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IV.3 Análisis del entorno mesoscalar (1) |
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Para el análisis mesoscalar de los entornos en los que se desarrollan las tormentas productoras de granizo que afectan a la zona de lucha se ha trabajado con imágenes procedentes de satélites meteorológicos, tanto de tipo geoestacionario como polar. Mediante las imágenes del canal de vapor de agua (WV) de Meteosat (5.7 μm -7.1 μm de longitud de onda) se han identificado estructuras sinópticas, subsinópticas o mesoscalares en los campos de viento y humedad a niveles medios o altos, fundamentalmente. Mediante el estudio de las imágenes de los satélites de órbita baja de la NOAA, pertenecientes a los canales 2 (0.725 μm - 1.00 μm) y 4 (10.30 μm - 11.30 μm) básicamente, se ha analizado someramente la morfología de las grandes estructuras convectivas, no incluyendo en este documento una descripción muy detallada de la nubosidad.
Se dispone de imágenes correspondientes a 38 fechas.
Mediante este análisis se pretende identificar subjetivamente aquellos elementos subsinópticos o mesoscalares presentes a niveles medios-altos atmosféricos. El papel desempeñado por estos elementos, tales como máximos de viento, hundimientos de la tropopausa, advecciones de vorticidad, etc, en el desarrollo y profundización de la convección es ampliamente conocido (Elizaga et al., 1999). En esta breve investigación se ha focalizado la atención en el “confinamiento” de la convección asociado a la disposición relativa de los diferentes elementos de forzamiento positivo o negativo presentes.
Además del forzamiento adicional, superpuesto a unas condiciones generales no inhibidoras de la convección, introducido por la llegada de alguno de estos elementos, cabe destacar la posible modificación que estos provocan en el perfil vertical de temperatura y sobre todo en el de humedad, con la consiguiente variación del carácter eficiente o severo de la convección que se llegue a desarrollar, determinante en última instancia de la producción de granizo grande (Martín, F. et al., 2001).
1.- Se considera que el movimiento normal de vórtices y vaguadas es aproximadamente de oeste a este. Llamaremos movimiento retrógrado al que, en mayor o menor medida, sea de este a oeste.
2.- Si no se especifica lo contrario consideraremos que las vaguadas y vórtices son de carácter perceptiblemente móvil.
3.- Se hace referencia solamente a aquellos elementos, como vaguadas o depresiones, que se encuentran sobre o suficientemente cerca de la zona de estudio, y que determinan el tipo de tiempo que se registra en esa zona.
23-4-95:
Depresión sinóptica centrada con vórtice casi estacionario. Máximos de
viento mesoscalares delanteros. Interacción subtropical.
11-5-95: Vaguada sinóptica asociada a depresión
escandinava. Vórtice subsinóptico embebido. Máximo de viento delantero.
17-7-95: Máximos
mesoscalares de viento en flujo zonal.
21-8-95:
Vaguada sinóptica europea retrógrada.
22-8-95:
Vaguada sinóptica europea retrógrada. Vórtice mesoscalar embebido.
23-8-95: Vaguada sinóptica europea retrógrada.
Vórtice mesoscalar embebido. Máximo de viento delantero.
5-9-95: Vaguada sinóptica asociada a depresión
británica. Vaguada de onda corta embebida.
4-10-95:
Vaguada sinóptica asociada a depresión al norte de Irlanda. Máximo de viento
de origen subtropical. Catafrente.
22-4-96: Vaguada sinóptica asociada a depresión
en Irlanda. Vaguada de onda corta embebida posterior. Máximo de viento de
origen subtropical.
28-4-96: Depresión sinóptica centrada. Vórtices
mesoscalares embebidos.
18-5-96: Vaguada sinóptica asociada a depresión
en Irlanda. Vórtice subsinóptico sobre Galicia embebido. Máximo de viento de
origen subtropical. Catafrente.
16-6-96: Doble vaguada retrógrada sinóptica
europea. Máximo de viento mesoscalar delantero.
18-6-96: Hoja baroclina. Circulación
subtropical.
20-6-96: Vaguada sinóptica asociada a depresión
escandinava. Vórtice sinóptico al noroeste de Galicia. Máximo de vorticidad
mesoscalar trasladándose del Golfo de Cádiz a Catalunya con hoja baroclina
asociada. Interacción subtropical.
