Biblioteca Digital | FCEN-UBA

Biblioteca Digital ¿Por qué?
Objetivos
Impactos
Estadísticas
Documentos
Presentaciones
Notas
Autores y derechos
¿Por qué depositar?
¿Cómo depositar?
Autorización
Depositar y publicar
Editoriales
Publicar mi tesis Formulario Tesis Posgrado
Formulario Tesis Grado
Normativa
Res. CD 2053/05
Res. CD 2533/09
Res. CD 0272/13
Res. CD 2793/15

Colecciones Tesis Doctorales
Fotografías
Publicaciones
Archivo
Libros
Reportes Técnicos

Tesis > TEMA

Ciencias de la Atmósfera [ 93 tesis ]

Procesos en la Escala Sinóptica o Mesoescala [ 27 tesis ]

Ciappesoni, Héctor Horacio. "Simulación numérica de la influencia dinámica de la Cordillera de los Andes utilizando un modelo hemisférico de 3 niveles" (1980) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

pdf

Resumen Registro Cita

Lichtenstein, Erich R.. "La depresión del Noroeste argentino" (1980) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

pdf

Resumen Registro Cita

Resumen:
La depresión del Noroeste Argentino llama la atención a los meteorólogos sinópticos por su frecuente aparición y su vinculación con otros fenómenos meteorológicos que se desarrollan sobre una vasta área al este de la misma. Situada al este de la Cordillera de los Andes cerca de 30 grados de latitud sur, debe su existencia a un exceso de temperatura en la tropósfera inferior y no se halla superpuesta por una circulación anticiclónica. La depresión es de naturaleza intermitente y su profundidad depende de la situación sinóptica, su máximo desarrollo se observa en presencia de masas de aire tropical poco antes de pasar una vaguada de onda corta de los oestes. El factor más importante en el mecanismo de su formación y sustentación lo constituye la advección horizontal de aire cálido, provocada en forma indirecta por la Cordillera de los Andes al impedir la circulación zonal en las capas más bajas. Otro factor importante resulta ser la mayor entrega de calor sobre el continente sudamericano comparado con los océanos circuandantes durante la primavera y el verano. Juegan un rol secundario el efecto Zonda y el del cambio de orientación de la Cordillera en 18 grados sur. Asociado a la advección de aire cálido se halla el desarrollo de hidrometeoros en el centro y norte de la Argentina por lo que puede usarse la intensidad de la depresión del Noroeste Argentino como parámetro predictor. La intensidad de la depresión del Noroeste Argentino no está relacionada con la ciclogénesis sobre el Litoral Fluvial Argentino.

Abstract:
Synoptic meteorologists observe the frequent appearence of a low pressure area over northwestern Argentina and its relationship with other meteorological phenomena that occur over a vast area to the east . of its location. Situated to the east of the Cordillera de los Andes near 30 degrees south, ows its existence to an excess of temperature in the lower troposphere and is not surmounted by an anticyclonic circulation at higher .elevations. The depression is of intermittent nature and its intensity depends on the synoptic situation, its maximum development occurs with tropical air-masses shortly before the passage of a short-wave trough in the westerlies. The most important factor of the mechanism of formation and maintenance is the horizontal warm air advection, indirectly caused by the Cordillera de los Andes which is a brake to the zonal circulation in the lowermost layers at that latitudes. Another important factor is the heating of the continental area, at that latitudes; which in spring and summer is stronger than that of the surrounding oceans. It is found, that the foehn-effect and theeffectof the change of orientation of the Cordillera at 18 degrees south play only secondary roles. The development of hidrometeors over central and northern Argentina is associated to the advection of warm air masses, which makes it possible to use the intensity of the low of northwestern Argentina as a prognostic parameter. No relationship between the intensity of the northwestern low and cyclogenesis to the east has been found.

Rodriguez Seró, Juan Antonio. "Modelado numérico de la dispersión de un contaminante por la circulación de brisas de mar y de tierra en la zona de Puerto Madryn" (1981) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

pdf

Resumen Registro Cita

Nicolini, Matilde. "Interacción dinámica del entorno con la convección en nubes cúmulus" (1986) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

pdf

Resumen Registro Cita

Resumen:
En este trabajo se desarrolla un modelo numérico dependiente del tiempo que simula la convección húmeda no profunda en nubes cumulus dispuestas en rollos transversales . Se extiende el análisis de escala realizado por Lipps y Hemler para convección profunda en ausencia de efectos turbulentos, a convección no profunda incorporando un tratamiento simplificado de los términos turbulentos . Se obtienen dos sistemas aproximados inelástico Boussinesq de ecuaciones para convección bidimensional no profunda que difieren en las variables de pronóstico. En el primero, las variables de pronóstico son la vorticidad (normal al plano vertical de movimiento) , una variable adimensional proporcional a la entropía y la relación de mezcla del agua total y no se incluye la precipitación. En el segundo están representadas por la vorticidad, la temperatura potencial y las relaciones de mezcla de las categorías de agua en la fase vapor, agua de nube y agua de lluvia. En esta última versión el sistema de ecuaciones incluye una parametrización de la microfísica de las nubes de "lluvia caliente", de acuerdo al tratamiento propuesto por Kessler. Se inicia la convección con una burbuja pequeña y menos densa que el entorno. Este último se supone saturado y condicionalmente inestable en la mayoría de los experimentos realizados. El dominio de integración tiene una extensión vertical de 3 Km. y horizontal variable según los experimentos , entre 4 y 6 Km. El paso de malla utilizado es de 100 m y el paso de tiernpo es de 4 segundos. Se derivan las ecuaciones que vinculan las tasas de incremento de las integrales de las distintas formas de energía con la generación, conversión y disipación de las mismas. Estas relaciones se utilizan para estudiar la dinámica de la convección y para verificar la consistencia del modelo. Se encuentra que los esquemas numéricos utilizados permiten resolver el sistema de ecuaciones con una exactitud del 5 al 10%. Se realizan tres series de experimentos. En la primera se simula la convección húmeda en una atmósfera inicialmente en reposo. La segunda tiene como objetivo la evaluación del modelo con datos reales, y la tercera sc realiza con el fin de estudiar la influencia del factor cortante vertical del viento en la convección. Se encuentran coincidencias y comportamientos similares de la convección resultante, a los encontrados por otros autores, cuando se suponen condiciones de calma en la atmósfera de referencia. En esta serie de experimentos se analiza en detalle la evolución de los campos de movimiento, termodinámicos y de la sustancia agua líquida. Se analiza asimismo la velocidad de crecimiento de los valores máximos de algunas variables, con el fin de caracterizar la convección húmeda en condiciones ambientales variables en los distintos experimentos. También se varía en forma controlada algunas suposiciones y características del modelo. Se evalúa el modelo utilizando los datos observacionales relativos a convección no profunda obtenidos durante el día 261 del Experimento del Atlántico Tropical GATE. Se adaptan las características del modelo y se ajusta la forma e intensidad del impulso inicial a fin de reproducir convenientemente la convección no profunda en nubes Cu en una atmósfera tropical. Se comparan los resultados del presente modelo, tanto con los encontrados por un modelo tridimensional como con los datos reales. Se encuentra que los resultados son adecuados en la etapa de desarrollo y que el modelo bidimensional puede ser utilizado para el pronóstico de la convección no profunda en nubes Cu de "lluvia calientente", durante dicha etapa, en situaciones reales. Se plantean los problemas encontrados y la forma de resolverlos con el fin de mejorar el comportamiento del modelo y poder simular con mayor fidelidad todas las etapas de la convección. Se aplica el modelo al estudio del efecto de la cortante vertical del viento en la convección bidimensional en nubes Cu no precipitantes en un entorno saturado. Se analiza la evolución de los campos de las distintas variables físicas y la energética del modelo. Se encuentra que cuando el perfil del viento predominante es lineal, se confirman los resultados encontrados por otros autores en el sentido de un efecto inhibitorio de la cortante. Este efecto que aumenta al aumentar la magnitud de la cortante acompafia a un transporte contragradiente de la cantidad de movimiento horizontal. Cuando el perfil es curvo se comparan los resultados con los hallados por Asai en un análisis lineal de la convección seca. Se confirma un efecto inhibitorio más débil en este caso, resultado que no es por lo tanto característico sólo de perturbaciones infinitesimales en convección seca. Las resultados difieren sin embargo en cuanto persiste , aunque débil, un transporte vertical de la cantidad de movimiento horizontal, que resulta contragradiente durante la etapa de desarrollo. Esto indica que en la convección húmeda bidimensional existe una disminución de la energía cinética perturbada a expensas de la energía cinética media hasta que culmina la convección. En la primera parte de este trabajo se sintetizan los antecedentes relacionados con el estudio teórico y observacional de la dinámica de la convección atmosférica profunda y no profunda con un énfasis mayor en los avances realizados en l a última década, en el estudio de los procesos asociados al factor cortante vertical del viento.

Garraffo, Zulema Delia. "La marea diaria en la tropósfera y estratósfera" (1986) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

pdf

Resumen Registro Cita

Resumen:
En esta tesis se investiga la influencia de la capa límite planetaria en la marea atmosférica diaria. Se ha encontrado que hay evidencia observacional consistente de vientos troposféricos diarios de magnitud de cerca de 1 m/s, mientras que los cálculos de mareas dan valores de 10 a 20 cm/s. Esta discrepancia entre la teoría y las observaciones indica que, además de vapor de agua y ozono, hay otras fuentes troposféricas de movimientos diarios de escala continental. En esta tesis se analiza la posibilidad de excitación lineal y nolineal de ondas internas de gravedad por la capa límite planetaria. Un primer mecanismo estudiado es la excitación resonante de ondas internas de gravedad de escala planetaria por la fuerte variación diaria de la estabilidad estática en la capa límite atmosférica. Otra posible zona de generación resonante de ondas es la mesosfera, donde la marea es débilmente nolineal. Se desarrolla un modelo analítico con una tapa rígida sobre la capa límite, como una generalización de.un mecanismo de inestabilidad paramétrica ("inestabilidad trapecio") propuesto por Orlanski. La generalización se hace para ondas de escala global, en un plano f y en el plano β ecuatorial. Las ondas más inestables resultan ser ondas globales con períodos cerca de dos días y un día. Considerando la esfericidad planetaria, los peróodos de duplicación de las ondas inestables son más largos que para el caso sin rotación. Estos tiempos de duplicación son de algunos días, comparables a los tiempos de disipación. Se concluyó que, con una condición de tapa rígida, las inestabilidades son débiles pero probablemente observables. El efecto de la propagación vertical de estas resonancias se analizó usando un modelo numérico. Se construyó un modelo numérico para mareas dependiente del tiempo, a partir del modelo global espectral del Geophysical Fluid Dynamics Laboratory. Para simular la condición de radiación se introdujo una capa absorbente esponjosa en los niveles superiores del modelo, arriba de 60 km de altura. Se realizaron dos experimentos numéricos en un estado básico sin vientos medios zonales y gradientes latitudinales de temperatura. En un primer caso, se forzó el modelo con el calentamiento diario simplificado de Lindzen para vapor de agua y ozono; primero linealmente por 15 días de modelo, y después nolinealmente. En un segundo caso se incluyó en forma simplificada el calentamiento diario por la capa límite atmosférica. Comparando los dos casos lineales, se encontró que el calentamiento de la capa límite produce modificaciones a los campos tropicales de mareas del orden del 20% a todas las alturas. Esto indica que esta fuente produce una excitación significativa de modos de marea que se propagan verticalmente. En los experimentos nolineales se encontró que en la capa límite planetaria y en la mesosfera se producen algunas ondas internas de gravedad secundarias. Los períodos y números de onda coinciden con los resultados analíticos obtenidos para resonancias. Sin embargo, la amplitud de estas ondas.secundarias es extremadamente pequeña. Se concluyó que la excitación resonante de ondas de marea no es un proceso cuantitativamente importante. El segundo mecanismo estudiado en esta tesis es la generación directa de mareas por calentamiento en la capa limite atmosférica. Se realizó una estimación cuantitativa del calentamiento diario en la capa límite en base a datos realistas de rango diario de temperatura. Se expandió la amplitud diaria de temperatura en la superficie terrestre para verano e invierno en números de onda zonales. En un cálculo de marea en que se incluyó la componente del calentamiento en la capa límite que se propaga con el sol, además de los modelos simplificados de Lindzen para ozono y vapor de agua, se encontró que se obtienen vientos troposféricos diarios de magnitud 30 cm/s, en mejor acuerdo con las observaciones. Se encontró además que la contribución del calentamiento de la capa límite a las mareas tropicales en la estratósfera y mesosfera es del orden del 20% de la marea, indicando que esta fuente debe incluirse en modelos detallados de la marea diaria.

