EVOLUCIÓN DE LA VORTICIDAD EN UNA CICLOGÉNESIS INTENSA

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1 EVOLUCIÓN DE LA VORTICIDAD EN UNA CICLOGÉNESIS INTENSA Norma Edit Possia Facultad de Ciencias Exacta y Naturales Centro de Investigaciones del Mar y la Atmósfera (CIMA) UBA/CONICET possia@at1.fcen.uba.ar -TE: Buenos Aires, ARGENTINA Mesometeorología, ciclogénesis, vorticidad Abstract This study evaluate the magnitude of various terms of vorticity equation in the November 11-12, 1989 cyclogenesis over the northeast of Argentine. The analysis of the processes that lead to cyclogenesis in this case are the horizontal vorticity advection and divergence effect in 300 hpa and the vertical vorticity advection and the convergence in 700 hpa. Introducción Para este estudio se eligió una ciclogénesis intensa ocurrida el 11 y 12 de noviembre de 1989 que se caracterizó por una profundización extraordinariamente rápida, en el noreste de Argentina. La misma ha sido previamente estudiada en otros trabajos debido a su intensidad, rápido desarrollo y las perdidas económicas que produjo. Gordillo et al. (1991) estudian a partir de técnicas de diagnóstico sencillas la previsión a corto plazo del temporal de viento del sector sudeste sobre el Río de la Plata. Por otro lado, Seluchi y Saulo (1998), utilizan un modelo regional, para analizar los procesos físicos responsables de este desarrollo y concluyen, que los procesos no adiabáticos fueron un factor importante en la rápida profundización del sistema. El objetivo de este trabajo es evaluar los términos de la ecuación de vorticidad y analizar la importancia relativa de cada uno de ellos para una mejor comprensión de los mecanismos que desencadenaron el evento estudiado. Datos utilizados Para realizar los cálculos del presente trabajo se utilizaron los análisis del ECMWF (European Centre for Medium Range Weather Forecast) cada 6 horas, en en latitud y longitud y 7 niveles de presión y para ver los fenómenos de tiempo asociados a los días estudiados la información del Servicio Meteorológico Nacional de Argentina. La situación sinóptica La ciclogénesis estudiada ocurrió sobre una zona frontal situada al noreste del Río de la Plata. Se inició entre las 12 y las 18 UTC del día 11 de noviembre y alcanzó su máxima profundidad el día 12 a las 18 UTC. Como señalan Seluchi y Saulo (1998) puede ser considerada como una ciclogénesis explosiva ya que la presión disminuyó 26 hpa en las 24 horas posteriores al día 11 de noviembre. Si bien se dan caídas de presión mucho mas intensas que en este caso, hay que tener en cuenta que esta se produjo alrededor de los 32 S. El 11 de noviembre a las 12 UTC, un sistema de alta presión comienza a penetrar en el sur del continente. La región del Río de la Plata se encuentra dominada por altos espesores, mientras que al oeste de la Argentina éstos son menores.

2 En la figura 1 se muestran los campos de altura geopotencial de 1000 hpa y los espesores 500/1000 para el 12 de noviembre de A las 0 UTC del día 12, figura 1.a, hay un centro cerrado de baja presión sobre el Uruguay con vientos de 35 nudos en los alrededores. Si bien al comenzar el sistema ciclónico lo hizo sobre un campo baroclínico, es notable la intensificación del mismo al sudoeste de dicho centro, así como la penetración de espesores típicos de aire tropical hacia el mismo. En la figura 1.b (6 UTC) se observa como un anticiclón formado en horas previas sobre la Patagonia ya se encuentra sobre la costa atlántica y el centro de baja presión se ha intensificado notablemente (la tendencia trihoraria en el centro de baja presión, alcanza a -4.9 hpa). Seguidamente el sistema de baja presión se elonga hacia el este y continua profundizándose, el anticiclón avanza sobre la costa atlántica y los vientos se intensifican sobre el Río de la Plata (figura 1.c). Fig 1: Altura geopotencial de 1000 hpa y los espesores 1000/500 para el 12 de noviembre de 1989, (a) a las 0 UTC, (b) a las 6 UTC, (c) a las 12 UTC Se registran intensas precipitaciones sobre el este de Argentina y Uruguay. Entre el 11 y 12 de noviembre a las 12 UTC los valores observados, en una zona coincidente con la de máxima profundización del sistema, superan los 100 mm, lo que implica una liberación de energía calórica superior a 2.5 x10-7 J m -2. La figura 2.a muestra el campos de geopotencial y temperatura del día 10 de noviembre a las 0 UTC, en 500 hpa. En ella se observa a los 80 o W entre 35 y 60 o S una vaguada, que se desplaza a razón de 7 o /12 horas atravesando la zona cordillerana más rápidamente al sur que al norte, de modo tal que el día 11 a las 0 UTC (fig 2.b), la parte sur de la vaguada se encuentra entre los 60 y 55 o W, en tanto que la parte norte aún no penetró en el continente. Doce horas mas tarde (fig 2.c), todo el sistema bárico ya se encuentra sobre el continente con la onda de temperatura retrasada con respecto al geopotencial. Es muy significativa la profundización sufrida por la vaguada en estas 12 horas. Fig 2: Altura geopotencial y temperatura de 500 hpa para (a) el 10/11 a las 0 UTC, el 11/11 (b) a las 0 UTC y (c) 12 UTC y el 12/11 (d) a las 0UTC, (e) a las 6 UTC y (f) a las 12 UTC.