13-7-96: Vaguada de onda corta retrógrada
europea con máximo de vorticidad mesoscalar desarrollándose en ella.
Máximo de viento trasero.
4-8-96: Vórtice subsinóptico. Discontinuidad
frontal por delante del vórtice. Interacción subtropical.
10-8-96: Vaguada sinóptica asociada a depresión
en Irlanda. Discontinuidad frontal en altura. Máximo de viento trasero.
20-8-96: Vaguada sinóptica asociada a depresión
en Irlanda. Máximo de viento delantero.
5-5-97: Vaguada sinóptica asociada a la depresión
de Islandia. Vórtice subsinóptico embebido. Doble máximo de viento delantero.
7-5-97: Vaguada sinóptica asociada a depresión
británica. Vórtice subsinóptico embebido. Máximo de viento.
12-5-97: Vaguada sinóptica asociada a depresión
británica. Máximo de vorticidad subsinóptico embebido. Máximo de viento de
origen subtropical.
17-5-97: Vórtice subsinóptico al oeste de
Francia. Máximo de viento de origen subtropical.
17-6-97: Vaguada sinóptica asociada a la
depresión de Islandia. Vórtice sinóptico al sur de Bretaña embebido. Múltiples
máximos de viento del SW con recorrido atlántico-peninsular.
22-7-97: Vaguada sinóptica centrada al oeste de
la península. Circulación de origen subtropical.
6-8-97: Depresión sinóptica centrada al norte
de Galicia con vórtice. Discontinuidad frontal mesoscalar avanzando de oeste a
este por delante del vórtice. Catafrente. Máximo de viento de origen
subtropical.
7-8-97: Depresión sinóptica centrada al norte
de Galicia con vórtice. Máximo de viento de origen subtropical. Llegada
posterior de otro máximo de viento desde Canarias. Ondulación en el conveyor
de niveles altos.
17-8-97: Flujo zonal. Estructura no identificada
generadora de convección. ¿Anomalía fría?
1-9-97: Vaguada sinóptica asociada a la depresión
de Islandia. Vórtice subsinóptico asociado cruzando el norte de la península.
Máximo de viento mesoscalar delantero.
26-4-98: Vaguada sinóptica asociada a la
depresión de Islandia. Vórtice mesoscalar en el centro de la península
trasladándose hacia el este. Máximos de viento asociados a la vaguada y máximo
de viento de origen subtropical.
2-5-98: Vaguada sinóptica asociada a depresión
escandinava. Máximo de viento mesoscalar delantero. Anomalía fría. Interacción
subtropical.
16-5-98: Vaguada sinóptica europea retrógrada.
Vórtice mesoscalar embebido.
23-4-99: Vaguada sinóptica asociada a la
depresión de Islandia. Vaguada de onda corta embebida. Máximo de viento
delantero mesoscalar.
29-4-99: Depresión sinóptica centrada con vórtice.
Máximo de viento delantero mesoscalar. Estructura en coma en aire frío.
7-5-99: Vaguada sinóptica asociada a depresión
centrada al oeste de Irlanda. Avance de frente frío del oeste. Máximo de
viento de origen subtropical. Catafrente.
18-5-99: Depresión sinóptica centrada con vórtice.
Máximo de viento de origen subtropical. Máximo de viento delantero mesoscalar.
Hoja baroclina.
13-6-99: Vaguada sinóptica asociada a depresión
británica. Vórtice mesoscalar embebido. Banda de deformación y flujo hiperbólico
frontogenético.
6-8-99: Vaguada sinóptica asociada a depresión
centrada al oeste de Irlanda. Máximo de viento mesoscalar. Circulación de
origen subtropical.
28-8-99: Vaguada de onda corta. Máximos de
viento mesoscalares delanteros.
A modo de resumen de estos datos se presenta la Tabla IV.5
En un 82% de los casos se ha identificado una vaguada sinóptica o una depresión fría centrada en las inmediaciones de la Península Ibérica. Este valor no coincide exactamente con el valor dado en el apartado IV.2 de esta nota técnica debido a que el número de fechas con las que se ha trabajado no ha sido el mismo (solamente se dispone de 38 fechas con imágenes WV del total de 47 fechas con granizada) y a que el método de análisis es diferente, con un cierto grado de subjetividad en ambos casos.