Berri, Guillermo Jorge. "Estudio del comportamiento termohidrodinámico de la capa límite atmosférica sobre el Río de la Plata y sus inmediaciones, mediante un modelo de simulación numérica" (1987) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

pdf

Resumen Registro Cita

Resumen:
Se presenta un modelo de simulación numérica, en tres dimensiones y no estacionario en mesoescala, de la capa límite atmosférica. Se aplica el modelo al estudio de la circulación de brisa sobre el Río de la Plata y su zona de influencia. Se trata de un modelo en ecuaciones primitivas y no lineal que consta de ambas ecuaciones horizontales de movimiento, la ecuación hidrostática, la ecuación de continuidad para un fluído incompresible, la ecuacidn termodinámica y la ecuación de estado de los gases ideales. El dominio horizontal del modelo es aproximadamente de 200 x 200 km y el vertical de 2 km. Con el objeto de tomar en cuenta especialmente la influencia que la irregularidad de la costa ejerce sobre la capa límite, se propuso la aplicación de un método de transforrnación de las coordenadas horizontales como solución al difícil problema que plantea en el modelado numérico tal condición de frontera superior. La transforrnación introduce una de las coordenadas horizontales paralela a las costas uruguaya y argentina mientras que la otra coordenada horizorital es localmente casi perpendicular a la anterior y la coordenada vertical ,sigue un espaciamiento de tipo logarítmico-lineal. Esta transformación permite obtener mayor resolución sobre las costas donde la separación entre puntos es aproximadamente 5 a 10 km, mientras que en las zonas más alejadas, donde se precisa menor resolución, la separación entre puntos es aproximadamente de 20 a 30 km. Similar ventaja se obtiene en la vertical. El sistema de ecuaciones ahora transformado se resuelve por diferencias finitas en el nuevo recinto regular. Para la integración del modelo se utiliza un método explícito y condicionalmente estable, de tipo adelantado en el tiempo, corriente arriba en el espacio para los términos advectivos y centrado en el espacio para los difusivos. Para verificar las soluciones que brinda el modelo se realizan experiencias de comparación con los modelos de McPherson y Pielke quienes simulan la brisa sobre costas que presentan cierta similitud con la del Rio de La Plata. Los resultados de ambas comparaciones son muy buenos y en particular aquella realizada con el modelo de Pielke arroja ademas coincidencias numéricas en los valores de la velocidad vertical. La falta de datos apropiados para una comprobación de los resultados del estudio de brisa sobre el Río de la Plata obliga a la adopción de la simulación numérica como alternativa para verificar la bondad del método utilizado. Para realizar tal simulación se introduce como forzante en superficie una perturbación en la temperatura que es función del tiempo y del espacio. Con el objeto de tomar en cuenta la parte mas definida de un ciclo de brisa, se extendió la simulación durante 14 horas a partir de un instante definido como 2 horas despues de la salida del sol. Tal instante representa, aproximadamente, el momento de mayor homogeneidad horizontal, en todo el dominio de la temperatura en superficie . El método de la transformación de coordenadas además de mostrar condiciones de estabilidad, reproduce las caracteristicas más notables de la brisa como cabría esperar en el Río de la Plata . Entre los resultados obtenidos con el modelo cabe destacar una respuesta correcta del rnismo al forzante introducido en la ternperatura de superficie; la rotacion del viento inducida por la perturbación de la presión es correcta; los campos de convergencia y divergencia horizontal y su movimiento vertical asociado son consistentes con los resultados anteriores; el efecto de la advección horizontal y vertical sobre los ejes verticales de máxima convergencia y divergencia y el movirniento vertical asociado coincide con lo hallado por otros autores; se establece una zona preferencial de convergencia horizontal y movimientos de ascenso sobre la parte oeste de la costa uruguaya y su inmediata adyacencia continental; sobre el resto del dominio predomina la divergencia y los movimientos de descenso; sobre toda la costa uruguaya el viento rota rapidarnente hacia el este y este- sudeste y permanece así durante el resto del día y , por último, sobre la costa de la provincia de Buenos Aires el viento es, sin mayores cambios, del sector noreste y este-noreste durante todo el día.

Seluchi, Marcelo Enrique. "Estudio del comportamiento de los sistemas sinópticos migratorios en la Argentina" (1993) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

pdf

Registro Cita

Velasco, Inés. "Complejos convectivos de mesoescala en Sud América" (1994) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

pdf

Resumen Registro Cita

Resumen:
La información satelital en forma de imágenes de infrarrojo realzado, conjuntamente con los datos convencionales de superficie y altura fueron utilizados para documentar la existencia y las características climatológicas de los complejos convectivos de mesoescala (MCCs) sobre el continente sudamericano y los mares adyacentes. También se determinaron las características ambientales en la que estos sistemas se desarrollan, así como determinadas condiciones ed circulación y caracterśticas de la escala sinóptica, discutiéndose los resultados en relación con la estructura y dinámica de los MCCs.Se encontró que los MCCs sobre latitudes medias ocurren aproximadamente con la misma frecuencia sobre Sud América y sobre Norte América, siendo la mayoría de las características de ambas poblaciones de MCCs muy similares. La diferencia más notable entre las MCCs de Norte América y los de Sud América es que estos últimos en promedio son alrededor de un 60 % más extensos. Aparte de la numerosa población de MCCs en latitudes medias de Sud América se encontró un gran número de MCCs en latitudes bajas (tropicales). En general, tanto los sistemas de latitudes medias como los de latitudes bajas son nocturnos y preferentemente continentales (es decir la mayoría de los sistemas ocurren durante la noche y sobre superficies de tierra]). La mayor frecuencia de ocurrencia se da en cada una de las regiones fisiográficas similares de Norte América y Sud América donde es frecuente el desarrollo de una corriente en chorro de los niveles bajos. Sobre la región del Amazonas, al igual que sobre el Sudeste de los EEUU la ocurrencia de MCCs es casi nula pese a ser ambas regiones,áreas que exhiben gran actividad convectiva. Todos los centros de máxima ocurrencia de MCCs se observan en zonas latitudinales de los estes u oestes, inmediatamente a sotavento de las principales cadenas montañosas. Uno de los dos años de datos investigados fue un año en el que se observó el episodio de El Niño. Durante ese año, el número de MCCs sobre latitudes medias de Sud América fue más del doble del número de sistemas para el año de no El Niño. Más aún, varios MCCs se formaron sobre las anómalas aguas calientes que aparecieron a lo largo de la costa del Perú. En base a esta muestra pequeña parecería existir una conexión entre la frecuencia de MCCs y el episodio de El Niño.

Saulo, Andrea Celeste. "Simulación numérica de la precipitación asociada a eventos convectivos en mesoescala en latitudes subtropicales y medias de América del Sur" (1996) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

