Atmósfera, Tiempo y Clima. René D. Garreaud Departamento de Geofísica, Universidad de Chile Center for Climate and Resilience Research, CR2

Transcripción

1 Atmósfera, Tiempo y Clima René D. Garreaud Departamento de Geofísica, Universidad de Chile Center for Climate and Resilience Research, CR2 Septiembre 2018

2 Condiciones Atmosféricas Hidrología Oceanografía Ecología

3 Condiciones Atmosféricas Energía Pesca y Silvo - Acuicultura agricultura Minería y Construcción Transporte y Seguridad Turismo

4 Atmósfera, Tiempo y Clima 0. Nuestra actual atmósfera 1. Sistemas de Observación 2. Circulación General de la Atmósfera 3. Sistemas del tiempo (frentes, ríos y bajas) 4. Pronóstico del tiempo 5. Variabilidad climática (ENOS)

5 Nuestra Atmósfera (actual) Otros gases (1%): Vapor de agua, ozono (O 3 ), CO2, Argon, Helio, Hidrogeno -100 C 0 C 15 C 100 C Oxigeno (O 2 ) 99% Nitrogeno 90% Radio Terrestre: 6400 km. Altura de la atmosfera 60 km

6 Estación meteorológica convencional Cobertizo meteorológico: Mediciones una vez al día o cada 6 horas Termómetro (Hg) normal y max/min Termómetro de bulbo húmedo/seco (q) Higrómetro de cabello (HR) Barómetro (presión) Pluviómetro Anemómetro-veleta Heliógrafo (horas de sol)

7 Red de estaciones Sinópticas en Superficie (tierra + océanos) Observaciones met. cada 6 horas (UTC): 0, 6, 12, 18 (Chile HL=UTC-4)

8 Estación meteorológica automática Mediciones más frecuentes (1h, 1min, 1seg, etc...) Monitoreo en tiempo real / remoto / continuo Post-procesamiento de la información (alertas) Termómetro e higrómetro Piranómetro (Rad. Solar / neta) Pluviómetro Anemómetro-veleta Otros sensores Datalogger modulo memoria Sistema de transmisión (tel., radio, sat) Muchas instituciones poseen EMAS para sus propósitos específicos.(e.g., calidad del aire, seguridad vial, etc.)

9 Visualizador Meteorológico CR2 (VisMet) Incorpora estaciones DMC, DGA, AgroMet

10 Red de Radiosondas (OMM, GTS) Perfiles verticales (hasta unos 20 km de altura) de Temperatura, Humedad, viento, presión. Lanzamientos cada 12 / US$/vuelo

11 Radares meteorológicos: emplean dispersión de ondas de radio por hidrometeoros y efecto doppler para determinar precipitación y viento. Muy usados pero caros (US$ 1Mill) no existen en Chile 200 km

12 Nubes Imagen Visible Satélite TERRA MODIS 14 HL 23 Abril 2015 Santiago Múltiples satélites ambientales, la mayoría de orbita polar (1 paso por día) Concepción GFS-HYSPLIT Trayectoria Pronosticada Partículas entre 7-10 km Puerto Montt Fuente: NASA WorldView CR2 + DGF-UCh

13 GOES: Geostationary Environmental Satellite. NOAA-EEUU Posee un radiómetro multicanal para obtener imágenes visibles, infrarrojas, vapor de agua, etc. Actualmente GOES-16 cada 15 min! IR WV VIS

14 Gracias GOES-16 1 km 15 min! 6-Sep :45 HL

15 Noche del 01 Madrugada del 02 Agosto 2018 GOES16 Nefobasimetro DGF-UCh Gentileza R. Muñoz Llegada de nubosidad baja Capa de Mezcla

16 Circulación general en un planeta solo con océanos: Condición media Alisios NE ITCZ: Intertropical Convergence Zone Alisiios SE 0 45 Vientos superficiales (flechas) Precipitación (sombreado)

17 Circulación general en un planeta solo con océanos: Condición media ITCZ 0 Máximo de precipitación en latitudes medias 60 Promedio de largo plazo Corriente en chorro Vientos del oeste (10-12 km): Limita masas de aire tropical y polar

18 La Mirada Continental 0 S Monzón Sud Americano (Verano) Cubierta de Estratos Aguas frías Anticiclón subtropical del Atlántico 30 S Anticiclón subtropical del Pacifico Midlat. Precip. Tropical rainfall 60 S SCu & Cold SST 120 W 90 W 60 W 30 W

19 Circulación general en un planeta solo con océanos: Condición diaria Aire Frío Condición diaria de la corriente en Chorro: Altamente inestable Altura geopotencial del nivel de 300 hpa: Vaguadas y Dorsales

