INFLUENCIA DE FRENTES FRíos DEL HEMISFERIO NORTE

Meteorología Colombiana
W9
pp. 75 - 81
Marzo 2005
Bogotá D.C.
155N-0124-6984
SISTEMAS PLUVIOGENÉTICOS EN COLOMBIA: INFLUENCIA DE FRENTES FRíos DEL HEMISFERIO NORTE PLUVIOGENETIC SYSTEMS IN COLOMBIA: INFLUENCE OF NORTHERN HEMISPHERE COLO FRONTS GERARDO DE JESÚS MONTOYA GAVIRIA
Profesor del Grupo de Meteorología, del Departamento de Geocíencías, Facultad de Cíencías - Universidad Nacional de Colombia. Email: [email protected] REINER PALOMINO LEMUS
Joven investigador, Universidad Tecnológica del Chocó. Email: [email protected]
Montoya, G. & Palomino, R. 2005: Sistemas pluviogenétcos en Colombia: Influencia de frentes fríos del Hemisferio Norte. Meteorol.
Colomb. 9:75-81. ISSN 0124-6984. Bogotá, D.C. - Colombia.
RESUMEN
En el presente estudio se analizan dos casos de influencia de frentes fríos del hemisferio norte sobre el norte de Suramérica. Ambos casos, ocurridos en los primeros meses del año 1993, fueron tomados del Reanálisis. Este análisis mostró que la influencia de los frentes fríos y de la depresión que los origina, se manifiesta a través de un sistema sinóptico de punto neutro, o de deformación del flujo en superficie y una vaguada en altura. La deformación del flujo en superficie presenta dos regiones bien definidas de convergencia y abundante nubosidad. Una de ellas, la que se ubica en el extremo sur occidental del caribe, afecta al territorio colombiano con fuertes precipitaciones. Esta región de convergencia es formada por una circulación anticiclónica de tipo inercial que se forma en Centroamérica luego del paso de la depresión y el giro de tipo ciclónico de los vientos alisios del este que se aproximan rodeando al extremo norte de Suramérica. El análisis presentado es un ejemplo de interacción entre depresiones extratropicales y sistemas de precipitación tropicales y puede ser de utilidad en la predicción del estado del tiempo a corto plazo. Palabras Clave: sistemas de precipitación, frentes fríos, norte de sur América
ABSTRACT
In the present study two cases of cold fronts influencing the north of South America were analyzed. Both cases, taken from the
reanalysis data, occurred at the beginning of the 1993 year. This analysis shows that the influence of the cold front and the asso­
ciated depression over the north of South America is related to a cold area or deformation field, formed in the adjacent and central
Caribbean at low levels, as well as to a trough at higher levels.
The flow deformation at the surface shows two well-defined regions with wind convergence and abundant precipitation. One of
tt1em, located in the south western Caribbean, directly affects the Colombian territory with heavy precipitation. This convergence
zone is formed by an inertial-type anticyclonic circulation which in turn forms in Central America after the depression has moved
forward together with the cyclonic turning of the approaching trade wind that encircles the northern extreme of South America.
This analysis is an example of the interaction between extratropical depressions and tropical rain systems and may be helpful for
short range weather prediction purposes.
Keywords: precipitation systems, cold front, northern South America
I[IDI
METEORO LOGIA COLOMBIANA N° 9 • MARZO 200511
INTRODUCCiÓN
Los frentes fríos, definidos como el avance de una masa de
aire frío, por lo general de origen polar sobre una masa de
aire más cálida de origen tropical, aparecen bien tipificados
en latitudes medias y altas donde los gradientes horizontales
de temperatura son bastante significativos,
En latitudes bajas donde el campo de la temperatura (a
nivel del mar) es más o menos homogéneo, la influencia
de estos frentes y de las depresiones que los originan, se
manifiestan a través de vaguadas y zonas de convergencia
que se desplazan sobre el caribe sur occidental provocando
abundantes precipitaciones, mar de leva y otros efectos en
las costas colombianas y venezolanas.