pdf

Resumen Registro Cita

Resumen:
Este trabajo consiste, fundamentalmente, en la adaptación de un modelo regional (el LAHM/GFDL versión CIMA) para ser utilizado en la simulación y/o pronóstico de precipitaciones intensas en latitudes medias y subtropicales de América del Sur. Con tal fin, se eligieron cuatro sistemas productores de abundante lluvia sobre el territorio argentino. Tres de las situaciones se caracterizan por ser sistemas convectivos en mesoescala (una línea de inestabilidad y dos complejos convectivos de mesoescala que ocurrieron de manera sucesiva), y el principal interés de modelarlos radicó en la dificultad que presenta la identificación de patrones de escala menor a la sinóptica, que es la única que resuelven los modelos de circulación general disponibles en nuestros centros de pronóstico. El otro sistema elegido es un ciclón que se desarrolló sobre el litoral argentino, en donde se intensificó de manera abrupta, produciendo precipitaciones muy abundantes en esa región, conjuntamente con la ocurrencia de una violenta sudestada sobre el Río de la Plata. Si bien la escala de este fenómeno es mayor a la de los anteriores, su ocurrencia tampoco fue pronosticada por los modelos de circulación general, lo cual indicaría que algunos aspectos dinámicos y/o termodinámicos del sistema no pudieron ser capturados por los modelos de menor resolución. Si bien el modelo regional elegido había sido utilizado previamente en nuestra región (y también en Estados Unidos), el trabajo de adaptación se dirigió a posibilitar su correcto funcionamiento con mayores resoluciones (i.e. 40 km aproximadamente) que las que utilizaba anteriormente (i.e. 100 km). De hecho, las primeras experiencias indicaron que la simulación de la precipitación con el modelo en su forma original era completamente inexacta en términos de posicionamiento e intensidad de los centros de lluvia. Para lograr el fin propuesto, se incluyó una parametrización de la difusión vertical de primer orden, que funcionara en toda la troposfera, con un coeficiente de viscosidad turbulenta que dependiera de la inestabilidad en cada punto, a través del número de Richardson. Se realizaron gran cantidad de experiencias con el objeto de ajustar los distintos par metros intervinientes en esa formulación. Además se adoptó la técnica de anidado telescópico para minimizar el impacto por el cambio abrupto de resolución entre los datos iniciales y el intervalo de retículo del modelo. La ventaja de este modo de trabajo es, no sólo que es el recomendado por todos los especialistas en modelado numérico para la inicialización y la provisión de condiciones de contorno en modelos en alta resolución, sino que además el modelo queda preparado para ser anidado a modelos de circulación general, que se caracterizan por su baja resolución. La sensibilidad del modelo a la nueva parametrización de la difusión vertical fue muy grande. La simulación de la precipitación obtenida con el esquema de Arakawa y Schubert combinado con el tratamiento difusivo propuesto, mejoró considerablemente, tanto en intensidad como en ubicación de los sistemas. Este resultado indicó la necesidad de trabajar con las modificaciones propuestas en las escalas de interés de este trabajo, deshechándose el tratamiento original. Este nuevo modo de utilización del modelo (anidado telescópico, nueva parametrización de la difusión vertical y esquema de Arakawa y Schubert) se denominó "control". Todas las situaciones sinópticas fueron modeladas satisfactoriamente mediante la experiencia control con una antelación de 24 a 48 horas, si bien se detectaron algunos problemas en cuanto a la ubicación exacta de los sistemas y una cierta tendencia a subestimar su intensidad. Los campos de precipitación se capturaron razonablemente bien, aunque se detectó una leve sobreestimación en algunos centros. Con el propósito de evaluar la sensibilidad del modelo a un cambio de parametrización de la convección, se adaptó un tratamiento explícito de la convección, cuya mayor ventaja sobre Arakawa y Schubert reside en la simplicidad; en que, a medida que se aumenta la resolución no presenta restricciones a su uso y a que incluye una ecuación de pronóstico extra que es la de contenido de agua de nube. La sensibilidad al cambio en el tratamiento de la convección fue leve, y la precipitación acumulada (que fue el campo m s afectado) mostró una cierta mejora. Ese resultado, conjuntamente con la obtención del campo nuboso, que se comparó satisfactoriamente con las imágenes satelitales, permiten recomendar la utilización de este tratamiento para la simulación de sistemas precipitantes sobre nuestro territorio. También se evaluó la posibilidad de mejorar el tratamiento explícito, por medio de la inclusión de un factor, denominado fracción nubosa (CF), que modulara el término de la condensación mediante alguna función sencilla que representara la estructura vertical de la nubosidad esperable en las escalas modeladas. Su inclusión se testeó para todas las situaciones sinópticas, no encontrándose una respuesta significativa en ningún caso, aunque sí una pequeña tendencia a disminuir la tasa de precipitación. Para descartar que la escasa sensibilidad se debiera a la pobre resolución vertical utilizada en todos los experimentos, se aumentó la resolución de 9 a 18 niveles, lo cual permitió corroborar que el modelo no es sensible a este factor, aún trabajando con mayor resolución en la vertical. Se considera que el trabajo realizado contribuye, fundamentalmente a la disponibilidad de un modelo apto para la realización de simulaciones y/o pronósticos en alta resolución sobre una región complicada para el modelado numérico por su compleja topografía. Lo antedicho es particulamente importante a la hora de estudiar sistemas de mesoescala que virtualmente no son representados por los análisis y/o los datos disponibles. Los experimentos realizados, en tanto que someten al modelo a casos extremos en cuanto a la severidad de las condiciones de tiempo asociados a los mismos, permiten concluir que el rendimiento es satisfactorio, aún en la representación del campo de precipitación. También se ha trabajado de manera tal de mantener el costo computacional en valores razonables para que se pueda transferir a potenciales usuarios de pronósticos a corto plazo. En cuanto a otros fines, se destaca que el modelo se encuentra también preparado para ser anidado a un modelo de circulación general, con lo cual se abre la posibilidad al modelado climático regional, que es una alternativa particularmente interesante sobre nuestro territorio, que, como se mencionara anteriormente, presenta singularidades que no pueden capturarse con un modelo de baja resolución.

Abstract:
This work is mainly concerned with the modification of a regional model (the LAHM/GFDL, CIMA version) in order to be able to simulate and/or forecast heavy precipitation events over South American mid and subtropical latitudes. Four different situations, all associated with heavy precipitations over Argentina, were chosen. Three of them are mesoscale convective systems (a squall line and two mesoscale convective complexes), and the main reason of this choice was the inability of models with lower resolution to capture features like these. The other situation consisted on an explosive cyclogenesis over western Argentina, which produced heavy rains and a very strong south-east gale in the Rio de la Plata. Although this system belongs to a greater spatial scale than the others, it couldn't also be forecasted by general circulation models, indicating that some of its dynamical or thermodynamical features where not correctly handled by those models. Though the LAHMIGFDL model had been previously used over this region (and over the United States also), the main task was to adjust it in order to perform simulations with higher resolutions (i.e. 40 km) than the ones used before (100 km approximately). To accomplish this, a new vertical diffusion scheme (with first order closure) was included, with diffusivity coefficients specified as function of Richardson number. The telescoping nesting technique was also adopted, in order to reduce the impact of a sudden change in resolution, from synoptic scale information (2.5º grid interval) to mesoscale simulation (0.5º grid interval). The model showed great sensitivity to the inclusion of the new eddy viscosity treatment. The precipitation fields obtained using this scheme combined with the Arakawa and Schubert (from now on AS) cumulus parameterization scheme (called "control"), were better than those obtained before. This result showed the necessity of adopting this vertical diffusion parameterization for experiments with resolutions greater than 80 krn. Control experiments, were successful for all of the selected situations, within 24 to 48 hours in advance, though some misplacement of maximum activity and/or intensity centers were detected. Precipitation fields were reasonably good captured, with a slight trend to overprediction. Another goal of this work was to test the model's sensitivity to different convective parameterizations. With this purpose, an explicit convective treatment was implemented and then compared with Arakawa and Schubert scheme. Explicit treatment's main advantages are its simplicity and the fact that it includes an extra prognostic equation for cloud water. The sensitivity to these alternative approaches was small, and mainly noticeable in precipitation fields, where a slight improvement was found. This result together with the fair agreement between simulated and observed cloud patterns, suggest that this treatment is adequate to simulate heavy precipitation events over our region. The feasibility of improving the explicit treatment by inclding a cloud fraction (CF) was also analyzed. This CF was designed in order to control condensation by means of an idealized cloud profile, suitable for the resolved scales. Nevertheless, almost no sensitivity was found, even when vertical resolution was doubled. It is believed that this work contributes significantly to the availability of a model suitable to execute high resolution simulations and/or forecasts over a particularly complicated region because of its steep topography. This is still more true considering that mesoscale systems, which are not captured by standard analyses, are being correctly reproduced. All of the experiments, while testing the model under very complex situations, associated with heavy precipitation, allow to conclude that the model performance is satisfactory, even in the representation of precipitation. It must be also emphasized that the modifications have been designed keeping in mind the question of suitability in terms of computational and data requirements to allow the use of this model in our country. Finally, another highlight of this latest model's version is its plausible use nested in a General Circulation Model, which is the first step to perform Regional Climate Simulations over Argentina.

Ruiz, Nora Elma. "Análisis climático-sinóptico de la precipitación mediante campos meteorológicos provenientes del análisis numérico y su aplicación al pronóstico estadístico" (1997) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

pdf

Resumen Registro Cita

Resumen:
El propósito primario de esta investigación es estudiar algunos aspectos básicos del comportamiento de la circulación en los niveles medios de la atmósfera y su climatología sinóptica con relación a la ocurrencia de precipitación diaria. Otro objetivo importante es desarrollar y aplicar métodos estadísticos para derivar ecuaciones empíricas con el fin de obtener pronósticos objetivos de probabilidad de precipitación. La información utilizada consiste en campos diarios de análisis objetivos de alturas geopotenciales de 500 mb elaborados en el Servicio Meteorológico Nacional que cubren el cono sur de Sudamérica, datos aerológicos de Ezeiza y de precipitación diaria de localidades argentinas. Se presentan resultados concernientes a variables dinámicas de 500 mb, tales como alturas geopotenciales, vorticidad geostrófica relativa y absoluta y sus advecciones, tendencia de vorticidad y componentes geostróficas del viento zonal y meridional, y su relación con la precipitación diaria en Buenos Aires. De los campos de correlación se detectan las posiciones preferenciales de las anomalías de cada variable que favorecen la ocurrencia de precipitación. Las anomalías más significativas, en términos estadísticos, se manifiestan en la componente meridional del viento y en la vorticidad relativa, no así en las advecciones. En particular, se analiza la distribución espacial y el desfasaje temporal de las anomalías de vorticidad relativa en 500 mb donde se muestra la localización y movimiento relativo de los centros anómalos ciclónicos y anticiclónicos que aumentan la probabilidad de precipitación en Buenos Aires. La asociación entre la precipitación y las características de escala sinóptica de la circulación en la troposfera media se investiga a través de los campos de vorticidad relativa en 500 mb, por lo que previamente se examinan los aspectos climatológicos básicos de esta variable por medio de sus momentos estadísticos y distribuciones de frecuencia. Se deriva una climatología sinóptica de la precipitación basada en la vorticidad, mediante la construcción de campos de correlación biserial entre este parámetro de altura y la precipitación local diaria. Las configuraciones o patrones de anomalías de vorticidad, que sugieren la posición relativa óptima de los máximos de vorticidad ciclónica y anticiclónica con relación a la ocurrencia de lluvia, representan los rasgos principales de una clasificación climático-sinóptica de las precipitaciones en distintas localidades del país. Del análisis empírico de estos datos meteorológicos se hallan relaciones climatológicas y de pronóstico entre la precipitación local y la circulación de gran escala de altura. Estos resultados contribuyen a la interpretación objetiva de los productos del análisis y la predicción numérica en términos de fenómenos de tiempo meteorológico en superficie por intermedio de la aplicación de métodos estadísticos de pronóstico. Bajo la formulación ‘’perfect prog’’ se derivan ecuaciones de regresión para la obtención de la probabilidad de precipitación diaria en distintos puntos del territorio argentino. Las técnicas estadísticas utilizadas son Análisis Discriminante Múltiple y Estimación de la Regresión de las Probabilidades de un Evento. Los resultados de la verificación indican que los porcentajes de acierto oscilan entre 60 por ciento y 70 por ciento y que, además, este esquema estadístico posee un mayor poder predictivo que la climatología. Por estas razones, es útil el desarrollo y la implementación de métodos estadísticos objetivos de diagnóstico y/o pronóstico de probabilidad de precipitación en el Servicio Meteorológico Nacional, que pueden resultar en una ayuda o guía en el momento de formular los pronósticos.

