La Alta de Bolivia y su hermana Brasileña

Durante el verano en Chile, las precipitaciones y las tormentas se vuelven algo frecuente en la cordillera del norte del país, a diferencia de lo que ocurre durante el resto del año. Si se hace una mirada más general al panorama sudamericano, también veremos cambios en las lluvias durante el verano. Esto es parte de todo un intrincado y dinámico mecanismo de circulación del aire que ocurre sobre Sudamérica exclusivamente durante la época estival.

Es por eso que hoy, en un artículo lleno de nombres rebuscados y procesos enredados, trataremos de ir explicándolo de la mejor manera posible, al estilo de Meteochile Blog.

La génesis de una alta presión en altura

La Figura 1 muestra el promedio de cómo se mueve el viento (a lo que llamamos circulación) en la parte alta de la troposfera, a la izquierda en invierno y a la derecha en verano. Es llamativa la diferencia entre ambos. Mientras en invierno (izquierda) el flujo en altura es mayormente del oeste, en el verano aparece una gran área circular de manera muy evidente sobre Bolivia, fenómeno al que se le llama Alta de Bolivia y de la cual ya hemos mencionado algunas cosas en un artículo pasado. 

Figura 1: Flujo del viento en altura (sobre 10 km) en flechas y zonas de precipitación en sombreado. A la izquierda el promedio de invierno y a la derecha el promedio de verano.

¿Cómo puede ser tan diferente la circulación estival de la invernal? Una primera aproximación a la respuesta viene dada por la posición del máximo solar.  Durante el invierno en nuestro hemisferio, el máximo calentamiento ocurre en el hemisferio norte. Situación opuesta ocurre durante nuestro verano, el máximo calentamiento del Sol llega directamente al hemisferio sur y por supuesto a Sudamérica. Ahora bien, como ya vimos en una oportunidad, el centro de Sudamérica es bastante húmedo, sobretodo la región del Amazonas, por lo que durante el verano se presentan los dos ingredientes ideales para la formación de tormentas: calor y humedad.

Esto todavía no explica cómo aparece la Alta de Bolivia, pero para allá vamos. Un aspecto un tanto desconocido de las tormentas, es que durante su formación el aire circundante a la tormenta se calienta. Esto porque para que el agua cambie de fase gaseosa a fase líquida en forma de pequeñas gotitas (que forman finalmente las nubes), debe enfriarse; por lo tanto cada pequeña partícula de agua en estado gaseoso debe “botar” un poco de calor. A este tipo de calor le llamamos calor latente y todo este proceso es llamado liberación de calor latente.

La fuerte y continua liberación de calor latente que se presenta durante  el verano, a diferencia del invierno, genera una expansión en toda la capa inferior de la atmósfera (la tropósfera). El aire que asciende, producto del calentamiento, formando nubes en su trayecto ascendente llega al tope de la tropósfera (el límite con la estratósfera, llamado tropopausa) y como no puede seguir subiendo (por razones que podríamos explicar en algún otro artículo de nuestro blog), se comienza a desplazar hacia los lados, o a expandir. A este proceso le llamamos divergencia. Esta expansión y divergencia genera un aumento en la presión del aire justo en la parte alta de la tropósfera, formando una Alta presión.

Una forma gráfica para imaginar este proceso es una tetera en nuestra cocina. El vapor caliente de la tetera asciende hasta llegar al techo de la cocina (que en nuestro ejemplo es la tropopausa). Si pudiésemos medir la presión en ese momento en el techo de la cocina veríamos un aumento de la presión. Como no todos tenemos un barómetro de bolsillo para hacer ese experimento, sí es más fácil ver cómo el vapor al tocar el techo se comienza a expandir: lo que estamos viendo en ese momento es la divergencia.

Figura 2: A la izquierda, una vista de perfil del ascenso de aire caliente y la divergencia en altura al tocar la tropopausa (el techo de la cocina). A la derecha, vista desde arriba del mismo proceso, arriba en un sistema sin rotación (como la cocina) y abajo en un sistema con rotación (como el planeta).

La gran diferencia entre el planeta y la cocina, es que el planeta rota y la cocina no. La rotación de la Tierra tiene un efecto sobre el aire, el que llamamos efecto Coriolis y sobre el cual también hablamos en un artículo anterior. Coriolis va a actuar sobre esta gran masa de aire que está divergiendo, haciéndolo rotar. Como es una alta presión la que se está generando, la rotación será en contra de las agujas del reloj. Con esto, se ha formado una Alta presión sobre el Amazonas.

Una Alta que prefiere Bolivia

Pero, espera un momento, todo esto está ocurriendo sobre el corazón de Sudamérica, sobre la zona amazónica -más o menos- y no sobre Bolivia. Entonces, ¿porqué la alta se posiciona “sobre” Bolivia?

