Dorsal
Abombamiento hacia el polo, geopotenciales altos, curvatura anticiclónica y transporte cálido hacia latitudes altas. Suele asociarse a subsidencia y estabilidad en su eje, pero no de manera universal.
04.1 · Definición
Ondulaciones de escala planetaria
Las ondas de Rossby son perturbaciones de gran escala de un fluido en rotación cuya fuerza restauradora fundamental es el gradiente meridional de vorticidad planetaria. En la atmósfera se manifiestan como meandros de los oestes y de la corriente en chorro, con dorsales dirigidas hacia el polo y vaguadas dirigidas hacia el ecuador.
Las ondas largas atmosféricas suelen tener longitudes de varios miles de kilómetros. En un instante pueden coexistir aproximadamente tres a siete ondas alrededor del hemisferio. El viento puede atravesar el patrón a gran velocidad mientras la fase de la onda avanza lentamente, permanece estacionaria o retrograda.
Aire frío polarAire cálido subtropicalDorsalVaguada
04.2 · Origen
El efecto beta como fuerza restauradora
Variación de Coriolis
La vorticidad planetaria es f = 2Ω sen φ. Aumenta hacia el polo y disminuye hacia el ecuador. Cerca de una latitud de referencia puede aproximarse mediante el plano beta:
f = f₀ + βy con β = ∂f/∂y
Cuando una parcela se desplaza meridionalmente, la variación de f debe compensarse con cambios de vorticidad relativa y espesor para conservar vorticidad potencial. La curvatura resultante tiende a devolver el flujo y genera una oscilación.
Ondas libres y forzadas
Una perturbación puede surgir por inestabilidad barotrópica o baroclínica, calentamiento diabático, contrastes tierra-mar, convección tropical o interacción con grandes cordilleras. Las Montañas Rocosas, el Himalaya y el Atlas modifican la columna y fuerzan trenes de ondas estacionarios o cuasiestacionarios.
Idea clave: la trayectoria del aire, la fase de la onda y el transporte de energía no tienen por qué desplazarse a la misma velocidad ni en la misma dirección.
04.3 · Conservación
Vorticidad potencial
En el modelo barotrópico no divergente, la vorticidad absoluta se conserva siguiendo el movimiento:
D(ζ + f)/Dt = 0
Si una parcela se mueve hacia el norte en el hemisferio norte, f aumenta y la vorticidad relativa ζ debe hacerse más anticiclónica. Si se desplaza hacia el sur, f disminuye y la parcela adquiere curvatura ciclónica. En una atmósfera estratificada se conserva, en ausencia de fricción y calentamiento diabático, la vorticidad potencial de Ertel:
PV = (1/ρ) · ζₐ · ∇θ
Los gradientes de PV, especialmente cerca de la tropopausa dinámica, actúan como una guía de ondas. Las anomalías de PV positiva corresponden con frecuencia a vaguadas y aire estratosférico descendido; las anomalías negativas o reducidas se relacionan con dorsales y aire troposférico elevado.
04.4 · Propagación
Velocidad de fase y velocidad de grupo
Relación de dispersión
Para una onda barotrópica lineal sobre un flujo zonal medio U:
ω = Uk − βk/(k² + l²)
cₓ = ω/k = U − β/(k² + l²)
Respecto al flujo medio, la fase se propaga hacia el oeste. En coordenadas terrestres puede avanzar al este si U supera el término de propagación retrógrada.
Desarrollo aguas abajo
La energía se propaga con la velocidad de grupo, que difiere de la velocidad de fase. Un paquete de ondas puede amplificar sucesivamente dorsales y vaguadas aguas abajo. Así, una perturbación del Pacífico o Norteamérica puede reorganizar el Atlántico y Europa antes de que una misma vaguada recorra todo el trayecto.
La dispersión explica que ondas de distinta longitud evolucionen a velocidades diferentes, que un tren de ondas se expanda y que aparezcan teleconexiones.
04.5 · Morfología sinóptica
Dorsales, vaguadas y advección de vorticidad
Vaguada
Penetración hacia el ecuador, geopotenciales bajos, curvatura ciclónica y aire frío en niveles medios. Delante de la vaguada suele aumentar la advección de vorticidad ciclónica con la altura.
Inclinación
La orientación del eje indica fase evolutiva. Una vaguada de inclinación positiva, neutra o negativa produce distribuciones diferentes de PVA, divergencia, frentes y ciclogénesis.
El movimiento vertical no debe inferirse únicamente por la curvatura. Conviene combinar advección diferencial de vorticidad, advección térmica, vectores Q, frontogénesis, divergencia ageostrófica y procesos diabáticos. La advección de vorticidad positiva creciente con la altura favorece ascenso cuasigeostrófico; la negativa, descenso.
04.6 · Evolución no lineal
Amplificación, rotura y bloqueo
- Amplificación: aumenta el transporte meridional de calor y momento; la dorsal se extiende al norte y la vaguada al sur.
- Estrechamiento: la fuerte deformación crea filamentos de PV y un cuello en la vaguada o dorsal.
- Rotura ciclónica o anticiclónica: las superficies de PV se pliegan irreversiblemente y mezclan aire de distinta procedencia.
- Aislamiento: una baja fría puede separarse de los oestes y formar una DANA; una dorsal aislada puede crear una alta cerrada.
- Bloqueo: un patrón Ω o Rex puede permanecer casi estacionario y desviar borrascas durante días o semanas.
La rotura anticiclónica suele inclinar las estructuras del suroeste al nordeste en el flanco ecuatorial del chorro; la ciclónica favorece inclinación sureste-noroeste en el flanco polar. La clasificación real se realiza sobre mapas de PV isentrópica y viento.
04.7 · Análisis operativo
Cómo estudiar las ondas de Rossby
Campos principales
- Geopotencial y vorticidad en 500 hPa.
- Viento e isotacas en 300–200 hPa.
- PV en 320–350 K y tropopausa dinámica de 2 PVU.
- Espesor 1000–500 hPa y temperatura en 850 hPa.
- Altura de tropopausa, omega y vectores Q.
Secuencia temporal
- Seguir ejes de dorsal y vaguada cada 6–12 h.
- Distinguir movimiento de fase de flujo del viento.
- Identificar paquetes y desarrollo aguas abajo.
- Evaluar amplificación, inclinación y estiramiento de PV.
- Comprobar acoplamiento con anomalías inferiores.
Para el Mediterráneo occidental: una vaguada que se amplifica al oeste de la Península puede inducir flujo del suroeste en niveles medios, divergencia superior y ciclogénesis; si la onda rompe y aísla una anomalía de PV, puede formarse una DANA. La lluvia extrema requiere además humedad, inestabilidad, convergencia de baja cota y orografía favorable.
04.8 · Referencias