Abstract:
The primary purpose of this investigation is to study some basic aspects of the behaviour of the medium level atmospheric circulation and the synoptic climatology in relation to the occurrence of daily precipitation. Another important objective of this study is the development and application of statistical methods to derive empirical equations in order to obtain objective forecasts of probability of precipitation to be used in statistical weather forecasting. Data used consist of daily fields of 500 mb geopotential height objective analyses elaborated at the Servicio Meteorológico Nacional, covering the southern part of South America, aerological data at Ezeiza, and daily precipitation data from locations in Argentina. Results concerning the relationships between 500 mb dynamic variables, such as geopotential heights, absolute and relative geostrophic vorticity and their advections, vorticity tendency and zonal and meridional geostrophic wind components, and their link to daily precipitation at Buenos Aires are presented. Correlation fields reveal the preferential positions for the anomalies of each variable to appear in order to favour the occurrence of rainfall. Significant anomalies of the meridional wind component and significant relative vorticity anomalies are observed. Spatial distributions and temporal lag relations of 500 mb relative vorticity anomalies in relation to precipitation show the positions and relative movement of centres of anomalously cyclonic and anticyclonic vorticity which make the probability of precipitation in Buenos Aires to increase. Vorticity advections do not yield higher correlation. The association between precipitation and synoptic-scale features of the mid-troposphere circulation is also investigated through vorticity fields. To this end some climatological aspects of 500 mb geostrophic relative vorticity are examined by means of descriptive statistics and frequency distributions. A synoptic climatology of precipitation based on 500 mb relative vorticity is derived by the construction of biserial correlation fields between this variable and daily local precipitation. Vorticity anomaly patterns, which reveal the relative positions of anomalously cyclonic and anticyclonic centres in relation to rainfall occurrence, represent the main features of a synoptic-climatological classification of precipitation in different stations of Argentina. From the empirical analysis of these meteorological data climatological and forecasting relationships between the precipitation and the circulation pattern are obtained. These results may contribute for the objective interpretation of numerical analysis and prediction products in terms of weather phenomena at surface through the application of statistical forecasting methods. Regression equations to obtain probability of precipitation in 24 hours in different locations of Argentina are derived under the "perfect prog" formulation. Statistical techniques used are Multiple Discriminant Analysis and Regression Estimation of Event Probabilities. The percent correct predictions oscillate about 60 % and 70 %, and satisfactory results over climatology are obtained as well. Thus, the development and implementation of statistical weather forecasting methods of probability of precipitation may be useful when applied on an operational basis, and they may offer valuable guidance to the forecasters.

Simonelli, Silvia Carmen. "Modelo estadístico de pronóstico de convección para la zona norte de la Provincia de Mendoza" (2000) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

pdf

Resumen Registro Cita

Resumen:
En la provincia de Mendoza los fenómenos meteorológicos de mesoescala ocupan un lugar de importancia; entre ellos la convección adquiere características particulares y produce una gran variedad de fenómenos de tiempo que pueden considerarse "severos" y que representan un riesgo económico y social. La zona norte de Mendoza es singular en cuanto al inicio, desarrollo y evolución de la convección, dada su ubicación geográfica a sotavento de la Cordillera de los Andes y de la Precordillera, las que modifican el flujo de aire en forma muy compleja, y afectan la circulación de aire del oeste en la mayor parte de su extensión vertical. El período de ocurrencia de los desarrollos convectivos comprende la temporada cálida y están asociados a pasajes frontales, inestabilidad de masa de aire o al enfriamiento en niveles medios de la atmósfera. Las técnicas estadísticas avanzadas permiten separar de una muestra eventos convectivos y no convectivos, y finalmente obtener un porcentaje de probabilidad de ocurrencia de convección. Ello hace posible aplicar el análisis discriminante escalonado que elige los mejores predictores de una serie seleccionada a partir de la información meteorológica de superficie y de altura. Los mejores predictores de la ocurrencia de convección en la escala temporal y de precipitación convectiva en la escala espacial, resultaron índices de inestabilidad que involucran en su cálculo el contenido de humedad en capas bajas. Este resultado confirma la incidencia de las condiciones termodinámicas, y en particular la relación entre el aporte de humedad y el desarrollo de la convección. La evaluación del modelo muestra la asociación positiva entre los pronósticos y la ocurrencia del evento; observándose para los períodos de pronóstico que se encuentran más próximos a la hora de la observación altos porcentajes en la probabilidad de detección y bajos porcentajes de falsas alarmas, siendo ésta la condición necesaria para un buen pronóstico. Si bien para los períodos más alejados de la hora de observación la probabilidad de detección disminuye y aumentan los porcentajes de falsas alarmas, se mantiene la asociación positiva entre los pronósticos y la ocurrencia de los eventos. El modelo de pronóstico de ocurrencia de convección y de precipitación convectiva obtenido para la zona norte de la provincia de Mendoza desarrollado en este Trabajo de Tesis representa un avance respecto a la metodología actual de pronóstico de convección al proveer una nueva herramienta de fácil uso computacional que sintetiza la información meteorológica disponible y aplica una metodología estadística de evaluación de los pronósticos de convección en la región.

Abstract:
Mesoscale phenomena are relevant in the province of Mendoza, Argentina. Among them, severe weather related to convection represents a major economical and social hazard and has been addressed in the past by different hail suppression programs. This region has singular characteristics in regards to initiation, development and evolution of convection owing to its location leeward of the abrupt Andes range and of the Precordillera. These topographical features modify the airflow in a complex way and affect the westerlies in a deep tropospheric layer. The period of storm occurrence extends from October to March, although during some years the first storm events happen in September and the last ones in April. These events are related to frontal systems, air mass instability or cooling at middle levels. The use of a statistical technique, like the stepwise discriminant analysis, has permitted to separate convective and non-convective events from the sample, and to finally obtain a probability of convection occurrence from surface and upper air soundings data sets. The importance of thermodinamical conditions are stressed by the selection of instability indexes that include low-level relative humidity in their definition as the best predictors both for convection ocurrence in the time scale and for convective precipitation in the spatial scale. Model validation shows a positive association between predicted and observed occurrence with high probability of detection and low false alarm ratio during forecast periods closer to the observational time. The forecast model developed in this Tesis for the northern zone of Mendoza province represents an improvement respect to current operative routine and provides a statistical methodology to evaluate the forecast in the region.

Escobar, Gustavo Carlos Juan. "La circulación en la tropósfera asociada con irrupciones de aire frío en el centro de Argentina" (2001) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

pdf

Resumen Registro Cita

Resumen:
El objetivo de esta Tesis es definir un criterio para detectar irrupciones de aire frío en la región central de Argentina determinada por los paralelos 25°S y 45°S, y encontrar los principales modelos de circulación en la tropósfera sobre el cono sur de Sudamérica asociados con estos eventos durante los meses de Mayo a Septiembre. En primer lugar, utilizando distintos parrámetros estadísticos, se realizó una caracterización regional y temporal de la temperatura media diaria, de su variación interdiurnal y particularmente de los descensos interdiurnos en la región de estudio. A continuación se analizaron en detalle los descensos intensos de temperatura y en función de los resultados obtenidos se definió un criterio de detección irrupciones de aire frío. Este criterio se definió en base a la variabilidad regional de la temperatura media diaria, y de las características térmicas antes y después del descenso interdiurno intenso. En la mayoría de los casos, las irrupciones de aire frío estaban asociadas con el pasaje de frentes fríos moderados o intensos sobre la región de estudio. Una vez definido este criterio, se procedió a realizar una clasificación sinóptica de secuencias diarias de campos de circulación asociados con irrupciones de aire frío en la región central de Argentina mediante el método de componentes principales. El objetivo planteado en esta oportunidad fue aumentar el valor predictivo de estas situaciones especiales que tienen importantes impactos sociales y económicos en la región. La información utilizada en esta Tesis consistió en datos diarios de temperaturas mínimas y máximas correspondientes al período 1967 - 1996 (SMN) y datos diarios de altura geopotencial de 1000 hPa y 500 hPa provistos por el Centro Europeo de Pronóstico de Mediano Plazo (período 1979 / 1993). Los resultados obtenidos mostraron que los descensos intensos de temperatura son más importantes en la región Centro Norte y Litoral Fluvial Argentino y que los procesos de escala sinóptica, reflejados principalmente por el pasaje de frentes fríos, presentaron una marcada periodicidad al sur del paralelo 35'. Las irrupciones de aire frío mostraron un mínimo de frecuencia porcentual durante Mayo en el Centro Oeste de la Provincia de Buenos Aires y Centro Oeste del país. Luego este mínimo se desplaza hacia el Litoral Fluvial Argentino en Junio y Julio y finalmente retrocede en Septiembre a una posición similar a la que ocupaba en Mayo. Una explicación posible de este comportamiento es la variación mensual de la posición media de la corriente en chorro polar en relación con el desplazamiento hacia el norte de las irrupciones de aire frío. La clasificación sinóptica de las secuencias diarias de campos de circulación en la tropósfera asociada con irrupciones de aire frío en la región central de Argentina mostró tres modelos patrones característicos. Dos de ellos corresponden a vaguadas de ondas largas en niveles altos que afectan el continente. Uno con el anticiclón de superficie moviéndose sobre latitudes medias, y el otro con un anticiclón en superficie afectando latitudes mas bajas sobre el continente. Por último, se obtuvo el patrón mas clásico de circulación asociado con irrupciones de aire frío en la región central de Argentina. Este modelo presentó una importante cuña en el Océano Pacífico al Oeste de la costa continental que provoca movimientos de descensos sobre el centro de Argentina y que se haya acompañado por un anticiclón postfrontal en niveles bajos que advecta aire frío desde el Sur.

Abstract:
The objective of this Thesis is to define a criterion to detect cold surges over central Argentina determined by parallels 25°S and 45°S, and to find the main models of circulation in the troposphere over the South cone of South America associated with these events during the months of May to September. At first, a regional and temporally characterisation of the daily mean temperature, the mean daily temperature differences and particularly of the interdiurnal descents in the study region were made by means of different statistical parameters. Then the intense descents of temperature were analysed in detail and based on the obtained results it was defined a detection criterion related to cold air surges. This criterion was defined on the basis of the regional variability of the daily mean temperature, and the thermal characteristics before and after of the intense descent. In most of the cases, the cold surges were associated with the passage of moderate or intense cold fionts over the analysed region. Once defined this criterion, it was come to make a synoptic classification of daily sequences of circulation fields associated with cold surges in the central of Argentina by means of Principal Components Analysis. The objective purposed in this opportunity was to increase the value predictive of these special situations that have important social and economic impacts in the region. The information used in this Thesis consisted of daily data of minimum and maximum temperatures corresponding to the period 1967 - 1996 (SMN) and daily geopotential heights at 1000 and 500 hPa based on 15 years (1979-1993) provided by the European Centre for Medium Range Weather (ECWMF). The results showed that the intense descents of temperature are more important in the Centre North region and in the Littoral Fluvial of Argentina and the processes of synoptic scale, reflected mainly by the passage of cold fionts, presented a major periodicity to the south of the parallel 35°. The cold surges showed a minimum of percentage fiequency during May in the Centre West of Buenos Aires Province and in the Centre West of the country. Then the minimum moves towards the Argentine Littoral in June and Julio and finally backs down in September to a similar position to which occupied in May. A possible explanation of this behaviour is the monthly variation of the mean position of the polar jet stream in relation to the displacement towards the north of the cold surges. The synoptic classification of the daily sequences of circulation fields in the tropo~pherea ssociated with cold surges in the central Argentina showed three basic patterns of sequences. Two of them correspond to long wave troughs in high levels that affect the continent. One of them shows the surface anticyclone moving over middle latitudes and the other with an anticyclone in surface affecting lower latitudes over the continent. Finally, it was obtained the most classic pattern of circulation associated with cold surges over central Argentina. This model presented an important wedge in the Pacific Ocean to the West of the continental coast that produces subsidence over the centre of country and that has been accompanied by a postfiontal anticyclone in low levels that advects cold air fiom the South.