Estas vaguadas y zonas de convergencia en algunos casos
se presentan simultáneamente con surgimientos fríos en
Centro América y en otras ocasiones se originan sin el acom­
pañamiento de este fenómeno y asociadas directamente con
el posicionamiento en el Atlántico de la depresión que se des­
plaza desde la costa este de los EE UU.
En Centro América, Los surgimientos fríos (SF) llamados
"Nortes" en el Salvador (Huschke. 1959), "Chocolatero" ó "Te­
juano" en Méjico, (Hurd. 1929, Trasviña y otros 1995) y "Pa­
pagayo" en Nicaragua, han sido descritos con algún grado
de detalle. Sin embargo para la región norte de Sur América,
la estructura de estas vaguadas y zonas de convergencia,
generadoras de precipitación, razón por la que se denominan
sistemas de precipitación ó sistemas pluviogenéticos, no ha
sido suficientemente analizada en la literatura existente.
El estudio de estas vaguadas y zonas de convergencia, que
en algunos casos se presentan en complejas interacciones
con otros sistemas tales como la Zona de Convergencia In­
tertropical • ZCIT y las ondas del este, es importante porque
por un lado, ellas contribuyen con significativos aportes de
precipitación en el norte de Sur América durante estación
seca a comienzos de año. Por otro lado, si las precipitacio­
nes son muy intensas entonces se presentan inundaciones y
otros desastres naturales como el ocurrido el 15 de diciembre
de 1999 en el estado de Vargas (Venezuela).
Con el objeto de adquirir un conocimiento más cercano
sobre la estructura de estos sistemas y su influencia sobre
el norte de Sur América y orientado a mejorar el pronóstico
de la precipitación a corto plazo, en este trabajo se anali­
zan dos casos de influencia de frentes fríos sobre la región
norte de Sur América.
El primer caso de estudio corresponde a la situación cuando
el efecto de frente frío y de la perturbación que lo origina,
viene asociado con surgimiento frio en Centro América y el
otro, cuando la vaguada y la formación de zonas de conver­
gencia no aparecen acompañadas de este fenómeno y se
asocian directamente con el posicionamiento del frente fria
en el Atlántico.
surgimientos fríos en Centro América, luego se analizan los
dos casos de estudio y finalmente se hacen las conclusiones.
ALGUNAS CARACTERíSTICAS DEL SURGIMIENTO
FRío EN CENTROAMÉRICA
Los surgimientos fríos en Centro América son originados por
vientos provenientes del norte de los EE UU y Canadá y ca·
racterísticos de la retaguardia de las depresiones en el lade
este de las Montañas Rocosas. Estos vientos, reforzados
por el efecto de encanalamiento inducido por esta cadena de
montañas y la Sierra Madre en Méjico, a menudo sobrepasar
los 20 mIs y provocan descensos en temperatura hasta de
15°C en 24h Centro América, (Schultz et aL, 1997).
De acuerdo con estas características, para la detención dE
SF en Centro América puede ser utilizado el seguimiento dE
los campos de temperatura y viento en los niveles bajos.
El aire frío arrastrado por estos vientos, al entrar en contacte
con el aire húmedo y caliente del Golfo de Méjico se desesta
biliza, provocando formación de nubes y fuertes precipitacio
nes en Centro América. De acuerdo a Bluestein (1977) esta~
nubes se agrupan sobre el eje de dilatación del flujo de escalé
sinóptica y donde la deformación es máxima. Sin embargo
poco se conoce sobre la influencia de estos sistemas de preci
pitación en el Norte de Sur América y región sub ecuatorial.
A este respecto Riehl (1954) anota que los SF tienden a inten
sificar los alisios del este, lo que resulta en mayor activida(
convectiva de la ZCIT, Lessman (1964). Goldbrunner, (1963
y Snow (1976) anotan sobre las incursiones de vientos de
norte en Venezuela en la segunda semana de marzo y la!
lluvias asociadas, a las que localmente se les conoce con e
nombre de "invierno de las chicharras".
