¿Cómo sería el clima en un planeta similar a la Tierra con solo una celda de convección por hemisferio?

La Tierra tiene tres celdas de convección por hemisferio. Estas son la célula polar, la célula de Ferrel y la célula de Hadley. Estos crean los vientos alisios, los vientos del oeste y los vientos polares del este que controlan muchos aspectos del clima, como dónde se ubican las sombras de lluvia y las zonas secas y dónde fluyen las corrientes oceánicas.

Diagrama de los patrones de circulación atmosférica de la Tierra

Sin embargo, si tuviera que reducir la velocidad de rotación de un planeta, podría convertir esas tres celdas de convección en una sola celda de convección gigantesca. Supongamos un planeta más o menos parecido a la Tierra en todas las características (sin la velocidad de rotación, que se ralentiza para convertir las tres celdas de convección en una sola). Debido a que el clima es una combinación de múltiples factores, hay varias preguntas a considerar:

  • ¿Cómo se vería afectado el movimiento de las corrientes oceánicas?
  • ¿En qué dirección soplaría el viento en diferentes latitudes de la superficie del planeta?
  • ¿Dónde estarían las zonas secas del planeta? ¿Las zonas húmedas?
  • ¿Dónde estarían las zonas calientes del planeta? ¿Las zonas frías?

Prima:

  • ¿Cómo afectaría esto a fenómenos meteorológicos violentos como huracanes y tornados?
Pero a medida que reduce la velocidad del planeta, la energía en la celda de convección disminuye y hay menos capacidad para generar buenos vientos, por lo que el aire frío en los polos podría calentarse naturalmente en lugar de generar un buen clima.
Deberías investigar el clima en Titán, la luna más grande de Saturno. El globo entero es una enorme Célula de Hadley que cambia de un hemisferio al otro. No estoy del todo convencido de que puedas tener dos Células de Hadley (una por hemisferio) en un planeta que gira lentamente con la misma inclinación que el nuestro. Según mi pensamiento lógico, debería ser solo una célula masiva similar a Titán. Si todavía quiere dos celdas, hágamelo saber y trabajaré con eso.
La pregunta parece encajar aquí, pero la gente de Ciencias de la Tierra también podría tener algún aporte valioso; enlazando aquí en caso de que no conozcas ese sitio.
@Josh, puede especificar que no funcionaría para un planeta con la misma inclinación que el nuestro si lo desea, y tal vez (aunque podría estar un poco fuera de tema) entrar en detalles sobre tener una sola celda. Pero todavía estoy interesado en dos celdas (no he decidido la inclinación de la luna por la que hice esta pregunta).
Dado que esto está relacionado con la duración del ciclo día-noche, la respuesta estaría dominada por respuestas de ciclos día-noche muy largos.

Respuestas (1)

Con dos células de Hadley

Las Células de Hadley se expandirían y contraerían con las estaciones.

La celda de invierno permanecería e intensificaría su circulación de aire debido al mayor grado de variación de temperatura desde el ecuador hasta los polos. La región de corriente ascendente convectiva para esta celda sería más estrecha, pero más intensa, y estaría enfocada cerca del ecuador. Todavía fluiría de este a oeste como nuestra propia Zona de Convergencia Tropical, pero mucho más lento, y podría serpentear un poco hacia el otro hemisferio como nuestra TCZ durante el invierno.

La celda de verano (para esto, digamos la celda del norte) migraría un poco hacia el polo, ensanchando y debilitando la región de la corriente ascendente a medida que avanza.

Muy parecido a la corriente en chorro en algunos aspectos:

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A medida que avanza hacia el norte, la convección detrás de él se debilitaría y sería atraída hacia el norte a medida que el aire detrás de él comenzara a descender. Los sistemas derivados de baja presión retorcerían la banda más débil de corrientes ascendentes en nudos y bucles hasta que apenas se pareciera a una banda. Mientras esto sucedía, el cinturón se ralentizaría y probablemente en algún momento cambiaría de dirección de este a oeste a oeste-este debido al débil pero aún presente efecto Coriolis. La cálida humedad tropical que fluye desde el sur podría formar poderosos sistemas de tormentas que giran en cualquier dirección donde se encuentran con el aire más frío del norte.