Cogliati, Marisa Gloria. "Estudio térmico y del flujo del aire en septiembre y octubre en los Valles de los Ríos Limay, Neuquén y Negro" (2001) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

pdf

Resumen Registro Cita

Resumen:
Las condiciones de suelo fértil, con abundante agua disponible hacen que los valles sean lugares preferenciales para asentamientos poblacionales y emprendimientos productivos. El estudio del flujo del aire y los intercambios de calor entre meseta y valle son considerados relevantes por sus múltiples aplicaciones de índole práctica. Los valles de los ríos Neuquén, Limay y Negro ubicados en la Patagonia Norte argentina constituyen una región con las características señaladas anteriormente y una importante producción fruti-hortícola. Por ejemplo, los cultivos agrícolas ocupan en el valle del Río Negro, el 60% de la superficie total del mismo. El comportamiento de los factores meteorológicos, muchas veces actúa de manera decisiva sobre la producción frutícola. En el Alto Valle, su influencia promedio se encuentra entre el 5 y el 6%. Si bien, durante la época de descanso vegetativo, los frutales necesitan de la ocurrencia de temperaturas bajas, en el período crítico de floración, dichas temperaturas pueden ocasionar daños severos a la producción. Las heladas tardías que afectan la producción frutícola ocurren en los meses de setiembre y octubre, y representan para la región de los valles de los ríos Limay, Neuquén y Negro, uno de los mayores riesgos para la actividad productiva, llegando a ocasionar grandes pérdidas económicas. El número medio de días con heladas en los meses de setiembre y octubre es 10 días en Villa Regina, 8.7 días en Alto Valle, 8.3 días en Cinco Saltos, 5.4 días en Neuquén y 3.5 días en Cipolletti. Esto pone en evidencia la variabilidad espacial de este fenómeno. En este trabajo se analizan las características espaciales y temporales de la temperatura del aire y el viento en los valles de los ríos Neuquén, Limay y Negro durante los meses de setiembre y octubre en los que ocurren heladas tardías. La diversidad de escalas involucradas en el fenómeno de las heladas hizo necesaria la inclusión en este trabajo de información con diferentes características dentro de los valles. Se utilizaron datos de temperatura del aire y del viento de varios puntos ubicados sobre la meseta y en el interior del valle, obtenidos con intervalos de tiempo de 1 minuto, 15 minutos, 30 minutos y 1 hora. Los datos con intervalo de observación menor, fueron adquiridos durante el experimento de campo MECIN realizado en la zona entre 1992 y 1998. Este trabajo, encara el análisis de distintas escalas involucradas en la determinación de las características de las fluctuaciones de temperatura del aire y viento a partir de distintos enfoques metodológicos. En un primer enfoque, se analizan las características climáticas de la zona comprendida por los valles de los ríos Neuquén, Limay y Negro mediante el estudio de datos de temperatura del aire e intensidad y dirección del viento incluidos en las estadísticas climatológicas (período: 30 años) del Servicio Meteorológico Nacional en las estaciones Neuquén Aero, Cipolletti, Alto Valle y Villa Regina. En este análisis de mayor escala, se incluyó también una climatología sinóptica realizada mediante los datos del reanálisis elaborado por el NCAR/NCEP correspondientes al período 1982-1994. Estos análisis proveyeron un marco de las características de escala sinóptica de la meteorología de la región durante los meses de setiembre y octubre. El análisis de escalas menores, se efectuó desde dos enfoques diferentes: - A partir de las series horarias, cada 15 min y cada 1 minuto de temperatura del aire y viento, se obtuvieron los espectros de dichas variables mediante la técnica de la Transformada Rápida de Fourier (Cooley y Tukey, 1965) en estaciones meteorológicas instaladas sobre la meseta y en el interior de los valles y se identificaron algunos procesos físicos a partir de los máximos de densidad espectral en escala sinóptica, meso y micro-escala. Se calcularon los espectros cruzados (coespectro, espectro de cuadratura) entre la temperatura del aire en distintos lugares de medición con la finalidad de obtener los períodos en que se presentan las mayores covarianzas. A partir de los espectros cruzados entre la temperatura del aire y las componentes u y v de la intensidad del viento se obtuvieron los estimadores de los transportes horizontales de temperatura. Las covarianzas estre la temperatura del aire y las componentes u y v del viento, se asocian con las características del intercambio horizontal de calor en las escalas sinóptica, meso y micro-escala. Realizando un análisis similar entre la componente u y la componente v de la intensidad del viento se calculó el intercambio horizontal de cantidad de movimiento. - Las interacciones del viento en los valles con el flujo de escala sinóptica, generan procesos característicos de escalas menores. En diversas partes del mundo se han realizado trabajos al respecto. Para el estudio de las relaciones entre el viento de escala sinóptico y el viento en el interior de los valles, se utilizó el modelo conceptual propuesto por Whiteman y Doran (1993) en el que se identifican cuatro mecanismos. El tipo de forzante se determina a partir de la distribución conjunta de los vientos de valle y los vientos en escala sinóptica. A partir de este análisis y de la descripción de las varianzas de la temperatura del aire y la dirección e intensidad del viento, se infirieron procesos físicos que regulan la conducción del aire en los valles de los ríos Neuquén, Limay y Negro en condiciones diurnas y nocturnas. El estudio en la microescala se completó con el análisis de los perfiles verticales de temperatura y viento en la capa cercana al suelo en el valle del río Neuquén. Las fluctuaciones en la dirección del viento en los valles de los ríos Neuquén y Negro ponen de manifiesto la existencia de un ciclo diurno que podría indicar un efecto térmico. En el valle del río Limay este efecto no fue observado. La distribución de frecuencias de direcciones de viento presenta una alineación del viento en superficie a lo largo de las direcciones de los ejes de los valles. El valle del Río Negro en Allen, no presenta un sólo proceso sino que se observa canalización forzada y transporte de cantidad de movimiento desde el viento en escala sinóptica. En el valle del río Limay se presentan dos giros en la dirección del viento, el primero se ajustaría a procesos producidos por el gradiente de presión y el segundo se asociaría a la canalización forzada. De manera similar a lo obtenido en el análisis de la temperatura, los valores de energía cinética varían entre la meseta y el interior de los valles, observándose mayores valores sobre la barda y valores en disminución hacia el interior de los valles. Los transportes horizontales de temperatura en Neuquén Aero, Allen y colonia Valentina Sur son mayores en la dirección N-S, mientras que en Centenario barda y Centenario valle los transportes son mayores en la dirección W-E. Esto significa que en todos los casos los transportes son mayores en la dirección transversal a los valles. El perfil del viento dentro del valle presentó una capa de calma y a mayor altura un aumento abrupto de la velocidad del aire. Esta configuración y la estratificación que se da en la capa de inversión nocturna, bajo condiciones propicias podrían provocar ondas de Kelvin- Helmholtz.

Abstract:
The fertile soil and available quantity of water made valleys wanted for population settlement and productive enterprices. The study of air flow and transport of heat between the plain and the valley are decisive results for practical aplications. The Neuquén, Limay and Negro river valleys located in Northern Patagonia are one of the most important fruit production region. The fruit crops ocupies the 60% of total Río Negro river valley surface (41671 has). The behaviour of meteorological factors acts in a decisive way over fruit production. In Alto Valle the mean influence is between 5 and 6%. During winter fruit trees need low temperatures, but in spring time low temperatures might cause extreme damage to crops. Late freeze affects fruit production during September and October and are one of the dangerous risks for production that could generate important economical losts. The mean number of freeze days in September and October is 10 days in Villa Regina, 8.7 days in Alto Valle, 8.3 days in Cinco Saltos, 5.4 days in Neuquén and 3.5 days in Cipolletti, showing the spatial variability of freeze occurrence. In this job the spatial and temporal characteristics of air temperature and wind in Neuquén, Limay and Negro rivers valleys in September and October are analyzed. A great density of data was included in this work because of the variety of scales involved in late freeze fenomena. Air temperature and wind in some points in the valley and the plain obtained by 1 min, 15 min or an hour were considered. Some data was obtained during MECIN field experiment (Nocturnal Inversion Layer Measurements) from 1992 to 1998. The variety of scales involved in temperature and wind fluctuations determined the use of different methodologies in the analysis. The first point of view is the analysis of climatic characteristics of Neuquén, Limay and Negro river valleys zone by studying 30 years climatic statistics in Neuquén Aero, Cipolletti, Alto Valle y Villa Regina and a synoptic climatology from NCEP/NCAR reanalysis from 1982-1994 for September and October. The spectrum of hourly, 15 minutes and 1 minute series of air temperature and wind were obtained using Fast Fourier Transform technique (Cooley and Tukey, 1965) in meteorological stations over the plain and in the valley, to identify physical processes connected with spectrum maxima in synoptic, meso and micro scale. Air temperature cross spectrum (coespectrum and quadrature spectrum) in different locations were calculated. Temperature and momentum estimations of the fluxes were obtained from air temperature and wind components cross spectrum. The interaction of winds in a valley with winds above the valley produces micro scale processes. Several authors made papers concerning this topic in different countries. Whiteman y Doran (1993) present a conceptual model of four different forcing mechanisms of valley winds. They determined the type of forcing that occurs at a site from a scatterplot of the synoptic winds versus the ambient winds. This analysis and standard deviation of temperature and wind inferred the channelling forcing within valleys. The wind direction fluctuations in Neuquén, and Negro river valley shows a diurnal cycle from thermal forcing. Limay river valley does not show evidences of diurnal cycle. The micrometeorology study was completed with vertical air temperature and wind soundings in Neuquén river valley. The surface wind direction distribution evidence directions aligned with valley axis. Neuquén river valley present forced channelling (Whiteman and Doran 1993), Río Negro valley present forced channelling and downward momentum transport influences and Limay valley present two shifts in wind direction: the first process was pressure driven channelling and the second forced channelling. Horizontal temperature transport in Neuquén Aero, Allen and Colonia Valentina Sur are important in N-S direction and in Centenario in W-E both in the cross valley direction. Wind profile in the valley shows a calm layer and an abrupt increase above. This pattern and nocturnal inversion layer temperature stratification could produce Kelvin Helmholtz waves.