CASO DE ESTUDIO N° 1: LA TORMENTA DE MARZO 13 DE 1993 El primer caso de estudio corresponde a la depresión que s'
formó en la costa este de los Estados Unidos en Marzo 13 d
1993, que por su inusual intensidad fue llamada la 'Torment
del siglo", Kocin et al., (1995).
El surgimiento frío asociado con esta depresión, es detectado (
lado este de las montañas rocosas el día 12 pero en el Golfo d
Méjico, vientos significativos del norte comienzan a notarse E
día 13 a las OOOOUTC (Figura 1a). 48 horas más tarde, o sea E
día 15 a las OOZ, el surgimiento frío a alcanzado a Costa Rica
Panamá (Figura 1b). En esta última figura se observa una zon
con convergencia de vientos acompañada de abundante nube
sidad (a juzgar por la radiación de onda larga saliente en el top
de la atmósfera) y orientada en dirección suroeste - norestE
Esta zona se extiende desde el Pacífico occidental ecuatoria
pasando por Costa Rica y Panamá y extendiéndose hasta cor
fundirse con el frente frío en el Atlántico en una posición a une
400 N y 50 W Más adelante se retomará la discusión acerca d
las particularidades de esta zona de convergencia.
0
El presente estudio se organiza de la siguiente manera:
seguidamente se presentan algunas características de los
MONTOYA & PALOMINO: SISTEMAS PL
Figura 1, Radiación de onda larga en el tope de la atmósfera (fondo sombreado) y vectores del viento a 10m, de acuerdo al reanálisis de las OOZ
de: (a) 1993-03-13 y (b) 1993-03-15, Las letras A y B en la Figura 1b, indican centros de circulación anticiclónica y ciclónica respectivamente,
Sobre la incursión de aire frío en Centro América y su aso­
ciación con esta zona de convergencia se puede juzgar
también por el desplazamiento de las isotermas en 850 hPa
y mostradas en las figuras 2a y 2b, En estas figuras, se
puede observar como la isoterma de 285°K, que el día 12
de marzo se encontraba sobre el estado de la Florida, el día
15 descendió hasta Honduras y Nicaragua, lo que es una
prueba evidente de surgimiento frío en Centroamérica.
(
b
Figura 2, Isotermas y vectores del viento en la superficie de 850 hPa a las OOz para: (a) el día 1993-03-13 y (b) 1993-03-15, El número resaltado 285 corresponde a la isoterma de 285°K en ambas figuras. Los valores ubicados en la región costera colombiana corresponden a la precipitación diaria(mm) observada el día 14. La circulación del viento asociada con la perturbación del Sur­
gimiento Frío, también se puede apreciar con bastante claridad
en la superficie de 850 hPa, (Figura 3a). En esta figura han sido
pIoteados los campos de isohipsas, isotacas y vector viento.
En las Figuras. 4 a y b, se muestra para la superficie de
200hPa, el geopotencial, las isotacas, los cuales sirven para
ubicar la corriente en chorro, y los vectores del viento. En
estas figuras se puede observar que el eje de la vaguada
situado el día 13 sobre el Golfo de Méjico a la altura de la
Bahía de Campeche se ha desplazado hacia la derecha, y
el día 15 apunta sobre la Península de Yucatán siguiendo
a la zona de convergencia de vientos notada en superficie
(comparar con la Figura 1b).
1f1I::J1
METEOROLOGíA COLOMBIANA W 9 - MARZ01@
Figura 3. Campos de geopotencial, isotacas y vector viento en 850 hPa a las OOz de: (a) 1993-03-13 y (b) 1993 -03-15. Las letras A y B en la Figura 3b, indican centros de circulación anticiclónica y ciclónica respectivamente. Figura 4. Campos de geopotencial, isotacas y vector viento en 200 hPa a las OOz de: (a) 1993-03-13 y (b) 1993 -03-15.