Una diferencia importante en el método es el aspecto dinámico del trabajo con las imágenes de satélite frente al carácter estático del estudio de los análisis a determinadas horas sinópticas.
CASOS
(fechas) |
BAJAS
CENTRADAS |
VAGUADAS |
VAGUADAS |
FLUJO |
|
38 | 6 | 20 | 5 | 2 | |
|
VORTICES
SUBSINÓPTICOS O VAGUADAS DE ONDA CORTA |
||||
1 | 4 | ||||
INTERACCIÓN
SUBTROPICAL |
ELEMENTOS
SUBSINÓPTICOS O MESOSCALARES EMBEBIDOS |
MÁXIMOS
DE VIENTO NO SUBTROPICALES EN DIFERENTES ESCALAS. |
|||
17 |
VORTICES |
VAGUADAS |
19 | ||
14 | 3 | ||||
Tabla IV.5 Resumen de los elementos meteorológicos
sinópticos, subsinópticos y mesoscalares presentes en los días con
granizada. Análisis a partir de imágenes WV de Meteosat. |
Esto ha llevado, por ejemplo, a observar el paso de vaguadas vespertinas por la zona de estudio, mientras que en el análisis de las 12 UTC, que es el utilizado en todos los casos, éstas se encuentran aún relativamente lejos no permitiendo ello por lo tanto clasificar la situación sinóptica como de vaguada.
A continuación se van a mostrar algunos ejemplos de fechas con granizada en las cuales se presentaron elementos meteorológicos representativos de los resultados anteriores. Para cada uno de ellos se presenta la topografía de 300 hPa con un análisis básico de los máximos de viento presentes, perteneciente al Boletín Meteorológico Diario del INM, y una imagen del canal WV de Meteosat perteneciente al mismo día que ilustra el elemento o elementos meteorológicos de interés.
Vaguada retrógrada: El número de fechas con vaguada retrógrada es relativamente importante aunque hay que tener en cuenta que tres de ellas son consecutivas (Fig.IV.4.). En la Fig.IV.4b: A Máximo de viento trasero, B Máximo de viento subtropical, C Zona convectiva, GR Zona de estudio del granizo.
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Fig.IV.4: a) Topografía de 300 hPa. 21/8/95. |
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Fig.IV.4: b) Imagen WV Meteosat. 21/8/95. 15 UTC. |
La interpretación de las imágenes de vapor de agua también permite identificar elementos de escala inferior a la sinóptica que podrían pasar desapercibidos en el estudio de los campos analizados por modelos numéricos globales o incluso de área limitada. En este caso se incluyen los 4 máximos de vorticidad en forma de vaguadas de onda corta (Fig.IV.5) o vórtices (Fig.IV.6) identificados en entornos sinópticos que, a priori, no son claramente favorecedores de la convección profunda y los 17 casos en que estos elementos subsinópticos están embebidos en vaguadas o depresiones frías. En cualquiera de los dos casos estos máximos de vorticidad subsinópticos o mesoscalares tienen el papel especial de “confinar” la convección profunda de manera nítida a una zona de escala regional en el espacio perturbado (no inhibidor de la convección) general. En la Fig.IV.5b: V1 y V2 vaguadas cortas, GR Zona de estudio del granizo. En la Fig.IV.6b: V vórtices mesoscalares, D zona de deformación, C zona convectiva.
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Fig.IV.5: a) Topografía de 300 hPa. 23/4/99. 12 UTC. |
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Fig.IV.5:b) Imagen WV Meteosat. 23/4/99. 12 UTC. |
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Fig. IV.6: a) Topografía de 300 hPa. 28/4/96. 12 UTC. |
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Fig. IV.6: b) Imagen WV Meteosat. 28/4/96. 12 UTC. |
En este análisis de los elementos subsinópticos o mesoscalares se han identificado también aquellas zonas de la imagen en donde muy probablemente se sitúan máximos de viento de niveles medios-altos (Fig.IV.7). En algunos casos estos máximos habían sido identificados por el modelo numérico pero en otras ocasiones, bien por error en el análisis o por incapacidad en discriminar elementos de mesoscala han pasado desapercibidos en la topografía de 300 hPa.