Mientras tanto, cerca del ecuador, si se iniciara un sistema tropical y tuviera suficiente giro para romper con una onda tropical, se podría formar un huracán. Serpentearía un poco, no empujado tanto por el efecto de Coriolis, sino por el flujo de aire de la celda de Hadley hacia el norte, donde eventualmente se estrellaría contra el cinturón convectivo desorganizado. Esto empujaría una gran región aún más hacia el norte en una protuberancia y actuaría para intensificar el cinturón en su conjunto, contrayendo las regiones de corriente ascendente y formando vientos poderosos. En este planeta también se podrían formar dos huracanes, uno al lado del otro en el mismo hemisferio, pero girando en direcciones opuestas.

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Si el huracán se formara demasiado cerca del ecuador, quedaría atrapado contra el ecuador por el aire que se precipita desde la alta presión hacia el norte y el sur. Posiblemente, este huracán podría saltar hemisferios de un lado a otro a través de la banda ecuatorial como un niño jugando a la rayuela hasta que toque tierra o sea asesinado por la turbulencia atmosférica.

Todavía se formarían tornados. Pero las supercélulas que forman los tornados más poderosos serían más raras, ya que requieren una cizalladura del viento tanto en el nivel superior como en el nivel de la superficie para formarse. Este planeta simplemente no tiene una cizalladura como esa de forma regular. Las trombas terrestres y las trombas marinas seguirían siendo comunes, aunque la cizalladura del viento no es tan importante en su formación. E incluso más que los huracanes, a los tornados realmente no les importaría en qué dirección rotaran.

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No estoy muy seguro de qué tan al norte iría este cinturón. Eso depende de muchos factores. Es posible que llegue hasta los 60 grados norte o incluso hasta el polo antes de emprender el viaje de regreso.

Cinturón de corriente ascendente de Titán en el polo:ingrese la descripción de la imagen aquí

Las latitudes templadas recibirían la mayoría de sus lluvias en primavera y otoño cuando la banda se mueve por encima. El verano sería mayormente seco, excepto por tormentas monzónicas ocasionales. El invierno también sería seco, pero muy frío y ventoso.

Los subtrópicos recibirían lluvias a partir de la primavera a medida que la banda se desplazaba por encima, continuando hasta el verano como tormentas tropicales típicas y luego nuevamente en el otoño a medida que la banda se desplazaba hacia el sur. El invierno traería solo lluvias ocasionales.

Los polos recibirían su única precipitación real en verano cuando la banda está más cerca. El resto del año hay una gran corriente descendente sobre el polo que empuja el aire frío a través del paisaje y hacia el ecuador. En invierno el frío sería especialmente duro, al igual que los vientos.

En el ecuador la lluvia sería casi constante como lo es aquí en la Tierra.

En los trópicos, la lluvia caería de manera constante durante la mitad del año, y luego recibiría una lluvia bastante caótica dependiendo de la fuerza/posición del aire que migra hacia abajo y la proximidad a la otra banda de corrientes ascendentes.

Corrientes de aire:

En invierno, a nivel del suelo, el aire fluiría desde los polos hacia el ecuador, pero se curvaría más hacia el oeste a medida que te acercas a la banda de corriente ascendente. En el ecuador, los vientos provendrían del este y fluirían hacia el oeste.

En verano, a medida que la banda pasaba, el flujo de aire desde el sur sería bastante fuerte. Esto se debilitaría gradualmente a medida que la banda avanzaba y el aire comenzaba a descender detrás de la banda. El flujo del sur continuaría hasta que la banda pasara de nuevo. Sin embargo, en el lado del ecuador de esa corriente descendente, el aire fluiría desde el norte hacia la banda ecuatorial. El aire descendente, en lugar de fluir hacia la banda, se alejaría rápidamente hacia el ecuador hasta que ascendiera en la banda de invierno.

