SENAMHI – Perú

Curso de Climatología Sinóptica en la Costa Oeste de América del Sur16-20 Abril 2007; Lima - Perú

Sistemas de Latitudes Medias y Bajas Segregadas

René D. GarreaudDepartamento de Geofísica – Universidad de Chile

www.dgf.uchile.cl/rene

Presentación No. 4: Sistemas de Latitudes Medias y Bajas Segregadas

En esta exposición se describen en forma genérica la estructura y dinámica de los sistemas de latitudes medias (ciclones migratorios, frentes, corriente en chorro, etc.), y luego se focaliza en los sistemas que circulan en el Pacifico sur y su perturbación por parte de los Andes.

En particular, se analiza la asimetría entre los frentes a uno y otro lado de la cordillera de los Andes. Otro aspecto tratado en detalles es la generación e impactos de las bajas segregadas, comúnmente observadas en latitudes subtropicales sobre nuestro continente.

• Ondas baroclinicas y Ciclogenesis• Corredores de tormentas (storm tracks)• Frentes fríos al este de los Andes• Bajas costeras (Chile central)

Cambios de tiempo en Santiago (33ºS 71ºW)

Condición: Frontal Post - Frontal Pre - Frontal Frontal ....

Ejemplo de una depresión en latitudes medias

B

A

Frio

Cálido

500 hPa

Carta de altura (500 hPa)

Vaguada

Dorsal

Los colores muestran la altura geopotencial del nivel 500 hPa...

…una carta con isobaras a 5500 m sería muy similar.

Además, empleando la ec. de gases ideales y el balance hidrostático se puede demostrar que la altura geopotencial a un cierto nivel es proporcional a la temperatura media de la capa bajo ese nivel

Interpretación de vaguadas y dorsales como trazadores de masas de aire

Numero de onda…

Z(500) Bajo (frío) Alto (cálido)

Ondas baroclinicas en el HS

Bajas Altas

Contornos:

Geopotencial 500 hPa

Colores:Presión en superficie

• Centros de baja presión en superficie tienden a ubicarse al este del eje de la vaguada tropospfera media

• Centros de alta presión en superficie tienden a ubicarse al este del eje de la dorsal en tropospfera media

Mapa de altura (500 hPa)La

titud

N

S V D

B A

Vaguadas y dorsales tienden a desplazarse hacia el este a unos 5 m/s (el viento también es hacia el este, pero a unos 10m/s en 500 hPa)

W Longitud E

Ciclogenesis

Las sistemas vaguadas/dorsales y bajas/altas pueden seguirse por varios días. En muchos casos, la circulación en torno a estos sistemas se intensifica en el tiempo, en contra de la fricción superficial. Particular atención se ha prestado a la ciclogénesis, es decir, el proceso de intensificación de las depresiones (pueslas depresiones se asociación al “mal” tiempo).

Para cuantificar la circulación tropospférica una buena medidaes la vorticidad, definida como la taza de rotación local

[ f = 2Ωsen(ϕ) ] Vorticidad relativa (10-5 s-1)

f ∼ -0.5 10-5 s-1

+

–

+

––

+f ∼ -12 10-5 s-1

Vorticidad absoluta (10-5 s-1)

Consideremos una pequeña ondulación en el flujo superior...

En el eje de la dorsal : f ∼ -9.10-5s-1 η ∼ +2·10-5s-1 ξ = f+η ∼ -7·10-5s-1

En el eje de la Vaguada: f ∼ -4·10-5s-1 η ∼ -10·10-5s-1 ξ = f+η ∼ -14·10-5s-1

RotaciónLenta

RotaciónLenta

Aumento rotación→ contracción→ Convergencia

Disminución rotación→ expansión→ Divergencia

RotaciónRápida

V DNorte

Sur

Z=5400Oeste Este

Estructura tri-dimensional de la onda en desarrollo

Superficie Isobarica(e.g., 300 hPa)

Eje de

Vagua

da

Eje de

Dors

al

Eje de

Vagua

da

Longitud

Latitu

d

Altu

ra

50°S

30°S

120W 70W

DIV CONV

∂p/∂t < 0 ∂p/∂t > 0

Estructura tri-dimensional de la onda en desarrollo

Superficie Isobarica(e.g., 300 hPa)

Longitud

Latitu

d

Altu

ra

50°S

30°S

120W 70W

B

A B

A

Eje de

Vagua

da

Eje de

Dors

al

Eje de

Vagua

da

Frontogenesis en el HS

Aire cálido

Sur

Lat

itud

N

orte

B B

Frente cálido

Frente frío

Sur

Lat

itud

N

orte

Aire frío Oeste Longitud Este

Colores: Temperatura en niveles bajosContornos: Presión superficialPuntos: Trazadores de velocidad

Estructura tri-dimensional de la onda en desarrollo

Superficie Isobarica(e.g., 300 hPa)

Latitu

d

Altu

ra

50°S

30°S

B A

Eje de

Vagua

da

Eje de

Dors

al120W Longitud 70W

Advección térmica en niveles bajos profundiza la vaguada y hace crecer la dorsal, lo cual exacerba la diferencia de rotación entre ambos ejes…

RotaciónLenta

Rotaciónmás rápida

Rotaciónmás lenta

Advección de aire cálidoAumento del espesorAumento de geopotencialDisminución de rotación

