SIMULACION DE UN CASO DE VIENTO ZONDA CON EL MODELO BRAMS

Transcripción

1 SIMULACION DE UN CASO DE VIENTO ZONDA CON EL MODELO BRAMS Ana G. Ulke 1, Federico A. Norte 2, Silvia C. Simonelli 2, Maximiliano Viale 2 RESUMEN Se estudia un evento de viento zonda ocurrido el 11 de Julio de 2006 que afectó a zonas de las provincias de Mendoza y San Juan, Argentina, ubicadas al este de la cordillera de Los Andes. Tuvo características de muy severo con ráfagas de viento de hasta 112 km/h en el aeropuerto de Mendoza y de 120 km/h en el aeropuerto de San Juan. La temperatura y el punto de rocío alcanzaron 28,2 C y -6 C y 33 C y -15 C en Mendoza y San Juan respectivamente. Se caracteriza al episodio con información meteorológica de superficie y altura. Las condiciones sinópticas fueron las típicas de episodios severos, destacándose una intensa corriente en 500 hpa con vientos de hasta 148 km/h. Se aplicó el modelo regional BRAMS (Brazilian Regional Atmospheric Modeling System) para analizar su eficacia en predecir el episodio, obteniéndose resultados satisfactorios. ABSTRACT A zonda wind event that occurred in 11 July, 2006 is studied. The episode affected areas of Mendoza and San Juan provinces, located east of the Andes Cordillera. The event was very severe, with wind gusts of more than 112 km/h at Mendoza airport and 120 km/h at San Juan airport. The temperature and dewpoint reached 28.2 ºC and -6 ºC and 33 ºC and -15 ºC at Mendoza and San Juan, respectively. The event is characterized through surface and upper level information. The synoptic conditions where typical of severe episodes, with a strong current at 500 hpa and winds near 148 km/h. The performance of BRAMS (Brazilian Regional Atmospheric Modeling System) model to forecast the episode was explored, with satisfactory results. Palabras-Chave vento zonda, modelos numéricos, mesoescala 1 Depto. de Cs. de la Atmósfera y los Océanos, Universidad de Buenos Aires, Pabellón II, 2do Piso, 1428 Ciudad Universitaria, Buenos Aires, Argentina, , ulke@at.fcen.uba.ar 2 Programa Regional de Meteorología, Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales, Centro Regional de Investigaciones Científicas y Técnicas/CONICET, calle Bajada del Cerro s/n 5500, Mendoza, Argentina, , fnorte@prmarg.org, scs@prmarg.org, viale@prmarg.org

2 INTRODUCCIÓN El viento zonda (foehn o chinook) es una corriente cálida seca e intensa, asociada al descenso adiabático del aire a sotavento de una cadena montañosa (Huschke, 1980), en este caso la Cordillera de Los Andes. Las características y efectos de este fenómeno dependen de la topografía y de su interacción con el flujo atmosférico y de la situación meteorológica particular. La clasificación de la intensidad se hace en función de la ráfaga máxima alcanzada: hasta 65 km/h, categoría Z1 (moderado); entre 65 y 90 km/h, categoría Z2 (severo); entre 90 y 120 km/h, categoría Z3 (muy severo) y mayor que 120 km/h, categoría Z4 (extremadamente severo o catastrófico). Si bien el viento zonda muy severo tiene baja frecuencia en la región, sus diversos efectos adversos, dan relevancia al pronóstico de estas situaciones en la zona y particularmente para las ciudades de Mendoza y San Juan. El fenómeno es en general de corta duración y una extensión relativamente pequeña, la escasez de información con suficiente resolución espacial y temporal y la complejidad de la topografía se conjugan para que su previsión sea un importante desafío. Los métodos actuales de pronóstico se basan en técnicas estadísticas (Norte, 1988; Norte and Seluchi, 1993). El viento zonda es un fenómeno de mesoescala, es así que los modelos numéricos de relativamente alta resolución surgen como herramienta para su análisis y predicción. Se han realizado estudios recientes utilizando el modelo regional Eta-Centro de Previsão do Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC) (Seluchi et al, 2003 y Mesinger et al, 2006), los que contribuyeron al análisis de sus características y de su estructura tridimensional. El objetivo de este trabajo es estudiar un episodio de viento zonda muy severo, evaluando algunos aspectos del mismo utilizando las simulaciones numéricas del Brazilian Regional Atmospheric Modeling System (BRAMS). DATOS Y METODOLOGÍA Se utilizó la información de superficie proveniente de las estaciones meteorológicas del Servicio Meteorológico Nacional de Argentina, Mendoza (DOZ: S, W, 704 msnm) y San Juan (JUA: S, W, 598 msnm). Mediante los resultados de los reanálisis del National Centers of Environmental Prediction y el National Center for Atmospheric Research (NCEP/NCAR) (Kalnay et al, 1996), de los radiosondeos reconstruídos por el NOAA Air Resources Laboratory Real Time Environmental Aplications and Display System (ARL), y del modelo BRAMS se caracterizó la circulación en escala sinóptica y la estructura dinámica y termodinámica de la troposfera, en el período comprendido entre el 09 y el 13 de Julio de 2006.