Salio, Paola Verónica. "Caracterización de eventos de corriente en chorro en capas bajas de la atmósfera en base a reanálisis y la precipitación asociada en el Sudeste de Sudamérica" (2002) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

pdf

Resumen Registro Cita

Resumen:
El interés de esta Tesis se centra en la caracterización climática de los episodios de corriente en chorro en capas bajas al este de los Andes (SALLJ) y los campos de precipitación asociados a estos eventos, con énfasis en el impacto sobre la región Sudeste de Sudamérica (SESA). Este estudio utiliza los datos del reanálisis perteneciente al European Center Medium Weather Forecast (ERA), datos de radiación de onda larga saliente, datos de precipitación acumulada diaria y radiosondeos en Resistencia durante la estación cálida de 1979 - 1993. Estudios previos mostraron una relación entre el máximo de precipitación y la convergencia de vapor de agua sobre SESA. Nicolini and Saulo exploraron la hipótesis de una intensificación mutua en esta dependencia durante los eventos Chaco Jet (CJE). Estos eventos fueron definidos como casos SALLJ que penetran al sur de los 25ºS usando los productos del modelo operativo ETA durante la estación cálida de 1997 - 1998. Los CJEs representan un subensamble de eventos SALLJ poco frecuentes en los datos del ERA. Su duración oscila entre 1 a 10 días extendiéndose más frecuentemente entre 1 a 5 días. Las principales características de la circulación y de los campos termodinámicos que representan este ensamble son: un contraste máximo de masas de aire en 39ºS, la presencia de una vaguada con su eje sobre la cordillera de los Andes, un tren de ondas baroclínicas que penetra desde el Océano Pacífico y un máximo de calor y humedad sobre el norte de Argentina y Paraguay. Durante los CJEs existe un importante flujo de humedad y convergencia en los niveles bajos y medios que es 10 veces más intenso que la media del verano. La intensidad encontrada en las anomalías del flujo de humedad refuerza la importancia del estudio de estos episodios con el propósito de determinar el balance de vapor de agua sobre la SESA. El hecho que los CJEs representan una importante característica del clima de la SESA se basa en que los CJEs sólo representan el 17% (28%) del verano (primavera) y ellos son capaces de explicar una fracción significativa de la precipitación (un máximo de 55%) sobre el noreste de Argentina. Una comparación entre los CJEs y los eventos SALLJ - No Chaco muestra que estos últimos son más (menos) frecuentes durante el verano (primavera), llevando a la estación a comportarse como los SALLJ - No Chaco, mientras los CJEs presentan una fuerte componente baroclínica desarrollada en la escala sinóptica. Los campos medios de geopotencial en niveles bajos, dominados por una baja térmica y el Anticiclón del Atlántico Sur aumentan un patrón frontogenético que finalmente evoluciona en un pasaje frontal que marca el fin del CJE. Un estudio preliminar sobre el ciclo diurno de la convección es presentado en este trabajo utilizando observaciones de tiempo presente en Argentina. Una fase nocturna - matutina (03-09 hora local) en la convección prevalece durante primavera, mientras en verano se desarrolla por la tarde sobre el noreste de Argentina. Por otra parte, en el centro de Argentina la convección presenta una fase nocturna en verano. La misma fase que en primavera se manifiesta durante los CJEs, mientras un máximo a las 18UTC centrado en Formosa y Concordia se observa en los SALLJ - No Chaco durante toda la estación cálida. Otro máximo durante los SALLJ - No Chacho es identificado en verano en Mendoza, Salta y Neuquén en las horas de la mañana.

Abstract:
The interest of the present thesis centers on the climatic characterization of South American Low Level Jet (SALLJ) episodes and their associated precipitation fields, with emphasis on their impact on precipitation over Southeastern South America region (SESA). This study includes results using European Center Medium Weather Forecast reanalyses (ERA), outgoing longwave radiation data, raingauge network rainfall data and soundings at Resistencia during the 1979 - 1993 warm season. Previous studies showed a relationship between precipitation maximum and the convergence of vapor flux over SESA. Nicolini and Saulo explored the hypothesis of an intensification of this mutual dependency during Chaco Jet events (CJE). They defined these events as cases of SALLJ that penetrates southernmost 25ºS using ETA operative products during 1997 - 1998 austral warm season. The CJEs represent a subensemble of SALLJ infrequent in the ERA data set. Their duration varies from 1 to 10 days extending more frequently between 1 to 5 days. The outstanding features of the circulation and the thermodynamic field that represent this ensemble are: a maximum contrast of air masses in a latitude close to 39ºS, the presence of a trough with its axis over the Andes within a baroclinic wave train penetrating from the Pacific Ocean and a maximum of heat and moisture over northern Argentina and Paraguay. During the CJEs there is an important flux of moisture and convergence at low and mid levels that is about 10 times more intense than the summer mean. The intensity found in the water vapor flux anomaly reinforces the importance of studying these episodes for the purpose of determining the water balance over SESA. The statement that the CJEs represent an important characteristic of SESA climate is found on the fact that, although the CJEs only represent 17 per cent (28%) of the austral summer (spring) days, they account for a significant fraction of the precipitation (a maximum of 55%) over northeastern Argentina. A comparison between CJEs and SALLJ - No Chaco events shows that the latter are more (less) frequent during summer (spring), pushing the mean summer behavior toward the SALLJ No Chaco, while the former present a stronger baroclinic component in the synoptic scale. The mean geopotential field at low levels, dominated by a thermal low and a shifted toward the continent South Atlantic Anticyclone, enhance a frontogenetical pattern that finally evolves in a frontal passage that marks the demise of the CJE. A preliminary study about the diurnal cycle of the convection is addressed using present weather observations in Argentina. A nocturnal - morning phase (03 -09 local time) in convection prevails during spring, while it dominates in the afternoon during summer, over northeastern Argentina. In turn, Central Argentina presents a nocturnal phase in summer. The same phase as in spring is showed during the CJEs, while a maximum at 18UTC is centered on Formosa and Concordia during the SALLJ - No Chaco during the warm season. The SALLJ-No Chaco events present another maximum during summer at Mendoza, Salta and Neuqueén at the morning synoptic time.

Vigliarolo, Paula K.. "Estudio de la variabilidad sinóptica extratropical del hemisferio Sur durante la primavera y el invierno. Su influencia en las variaciones de ozono." (2003) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

pdf

Resumen Registro Cita

Resumen:
La variabilidad de escala sinóptica que se observa en la vecindad de Sudamérica durante el invierno y la primavera es analizada en detalle en esta tesis con el fin de mostrar el impacto que la misma produce en los cambios de ozono y de radiación ultravioleta, en particular en la vecindad de Ushuaia. El análisis de la distribución espacial de la variabilidad media de las perturbaciones sinópticas (storm-tracks) sobre el Hemisferio Sur mostró que presenta una gran correlación con la distribución correspondiente a la variabilidad de las perturbaciones de ozono de alta frecuencia (ozone-tracks). Los modos principales de variabilidad atmosférica de escala sinóptica sobre América del sur extratropical son identificados y caracterizados para seis inviernos (1983-88) y quince primaveras (1979-93). Dichos modos surgen luego de aplicar la técnica de funciones ortogonales empíricas extendidas y rotadas (REEOFs) a la perturbación temporal de alta frecuencia(que se obtiene luego de remover el campo medio climatológico y su variabilidad interanual) de la componente meridional del viento en 300 hPa. Los patrones asociados a los principales REEOFs muestran un tren de ondas desplazándose a lo largo de las latitudes del jet subpolar, sobre 50º-55º S en invierno y 55º-60º S en primavera. En ambas estaciones se observa que se trata de ondas baroclínicas con sus máximos en la alta tropósfera; aunque para los meses de primavera dichas ondas se hallan más extendidas en la vertical con amplitudes significativas hasta 30 hPa. La distribución de ozono asociada a los modos sinópticos más activos muestra que durante el invierno la correspondencia entre mínimos (máximos) de ozono y cuñas (vaguadas) es directa y por lo tanto indica una modulación dinámica del campo de ozono por las perturbaciones sinópticas. Durante la primavera, la distribución de temperatura y viento del estado medio propicia una mayor propagación en la vertical hacia la estratósfera de la energía emanante de la tropósfera. Además también en esta época, las variaciones de ozono son mayores en valor absoluto a las del invierno y adoptan una forma de "S" invertida y alargada en la dirección zonal. Se encontró que una perturbación negativa (positiva) de ozono, se asocia en su porción meridional, a la parte norte de un sistema anticiclónico (ciclónico), que típicamente ondula la tropopausa hacia arriba (abajo) y causa que la densidad del ozono en la baja estratósfera alcance un mínimo (máximo). En cambio, la porción más austral de la perturbación de ozono se asocia al extremo sudoeste del sistema ciclónico (anticiclónico) ubicado corriente abajo, que durante esta época está relacionado con la advección de aire estratosférico pobre (rico) en ozono y por lo tanto el contenido total de la columna disminuye (aumenta) en dicha región. Asimismo, también presentamos un análisis de las variaciones de radiación ultravioleta sobre la ciudad de Ushuaia para el período 1991-1998. En particular, la banda de 340 mostró una influencia netamente local en las primeras capas de la atmósfera de los sistemas de tiempo de escala submensual. En contraste, la banda de 305 que se asocia a la variabilidad sinóptica. Los patrones espaciales de correlación y regresión mostraron para la banda de 305 con respecto a los correspondientes a la banda de 340, una mayor extensión horizontal y mayores valores absolutos, con niveles de significancia máximos en la alta tropósfera y en la estratósfera media y baja, que se atribuye a la dependencia de dicha banda del contenido de ozono. En tal sentido, estos análisis confirmaron que la generación de perturbaciones de ozono por actividad de ondas sinópticas descripto previamente, producen cambios significativos en la UV sobre Ushuaia y su vecindad.

Torres, Juan Carlos. "Sistemas convectivos en mesoescala altamente precipitantes en el norte y centro de Argentina" (2003) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

pdf

Resumen Registro Cita

Resumen:
El objetivo de esta tesis es el caracterizar el ambiente en el que se desarrollan los sistemas convectivos en el sudeste de América del Sur. Para ello se procedió a seleccionar aquellas situaciones que hubieran producido una precipitación superior a los 120 mm en al menos una estación pluviométrica del territorio argentino durante los meses de octubre a abril del período 1988/1993. Estos eventos representan casos extremos de precipitación, por lo que su estudio es fundamental por su alto impacto en las actividades socioeconómicas de la región y representan un desafio para el pronóstico a corto plazo de la convección y de la ocurrencia de fenómenos severos asociados. A fin de identificar y seguir la evolución temporal de los mesosistemas que habían generado los eventos incluidos en la muestra, se utilizaron las temperaturas de los topes de nubes, información disponible en la base de datos ISCCP-DX (International Satellite Cloud Climatology Project). El procesamiento de esta información se llevó a cabo con un conjunto de programas computacionales desarrollados en la Divisao de Ciéncias Atmosféricas (ACA) del Instituto de Aeronáutica e Espaco (IAE), Brasil. Las distintas etapas evolutivas de los mesosistemas (inicio, madurez y disipación) fueron definidas de acuerdo al área encerrada por la isoterma de —218K. Se procedió luego a realizar la composición de los campos de las variables dinámicas y termodinámicas correspondientes a las situaciones seleccionadas en cada una de estas etapas, utilizando para ello los reanálisis del European Centre for Medium-Range Weather Forecasts. Los resultados obtenidos muestran que los mesosistemas estudiados tienden a originarse en el faldeo oriental de la Cordillera de los Andes, al norte de los 40°S, desplazándose luego hacia el este. Tanto su duración media (17.5 horas), como las dimensiones que alcanzan en su madurez (504000 km2), exceden ampliamente los valores reportados para los complejos convectivos de mesoescala norteamericanos. Asimismo, al igual que en trabajos previos, se observa el carácter preferentemente nocturno de la actividad convectiva. Debe destacarse que el 81% de los casos incluidos en la muestra analizada correspondieron a eventos Chaco Jet en alguna de las etapas de evolución del mesosistema. La fuerte señal sinóptica que caracteriza a estos eventos y controla a los mecanismos forzantes de la convección se reconoce en los campos producidos por la técnica de composición. Por su parte, los mesosistemas convectivos son efectivos en perturbar localmente la atmósfera. La notable dimensión de los mismos permite caracterizar la estructura vertical de los movimientos verticales, la divergencia y la vorticidad relativa en la escala del mismo mesosistema durante su etapa madura, poniendo de manifiesto su carácter predominantemente convectivo. Se pone de relieve la importancia de la corriente en chorro en capas bajas como forzante de la actividad convectiva en el norte y centro de nuestro país, debido a su aporte fundamental a la advección de aire cálido y húmedo, y a la convergencia de flujo de humedad que se origina en la parte delantera del mismo. Esta importancia se hace más evidente si se tiene en cuenta que la disipación de los sistemas se produce cuando la corriente en chorro en capas bajas se debilita y, consecuentemente, se debilita también la convergencia de flujo de humedad, principal sustento de la actividad convectiva. Finalmente, el análisis de un caso individual confirma esta conclusión, y pone de manifiesto que, si bien el forzante sinóptico es fundamental, una vez desarrollado el sistema su ciclo de vida está controlado por el respectivo ciclo de vida de la corriente en chorro en capas bajas.

