SIMULACION DE UN CASO DE VIENTO ZONDA

SIMULACION DE UN CASO DE VIENTO ZONDA CON EL MODELO BRAMS
Ana G. Ulke 1 , Federico A. Norte2, Silvia C. Simonelli 2 , Maximiliano Viale2
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, 54 11 4576 3356, [email protected]
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,
54 261 4286010, [email protected], [email protected], [email protected]
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: 32°50´S, 68°47´W, 704 msnm) y
San Juan (JUA: 31°34’S, 68°25’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.
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 2006. 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
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 11-07-2006 (a) y 00 UTC 12-07-2006 (b); Panel inferior: altura geopotencial (negro) (damgp),
temperatura (ºC) y viento (nudos) en 500hPa, 12 UTC 11-07-2006 (c) y 00 UTC 12-07-2006 (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.
360
35
315
30
35
30
270
25
20
25
15
225
20
10
180
5
15
0
135
-5
10
90
-10
45
5
0
0
15
18
21
0
3
11-Jul
(a)
DD-DOZ
6
-15
-20
9
9
12
DD-JUA
FF-JUA
FF-DOZ
15
18
21
0
11-Jul
12-Jul
(b)
TT-DOZ
3
6
9
12-Jul
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.
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 2006 – 18 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).
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 07-14420 y
PICT.RED 186/02 IANIGLA.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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Current status and future directions, Meteor. and Atmos. Physics, 82, 5-29.
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
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Seluchi, M. E., Norte, F. A., Satyamurty, P. and Chou, S.C., 2003: Analysis of Three Situations of
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