Para comenzar a responder a esta pregunta, lo primero que debemos saber es que el efecto Coriolis no es igual en todo el planeta. Recordemos que este efecto tiene la particularidad de ser opuesto en ambos hemisferios (pueden recordarlo en este artículo). Pero Coriolis no sólo es opuesta en ambos hemisferios, sino que su “fuerza” es distinta a lo largo del globo. Como se muestra en la siguiente figura las rotaciones son más intensas en los polos y menos intensas en el Ecuador, generando una diferencia norte-sur del efecto Coriolis.

Figura 3: Distribución de la intensidad del efecto Coriolis en el planeta. Color rojo es la rotación antihoraria del hemisferio norte y azul la rotación horaria del hemisferio sur. Intensidades mayores en los polos y nula en el ecuador.

Si el aire viaja largas distancias en la dirección norte-sur (o sur-norte) sentirá los cambios en el efecto Coriolis (*1), pudiendo cambiar su intensidad de rotación o incluso invertirse. Eso es lo que pasa con el aire alrededor de la Alta de Bolivia. La siguiente ilustración nos ayudará a entender el proceso que ocurre: al lado izquierdo, el flujo del norte trae aire con poca rotación en sentido horario (o más rotación antihoraria), generando poco a poco un máximo de rotación antihoraria al suroeste de la Alta original. Este máximo gradualmente se vuelve más intenso que la misma Alta original lo que provoca una especie de desplazamiento de la Alta, hasta su posición final aproximadamente sobre Bolivia. De ahí su nombre: Alta de Bolivia.

Ya que estamos en esta, les presentaremos una hermana de la Alta de Bolivia. Al lado derecho de la Alta, el flujo del sur trae aire con mucha rotación horaria, generando un máximo de rotación horaria al noreste de la Alta. Esta rotación toma fuerza, formando una baja presión, que se posiciona en el noreste de Brasil. Adivinen cómo se llama esta Baja…. sí, la Baja del Noreste de Brasil. El aire alrededor de la baja, al contrario de lo que ocurre en la alta, gira hacia el centro de la misma, produciendo convergencia (lo opuesto a la divergencia) en altura.

Figura 4: Arriba el ANTES, cuando la rotación de la alta presión a la izquierda transporta aire con mayor rotación antihoraria (con rojo), mientras que a la derecha transporta aire con mayor rotación horaria (en azul). Abajo el DESPUÉS de unas semanas, en que los máximos de rotación generan un desplazamiento de la Alta de Bolivia y genera la formación de la Baja del Noreste de Brasil.

Y esto, ¿cómo afecta a las lluvias de Verano?

Las consecuencias que dejan en el clima veraniego sudamericano la posición de la Alta de Bolivia y la Baja del Noreste de Brasil son el resultado de la divergencia y convergencia en altura que provocan, respectivamente. La divergencia es aire ‘saliendo’ de la Alta, quedando una especie de vacío de aire, el que necesariamente debe ser ‘llenado’ desde abajo. Esto intensifica la convergencia de aire húmedo en superficie lo que aumenta la actividad de tormentas y por lo tanto de lluvias. Por eso, se provocan, entre muchas otras cosas, las intensas lluvias altiplánicas.

Por otra parte, la convergencia es aire ‘entrando’ en la Baja, al que no le queda más remedio que descender (recordemos que el aire no puede -casi nunca- superar la tropopausa). De esta manera, en superficie tenemos aire que viene desde arriba, lo que desfavorece el desarrollo de nubes y por lo tanto se inhiben las lluvias. De ahí que la zona del noreste de Brasil se vuelva seca durante el verano austral.

Figura 5: Esquema de la posición final de la Alta de Bolivia y Baja del Noreste de Brasil y sus efectos en la precipitación durante el verano.

Tanto la Alta de Bolivia como la Baja del Noreste de Brasil, son circulaciones de aire muy importantes para el régimen de precipitaciones durante el verano de nuestro hemisferio. Al mismo tiempo son una entretenida demostración de las conexiones en la atmósfera y cómo son una serie, casi secuencial, de factores los que contribuyen a su nacimiento y mantenimiento.

La atmósfera es dinamismo puro!

Escrito por: Diego Campos. Editores: Ricardo Vásquez y José Vicencio.

Referencias utilizadas en esta publicación:

• Aceituno, P., and A. Montecinos, 1993: Circulation anomalies associated with dry and wet periods in the South American Altiplano. Preprints, Proc. Fourth Int. Conf. on Southern Hemisphere Meteorology, Hobart, Australia, Amer. Meteor. Soc.,
  330–331.
• Garreaud, R. D., Vuille, M., Compagnucci, R., & Marengo, J. (2009). Present-day south american climate. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 281(3-4), 180-195.
• Holton, J. R. (1979). Introduction to Dynamic Meteorology (Volume 23).
• Lenters and Cook, 1997: On the Origin of the Bolivian High and Related Circulation Features of the South American Climate. Journal of the Atmospheric Science.
• (*1) En meteorología las rotaciones se miden con la variable llamada Vorticidad. A la rotación producida por la rotación de la Tierra se le denomina Vorticidad Planetaria y al proceso de transportar este tipo de vorticidad se le llama Advección de Vorticidad Planetaria.