Durante el viaje de la banda, los vientos serían caóticos a nivel del suelo debido a la mezcla de ciclones del norte y del sur junto con corrientes descendentes convectivas.

Áreas secas y húmedas:

Dependiendo de qué tan lejos se mueva la banda de tormentas hacia los polos, y cuánto tiempo se estacione allí durante el verano, los polos podrían ser desierto o selva tropical. Suponiendo que la banda de tormentas de Titán permanezca sobre el polo durante más tiempo debido a su mayor inclinación axial de 27 grados frente a nuestros 23,5, nuestros polos serían mucho más secos. De hecho, probablemente serían algo así como una versión fría de la sabana africana, excepto por las latitudes extremadamente altas donde sería estéril. Esto es solo el promedio, los mares, las montañas y los océanos polares alterarían en gran medida esta receta.

Lo más probable es que las latitudes medias sean las más secas debido a una transición bastante rápida de la banda de baja presión de las latitudes subtropicales a las latitudes más altas. Esto, combinado con el debilitamiento descrito anteriormente que sufriría la banda de baja presión, podría hacer que las latitudes medias fueran semiáridas en promedio. Las grandes cadenas montañosas orientadas de este a oeste serían mucho más húmedas debido al aire cálido y húmedo proveniente de las regiones ecuatoriales en verano y las frías tormentas de nieve que se formarían en el lado hacia el polo en invierno. Esto crearía efectivamente selvas tropicales en la cara ecuatorial y desiertos hacia los polos desde allí.

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Los subtrópicos serían similares a los nuestros, con solo un poco más de lluvia. En lugar de una estación seca de 6 meses y una estación húmeda de 6 meses como la nuestra, habría una estación húmeda de 3 meses de duración, separada por una estación de 2 meses con una mezcla de húmedo y seco, luego otra estación húmeda de 3 meses de duración, y finalmente una estación seca de 4 meses.

El ecuador sería muy similar al nuestro, pero probablemente con más viento y más lluvia. Si la Célula de Hadley durante el invierno migrara un poco hacia el otro hemisferio, entonces la región ecuatorial tendría dos estaciones, una estación húmeda y una estación seca.

Zonas calientes y frías:

Todavía haría calor alrededor del ecuador. Pero la mayoría de los desiertos del mundo estarían en latitudes medias, enclavados en las sombras de las montañas o lejos de las fuentes de humedad. Estos lugares probablemente tendrían las temperaturas más altas.

¿Puedes aclarar qué quieres decir con cinturón? ¿Te refieres a la ITCZ? Más tarde también habla de una "banda" que se mueve de norte a sur. ¿Es esto lo mismo que el cinturón?
Dudaría de la capacidad de los huracanes para formarse en un mundo con poca fuerza de Coriolis. en.wikipedia.org/wiki/Coriolis_effect#Meteorology .
@FihanoLeSugg, al decir cinturón o banda me estoy refiriendo a lo mismo.
@ user2448131 Los huracanes serían menos comunes debido al efecto Coriolis drásticamente más débil. Sin embargo, el efecto Coriolis no es la única fuerza que puede dar rotación a un sistema. En un planeta donde el efecto de Coriolis es insignificante, la cizalladura del viento, la proximidad a las masas de tierra, la separación de otras celdas de corrientes ascendentes, las corrientes descendentes y las tormentas que giran previamente también pueden dar una rotación del sistema. Lo vemos con supercélulas todo el tiempo. Con casi ninguna cizalladura de nivel medio, se formará una tormenta, una corriente descendente la atravesará por la mitad y la dividirá en dos. Ambas células giran en sentido opuesto.