ANÁLISIS DE LA SITUACiÓN SINÓPTICA PARA EL ESTUDIO DE CASO N° 1 Retomando la discusión sobre la zona con convergencia de
vientos y alta nubosidad observada en la Fig.1b, se puede
apreciar que en esta zona hay dos regiones bien definidas
con abundante nubosidad y convergencia de vientos: Una de
ellas es la región formada por el encuentro de la depresión
con la alta de los Azores (B 1 yA1 respectivamente en las Fi­
guras 1b Y 3b). La segunda es una zona formada en el Pací­
fico oriental y extremo sur occidental del Mar Caribe en inme­
diaciones de Panamá y Costa Rica. Esta región es formada
por la convergencia de vientos asociada con una circulación
anticiclónica A2 de tipo inercial, Schultz et al., (1997), y una
tendencia a girar en forma ciclónica de los vientos Alisios que
llegan bordeando el norte de Suramérica y denotada como
B2, en estas mismas figuras.
La circulación anticiclónica A2, es la que se forma tras el paso
de la depresión. Esta circulación es de tipo inercial debido al
debilitamiento del gradiente de presión en estas latitudes y
reforzada en Centroamérica por el efecto de Coriolis sobre
los vientos meridionales.
Para explicar la tendencia a girar ciclónicamente de los ali­
sios del este que llegan rodeando el extremo norte de Sura­
mérica, no existe una respuesta contundente pero se puede
suponer que está asociada con la misma circulación antici­
clónica en Centroamérica y región adyacente.
Estas cuatro circulaciones del viento A1, A2, B1, Y B2 forman
un sistema sinóptico llamado de punto neutro ó de deforma­
ción del flujo (ver por ejemplo, Bluestein, 1992 página 99), con
el eje de dilatación orientado en la dirección suroeste - noreste
y el eje de contracción en dirección perpendicular al primero.
Este sistema sinóptico de punto neutro se puede apreciar con
mayor claridad aún, en la superficie de 850 hPa (ver Fig. 3b).
La posición del eje de la vaguada y de la corriente en Chorro
detectada en 200hPa. Parece jugar un papel importante en
la formación de la zona de convergencia y la consecuente
precipitación.
CASO DE ESTUDIO N° 2: ZONAS DE CONVERGENCIA ASOCIADAS CON PERTURBACIONES SUBTROPICALES EN EL FLUJO DEL OESTE El siguiente caso corresponde a una perturbación que se
propagó en el flujo del oeste a partir de la costa este de los
EEUU sin causar surgimiento frío en Centro América. El día
26 de enero de 1993, a las 12z, esta depresión se encontraba
localizada en 25°N y 50 o W, Fig. 5a. En este momento, vien­
tos del norte bañaban al Golfo de Méjico.
Figura 5. Radiación de onda larga en el tope de la atmósfera (fondo sombreado) y vectores del viento a
(a) 1993-01-26 a las 12Z y (b) 1993-01-29 a las OOz. Las letras A y B en la Figura 5b, apuntan a centros
de circulación anticiclónica y ciclónica respectivamente.
Figura 6. Campos de geopotencial, isotacas y vector viento en 850 hPa de acuerdo al reanálisis de: (a) 1993-01-26 a las 12z y (b) 1993-01-29,
a las OOZ. Las letras A y B en la Figura 6b, indican centros de circulación anticiclónica y ciclónica respectivamente.
60 horas más tarde, los viento del norte han descendido has­
ta Panamá y Costa Rica y además se observa una zona de
convergencia de vientos y abundante nubosidad similar a la
analizada en caso de estudio N° 1. Como en el caso ante-
rior esta zona (ver Figura 5b) se extiende desde el Pacífico
oriental hasta inmediaciones del frente frío que acompaña a
la depresión en el Atlántico, provocando abundantes lluvias
sobre el Caribe y Norte de Sur América.
