuga tenga mayor importancia. Esto podemos encontrarlo en dos casos: en los ciclones tropicales de latitudes cercanas al ecuador, y en circulaciones intensas cerradas a menor escala como son los tornados y las trombas marinas.
En estas condiciones, el fuerte gradiente de presión proporciona la aceleración centrífuga necesaria para que el viento sea paralelo a las isobaras.
En definitiva, la diferencia entre ambas aproximaciones radica en que mientras que el viento geostrófico es el resultado del equilibrio entre el gradiente de presiones y la fuerza de Coriolis (se desprecia la fuerza centrífuga), el viento ciclostrófico es el resultante del equilibrio entre el gradiente de presiones y la fuerza centrífuga (excluyendo Coriolis).