Caracterización de la distribución de eventos de precipitación intensa sobre el centro y norte de Argentina

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1 Caracterización de la distribución de eventos de precipitación intensa sobre el centro y norte de Argentina Cynthia M. Matsudo 1 y Paola V. Salio 2,3 1 Servicio Meteorológico Nacional 25 de Mayo Buenos Aires, Argentina, matsudo@smn.gov.ar 2 Centro de Investigaciones del Mar y la Atmósfera, CONICET/UBA - Buenos Aires, Argentina 3 Departamento de Ciencias de la Atmósfera y los Océanos Universidad de Buenos Aires Buenos Aires, Argentina ABSTRACT : Previous studies have showed that mesoscale convective systems (MCSs) are responsible for approximately 70% of the total amount of rainfall over Southeastern South America (SESA) and are recognized by their potential to generate severe weather events associated to hourly heavy rainfall rates. The present study characterizes heavy rainfall events (larger than 30 mm / hour) by their geographical distribution and their MCSs-relative locations distribution to the north of 40ºS of Argentina by the use of satellite rainfall estimations generated by CMORPH (CPC MORPHing technique) for the period corresponding to December, 2002 to December, Two nightime maxima were identified at the northeastern region of study, one between 00 and 06 UTC over the north of Chaco and Formosa and another one between 06 and 12 UTC on the center of Santa Fe and north of Corrientes. Furthermore, most of the MCSs-anvil relative locations of the events were found to be maxima to the northeast quadrant. RESUMO : Estudos prévios mostraram que os sistemas convectivos de mesoescala (MCSs) são responsáveis de aproximadamente o 70% da precipitação sobre a região do Sudeste de Sudamérica (SESA) e são reconhecidos por seu potencial para gerar eventos severos sócios a altas taxas horárias de precipitação. O presente estudo caracteriza os eventos de precipitação superiores a 30 mm/hora a partir de sua distribuição geográfica e de sua posição relativa respecto dos MCSs ao norte de 40ºS sobre Argentina através da utilização de estimaciones de precipitação geradas pela técnica CMORPH (CPC MORPHing technique) para o período correspondente a dezembro de 2002 até dezembro de Identificaram-se dois máximos nocturnos no extremo nordeste do país, um entre as 00 e as 06 UTC sobre o norte Chaco e Formosa e outro entre as 06 e as 12 UTC sobre o centro de Santa Fé e norte de Corrientes. Assim mesmo, encontrou-se que as máximas frequências de eventos se acham para o noroeste respecto dos centros dos MCSs. Palavras-chave: MCS, precipitação, distribuição 1 INTRODUCCIÓN Numerosos trabajos previos sobre el Sudeste de Sudamérica (SESA) han caracterizado el desarrollo de los sistemas convectivos de mesoescala (MCSs) por su gran tamaño e intensidad así como por su aporte a la precipitación total en el área superior al 70% (Mota 2003, Vidal 2009). Asimismo, se reconocen por su potencial en la generación de eventos severos ( Velasco y Fritsch 1987, Silva Dias 1999), entre ellos, altas tasas de precipitación horaria superiores a 25 mm/hora como considera Collander (1993).

