La marea atmosférica o barométrica

La marea oceánica es un fenómeno con una oscilación semidiurna del mar, con un desplazamiento vertical del fluido agua que varía mucho de un lugar a otro. En algunas costas del Mediterráneo, por ejemplo, la diferencia entre agua alta y baja puede ser tan pequeña como 0,1 m en una marea baja mientras que en otras, como la Bahía de St. Malo en el noroeste de Francia, la diferencia puede exceder los 14 m en una marea de primavera.

Estas mareas están dominadas por el efecto gravitacional del Sol y la Luna y su posición en relación con la Tierra, que de paso permite un alto grado de predictibilidad.

En la atmósfera, los elementos del tiempo como la presión, temperatura y la humedad también muestran variaciones diurnas y, de manera similar a la marea oceánica, y existe la así llamada marea atmosférica o barométrica donde la presión atmosférica muestra una variación subyacente y periódica. Esta marea nada tiene que ver con la oceánica.

La presión

El aire pesa, y el peso del aire por unidad de superficie es lo que llamamos presión atmosférica (y en menor medida, barométrica). Estamos sumergidos en un “océano de aire” y la presión integra todo el peso del aire que tenemos encima.

Si la capa de aire pesa más/menos es que el aire que está sobre nosotros es más denso/menos denso. El aire cálido y húmedo (zonas ecuatoriales) es menos denso que el aire frío y seco (zonas polares). Para nuestro razonamiento, eliminaremos el vapor de agua.

Si suponemos que no hay sistemas de tiempo que nos afecta a nivel local (borrascas, bajas, frentes, anticiclones, etc.), entonces la presión variará localmente si tenemos aire más cálido o más frío en toda la vertical. Y aquí esta la clave de unas de las hipótesis de la formación de nuestra “marea” en el campo de presión.

Origen de la marea barométrica

Los componentes que se combinan para causar esta variación también son complejos y no se entienden completamente, pero la componente solar, denominada forzamiento radiativo es dominante.

Los máximos y mínimos de la marea barométrica ocurren aproximadamente a la misma hora local cada día y, al igual que con la marea oceánica, los estudios muestran que la altura de la marea atmosférica varía según la ubicación, desde aproximadamente 0.3 mb en las regiones polares hasta 3.0 mb en los trópicos.

En la atmósfera superior, el ciclo diurno de calentamiento da lugar a ondas de presión diurna, pero la estructura dinámica de la atmósfera hace que el armónico semidiurno sea dominante. Más específicamente, como lo ha señalado algunos autores, la marea atmosférica se debe en gran medida a la absorción de la radiación ultravioleta (UV) por el ozono estratosférico.

El efecto de la variación de presión diurna es más notorio en los trópicos donde la radiación solar entrante es mayor pero, como el forzamiento dinámico es débil en estas regiones, los cambios absolutos de presión superficial son pequeños: una observación en una estación tropical tomada al mismo tiempo el día tiene una diferencia promedio de ~ 0.7 mb de un día a otro, aunque la huella del barógrafo mostrará un rastro semidiurno, aproximadamente sinusoidal, con un rango de 3 mb en el transcurso de 24 horas.

Por el contrario, los cambios en la presión de la superficie en latitudes medias están dominados por el forzamiento dinámico asociado con el paso y los cambios en el chorro polar, las borrascas y los anticiclones que causa cambios de presión mucho más rápidos a corto plazo.

En las Islas Británicas, por ejemplo, una observación tomada a la misma hora cada día tiene una diferencia promedio de casi 6 mb de un día para otro, mientras que 10 mb o más es bastante común y una diferencia de más de 20 mb está lejos de ser raro. Como resultado, una traza del barógrafo en latitudes medias es a menudo irregular y generalmente enmascara cualquier ciclo diurno subyacente.

Al comparar una estación de latitud media con dos estaciones en los trópicos, se pueden mostrar las similitudes y diferencias. Al promediar las observaciones durante un período prolongado, se eliminan las variaciones irregulares a corto plazo (es decir, no periódicas), lo que permite que surjan variaciones subyacentes a más largo plazo. Este proceso lo realizó Le Blancq (2011) para tres estaciones diferentes.

Las observaciones de la presión de superficie de tres estaciones cada tres horas se usaron en el siguiente análisis

1. Panjim (Goa) 15 ° N 74 ° E: una estación tropical en la costa occidental de la India, con datos de informes sinópticos durante 12 meses en 2007/2008 y datos que no faltan.