3 Los paneles d, e y f de la figura 2 muestran la evolución del sistema cada 6 horas para el día 12, en el nivel de 500 hpa. A las 12 UTC hay un centro cerrado sobre el Uruguay que se extiende desde superficie hasta 300 hpa y que continúa su profundización hasta las 18 UTC. De allí en más el sistema comienza a debilitarse continuando con su desplazamiento hacia el este con una pequeña componente norte. En 300 hpa el comportamiento del sistema es similar al de 500 hpa hasta el día 12, entonces comienza un proceso de elongación hacia el este. Evolución de la vorticidad en la ciclogénesis Para considerar la evolución temporal de la vorticidad relativa se evalúa cada uno de los términos de la ecuación de vorticidad para los 7 niveles de presión del ECMWF. En la figura 3 se muestran los campos de advección horizontal de vorticidad relativa en el nivel de 300 hpa, donde este término adquiere mayor fuerza. El día 11 a las 12 UTC sobre la costa del Pacifico hay un centro de advección de vorticidad anticiclónica de 8x10-9 s -2 que avanza en dirección noreste, en tanto que en el centro este de la Argentina hay advección de vorticidad ciclónica de igual intensidad. El 12 a las 0 UTC continúa la advección anticiclónica en la zona oeste del continente, mientras que la advección ciclónica se ha intensificado y se encuentra en el norte de la provincia de Buenos Aires y en la mesopotamia (fig 3.b). En las horas subsiguientes este último centro se debilita. Fig 3: Advección horizontal de vorticidad relativa en el nivel de 300 hpa, (a) para el 11/11/1989 a las 12 UTC y (b) para el 12 /11/1989 a las 0 UTC (Contornos 2 x 10 9 s -2 ) La advección vertical de vorticidad, se hace notable a determinadas horas y en regiones muy concentradas, pero en ellas su magnitud es destacable. El día 11 a las 0 y 12 UTC se encuentran valores de -4 y -5 x10-9 s -2 con centro en la troposfera media o en niveles mas bajos. El mínimo se da el día 12 a las 6 UTC (fig 4.a), en el nivel de 700 hpa y alcanza a -14x10-9 s -2. Este mínimo, simultáneo con la hora de máximo desarrollo del sistema, es coincidente en la horizontal, con las mayores velocidades verticales ascendentes, aunque difieren en el nivel de presión. Posteriormente este centro evoluciona desdoblándose en dos, de intensidades -5x10-9 s -2 y -6x10-9 s -2. Fig 4: Para el 12/11/1989 a las 6 (a) Corte vertical en 32.5 de la advección vertical de vorticidad e (b) inclinación de tubos de vórtice en 500 hpa (Contornos 2x10 9 s -2 )