Abstract:
The goal of this Thesis is to characterize the environment that supports mesoscale convective systems (MCSs) over southeastem South America. In order to achieve this goal, particular situations have been selected during which heavy precipitation (higher than 120 mm) has occurred at least at one of the stations of the Argentina raingauge network during the October to April 1988/1993 period. To study these extreme precipitation cases is crucial because of their high impact in the regional socioeconomic activities. Therefore, the short-term forecast of the organized convection as well as of the occurrence of related severe weather over Argentina represent a worthwhile challenge. In order to identify and track the life cycle of the MCSs responsible for the events included in the heavy precipitation sample, cloud-top temperatures have been used. This information is available in the ISCCP-DX (International Satellite Cloud Climatology Project) satellite database. The data processing has been performed using software developed at the Divisao de Ciéncias Atmosféricas (ACA), Instituto de Aeronáutica e Espaco (IAE), Brazil. Different stages in the mesoscale systems evolution (initiation, maturity and dissipation) have been defined according to the area enclosed by the -218 K isotherm. After this procedure, the thermodynamic and dynamic fields corresponding to the selected events have been composited using the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts reanalyses. The results show that the studied MCSs have a tendency to originate in the eastern Andes slopes, northward of 40°S, moving eastward. Both their average lifetime (17.5 hours) and their size at maturity (504000 km2) largely exceed the magnitudes that characterize the North American mesoscale convective complexes (MCCs). Besides, the MCS composite behavior exhibits a nocturnal phase already described in previous researches. It is noteworthy that 81% of the MCSs cases included in the sample have at least one of their lifetime stages occurring during Chaco low-level jet events. The strong synoptic signal that characterizes these events and modulates the forcing mechanisms of convective outbreaks is also evident in the fields produced by the composite technique. In turn, the MCSs are effective in locally perturbing the atmosphere. Their remarkable size afford the characterization of the vertical structure of the vertical motion, divergence and relative vorticity in the same convective system scale during their maturity, and demonstrate their mainly active convection character. The results also highlights the importance of the low-level jet (LLJ) as a convective forcing particularly over northern and central Argentina given its role in effecting warm and humid advection and because of the water vapor flux convergence that occurs downstream its core. This relationship is still more evident as the results demonstrate that the system decay occurs at the same time as the LLJ weakening and consequently in phase with the decay of the moisture flux convergence that is the main source of the convective activity. This is more clearly shown in the individual case analysis and confirms that even if the synoptic forcing is fundamental for triggering the MCS, once it develops its lifecycle is controlled by the respective LLJ lifecycle.

Possia, Norma E.. "Estudio de los ciclones explosivos sobre la región sur de Sudamérica" (2004) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

pdf

Resumen Registro Cita

Resumen:
En base a los análisis del European Centre for Medium Range Weather Forecast, en esta tesis se encara el estudio de la formación y desarrollo de los sistemas ciclónicos explosivos a través de dos situaciones particulares. Una de ellas es un ciclón marítimo, debido a que estos son los más frecuentes y la segunda situación es un ciclón terrestre ya que son los que provocan mayores perjuicios económicos. En la misma se analizan los procesos responsables de la génesis y la estructura de estos sistemas a través de la evaluación de las ecuaciones del sistema hidrodinámico que rige el movimiento atmosférico. En el caso continental se incluye además, un análisis de las componentes ageostróficas. Finalmente, como no hay una climatología de este fenómeno en la región, se identifican los casos ocurridos en el período 1979 - 1993 y se analiza su ubicación espacial y temporal. La definición elegida para este estudio es la propuesta por Sanders y Gyakum. En 1980 estos autores definieron los ciclones explosivos o bombas como aquellos sistemas donde la caída de presión a nivel del mar es de un bergeron (24 hPa en 24 horas). Como el descenso de presión no tiene el mismo impacto en cualquier latitud, estos autores modularon a este valor multiplicándolo por un factor que combina la latitud media donde se desarrolla explosivamente el ciclón y los 60º. Aunque los ciclones que sufren un período de rápido desarrollo parecen tener características comunes, no hay acuerdo si existe un único factor detonante de tal desarrollo y cual es ese factor. lncluso hay trabajos que señalan que en distintas regiones geográficas difieren las causa dinámicas que las producen. Por otro lado, el estudio de casos particulares muestra que hay distintos procesos que las pueden producir. A pesar de que este tipo de evento ha sido ampliamente estudiado en el hemisferio norte, en la región sudamericana la situación no es la misma. Debido a la escasez de trabajos que estudian las ciclogénesis explosivas en el hemisferio sur, surge el poco conocimiento que se tiene de los distintos mecanismos que puedan favorecer la generación y el desarrollo de este fenómeno en la región sur de Sudamérica. Como señalan Gan y Rao (1996), es necesario realizar investigaciones sobre casos particulares para delinear los procesos intervinientes. Las dos situaciones estudiadas tienen características comunes. Ambos sistemas comienzan como un ciclón baroclínico, con advección de vorticidad ciclónica y divergencia en altura actuando sobre una zona baroclínica en capas bajas. Los ciclones explosivos estudiados presentan fuerte divergencia en niveles altos combinada con una masa de aire cálido y húmedo capas bajas. Esta masa de aire asociada con las velocidades verticales ascendentes muy intensas producen gran liberación de calor por condensación. Esto trae como consecuencia que ambos ciclones tengan un centro caliente. En las situaciones estudiadas este calor liberado aparece como el principal responsable del desarrollo explosivo. Las componentes ageostróficas presentan valores del mismo orden de magnitud que el viento mismo. Esto indica que en estos casos actuaron procesos de escala subsinóptica. En el caso continental cuando se divide a las componentes ageostróficas según sus efectos físicos se encuentra que en la divergencia en niveles altos actúan todas las fuentes de ageostrofismo. En cambio, niveles bajos la convergencia se debe principalmente a las variaciones temporales del viento. La componente de advección vertical del viento interviene en la verticalización del sistema y colabora en su desplazamiento. En la serie de los 15 años de reanálisis de Centro Europeo se encontraron 200 ciclones explosivos al sudeste de Sudamérica, de los cuales solo el 3 % se desarrolló sobre el continente. Son más frecuentes en invierno y su posición migra con las estaciones durante el año.

Abstract:
Based on the analyses of the European Centre for Medium Range Weather Forecast, this thesis studies the formation and development of explosive cyclonic systems in two specific cases. One is a sea cyclone, being the most frequent type and the other is a land cyclone, since these cause the greatest economic losses. The processes responsible for the genesis and structure of these systems are studied analyzing the hydrodynamic system equations that govern atmospheric movement. The ageostrophic components of the land case are also analyzed. Finally, there being no climatology of this phenomenon in the region, the events occurred which occurred between 1979 and 1993 are identified and their temporal and spatial location is analyzed. The methodology selected in this study is the one proposed by Sanders and Gyakum, who in 1980 defined explosive cyclones or bombs as one bergeron (24 hPa/ 24 hours) sea level pressure drops. As the impact of pressure drops depends on latitude, these authors modulated this value by multiplying it by a factor that combines the mean latitude where the cyclone develops explosively and 60º. Although rapidly developing cyclones seem to have common characteristics, there is no agreement on whether there is only one triggering factor and what such factor is. Some studies state that the dynamic causes differ depending on the geographic regions. Studies on specific cases show that different processes can generate such cyclones. This kind of events has been widely studied in the Northern Hemisphere, not so in South America. Because explosive cyclogenesis studies in the southern hemisphere are scarce, the different mechanisms that can favor the formation and development of this phenomenon in southern South America are barely known. According to Gan and Rao (1996), specific case studies are necessary in order to determine the processes involved. The cases analyzed have common features. Both systems start with a baroclinic cyclone with cyclonic vorticity advection and divergence at upper levels, which act over a lower level baroclinic zone. The explosive cyclones studied present strong upper level divergence combined with a warm, moist air mass at low levels. This air mass associated to very rapid ascending vertical velocities produces great heat release due to condensation. Consequently, both cyclones have warm center. In the situations studied, released heat appears to be the major cause of explosive development. Values of ageostrophic components have the same order of magnitude as the wind. This indicates that subsynoptic-scale processes took part in these events. When breaking the land case into ageostrophic components according to their physical effects, all ageostrophy sources are found to be acting in the upper level divergence. At low levels, convergence is mainly due to temporal wind variations. The vertical advection component of wind takes part in the vertical positioning of the system and contributes to its displacement. In the 15-year reanalysis series of the European Center, 200 explosive cyclones were found, only 3 % of which took place over the continent. They are more frequent in winter and their location changes with the seasons along the year.