2 El objetivo del trabajo es caracterizar la distribución geográfica de los eventos de precipitación superiores a 30 mm/hora y su posición relativa respecto de los MCSs para una muestra de 3 años ( ). 2 DATOS Y METODOLOGÍA Los datos utilizados para este trabajo fueron estimaciones de precipitación a través de imágenes satelitales generadas por la técnica CMORPH (CPC MORHing technique, Joyce et al 2004) en la región 20º-40º S y 68º-54º O para el periodo entre diciembre de 2002 y diciembre de 2005 con 8 km y una hora de resolución espacial y temporal respectivamente. Asimismo, se dispuso de una base de datos de imágenes satelitales correspondientes al canal infrarrojo (10.8 µm) disponible en con una resolución horizontal de 4 km sobre el área comprendida entre 10-40ºS y 75-40ºO, y temporal de una hora. Se aplicó una definición de MCS similar a la utilizada Cotton et al (1989) y Nicolini et al (2002) para detectar la presencia convección profunda organizada pero considerando km 2 como umbral de área para definir el inicio y disipación del sistema. y un umbral de temperatura de brillo del tope (TB) inferior a 218 K de acuerdo a lo propuesto para la región por Torres (2003), Salio et al (2007), entre otros. La detección y seguimiento de los MCSs se realizó utilizando los resultados del procesamiento de imágenes satelitales de TB con la técnica FORTRACC (Forecasting and Tracking of Cloud Cluster, Vila et al 2008). Los eventos intensos de precipitación se definieron considerando tasas horarias superiores a 30 mm y se retuvieron aquellos asociados a la presencia de convección profunda. A fin de estudiar la distribución espacial de los eventos se construyeron mapas de frecuencias considerando una retícula de 0,25º x 0,25º de resolución horizontal sobre toda la región de estudio. Por último, a fin de analizar la relación entre la posición relativa de los eventos respecto del área definida de los MCSs en base a su TB, se graficaron las distribuciones de frecuencias de los eventos respecto de los centros de los MCSs con 15 km de resolución horizontal. Los valores fueron normalizados por un factor de distancia que considera un radio máximo de 400 km. 3 DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES Se encontraron eventos de precipitación con tasas superiores a 30 mm/hora asociados a la presencia de convección profunda para todo el periodo de estudio distribuidos geográficamente como muestra la figura 1 (panel izquierdo). Las mayores frecuencias, superiores a 100 eventos, quedan restringidas sobre la región del extremo noreste de Argentina, al norte de 30ºS y este de 62ºO, principalmente sobre Chaco, este de Formosa y Corrientes consistentemente con lo hallado por Salio et al (2007) y Zipser et al (2006), entre otros para la ubicación de los máximos de frecuencia de convección sobre SESA. Asimismo, se realizó un análisis del ciclo diario de estos eventos encontrándose máximos en horas de la noche (00-12 UTC) principalmente ente las 05 y las 06 UTC al este de 65ºO y al norte de 30ºS sobre la región central del norte de Argentina (figuras no mostradas). En este sentido, se inspeccionó con más detalle la variabilidad nocturna que presentaban estas frecuencias (ver figura 1, panel derecho). Se puede ver que existe una preferencia en la ocurrencia de eventos en las primeras horas de la noche (00-06 UTC) en toda la región central y norte del país mientras que durante la madrugada (06-12 UTC) los máximos quedan restringidos principalmente al norte de 32ºS y al este de 62ºO sobre el centro de Santa Fe, norte de Entre Ríos y centro norte de Corrientes. Estos podrían estar promovidos por la acción de mecanismos de escala regional como ser la presencia de una corriente en chorro en niveles bajos que activa la convección organizada (Salio et al 2007, Nicolini et al 2006, entre otros). Cabe aclarar que el comportamiento en la ocurrencia de estos eventos y, en consecuencia, las distribuciones de frecuencias encontradas estarán influenciados por distintos

3 mecanismos como ser la acción de efectos del terreno o procesos de la capa límite que afecten el origen de la convección así como también dependerán de la etapa de vida en que se encuentren los sistemas convectivos. Figura 1 - Distribución de frecuencias de eventos de precipitación superiores a 30 mm/hora (panel izquierdo) y diferencia de frecuencias nocturnas entre los periodos Z y UTC (panel derecho) para todo el periodo de estudio. Resolución horizontal 0,25º x 0,25º. Por otro lado, se analizó la distribución de frecuencias de la ubicación relativa de los eventos respecto de la celda convectiva (definida a partir de un área continua de la TB de 218 K) tal como se muestra en la figura 2. En este sentido, se contabilizaron los eventos en relación a la distancia de estos respecto de los centros de los sistemas convectivos. En primer lugar, se destaca una distribución en forma elongada con un eje noroeste-sudeste. Esta característica concuerda con el predominio de la dirección de la cortante vertical del viento de niveles medios y altos media sobre la región proveniente del noroeste que favorece el desplazamiento de los yunques que se extienden hacia el sudeste mientras que las regiones más convectivas de los MCSs quedan ubicadas en la parte posterior, hacia el noroeste. Esta más precisamente sobre el cuadrante noroeste con valores que superan los 180 eventos a una Figura 2: Distribución de frecuencias de la posición relativa de los eventos de precipitación superiores a 30 mm/hora respecto de los centros de los MCSs. Valores normalizados por un factor de distancia dado por un radio máximo de 400 km. distancia menor que 200 km del centro de los sistemas convectivos. Estos resultados son consistentes con los encontrados por Collander (1993) en su climatología entre los años 1978

