Revisión teórica
Frentes fríos y nubosidad: corrientes conducentes
El mecanismo físico por el cual se desarrollan los frentes fríos es el movimiento relativo del aire frío (AF) respecto del aire cálido (AC). La masa de aire cálido asciende sobre la zona baroclínica que separa ambas masas de aire mientras que el aire frío se desplaza por debajo. De acuerdo al contenido de humedad presente, el ascenso de aire puede generar nubosidad y precipitación.
Para entender la precipitación o la nubosidad asociada a las zonas frontales se debe partir del concepto de corrientes conducentes o cintas transportadoras (Conveyor Belt en inglés). Estas corrientes son flujos o franjas de aire relativamente estrechas que fluyen a lo largo de superficies isoentrópicas inclinadas (θe o θw). Dichas corrientes de aire se definen en un sentido de flujo relativo al sistema frontal y, por lo tanto, representan trayectorias de aire a través del ciclón asociado durante su movimiento y evolución (Relative streams).
Existen tres tipos de corrientes conducentes:
- Corriente conducente cálida (CCC): Es una corriente de aire ascendente que se origina en el aire caliente y que transporta aire cálido y húmedo de niveles bajos a niveles altos, generalmente con una trayectoria hacia el polo. Caracterizada por valores elevados de θe o θw.
- Corriente conducente fría (CCF): Es una corriente de aire que se origina en niveles bajos al sur del frente caliente. Transporta aire frío de niveles bajos y medios, generalmente en dirección al SO, y forma parte de la nubosidad asociada a la forma de coma. Inicialmente es fría y seca (bajos valores de θe o θw).
- Intrusión seca (IS): Al oeste de la CCC se posiciona una corriente de aire descendente ( y, por lo tanto, más seco) que se origina en la troposfera alta. Dicha corriente puede ingresar en la circulación del sistema de baja presión resultando en una "lengua seca" o "intrusión seca", que constituye una región libre de nubes del lado frío del CCF.
Distribución esquemática de las corrientes conducentes. Los números corresponden a niveles de presión expresados en hPa.
Los frentes fríos se pueden dividir en dos categorías: catafrentes y anafrentes, los cuales se pueden describir en función de las corrientes conducentes. La característica principal que distingue estos tipos de frentes fríos es la orientación del jet en los niveles medios y altos de la troposfera:
- En los anafrentes, el eje del jet y la intrusión seca son paralelos a la banda nubosa lo cual promueve su desarrollo por detrás del frente frío en superficie. El aire caliente asciende a lo largo del frente hacia latitudes mayores, y puede producirse lluvia post-frontal.
- En el caso de los catafrentes, el eje del jet cruza la banda nubosa. El aire caliente desciende a lo largo del frente , y puede producirse lluvia adelante o a lo largo del frente.
Esquemas de las distintas corrientes conducentes asociadas a catafrentes fríos (izquierda) y anafrentes fríos (derecha) para el hemisferio sur. AF: aire frío, AC: aire cálido.
Si bien no existen muchos trabajos científicos locales que estudien estos tipos de frentes, en la región de Argentina, la climatología observacional indica que son más frecuentes los frentes fríos del tipo anafrentes. No siempre se puede hacer una distinción clara entre ambos tipos de frentes fríos.
A continuación se presentan algunas características de los catafrentes y de los anafrentes:
| Característica | Catafrente | Anafrente |
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| Aire frío | Se mueve lentamente en relación al aire cálido, generando una moderada convergencia en niveles bajos. | Se mueve rápido respecto del aire cálido generando convergencia intensa en niveles bajos. |
| Corriente conducente cálida |
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Asciende paralela a la zona frontal con una componente hacia atrás más arriba. |
| Nubosidad | Predomina sobre la zona baroclínica y por delante del frente frío en superficie. | La banda nubosa se inclina hacia atrás respecto del frente en superficie, siguiendo la pendiente de la zona baroclínica. |
| Intrusión seca |
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| Precipitación | Mayormente por delante del frente frío en superficie. | Mayormente por detrás del frente frío en superficie. |
Desplazamiento típico de los frentes fríos sobre Sudamérica
La dinámica de los frentes fríos en el extremo sur de Sudamérica se ve fuertemente influenciada por la presencia de la cordillera de los Andes. Esta barrera montañosa se extiende desde latitudes cercanas al Ecuador hasta aproximadamente los 60°S y supera los 3000 metros de altura, en promedio.