2. Malé (Islas Maldivas) 4 ° N 74 ° E: una estación cerca del ecuador, con datos de informes sinópticos para 2008 (80% de disponibilidad de datos).

3. Jersey (Islas del Canal) 49 ° N 2 ° O: una estación de latitud media en el Canal de la Mancha, con datos de una base de datos de calidad controlada desde 1971 hasta 2010 y sin datos faltantes.

Todas las lecturas de las 3 a.m., 6 a.m., 9 a.m. (hora local) se promediaron, por ejemplo, el valor Jersey 3am, por ejemplo, es el promedio de más de 14 000 informes individuales, mientras que para Panjim es el promedio de 365 informes. Los resultados de las tres estaciones se muestran en la Figura 1, que ilustra la diferencia de la presión superficial media de las observaciones de tres horas, a las que se ha aplicado el suavizado. Como la marea atmosférica ocurre aproximadamente a la misma hora local cada día, las lecturas para Panjim (UTC + 5½ horas) y Malé (UTC + 5 horas) se compensaron por 6 horas a partir de UTC para mostrar aproximadamente la misma hora local.

La oscilación de presión semidiurna se puede ver claramente, con las características principales comunes a las tres estaciones. Dos mínimos ocurren temprano en la mañana y en la tarde, con máximos al final de la mañana y al final de la tarde.

De los dos ciclos, el ciclo de mediodía, que es el tiempo de máximo calentamiento solar, muestra una variación ligeramente mayor que el ciclo de la tarde noche de las estaciones tropicales, pero hay poca diferencia entre los dos en el estación de latitud media. Donde las huellas difieren es en amplitud. Las estaciones tropicales y cercanas al ecuador muestran una variación de aproximadamente 1.6 mb sobre la media para una variación diaria de aproximadamente 3.2 mb. En la estación de latitud media, sin embargo, la variación total es ligeramente inferior a 0,8 mb.

Como se muestra arriba, en general la variación de la presión diurna, o marea atmosférica, es mayor cerca del ecuador pero, como se indicó anteriormente, los factores que afectan las oscilaciones no se comprenden completamente y dos estudios diversos ilustran este punto. Según Le Blancq (2011), en el primero, Petenko y Argentini (2002) encontraron cierta correlación con las cantidades totales de ozono al analizar los datos registrados en las alturas de la Meseta Antártica.

En otro estudio, que señala Le Blancq (2001), Hect y Gertman (2003) encontraron variaciones máximas de la marea atmosférica de 3,9 mb en el Mar Muerto (350 metros por debajo del nivel medio del mar y muy cálido en verano) pero solo 1,35 y 1,52 mb en dos estaciones de nivel del mar dentro a 160 km en la costa mediterránea.

Además, los factores estacionales y si una estación es continental o no puede afectar la variación absoluta de la marea atmosférica. Sin embargo, la evidencia de la variación estacional de Jersey, con su clima marítimo, es limitada. Utilizando temporadas meteorológicas estándar, la variación es de 0,82 mb en otoño, 0,83 mb en invierno, 0,73 mb en primavera y 0,76 mb en verano.

Resumen

Así como la marea oceánica baja y fluye de manera regular también lo hace la marea atmosférica o barométrica, produciendo su variación rítmica, regular y periódica de la presión semidiurna en la superficie.

Si bien son complejas y no se comprenden por completo, las variaciones absolutas de la presión del aire en los trópicos superan los 3 mb por día y la variación puede verse fácilmente en un trazo del barógrafo o al trazar observaciones regulares.

Esta variación en los trópicos es mayor que en las latitudes medias, donde la huella del barógrafo es generalmente mucho más irregular. Sin embargo, al promediar las grabaciones de latitudes medias durante un período prolongado, se puede eliminar el "ruido" no periódico.

En el trabajo de Le Blancq (2011), se encontró una variación de presión diurna subyacente de poco menos de 0,8 mb al analizar 40 años de observaciones de presión en el aeropuerto de Jersey, aunque para la mayoría de las personas pasa desapercibida.

Figura y textos adaptados libremente de “Diurnal pressure variation: the atmospheric tide”. Frank Le Blancq. Jersey Meteorological Department, Weather (2011).