Advección de aire fríoDisminución del espesorCaída de geopotencialAumento de rotación

Z inicial

Z final

Norte

Sur

Oeste Este

CICLOGENESISEfecto rotación

terrestre

Diferencia de rotación entreeje de la dorsal y vaguada en 300 hPa

Divergencia en alturaen pre-vaguada

Convergencia en alturaen pre-dorsal

Convergencia en sfcen pre-vaguada

Divergencia en sfcen pre-dorsal

Ciclogenesis en sfc.en pre-vaguada

Anti-Ciclogenesis ensfc. en pre-dorsal

Advección fría bajo eje de la vaguadaAdvección cálida bajo eje de la dorsal

ConservaciónMomentun angular

Ley Compensación de Dines

Efecto rotaciónterrestre

Oclusión

Balancehidrostático

Caída del geopotencial en el eje de la vaguadaAumento del geopotencial en el eje de la dorsal

Corredores de tormentasSistemas del tiempo (bajas en este caso)

tienden a seguir un camino zonal

Corredores de tormentas(densidad de depresiones en superficie)

Upper tropospheric jet stream and surface depresions

30 day animation of 300 hPa zonal wind speed (shaded, 25 and 50 m/s) and 925 hPa relative vorticity (contours, -3 and -6 10-5 s-1). Time resolution is 6 hours

Corredores de tormentas(Varianza de vorticidad, viento zonal, precipitación)

Anual

Junio

Enero

Varianza de la temperatura en el nivel925 hPa empleando valores diarios

¿?

Storm Track

Simulación Numérica (MM5) de un caso típico

Obs. 500 hPa

Simulación Numérica (MM5) de un caso típico

Obs. Sfc.

Obs. Sfc. + Nubosidad Convectiva

28ºC

12ºC

Estructura horizontal del avance del aire frío (Vsfc)

Resultados MM5

Estructura Vertical del domo de aire frío

Resultados ETApara otro caso típico(Seluchi et al. 2007)

Enfriamiento mayormente debido a advección horizontal

Resultados MM5

Balance de Fuerza y Advección de Temperatura

b. Modificación portopografía

a. Balancequasi-geostrofico

c. Tri-Balance

AfCor

dille

ra

∂T/ ∂t < 0∂p/ ∂t > 0

AfCor

dille

ra

Af

Fuerza Gradiente de Presión – Fuerza de Fricción – Fuerza de Coriolis – Viento – Adevcción Temp.

¿Que pasa al Oeste de los Andes?

Formación de una Baja Costera(Resultados modelo ETA, Seluchi et al. 2007)

B

A

Estación Lengua de Vaca (30ºS 72ºW 17 m)

BC

Compuesto de Z’ y V’ en 925 hPadurante BC en Chile central

Compuesto de meteorología superficial en Lengua de Vaca

Psfc

V

Compuesto de meteorología superficialen Lo Prado (33ºS 71ºW 1100 m)

Caso de estudio de una BC en Chile central

Resultados MM5

Caso de estudio de una BC en Chile central

Imágenes satelitalesNotar despeje sobre el Pacifico y posterior recuperación con entrada de SCu a Santiago…problema No.1 de pronóstico

Tiempo

Altu

raA

ltura

Caso de estudio de una BC en Chile central

Resultados MM5: Viento zonal y temperatura potencial

Caso de estudio de una BC en Chile central

Resultados MM5: Viento zonal y cambio de temperatura

No Fohen!

Caso de estudio de una BC en Chile central

Resultados MM5…identificación de corrientes en chorro asociadas a cajones cordilleranos.

BC en Chile centralObservaciones de Jet a la salida de cajón cordillerano

1020

1010

1015

1005

A

1. Condiciones climatologicas(no-perturbadas)

1. Anticiclón subtropical2. Flujo hacia la costa (W)3. Debíl flujo desde la costa (E)4. Corriente en chorro costera (S)5. Cubierta de SCu en el tope de la CLM6. Vaguada costera

1

5

4

3

2

6

1020

1010

1020

1015

1015

1005

AA

2. Etapa de formación

1

5

43

2

1. Anticiclón frío migratorio → ∂p/ ∂y < 02. Flujo desde la costa se intensifica y expande al sur3. Subsidencia forzada sobre ladera andina4. Depresión de la CLM y disipación de SCu5. Jet costero se intensifica

1005

A

A

B

3a. Etapa madura BC

1

4

3

2

1. Anticiclón frío migratorio aun sobre el sur de Chile2. Baja costera intensifica ∂p/ ∂y < 0 al sur de la baja3. Flujo del E se intensifica al sur de la baja4. Flujo hacia la costa se intensifica al norte de la baja

1020

B

1. Flujo del E y subsidencia deprimen la CLMdispando los SCu al sur de la baja

2. Flujo del W engruesan la CLM y los SCu al norte

2

1

3b. Detalle de laestructura vertical

3

1

2A

B

1. Desplazamiento de la alta fría al este y aproximación de una baja frontal → ∂p/∂y > 0

2. Flujo del E se debilita o revierte al WSubsidencia sobre ladera de andina deja de actuar

3. CLM se recupera de norte a sur en formade onda de Kelvin

4. Etapa de Término