3 El modelo BRAMS es una versión modificada del Regional Atmospheric Modeling System (RAMS), es un modelo atmosférico regional de última generación, no-hidrostático y posee capacidad de anidado múltiple interactivo. Los diferentes procesos físicos (radiación, convección profunda y no-profunda, turbulencia, interacción atmósfera-superficie, microfísica de nubes) se encuentran representados por distintos tratamientos. Una descripción general de sus características se puede encontrar en Cotton et al, (2003). La simulación numérica con BRAMS se ha configurado con 2 retículas anidadas de 80 km y 20 km. El primer dominio abarca la mayor parte de Sudamérica y el segundo el centro y norte de Argentina. Se utilizaron 30 niveles verticales en la atmósfera, con el tope del modelo en aproximadamente 21 km por encima del nivel del mar y 9 niveles dentro del suelo, hasta una profundidad de 2 m. El período que abarca es de 48 horas, comenzando a las 12 UTC del 09 de Julio de El entorno meteorológico de mayor escala se suministra mediante las condiciones iniciales y de contorno provenientes de los análisis operativos del Global Data Assimilation System (GDAS) de la National Oceanic and Atmospheric Administration/National Centers of Environmental Prediction (NOAA/NCEP). Estos análisis tienen una resolución espacial de 1º y temporal de 6 horas. En la simulación se considera un contenido inicial heterogéneo de humedad del suelo. La información de topografía y de uso de suelo se incorpora con una resolución de 1 km y el tipo de suelo con una resolución de 50 km. Se introducen campos semanales de temperatura de la superficie del mar. Los datos de topografía, provienen del United States Geological Survey. Los archivos de uso de suelo son del International Geosphere-Biosphere Programme. Los tipos de suelo son de la FAO/UNESCO. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Las condiciones sinópticas de superficie y altura son las que típicamente se asocian a la ocurrencia de viento zonda severo en la región: un frente frío en superficie aproximándose a la costa central de Chile con una vaguada asociada en el nivel de 500 hpa, un sistema de baja presión profundo entre las Islas Malvinas y la costa patagónica, y una intensa corriente en chorro. El día 10 de Julio de 2006, a las 00 UTC se observaba en el nivel de superficie la presencia de un sistema frontal frío ubicado en el área 45 S-60 S y 75 W-95 W (Figura no mostrada). En los días posteriores, el frente se desplaza hacia el NE alcanzando la costa central de Chile el día 11 de Julio entre las 12 UTC (Figura 1 a) y las 00 UTC del 12 de Julio (Figura 1 b). La principal característica post-frontal es una marcada componente del sur advectando aire polar y un intenso gradiente térmico en la dirección del movimiento del frente. Su paso por DOZ se produce el día 12 de Julio a las 10 UTC, finalizando en ese momento la situación de viento zonda en superficie. En el nivel de 500 hpa, durante el período comprendido entre el 10 de Julio a las 00 UTC y el 13 de Julio a las 00 UTC, se observó la vaguada asociada al frente frío en superficie con un

