Pronóstico del Tiempo y Predicción Climática:Herramientas de apoyo a la

mitigación de amenazas naturales.

René D. Garreaud

Departamento de GeofísicaFacultad de Ciencias Físicas y Matemáticas

Universidad de Chile

rgarreau@dgf.uchile.cl

Estructura

• Motivación

• Factores de gran escala que condicionan el tiempo y climaen Chile central

• Ondas atmosféricas• Eventos hidrometeorologicos extremos

• Pronóstico del tiempo: Bases, aplicaciones y limitaciones

• Variabilidad interanual• Predicción climática: Bases, aplicaciones y limitaciones

Motivación

1. Condiciones atmosféricas (temperatura, precipitación, radiación solar, humedad, viento,...) determinan de manera importante el comportamiento de sistemas hidrológicos y actvidades humanas desde el nivel horario al interanual:

• Ocurrencia de crecidas (Pp, Z0°C – horas a días)• Demanda de agua potable (T, HR – días a semanas)• Disponibilidad de recursos hidricos (Pp, T – meses a años)

2. Cambios en las condiciones atmosféricas (tiempo y variabilidad climática) son potencialmente predecibles.

ZCITecuador

33SA

B

B

Factores de Gran Escala

Cinturon de los oestesy regimén de Rossby (ondas)

Factores de Gran Escala

1. Anticiclón subtropical del Pacifico sur-oriental asociado a condiciones estables y vientos del S a lo largo de la costa del norte de Chile.

2. Cinturón de vientos del oeste en latitudes medias, poblado de ondas atmosféricas asociadas a sistemas migratorios (centros de altas y bajas presiones)

Ondas atmosféricas en niveles altos

Se indican líneas de corriente ymagnitud del viento a 10 km de altura

B

Ondas atmosféricas en niveles bajos

Se indican vientos en superficie, frentes ycentro de baja presión

EfectoTopográfico

Ondas atmosféricas: Estructura vertical

Se indican vientos en superficie, frentes, centro de baja presión y nubosidad

Post - FrontalFrontal Frontal ....Pre - FrontalCondición:

Ondas atmosféricas: Cambios de Tiempo

Evolución del tiempo en Santiago

Eventos HidrometeorológicosExtremos

Estudios de aluviones y grandes crecidas indican que estos han sido producto de sistemas del tiempocaracterísticos en la región pero con presencia de elementos anormales.

• Distribución espacial y temporal (intensidad vs acumulación) de la lluvia

• Altura de la línea de nieve (Santiago, Mayo 1993)• Alcance meridional de los frentes (Antofagasta, Junio 1991)• Viento en superficie (Chiloe, 1994)• Ocurrencia de granizo, tormentas eléctricas, etc (Calama, 1999).

Eventos HidrometeorológicosExtremos

Considerando la multiplicidad de variables atmosféricas que pueden gatillar la ocurrencia de un evento hidro-meteorológico extremo, parece particularmente contar con modelos numéricos que simulen de manera realista la circulación de regional de la atmósfera.

El uso de estos modelos es complementario a pronósticos subjetivos, aunque podrían reemplazar a estos últimos.

gFpVkfdtVd

R

vvvr

+−∇−=×+ρ1ˆ

SfcConvRADPQQQSTV

t++=−∇⋅+

∂∂

ω)(v

0=∂∂

+⋅∇p

Vωv

pRT

pgz

−=∂

∂ )(

Ecu

acio

nes

bási

cas

Conservaciónde Momentum

Conservaciónde Energía

Conservaciónde Masa

Ec. gases ideales

Pronóstico Numérico del Tiempo

Conocer la distribución espacial y temporalde las variables que caracterizan la atmósfera

Ecuaciones anteriores son resueltas en forma numérica

∆ z

∆ y

∆ x

Ly

Lx

Lz

Ejemplo: Modelo MM5-DGF-UCH

Infomet.dgf.uchile.cl

• 3 Dominios Anidados• Centrado en Chile central• Cubre II-X región• Máx. resolución: 15 km

• Un ciclo diario (t0: 8PM)• Plazo previsión: 120 hr

• Cluster Scali, 4 Proc./2.4 GHz• Tiempo Proceso: 3 hr

Ejemplo: Modelo MM5-DGF-UCH

Infomet.dgf.uchile.cl

Ejemplo: Modelo MM5-DGF-UCH

Infomet.dgf.uchile.cl

Tormenta de 1-2 Junio 2002

Modelos de pronóstico numérico del tiempoSituación actual

ü Sus resultados son útiles en la previsión probabilística de fenómenos extremos de carácter regional (100-1000 km) con 1-3 días de anticipación.

