formación de paredes convectivas...
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Formación deparedes convectivas
concéntricas
Black y Willoughby (1992)
Gilberto-88ms-1
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PerspectivaLas paredes convectivas (PC) concéntricas estánvinculadas a cambios de intensidad en huracanes
intensos
•Las podemos predecir?•Si es así, qué datos hacen falta?
Están éstos disponibles en las practicas observacionales contemporáneas?
•Cómo ocurre la FPC?
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RAINEX, 2005
Rita y Katrinaexhibieron paredes
concéntricas
Houze et al. (2007)
Houze et al. (2006)
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Advanced Hurricane WRF
• Simulaciones en tiempo real en NCAR(desde 2004)
• Dos o tres dominios (12, 4 y 1.33km)con mallas interactivas
• Inicializado con datos de GFDL y/o GFSa las 00 y/o a las 12 UTC
• Kain-Fritsch parametrización de Cu(12Km sólamente); WSM3,5microfísica, esquema de CLP de SYU,flujos superficiales (carlson-Boland)para CT
• ~ Tan bueno como el pronóstico oficial
Desempeño, 2005 (7 CT)
Davis et al. (2008)
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Reflectividad del radar ELDORA(arriba)
17 UTC 9-22
1.33 km AHWRF (abajo)Agua precipitable
23 UTC 9/22
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FPC ocurren con frecuencia en CT suficientementeintensos
Hawkins and Helveston (2004)
Datos demicroondas1997-2002
Número de CTque alcanzaronlos 62m/s
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Hipótesis de FPC:
β-Falda
Inestabilidad WISHE(amplitud finita)
Interacciones barotrópicasentre vórtices
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InteraccionesBarotrópicasentre vórtices
Kuo, Lin, Chang and Williams; 2004Kuo, Schubert, Ling and Kuo; 2008
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Diseño deexperimentos
Kuo et al. (2004)
Vórtices Rankine
Dritschel y Waugh (1992)
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Fusión
CONCENTRICAS
Kuo et al. (2004)
r=1/3Δ/R1=1
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Estructuras concéntricas entodas las configuraciones
Contracción dela estructurasecundaria
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45 h
9 h
Vorticidad
Tiempo de filamentación
Estructuras concéntricastambién resultan deaglomeraciones de
vorticidad aleatoriamentedistribuídas
Rozoff et al. (2006)
S1 Deformación “strain”S2 Deformación por sizalla
Tiempo de filamentación
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Conclusiones
• La formación de estructuras concéntricas requiere:– Vórtice 6 veces más fuerte que las aglomeraciones de vorticidad que lo
rodean– La distancia entre los vórtices debe ser menor a 3-4 veces el radio del
vórtice pequeño
• La contracción del máximo secundario de vientospuede ser un resultado de interacción de vórticesbarotrópicos
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Mallen et al (2005)
Kuo et al. (2008)
¡Los huracanesintensos no son
vórtices Rankine!
FPS @ R ~ 270Km!
72 misiones aéreas en huracanesintensos (1977-2001)
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α= 0.7γ=7
Formación de paredesconcéntricas
r=1/4Δ/R1=5
Dinámica advectiva en2D podría explicar la
contracción de la paredsecundaria
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Las estructurasconcéntricas sonfavorecidas:
• α = 1 cerca del vórticefuerte
• α = 0.7, 0.5: lejos delvórtice fuerte
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Hipótesis
• FPS resulta de dinámica advectiva en 2D• Ocurre cuando un vórtice “grande y débil”
está relativamente cerca del centro del CT
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β-falda
Terwey and Montgomery; 2008
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Viento medio zonal
Huang y Robinson (1998)
•C.I. Perturbaciones•Organización del flujo
en jets zonales
Turbulencia 2Den una esfera
Mallen et al (2005)
Vorticidad relativa media-azimutal
β-Falda
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Condiciones favorables paraconvección
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Detalles de la simulación• RAMS versión 2.9• 3 Dominios (2,6 and 24 km)
– Condiciones de frontera periódicas (laterales)
• F constante, 150
• 280C TSM• Inicialización con vórtice de mesoescala
– Vmax~10 m/s a 75 km– Jordan (1958) sondeo medio (humedecido cérca del
centro)
• 204 horas de simulación
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Genesis
Madurez
IR
PC
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18 h 21 h
24 h 27 h
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FPC puede ocurrir entre~70-120Km
Condiciones favorables paraconvección:
CAPE y CIN@~60Km
Tiempo de filamentación@~70Km
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Hipótesis
FPC ocurre en regiones dónde:– Ocurre convección (alto potencial convectivo)– ß-falda está presente, forma un Jet
Jet evoluciona a una pared concéntrica a travésde WISHE
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Inestabilidad de WISHEde amplitud finita
Nong y Emanuel; 2003
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Descripción del 1er modelo• Simétrico con respecto al
eje de rotación• 2 capas
– Debajo de las nubes– Resto de la troposfera
• Dinámica en balance• Convección parametrizada
Vórtice inicial•Rvm = 60 km
•R vientos cesan = 400 km•Viento máximo = 10m s-1
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EX1 - Control (RH=60%)EX2 - Como EX1 pero (RH=90%)EX3 - Como EX2 pero sin WISHE
Nong y Emanuel (2003)
Resultados del 1er modelo
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Resultados del 1er modelo
EX2 Velocidad vertical [m s-1]
Nong y Emanuel (2003)
10.11días 10.25 días
•Doble máximo de viento en la superficie
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Resultados del 1er modelo
EX4 - Como EX1, con perturbaciones aleatorias a los 9.4 díasEX5 - Como EX4, pero la perturbación dura 7.5 horas
Nong y Emanuel (2003)
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Conclusiones
• El modelo simple produce FPC– Sin forzamiento externo– Siempre y cuando la tropósfera sea lo
suficientemente húmeda• En una tropósfera más seca, una perturbación de
amplitud finita es necesaria para FPC
• WISHE es responsable de la FPC
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Modelo que resuelve nubes (CRM)
+
Nong y Emanuel (2003)
Molinari y Vollaro (1990)
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Resultados del 2do modelo
EX1 - Sin forzamiento por remolinosEX2 - Como EX1 RH=90% (~2-10Km)EX3 - Como EX1 con forzamiento por remolinos
W v
@ hr=200V
w
u
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Results Model 2
Forzamiento
Sin-WISHE
FPC ocurre sólo cuando:•WISHE se permite•El forzamiento por remolinos actúa
–Lo suficientemente fuerte–FPC multiples
FPC
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Hipótesis
• Lo que produce la FPC es unaretroalimentación de WISHE
• Algún forzamiento“externo” es necesario +
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Conclusiones
• No está claro cuáles son los procesos físicosque generan FPC
• FPC ocurre en un ambiente altamenteconvectivo.
• Una teoría completa de FPC debe basarse enun modelo realista
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En nuestras simulaciones se observan:
• β-falda antes de FPC?– La convección en la región es activa?– Se forma un jet?
• Podemos identificar regiones de vorticidad quepudieran actuar como un vórtice “grande y débil”?
• Hay sistemas sinópticos que interactúan con el CTantes o durante la FPC?