La localización y forma de estos paquetes de viento es muy importante en la determinación de las zonas donde está favorecida la convección profunda. En 19 casos se han identificado claramente en las imágenes máximos de viento que han contribuido a la generación de convección profunda y a su “confinamiento”. En la Fig.IV.7b: V vórtice, A máximo de viento, C1 zona convectiva asociada a V, c zona convectiva asociada a A.
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Fig. IV.7: a) Topografía de 300 hPa. 11/5/95. 12 UTC. |
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Fig. IV.7: b) Imagen WV Meteosat. 11/5/95. 18 UTC. |
Finalmente hay que resaltar la frecuente interacción entre las circulaciones media y subtropical, en un 45% de los casos (Fig.IV.8). Aunque aquí solamente se hace referencia a su presencia sin analizar cual es el papel que juega exactamente en el desarrollo de la convección con granizo en la zona de estudio, éste podría ser la intrusión de aire seco a niveles medios troposféricos y el consiguiente reforzamiento de las corrientes convectivas y del tiempo severo asociado. En la Fig.IV.8b: C zona convectiva en el límite norte de la zona seca de origen tropical, B banda húmeda al norte de la zona seca.
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Fig. IV.8: a) Topografía de 300 hPa. 22/7/97. 12 UTC. |
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Fig. IV.8: b) Imagen WV Meteosat. 22/7/97. 00 UTC. |
Si se analiza la distribución mensual de los días con interacción de las dos circulaciones se observa que entre abril y mayo se incluyen un 53% de los casos, y el 47% restante entre junio, julio, agosto, septiembre y octubre. Esta distribución mensual es algo diferente a la del total de granizadas (un 44% frente a un 56%). Además el número de granizadas con interacción subtropical en los meses de abril y mayo es un 56% del total de granizadas para las que se dispone de imágenes WV en estos meses, mientras que es de un 36% en el resto. Es decir, la importancia de la interacción subtropical es notable en los meses de primavera y menos significativa en los de verano y otoño.
La observación del avance de las bandas secas en las imágenes WV de Meteosat sugiere la comparación con los datos de humedad provenientes del radiosondeo de Zaragoza. Lo primero que se ha hecho ha consistido en comparar subjetivamente el sondeo de las 00 UTC con el de las 12 UTC en aquellas ocasiones en que la convección se ha desarrollado hacia las 12 UTC o pasada esta hora. Este análisis se ha realizado exclusivamente en las fechas para las que se ha identificado interacción entre circulaciones media y subtropical. Se correlaciona bastante bien una disminución en promedio de la humedad relativa por encima de los 700 hPa con la llegada de bandas oscuras en las imágenes de vapor de agua, aunque es sabido que realmente son las circulaciones a 500 hPa, 400 hPa y 300 hPa las que correlacionan mejor con esas imágenes.
El segundo estudio realizado (Tabla IV.6) ha utilizado todas las fechas para las que se dispone de radiosondeos a las 00 UTC y a las 12 UTC y para las fechas en las que se ha producido la convección pasada las 12 UTC en la zona de estudio. En esta ocasión no se han utilizado las imágenes satelitarias. El número de casos que cumplen estas condiciones son 32.
Estrato |
Variación 12UTC - 00UTC media de agua pecipitable (PW) en mm. |
Rango de variación de PW en mm. |
Porcentaje de fechas con disminución de PW. |
SFC-850 hPa |
-0.4 |
(2, -4) |
60% |
850-700 hPa |
-1.2 |
(2, -6) |
85% |
700-500 hPa |
-0.9 |
(3, -8) |
80% |
500-200 hPa |
-0.1 |
(1, -2) |
70% |
Tabla IV.6 Evolución de la estructura vertical de la humedad a partir de los datos obtenidos del radiosondeo de Zaragoza. En todas las fechas la convección significativa se observa pasadas las 12 UTC. |
En la Tabla IV.7 se muestran los resultados para las fechas que cumplen las condiciones anteriores y además corresponden a situaciones con interacción de circulaciones. Número de casos: 13.