Topografía de Sudamérica (Altura en kilómetros)
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En latitudes medias las perturbaciones sinópticas tienen un desplazamiento medio de oeste a este. En particular, en el sur de Sudamérica estas perturbaciones se ven afectadas por la presencia de la cordillera de los Andes, bloqueando su propagación hacia el este. |
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Como consecuencia de esto, los frentes fríos presentan un comportamiento diferencial al oeste y al este de la barrera montañosa en su desplazamiento meridional. Al oeste de los Andes los frentes solo logran alcanzar los 30°S en capas bajas, en cambio al este, logran penetrar hasta latitudes tropicales, más frecuentemente en invierno. |
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El trabajo de Garreaud (2000) explica los procesos dinámicos por los cuales los frentes fríos en invierno logran alcanzar una gran penetración meridional al este de los Andes. Esto último, responde en primer lugar, a que se establece la presencia de un intenso gradiente de presión producto de la interacción del anticiclón migratorio post-frontal y el sistema de baja presión asociado al frente frío que se desplaza frente a las costas del sur de Argentina. |
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Luego, al ingresar el anticiclón sobre el continente se produce un importante flujo ageostrófico hacia el norte debido al bloqueo de la componente zonal del viento hacia el oeste por la cordillera de los Andes. Esto genera una aceleración del flujo hacia el norte, paralelo a la cordillera. De esta forma, los sistemas frontales que atraviesan el continente al este de los Andes se ven canalizados hacia el norte sobre el centro argentino y pueden alcanzar latitudes subtropicales e incluso tropicales. |
Dinámica estacional de los frentes fríos
Existen diferencias en el comportamiento de los frentes fríos de verano e invierno.
a) Verano
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Los frentes fríos de verano presentan las siguientes características:
(*) Mas detalles sobre el rol del SALLJ en el desarrollo de la convección profunda puede encontrarse en el modelo conceptual "SALLJ & MCSs". |
b) Invierno
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Los frentes fríos de invierno presentan las siguientes características:
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Frente frío e interacción con el jet de niveles altos
En niveles altos, entorno de los 250 hPa, se puede encontrar un máximo de viento (corriente en chorro o jet) solidario al sistema frontal frío posicionado al sur de este último. Este máximo tiene asociado circulaciones transversales producto de las componentes ageostróficas que se generan a la entrada y salida del mismo (modelo de los cuatro cuadrantes, Uccellini y Johnson (1979)).
En la región de entrada, en altura, la aceleración del aire debido a la confluencia del flujo genera viento ageostrófico del norte generando zonas de divergencia y convergencia en el lado norte y sur del jet, respectivamente. Esto a su vez provoca que se establezca una celda de circulación directa, con ascensos del lado cálido del frente en superficie y descensos del lado frío. Sin embargo, en la región de salida del jet la desaceleración por la difluencia del flujo favorece un patrón de convergencia y divergencia opuesto al de la región de entrada. Esta configuración promueve el establecimiento de una celda indirecta ageostróficas. De este modo, la zona del frente frío que está en fase con la región de entrada del jet en altura, verá favorecido su desplazamiento al norte debido a estas circulaciones ageostróficas (Vera y Vigliarolo, 2000).
Frentes fríos e interacción con la SACZ
La activación de la Zona de Convergencia del Atlántico Sur (SACZ, modelo conceptual), que suele afectar a la región durante la temporada monzónica de Sudamérica (desde fines de Octubre hasta Abril) modifica el comportamiento y dinámica de los sistemas frontales fríos que atraviesan esta parte del continente.
30 Noviembre 2010 18 UTC - Imagen satelital GOES-E IR 10.8 para un caso de SACZ activa
Cuando la SACZ se encuentra en su fase activa los frentes fríos ven favorecido su desplazamiento hacia el noreste de Argentina y el centro-sur de Brasil hasta alcanzar la región de la SACZ, donde se estacionan. En cambio, durante la fase no activa, los frentes comienzan a debilitarse lentamente al arribar a la región del sur brasilero y luego comienzan a propagarse hacia el Océano Atlántico, sin nunca alcanzar la región de la SACZ (Nieto-Ferreira 2011).
Los episodios de incremento o disminución en la nubosidad convectiva sobre el centro de Argentina se encuentran fuertemente influenciados por la existencia de una estructura dipolar que se puede observar en la OLR , con un centro hacia el norte del Río de la Plata y el otro sobre la SACZ. La circulación en los casos de convección intensificada sobre Argentina se ve caracterizada por un fuerte anticiclón sobre el sur de Brasil que debilita la convección sobre la SACZ, un SALLJ que canaliza la humedad desde el sur de Amazonas hacia la región, y un jet subtropical en niveles altos de gran intensidad (Diaz Aceituno, 2003).
En cambio, cuando se dan eventos de fuerte convección sobre la SACZ y no se tiene la presencia de un fuerte SALLJ sobre el norte argentino, se espera que la convección en el centro del país no sea tan intensa.
Situación de verano con SACZ activa (derecha) y no activa (izquierda). La convección se verá reforzada o inhibida sobre el noreste Argentino según como se canalice el aire cálido y húmedo desde el Amazonas.