El viento geostrófico: cuando la presión y la rotación terrestre se equilibran

El viento geostrófico es una aproximación fundamental de la meteorología de latitudes medias. Describe el movimiento del aire cuando la aceleración asociada al gradiente de presión y el efecto de Coriolis se equilibran aproximadamente. El resultado es un viento que, en la atmósfera libre, circula casi paralelo a las isobaras.

1. La fuerza del gradiente de presión #

Una diferencia de presión genera una aceleración dirigida hacia las presiones más bajas:

$$ \vec{F}_{gp}=-\frac{1}{\rho}\nabla p $$

Cuanto mayor es el gradiente horizontal de presión, mayor es la tendencia a acelerar el aire.

2. el efecto de Coriolis desvía el movimiento #

En un sistema de referencia que gira con la Tierra, el movimiento atmosférico experimenta una aceleración aparente de Coriolis. Para el movimiento horizontal se utiliza el parámetro:

$$ f=2\Omega\sin\phi $$

En el hemisferio norte, la desviación se produce hacia la derecha de la trayectoria.

3. El equilibrio geostrófico #

Cuando ambas fuerzas se equilibran aproximadamente:

$$ \vec{F}_{gp}+\vec{F}_C\approx0 $$

El viento resultante es paralelo a las isobaras. Su intensidad aumenta cuando aumenta el gradiente de presión y depende también de la densidad del aire y de la latitud.

Una forma vectorial habitual es:

$$ \vec{V}_g=\frac{1}{f\rho}\hat{k}\times\nabla p $$

4. Por qué el viento real no coincide exactamente #

El equilibrio geostrófico funciona mejor lejos de la superficie y para movimientos de escala sinóptica. Cerca del suelo aparece fricción, que reduce la velocidad y hace que el viento cruce las isobaras hacia las bajas presiones.

En torno a curvaturas fuertes de la trayectoria también entran en juego términos centrífugos y aparece el viento gradiente.

5. Isobaras y velocidad #

Si observamos un mapa y las isobaras están muy juntas, el gradiente de presión es fuerte. En igualdad de condiciones, el viento geostrófico será más intenso.

Esta relación explica por qué una borrasca profunda con isobaras comprimidas puede producir vientos fuertes incluso aunque el centro de la baja esté lejos.

6. Aplicación a una borrasca atlántica #

En una borrasca situada al oeste de Irlanda, por ejemplo, la orientación de las isobaras alrededor del centro permite estimar la dirección general del viento. En Cantabria, la costa y el relieve modifican después el flujo, de modo que el viento observado puede diferir bastante del viento geostrófico.

7. Una herramienta para leer mapas #

El viento geostrófico permite pasar de una imagen de presión a una interpretación dinámica. Si además conocemos la densidad y la latitud, podemos relacionar cuantitativamente el gradiente con la velocidad aproximada.