20 Onda en altura, bajas y altas en superficie, formación de frentes

21 15 de Junio 2017 B

22

23 15 Junio 2017 Condición frontal 17 Junio 2017 Condición Post frontal 18 Junio 2017 Formación baja costera

24 Ríos Atmosféricos 30 de Julio UTC Imagen Infrarroja (GOES) Mag. del viento 300 hpa (GFS) Agua precipitable en la columna troposférica (GFS) ZCIT Aire húmedo Tropical Banda frontal Aire seco Subtropical Corriente en Chorro Aire seco subpolar DGF-UCh / (CR) 2

25 Precipitación acumulad tormenta Temperatura media tormenta >100 mm en 36 hrs T>13 C H0>2000 m Estación Tortel, DGA PPhoraria Periodo Tormenta Taire 0 HL 18 Abril 12 HL 19 Abril DGF-UCh + CR2

26 Agua precipitable Gentileza Raul Valenzuela Aqua MODI VIS DGF-UCh + CR2

27 Evolución de condiciones en Santiago una semana de invierno Frente Baja costera

28 Cambios del tiempo durante la fase de termino de la BC son dramáticos y aun ofrecen un desafío mayor de pronóstico

29 Cambios del tiempo durante la fase de termino de la BC son dramáticos y aun ofrecen un desafío mayor de pronóstico

30 Relación Meteorología Contaminación del aire Desarrollo de una baja costera -> mala ventilación

31 Posterior al paso del frente frío B 1020 A A

32 Modelo conceptual de una Baja Costera Mañanas y tardes frescas Alta humedad y nubosidad costera Mejor calidad del aire N E 5 Km 30 S A La Serena 1010 B Santiago O Mañanas frías y tardes cálidas Aire seco y cielos despejados Mala calidad del aire Vientos del este en cajones cordilleranos S 1 Km CLM Somera Concepción A 40 S DGF-UCh + CR2 DGF-UCh + CEAZA RMM + DGF-UCh

33 Pronóstico del Tiempo y Predicción Climática Herramienta Resolución Espacial [km] 100 Extrapolación observaciones Modelos de mesoescala Modelos climáticos estadísticos Variabilidad intraestacional e interanual de P y T Aluviones Cambios hor. de Q Tormentas de verano Tormentas de invierno Bajas costeras Olas de calor/frío 10 1 Modelos de mesoescala MOS Plazo de Previsión [días] 30*6

34 Como se hace el pronóstico del Tiempo?

35 Pronóstico numérico del tiempo ( t ~ 1-5 días) T p... u w Condiciones iniciales ( t0 ) Lon (x) dv + f k V = 1 p FR + g dt ( T p Ecuaciones de la atmosfera + un gran computador + V )T Sp = QRAD+QCON+Qsfc t = 0 V + t (gz) RT = p p u... w Pronósticos ( t0+ t )

36 Caos Atmosférico (Efecto Mariposa) X 0 = X 0 = Una pequeña diferencia al comienzo Non-linear equations Grandes diferencias mas tarde

37 Predicción Climática (3-12 meses) Pese a que el tiempo solo se puede pronosticar hasta dos semanas en el futuro, las condiciones medias (P, T) en una región están parcialmente controladas por condiciones de borde que varían lentamente y dan memoria al sistema, permitiendo la predicción climática En las zonas tropicales (como la costa del norte del Peru), la principal condición de borde es la temperatura superficial del mar (TSM). En general, una TSM mas cálida produce una condición mas lluviosa. En regiones extratropicales (como Chile central), la TSM también influye pero de manera indirecta. A su vez, la TSM fluctúa de manera coherente debido a la existencia del fenómeno El Niño Oscilación del Sur..

38 Condición normal Colores indican TSM Flechas delgadas viento en superficie Anticiclón subtropical A Cinturón de los Oestes DGF-UCh + CR2

39 Anomalías durante un invierno de El Niño Zona de Máxima Convección Alisios debilitados Anticiclón subtropical debilitado A A Corriente en Chorro Subtropical reforzada A Alta de Bloqueo Corredor de Tormentas desplazado al Norte DGF-UCh + CR2

40 Principales impactos climáticos durante años El Niño Corriente en Chorro Subtropical intensificada Lluvioso-DEF A Seco Seco/Cálido DEF Lluvioso-OND Anticiclón subtropical debilitado Alta de Bloqueo al flujo de los oestes A Frío Lluvioso-JJA Seco-DEF Corredor de tormentas durante EN Corredor de tormentas condición normal DGF-UCh + CR2

41 Precipitación de invierno (MJJAS) en Quinta Normal [mm] Impactos ENOS en precipitación sobre Santiago Temperatura media d invierno QN [ C] 19 C C TSM en región Niño Condición lluviosa La Niña El Niño Condición Seca Fuentes: DMC (QN) y NOAA (EN) Indice Niño3.4 [ C] durante MJJAS DGF-UCh + CR2