4 Con respecto a la inclinación de los tubos de vórtice, su efecto se da principalmente incrementando la vorticidad anticiclónica al sudoeste del sistema. En la vertical los máximos se encuentran en 500 hpa. Su valor extremo se alcanza el 12 a las 6 UTC (fig 4.b) y es de 8x10-9 s -2, pero el día previo ya llegan a 6x10-9 s -2 y 7x10-9 s -2. Durante los días 11 y 12, en todas las horas, la expresión relacionada con la divergencia tiene valores significativos. La figura 5.a muestra algunos de estos resultados para el nivel de 300 hpa. El día 12 a las 0 UTC hay un centro positivo de 5x10-9 s -2 (divergencia) sobre la parte norte de la provincia de Buenos Aires. A las 6 UTC este mismo centro se intensifica notablemente a 12x10-9 s -2. La elongación que se produce a las 12 UTC, se hace muy marcada en el término que involucra a la vorticidad relativa que parece aprisionada por centros negativos, uno al norte y otro al sur de la misma. En las 6 horas subsiguientes el centro positivo perdió potencia y se encuentra rodeado por valores negativos. Fig 5 : Término de la divergencia (a) en 300 hpa, (b) en 700 hpa (Contornos 2x10 9 s -2 ) En los niveles inferiores, como por ejemplo 700 hpa, el efecto de la convergencia pasa rápidamente de -4x10-9 s -2 a -7x10-9 s -2 entre las 0 y 6 UTC el día 12, desplazándose desde la boca del Río de la Plata hacia el Uruguay. En la elongación y partición en dos centros del sistema, -f.v actúa principalmente manteniendo los centros negativos, especialmente el que se encuentra al oeste, mientras que -ς.v, lo divide con valores positivos que alcanzan a 8x10-9 s -2 a las 18 UTC (fig 5.b) Por último, el término βv resulta en todos los campos de s -2, es decir de uno o dos ordenes de magnitud menor que los otros términos de esta ecuación. Utilizando los diagramas de Hovmöller de ζ/ t en 32.5 S (fig 6), se puede identificar que las primeras intensificaciones ciclónicas notables tienen su centro el día 11 a las 0 UTC. Si examinamos las causas de los centros de profundización de vorticidad ciclonica en 300 hpa, se encuentra que, en 70 y 62 W, el mayor aporte a la disminución de la vorticidad, lo realiza advección horizontal de vorticidad y, mientas que en la primera de las profundizaciones, hay alguna participación del término de la divergencia, cuyo centro se encuentra más al sur, en la segunda el aporte de.v es nulo. El centro que se encuentra en 65 W tiene contribución de ambos efectos aunque el de la advección duplica al de la divergencia. En cambio en 700 hpa, los factores predominantes son los de la divergencia y la advección vertical de vorticidad. Tanto en los centros de las 0 como el de las 6 UTC del día 11, sus aportes son los que dominan el campo de tendencias de ζ, prevaleciendo la acción de la convergencia (puede verse en el nivel de 300 hpa su contrapartida divergente).

5 Fig 6: diagramas de Hovmöller de ζ/ t en 32.5 S, (a) 700 hpa y (b) 300 hpa (Contornos 3x10 9 s -2 ) El centro más persistente de 300 hpa (cerca de 24 horas) que comienza entre las 0 y las 6 UTC del día 12, abarca aproximadamente desde los 58 hasta los 68 W, inicia dominando -V. ζ, pero poco a poco, comienza a crecer la divergencia que se torna muy importante y actúa con signo contrario. El aumento de la magnitud de este último término continua hasta invertir el signo de la variación local de ζ. Este efecto también puede verse en la figura 10.b donde dentro de la banda de vorticidades ciclónicas se genera un centro anticiclónico a los 60 W. Este lugar es donde se registra la mayor cantidad de agua caída. En el nivel de 700 hpa, se destacan por su intensidad los centros ubicados en 55 y 50 W. Allí, el término de advección vertical cobra importancia a partir del momento de máximo desarrollo de la ciclogénesis, a esta hora, contribuye con un 78 % a la caída de vorticidad para seguir, a las 12 y 18 UTC, aportando el 50 % aproximadamente en esta profundización. Conclusiones De acuerdo a los análisis realizados la perturbación ciclónica comienza en niveles altos, el día 10 de noviembre a las 6 UTC encontrándola 12 horas mas tarde en las demás niveles. En 300 hpa el proceso comienza con advección de vorticidad ciclonica durante el día 11, para luego tomar mayor importancia el término divergente. En 700 hpa los términos preponderantes son el de la divergencia y el de la advección vertical de vorticidad, teniendo

6 este último un papel preponderante a la hora de máximo desarrollo del sistema y en menor medida en la partición del centro de baja presión. Agradecimientos: Al Dr. E. Lichtenstein por su gran generosidad, por sus comentarios y reflexiones. Este trabajo se realizó con el apoyo económico del subsidio UBA Ex 115 Bibliografía - Gordillo S. B., Belohlawek A. F., García M. J., Saluzzi M. E Estudio retrospectivo de una rápida y severa ciclogénesis que produjo cuantiosos daños socioeconómicos en la zona ribereña del Río de la Plata. Anales del CONGREMET VI, pag Seluchi M. y Saulo A., 1998: Possible mechanisms yielding an explosive coastal cyclogenesis over South America: experiments using a limited area model. Australian Magazine, en prensa.