Estrato |
Variación 12UTC - 00UTC media de agua pecipitable (PW) en mm. |
Rango de variación de PW en mm. |
Porcentaje de fechas con disminución de PW. |
SFC-850 hPa |
-0.2 |
(2, -4) |
60% |
850-700 hPa |
-1.2 |
(2, -5) |
82% |
700-500 hPa |
-1.5 |
(2, -8) |
75% |
500-200 hPa |
-0.2 |
(1, -2) |
90% |
Tabla IV.7 Evolución de la estructura vertical de la humedad a partir de los datos obtenidos del radiosondeo de Zaragoza. Todas las fechas con convección pasadas las 12 UTC. Días con interacción subtropical. |
En ambas tablas se observa claramente que la tendencia media en todos los estratos es una disminución de la cantidad de agua precipitable, o la humedad, y esto es especialmente notable en los estratos intermedios. Aunque en algunos casos el sondeo se humedece entre las 00 UTC y las 12 UTC, en la mayoría el proceso es el contrario incrementándose a priori la probabilidad de que aparezcan fenómenos severos en superficie. En la segunda tabla se observa una mayor disminución de la humedad en los estratos superiores, hecho que se puede relacionar con la llegada de las bandas secas en las imágenes de vapor de agua.
IV.3.2 Análisis morfológico de la convección.
El objetivo de este análisis es la identificación de estructuras convectivas recurrentes, cuya forma y localización geográfica respondan a la presencia de elementos mesoscalares no fácilmente identificables en los modelos numéricos disponibles operativamente. Los factores de forzamiento, localización y organización interna de la convección, visibles de manera indirecta en las imágenes satelitarias de alta resolución, cómo las generadas por los satélites de órbita polar, pueden encontrarse en diferentes niveles atmosféricos. Como ya se ha comentado en el apartado IV.3.1, pueden estar presentes en niveles medios-altos o, cómo se verá en el capítulo IV.3.3, en capas bajas (fronteras, zonas de convergencia, etc).
Se dispone de un total de 48 imágenes correspondientes a 17 fechas de los años 1997, 1998 y 1999. El resumen de sus características más significativas es el siguiente:
En casi todas las imágenes se observa convección de gran profundidad, como es de esperar en situaciones de granizo. En algunos casos esta convección llega incluso a organizarse en forma de sistemas convectivos, casi-circulares o elongados (línea de turbonada, Fig.IV.9) y probablemente supercélulas, aunque su identificación se debe realizar analizando la presencia de circulaciones a escala de la estructura convectiva (mesociclones), mediante datos radar Normal y Doppler.
Fig.IV.9
NOAA-14 1/7/98 13:35:00 CANAL 1 |
La convección profunda se distribuye espacialmente en bandas elongadas de dirección aproximada norte-sur, bastante estrechas, “confinadas” a un entorno mesoscalar favorable (Fig.IV.10). Dada esta forma y confinamiento cabe pensar en la presencia de forzamientos de mesoscala, embebidos en otros de escala sinóptica, asociados a circulaciones secundarias y recurrentes a lo largo de las temporadas de granizo.
Estas circulaciones podrían estar relacionadas con fronteras en niveles bajos o con máximos de viento en niveles altos. Se constata que el entorno o entornos favorables a la convección profunda es común al de otros puntos del valle medio del Ebro, especialmente el Sistema Ibérico (Castro, 1991).
Fig.IV.10:a) NOAA-14 7/8/97 13:27:00 CANAL 1. |
Fig.IV.10:b) NOAA-12 29/4/99 17:11:00 CANAL 2 |
Se debe señalar que es poco habitual que se produzca de manera simultanea convección profunda en el interior y en el litoral o prelitoral de Catalunya, a pesar de que las tormentas acompañadas de granizo están asociadas, como se ha visto, a perturbaciones sinópticas o mesoscalares móviles. Esto puede ser debido a la compartimentación de las masas de aire (continental-marítima) generada por la divisoria de aguas con orientación norte-sur que cruza el centro de Catalunya (Pascual, 2000). Se observa a menudo, sin embargo, nubosidad cumuliforme en otras zonas aunque de menor profundidad, hecho que es consistente con las situaciones sinópticas habituales en estos casos, vaguadas o depresiones centradas, que son en general no inhibidoras de la convección.
Fig.IV.10:c)
NOAA-12 18/5/99 16:50:00 CANAL 2 |
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