4 desplazamiento SW-NE y su eje con orientación NNW-SSE. La zona se encuentra afectada por la parte delantera de vaguada a partir del día 11 de Julio a las 00 UTC (Figura 1 c y d), destacándose la intensidad del viento, entre 50 y 80 nudos, favoreciendo la ocurrencia de situación de zonda. Figura 1: Panel superior: presión a nivel del mar (hpa) (negro) y espesores 500/1000 hpa (damgp), 12 UTC (a) y 00 UTC (b); Panel inferior: altura geopotencial (negro) (damgp), temperatura (ºC) y viento (nudos) en 500hPa, 12 UTC (c) y 00 UTC (d). Las variaciones temporales de intensidad y dirección del viento (Figura 2 a) y de temperatura y punto de rocío (Figura 2 b) en DOZ y JUA muestran la persistencia del viento del sector norte a partir de las 19 UTC en ambas, lo que hace destacable a este evento, pues normalmente la dirección prevaleciente del viento es del oeste. En la Figura 2 b se observa a través del marcado secamiento y aumento de la temperatura que la situación de zonda en superficie comenzó a las 14 UTC en JUA y a las 19 UTC en DOZ (a) 11-Jul 12-Jul DD-DOZ DD-JUA FF-JUA FF-DOZ (b) 11-Jul 12-Jul TT-DOZ TT-JUA TD-DOZ TD-JUA Figura 2: Marcha horaria (a) de la dirección (grados) e intensidad (nudos) del viento, (b) de la temperatura ( C) y punto de rocío ( C) en DOZ y JUA.

5 En el diagrama Skew-T para DOZ y JUA del día 11 de Julio a las 18 UTC (Figura 3) se observa el marcado secamiento en todos los niveles, coincidente con las características del sondeo medio de situaciones de viento zonda en el período invernal (Norte, 1988). Figura 3: Skew-T DOZ (izq) - JUA (der) 11 de Julio de UTC Figura 4: Cortes verticales latitudinales sobre DOZ (arriba) y JUA (abajo) con contornos de la componente meridional del viento y barbas de viento horizontal (nudos) (izquierda) y velocidad vertical w (m/s), temperatura potencial adiabática equivalente ( K) (trazos) (derecha). El modelo BRAMS tuvo un adecuado desempeño en la predicción del entorno sinóptico (Figuras no mostradas).

6 Los cortes verticales latitudinales de la componente meridional del viento y viento horizontal simulados por el modelo BRAMS para DOZ y JUA, respectivamente (Figura 4 izquierda) muestran los vientos del norte en los niveles cercanos a superficie a sotavento de la cordillera, con intensidades de hasta 25 nudos, siendo estos resultados consistentes con las observaciones. En cuanto a las simulaciones de la velocidad vertical y la temperatura potencial equivalente, (Figura 4 derecha) se distinguen los movimientos de ascenso a barlovento y de descenso a sotavento de los Andes. La pendiente de las isoentrópicas muestra claramente las características típicas del fenómeno. CONCLUSIONES Los resultados de la simulación numérica del modelo BRAMS son satisfactorios logrando reproducir la corriente ascendente a barlovento y la intensa corriente descendente a sotavento de la cordillera asociada al viento zonda y el predominio del viento norte en superficie en concordancia con lo observado. AGRADECIMIENTOS: Este trabajo fue parcialmente financiado por la UBA en el marco de los proyectos UBACYT X170 y X266 y por ANPCYT a través de los proyectos PICT y PICT.RED 186/02 IANIGLA. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Cotton, W. R., R. A. Pielke, Sr., R.L. Walko, G.E. Liston, C.J. Tremback, H. Jiang, R. L. McAnelly, J. Y. Harrington, M. E. Nicholls, G. Carrió, J. P. MacFadden, 2003: RAMS 2001: Current status and future directions, Meteor. and Atmos. Physics, 82, Huscke Ralph E., 1980: Glossary of Meteorology, American Meteorological Society. 638 pp. Norte, F. A., 1988: Características del viento Zonda en la Región de Cuyo. Tesis Doctoral, Universidad de Buenos Aires, 255 pp. (disponible en Programa Regional de Meteorología, Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales, Centro Regional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CRICYT/CONICET), Mendoza, Argentina. Norte, F. A. and Seluchi, M. E., 1993: Objective methods for the zonda forecasting using information from surface and height, Preprints Fourth Int. Conf. on the Southern Hemisphere Meteorology and Oceanography, Hobart, Australia, Amer. Meteor. Soc., Mesinger, F., Jovic, D., Chou, S. C., Gomes, J. L. and Bustamante, J. F., 2006: Wind forecast around the Andes using the sloping discretization of the eta coordinate, Proceedings Eight Int. Conf. on the Southern Hemisphere Meteorology and Oceanography, Foz do Iguaçu, Brazil, Seluchi, M. E., Norte, F. A., Satyamurty, P. and Chou, S.C., 2003: Analysis of Three Situations of the Foehn Effect over the Andes (Zonda Wind) Using the Eta-CPTEC Regional Model, Weather and Forecasting, 18,