I~I
En la Figura 6 se muestran los campos de geopotencial, isota­
cas y vectores del viento en la superficie de 850 hPa, para el
caso de estudio No 2. En estas figuras se puede observar un
ligero incremento de los vientos alisios sobre Costa Rica, Pana­
má (Atlántico sur occidental y Pacífico oriental ecuatorial) des­
pués de 60 horas y de manera similar al caso de estudio N° 1.
En la Figura 7 se muestra para la superficie de 200 hPa,
METEOROLOGIA COLOMBIANA N° 9 - MARZO 20051í
el geopotencial, las isotacas y el vector viento para el caso
de estudio N° 2.
De manera similar al caso de estudio N° 1 se puede notar
que el eje de la vaguada situado el día 26 sobre el Golfo
de Méjico se ha desplazado hacia la derecha siguiendo a la
zona de convergencia notada en superficie (comparar con la
Figura 5b).
Figura 7. Campo de geopotencial e isotacas en 200 hPa de acuerdo al reanálisis de: (a) 1993-01-26 a las 12z y (b) 1993-01-29, a las OOZ.
ANÁLISIS DE LA SITUACiÓN SINÓPTICA PARA EL ESTUDIO DE CASO N° 2 El análisis de la situación sinóptica para el estudio de caso
No 2 muestra una situación similar con lo observado en el
caso de estudio No 1: En la Fig. 5b, Se observa un extenso
sistema sinóptico de punto neutro con regiones de conver­
gencia bien definidos, una en el atlántico central en inme­
diaciones del frente que acompaña a la depresión y otra en
las inmediaciones de costa Rica y Panamá y que es la que
afecta al territorio Colombiano.
La deformación del flujo en superficie presenta dos regiones
de convergencia de vientos y abundante nubosidad bien de­
finidas, lo que concuerda con lo afirmado en Bluestein (1977)
y mencionado en la introducción de este trabajo. Una de es­
tas regiones de convergencia la ubicada en inmediaciones
de Costa Rica y Panamá, es la que afecta directamente a
Colombia con fuertes precipitaciones.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Algunas recomendaciones que se desprenden de este traba­
jo y que pueden ser de gran utilidad en el momento de elabo­
rar pronósticos a corto plazo para la temporada de diciembre
a abril son:
• Observar la formación de sistemas sinópticos de punto neu­
tro en el Caribe.
• Observar la formación de zonas de convergencia asociadas
con Circulación anticiclónica de tipo inercial en Centroamérica
y giro ciclónico de los alisios del noreste.
• Observar la formación y desplazamiento de vaguadas
en 200 hPa.
• Detectar la aparición de surgimientos fríos en Centroamérica.
Se hizo un estudio de la influencia de frentes fríos del hemis­
ferio norte sobre la región norte de Suramérica.
AGRADECIMIENTOS
Esta influencia se manifiesta en superficie con la formación de
un sistema sinóptico de punto neutro o deformación del flujo
con el eje de dilatación orientado de sur oeste para noreste.
En altura, la influencia aparece como una vaguada con su eje
apuntando sobre el eje de dilatación del flujo en superficie.
Este trabajo fue financiado en parte con recursos asignados
por la División de Investigaciones - DIB, de la Universidad
Nacional de Colombia para el proyecto 803968; "Los siste­
mas pluviogenéticos en Colombia: Simulación numérica y
variación espacio temporal". El coautor de este trabajo fue
De acuerdo a la Fig. 7 Y de manera similar al caso de estudio
N01, parece que la posición del eje de la vaguada y de la
corriente en Chorro detectada en 200hPa, juegan un papel
importante en la formación de la zona de convergencia y la
consecuente precipitación sobre territorio colombiano.
MONTOYA & PALOMINO: SISTEMAS PLUVIOGENETICOS EN COLOMBIA
financiado por el programa de jóvenes investigadores de
COLCIENCIAS propuesta P-114, el Grupo de Investigación
en Energía Solar y Meteorología de la Universidad Tecnoló­
gica del Chocó (UTCH) y Vicerrectoría de Investigación de la
UTCH. Los totales de precipitación diaria fueron amablemen­
te suministrados por el IDEAM.
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