ü Modelos actualmente en operación (DGF-DMC) perosub-empelados por la industria

ü Necesidad de validación de resultados y acoplamientocon modelos hidrológicos

ü Necesidad cuantificar beneficios de contar con pronósticos meteorológicos (mejor que cerrar los ojos...)

Modelos de pronóstico numérico del tiempoSituación actual

ü Sus resultados son marginalmente útiles en la previsión de corto plazo (horas) de eventos extremos locales (km).

ü Para este tipo de previsión es fundamental contar con información meteorológica en tiempo real de variables claves en lugares claves (e.g., PP en cordillera).

ü Red actual de observaciones (DMC, DGA) satisface de manera marginal requerimiento anterior.

ü Información meteorológica en tiempo real también debe alimentar modelos integrados

Información meteorológica:Diagnóstico, Pronóstico y Predicción

Modelamiento hidrológico:hidrología urbana y rural

Analogías, Concentrados, ExplicitosQsfc, Areas inundación, etc.

Sistemas de prevención,reacción y mitigación

Variabilidad Climática

ü El clima varía en todas las escalas temporales. Lo natural es que lo haga, lo extraordinario es que se mantenga en una condición estacionaria.

ü Desde el punto de vista de los impactos socio-económicos, los más significativos son los que ocurren en las escalasdecadales, interanuales, e intraestacionales.

ü El factor antropogénico es uno más, que se suma a los factores del cambio climático global, favoreciendo un aumento de la temperatura media del planeta. De todos modos, en Chile la temperatura no parece estár aumentando en las décadas más recientes, excepto en la región entre Santiago y Concepción.

TSM

PNM

Alisios

Funcionamiento delsistema oceano-atmosfera en el Pacifico ecuatorial

SURGENCIA

ALISIOS

OCEANIA S. AMERICA

MJO

SISTEMA INTEGRADO OCEANO-ATMOSFERAPACIFICO ECUATORIAL

ENOS (El Niño-Oscilación de Sur)

El sistema OA es inestable. Perturbaciones incialmente pequeñas crecen hasta dar lugar al fenomeno ENSO

Es un modo propio de oscilación no periódica (recurrencia entre 3 y 7 años) del sistema acoplado océano-atmósfera en el Pacífico tropical, que se manifiesta en todas las variables atmosféricas y oceánicas de esta región

Impactos climáticos de El Niño

verano

invierno

Ref: CPC/NCEP/NOAA

IMPACTO DE ENSO SOBRE LA LLUVIAEN CHILE CENTRAL

JJA

ON

EFM

Predicción Climática

Considerando que la TSM en el Pacifico ecuatorial es una condición de borde de alto impacto en la circulación atmosférica, el seguimiento de la TSM y su pronóstico (numérico/estadístico) permite la predicción climática

El énfasis es aquí en las variaciones de las estadísticas del tiempo (clima) con plazos de previsión de 3 a 12 meses.

Variable meteorológica

Prob.Ocurrencia

LN N EN

Predicción Climática: Monitoreo + Modelamiento

met.dgf.uchile.cl/clima/

Conclusiones

ü Forzamiento atmosférico sobre sistemas hidrologicos es significativo a través de un amplio rango de escalas temporales y espaciales

ü Eventos hidro-meteorológicos extremos asociados a fenómenos característicos pero gatillados por una (o mas) rasgo atmosférico inusual (i.e., alto periodo de retorno).

ü Capacidad instalada de pronóstico del tiempo y predicción climática es sub-empleada en sectores sanitarios (varias razones) pero esa situación debería cambiar en el futuro.