4 y 1987 de eventos severos de precipitación horaria superior a 25 mm/hora para la región central de Estados Unidos. Asimismo, Kane et al. (1987) encontraron que la distribución de eventos severos de precipitación muestra un máximo en el flanco sudoeste de la cobertura nubosa de 74 MCCs en los Estados Unidos. Vale destacar que para el presente trabajo no se tomaron restricciones respecto de la morfología de los sistemas. En un análisis de carácter más regional, se dividió el área de estudio en 4 sectores al este-oeste de 62ºO y al norte-sur de 30ºS (ver figura 3). En primer lugar, se observa que todos los sectores presentan las características más precipitantes sobre el cuadrante noroeste donde se hallan las máximas frecuencias. Sin embargo, se destaca un comportamiento diferencial de aquellos sistemas con centros al oeste de 62ºO de los que se hallan hacia el este. Los máximos se hallan a una distancia inferior a 100 km de los centros por lo que se puede inferir que los sistemas son más pequeños y adquieren una característica más circular. En este sentido, se desprende que la actividad convectiva no presenta un área preferencial para desarrollarse. Asimismo, podrían corresponder a la etapa de inicio de los sistemas quedando asociados a la zona de génesis sobre las laderas orientales de los Andes. Por otra parte, los sistemas con Figura 3: Idem figura 2 para 4 sectores de la región de estudio al norte-sur de 30ºS y al esteoeste de 62ºO. centros al este de 62ºO presentan una forma más elongada alcanzando un mayor tamaño con eventos que se ubican a distancias superiores a 400 km respecto del centro; posiblemente características asociadas a la interacción de la convección con las zonas frontales y la cortante de viento de niveles medios. Es muy interesante notar las frecuencias superiores a 100 eventos sobre el sector noreste del país el cual corresponde a una de las regiones donde los MCSs presentan tasas de precipitación más extremas (Zipser et al 2006, Vidal 2009). Agradecimientos: Este trabajo fue parcialmente financiado por los proyectos: ANPCyT PICT , PICT and UBACyT X633

5 4 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS COLLANDER, R. S., 1993: A ten-year summary of severe weather in mesoscale convective complexes, Part 2: Heavy rainfall. Preprints, 17th Conference on Local Storms, St. Louis, MO., October 4-8. COTTON, W. R., Y ANTHES, R. A., 1989: Storm and Cloud Dynamics. Academic Press, 883 pp. JOYCE, R. J., JANOWIAK, J. E., ARKIN, P. A. Y XIE, P., 2004: CMORPH: A method that produces global precipitation estimates from passive microwave and infrared data at high spatial and temporal resolution. J. Hydromet, 5, KANE, R. J., CHELIUS, C. R. Y FRITSCH, J. M, 1987: Precipitation characteristics of mesoscale convective weather systems. J. Clim. App. Met., 26, MOTA, G.V., 2003: Characteristics of rainfall and precipitation features defined by the Tropical Rainfall Measuring Mission over South America. Ph.D. Dissertation, University of Utah, 215 pp. NICOLINI, M., A. C. SAULO, J. C. TORRES, Y P. SALIO, 2002: Strong South America low-level jet events characterization during warm season and implications for enhanced precipitation, Meteorológica, 27 (1-2), NICOLINI; M. Y SAULO, C., 2006: Modeled Chaco low-level jets and related precipitation patterns during the warm season. Met. Atm. Ph., DOI /s SALIO P., NICOLINI, M. Y ZIPSER, E.J., 2007: Mesoscale Convective Systems over Southeastern South America and its relationship with the South American Low Level Jet. Mon. Wea. Rev. 135, SILVA DIAS, M.A.F., 1999: Storms in Brazil. In: Hazards and Disasters Series, Storms Volume II, R. Pielke Sr., R. Pielke Jr., Eds., Routledge. pp TORRES, M. 2003: Sistemas Convectivos en mesoescala altamente precipitantes en el norte y centro de Argentina. Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires, Argentina. 132 pp. VELASCO, I. Y FRITSCH, J.M., 1987: Mesoscale convective complexes in the Americas. J. Geoph. Res., 92, VILA, D.A., MACHADO, L.A.T., LAURENT, H. Y VELASCO, I., 2008: Forecast and Tracking the Evolution of Cloud Clusters (ForTraCC) Using Satellite Infrared Imagery: Methodology and Validation. Wea. For., 23, VIDAL L., 2009: Caracterización de los sistemas convectivos sobre el sudeste de Sudamérica a partir de observaciones TRMM con énfasis en la convección extrema. Tesis de Licenciatura, Universidad de Buenos Aires, Argentina. ZIPSER, E. J., CECIL, D., LIU, C., NESBITT, S. Y YORTY, D., 2006: Where are the most intense thunderstorms on earth? Bull. Amer. Meteor. Soc. 87,