Vila, Daniel Alejandro. "Sistemas convectivos precipitantes de mesoescala sobre sudamérica: ciclos de vida y circulación en gran escala asociada" (2004) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

pdf

Resumen Registro Cita

Resumen:
El objetivo de esta tesis es desarrollar y aplicar un algoritmo automático para el seguimiento de las características físicas de los Sistemas Convectivos de Mesoescala (SCM) a través de todo su ciclo de vida, usando inforrnación de los canales térmicos (10.8 pm) de los satélites geoestacionarios. Los aspectos principales de este sistema son los siguientes: (1) un método de detección de nubes convectivas basado en un umbral de temperatura (235 K); (2) cálculo de parámetros morfológicos y radiactivos de cada SCM detectado en el paso anterior; (3) un algoritmo de seguimiento basado en la superposición de áreas entre imágenes sucesivas; (4) construcción del ciclo de vida de cada SCM y (5) la generación de imágenes virtuales sobre la base de la evolución de los SCM en pasos de tiempo anteriores. Esta metodología ha sido aplicada a un conjunto de imágenes de satélite sobre el sudeste de Sudamérica que corresponden a los meses de diciembre, enero y febrero de los años 2000- 2001, 2001-2002 y 2002-2003. Los resultados de los diferentes análisis muestran una diferencia significativa entre aquellos SCM que desarrollaron topes fríos (valores de temperatura mínima por debajo de los 210 K) a lo largo de su ciclo de vida y aquellos que no lo hicieron. Mientras que los que no desarrollan topes fríos estarían asociados, en términos medios, a SCM pequeños y de corta duración (efectos termo-orográficos), aquellos que llegan a desarrollar topes suficientemente fríos, estarían relacionados con fenómenos termodinámicos de una escala mayor. No obstante, en promedio, se observa una característica común en todos los SCM estudiados, independientemente de la temperatura mínima que estos pudieron alcanzar a lo largo de su ciclo de vida: la influencia de ciclo solar sobre la convección. El mínimo de actividad convectiva (definida como la cantidad media de pixeles definidos por la isoterrna de 235 K) se produce sobre el final de la tarde acompañado por un decrecimiento de la temperatura de los topes nubosos. Además, es durante el horario de la mayor insolaci6n que se obsewan 10s mayores valores de la tasa de expansión de los SCM a lo largo del dia. Para el periodo diciembre 2002 - febrero 2003, se seleccionaron aquellos SCM asociados con precipitaciones intensas y extendidas sobre dos regiones seleccionadas en la cuenca del Plata. Los resultados obtenidos a través de este análisis muestran que: (1) las precipitaciones intensas y extendidas están relacionadas con mínimos de temperatura de brillo observadas por satélite; (2) de acuerdo con la distribución de frecuencias, los SCM asociados con precipitaciones intensas y extendidas alcanzan los mayores tamaños y (3) los máxlmos valores observados en la intensidad de los procesos de expansión y enfriamiento que experimentan los SCM durante la primeras etapas de su ciclo de vida están relacionados con estos eventos. A partir del análisis del entorno de gran escala asociado a los SCM que produjeron precipitaciones intensas y/o extendidas identificados anteriormente en el momento de su máxima extensión (maduración), se observa la presencia de una zona frontal al sudoeste de ambas regiones de estudio, el giro de viento en sentido anticiclónico con la altura (advección cálida) y la presencia de una fuerte advección de humedad en capas bajas. Dentro de estas características comunes, también se puede observar un movimiento de ascenso en niveles medios de la atmósfera (expresado como valores negativos de la velocidad vertical ω en 500 hPa) y una fuerte divergencia en el nivel de 200 hPa. El estudio de dos eventos particulares muestra un cierto grado de consistencia con los resultados expresados anteriorrnente: el crecimiento de los SCM hasta la maduración (máxima extensión) ocurre durante las horas de la tarde para luego comenzar un proceso de disipación en fragmentos. En ambos casos, se observa que a partir de alguno de estos sistemas en disipación se produce un regeneramiento durante la madrugada siguiente. Por otro lado, existe una buena correlación entre la temperatura de brillo observada y los fenómenos de tiempo significativo observado en algunas estaciones meteorológicas, sin embargo la relación entre precipitación acumulada y temperatura de brillo no es unívoca.

Abstract:
The goal of this thesis is to develop and apply an algorithm for tracking the physical characteristic of mesoscale convective systems (hereafter MCS's) through its whole life cyde using the thermal channel (1 0.8 pm) of geostationary satellites. The main features of this software are the following: (1) the cloud cluster detection method is based on a threshold temperature (235 K); (2) the evaluation of morphological and radiative parameters of each MCS's detected in the previous step; (3) the tracking technique based on overlapping ateas between successive images; (4) the construction of the lie cycle of each MCS and (5) the virtual image generation based on the evolution of the MCS in previous steps. This methodology was applied to satellite images dataset covering the southeastern South America for December, January and February of 2000-2001, 2001-2002 and 2002-2003. The results show a significant difference between the group of MCS's that can develop cold tops (brightness temperature below 210 K) and those who can't. While the MCS's with no cold tops are associated, in general, with little and short lasting MCS's (thermo - orographics effects), those with cold tops would be related with larger scale effects. Nevertheless, in average, there is a common feature for all MCS independently of their minimum temperature during their life cycle: the influence of solar cycle on convection. The greatest convective activity (defined as the mean number of pixels below 235 K of whole dataset) is during the afternoon, accompanied by a cooling process of cold tops. During the maximum insolation time, is observed the maximum expansion rate of MCS's along the diurnal cycle. Considering the period December 2002 - February 2003 only those MCS's associated with heavy and wide extended precipitation over two regions of Del Plata basin were selected. The results of this analysis show that: (1) heavy and widely extended rainfall is related to minimum brightness temperature; (2) according to frequency distribution, those MCS's associated with rainfall reach larger extension than the other MCS's; (3) the greatest magnitude of expansion and cooling rate is related with those patiilar events. The analysis of large scale environment associated with those MCS's previously identified for both regions during the maximum extent period (mature) show the exktence of a frontal zone over the southwestern of each region, an ankyclonic veering with height (warm advection) and moist air advection in the lower levels of the atmosphere. Among these common features, an upward motion in the 500 hPa level and a strong divergence in upper levels of the troposphere (200 hPa) can be detected. The study of two particular events shows some degree of consistency with previous results: the growth of MCS's during the afternoon followed for the dissipation into fragments. In both cases, a regeneration process can be observed in some of the existing MCS during the following dawn. In addition, it was found a good correlation between brightness temperature and significant weather over meteorological stations. Nevertheless, the relationship between accumulated rainfall and brightness temperature is not univoque.

Campetella, Claudia M.. "Influencia de la Cordillera de los Andes sobre las perturbaciones baroclínicas invernales" (2005) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

pdf

Resumen Registro Cita

Resumen:
La cordillera de los Andes produce importantes modificaciones en la estructura y evolución de las ondas baroclínicas que afectan el sur de Sudamérica que hasta el momento no han sido totalmente explicados. En consecuencia, este trabajo de Tesis reproduce mediante simulaciones numéricas tal evolución de las ondas baroclínicas y se identifica cuáles son las características morfológicas de los Andes que las dominan. Para alcanzar este objetivo general se realizaron simulaciones con un modelo numérico tridimensional en ecuaciones primitivas, hidrostático y seco basado en el sistema anelástico Boussinesq, con geometría esférica y la altura (z) como coordenada vertical. A este modelo se le incluyó una representación realista de los Andes, que retuvo todas las características salientes de los mismos: altura, pendientes y cambio en la orientación. Las condiciones iniciales fueron determinadas de forma de simular las perturbaciones sinópticas que alcanzan latitudes subtropicales de Sudamérica durante el invierno y que crecen embebidas en la Corriente en Chorro subtropical. Las simulaciones muestran que al atravesar los Andes una perturbación ciclón durante el invierno: i) sufre un debilitamiento en niveles bajos mientras se desplaza sobre la orografía alrededor de los 40ºS, ii) luego comienza a reorganizarse a sotavento, en una latitud más al norte respecto de la inicial a barlovento, iii) en niveles altos, el tren de ondas sigue una trayectoria casi zonal mientras se desplaza desde el este, iv) Este diferente comportamiento entre los niveles bajos y altos, produce un desacople de 180° entre la fase de la perturbación en niveles altos y aquella en niveles bajos, debilitando en consecuencia los procesos que favorecen el desarrollo baroclínico, y vi) alrededor de 1000 km hacia el este de los Andes, la perturbación reestablece su estructura baroclínica y el ciclón en niveles bajos se intensifica. Los estudios de sensibilidad muestran que con Andes de altura reducida a la mitad de la observada, la perturbación tiene una velocidad de fase mayor, no se desplaza hacia el Norte y es menos intensa. Por lo tanto se concluye que la altura de los Andes es el factor determinante en la extensión de la vaguada hacia el NO y en la disminución de la velocidad de fase de las ondas. Asimismo, cuando se duplica la extensión lateral, las advecciones de temperatura exhiben una menor extensión meridional. Los resultados de las simulaciones tanto para el invierno como para el verano muestran que la interacción de las ondas baroclínicas y los Andes, producen la intensificación del flujo del norte en niveles bajos al este de los Andes hacia el sur de su posición climatológica sin necesidad de incluir fuentes de calor diabático ni procesos húmedos.

Abstract:
The Andes cordillera produces strong modifications in the structure and evolution of the baroclinic waves moving along the southern portion of South America, that have not been explained so far. Therefore, performing numerical simulations this work reproduce such modifications and identify the morphologic features of the Andes have strongest influence. A primitive equation model, hydrostatic, dry and based on the Boussinesq system was used. It includes spherical geometry and the vertical height (z) as vertical coordinate. A realistic representation of the Andes was included that includes the most relevant features of this orography like its steep slopes, its height and its geographical orientation. Initial conditions are based on the features of the observed mean flow in the vicinity of South America that during winter, they are associated with the Subtropical Jet. Simulations show that a cyclonic perturbation evolving across the Andes during winter: i) weakens at low levels while it moves over the orography along the 40°S; ii) it reorganizes on the lee side at a latitude equatorward from the initial one upwind; iii) at upper levels, the perturbation follows a more zonal trajectory while it moves eastward, iv) the different behavior between upper and lower levels, results in a 180° out-of-phase in the vertical structure of the perturbation, reducing the associated baroclinicity; v) once the low-level perturbation is located at around 1000 km eastward from the Andes, intesifies due to and increased baroclinicity. Sensitivy experiments show that in cases with Andes with a half of the observed, the perturbation exhibits a larger phase speed, a more zonal propagation, and lower rates of intensification. It can be then concluded that the Andes height is responsible of the northwestern extension of the trough on the lee and its reduced phase speed. Moreover, experiments with lateral extension of the Andes doubled, show temperature advections less extended meridionally. Finally, simulations not only for winter but also for summer show that the interaction between baroclinic waves and the Andes produce a intensification of the northerly low-level flow on the lee, southward from its climatological maximum, in absence of diabatic heating and moisture processes.

García Skabar, Yanina. "Análisis enriquecidos, evaluación de su impacto en el pronóstico y su aplicación para describir circulaciones de mesoescala en el centro y norte de Argentina" (2007) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

pdf

Resumen Registro Cita

Resumen:
Durante la temporada cálida 2002-2003, se realizó el experimento de medición de la corriente en Chorro en Capas Bajas (SALLJEX), en el sudeste de Sudamérica. Dada la existencia de una base de datos única en la región, en primer lugar se genera un conjunto de análisis enriquecidos para el período que abarca el SALLJEX con todos los datos disponibles asimilados, que cuenta con una mayor resolución espacial y temporal que los disponibles hasta el momento en la región. La evaluación de los análisis enriquecidos generados resulta satisfactoria, mostrando que los análisis están respetando en mayor medida las observaciones, que aquellos que no asimilan datos. Por otro lado, se evalúa el impacto en el pronóstico al utilizar los análisis generados como condición inicial. Si bien se observa un impacto positivo en la mayor parte de las variables a corto plazo al partir de un campo inicial enriquecido, la metodología de asimilación no logra potenciar la capacidad de pronóstico del modelo. Por último, se utilizan los análisis enriquecidos para describir el ciclo diario de la divergencia en la capa límite y los movimientos verticales en el tope de la misma para dos situaciones sinópticas en la región Centro-Norte de Argentina. En ambos casos se logró identificar el ciclo diario, mostrando convergencia y ascensos nocturnos y divergencias y descenso diurnos, pero no se observa una amplificación del ciclo en presencia de un forzante sinóptico intenso.

Abstract:
During the warm season 2002-2003, South America Low Level Jet Experiment (SALLJEX) was performed in Southeastern South America. The existence of a unique database in the region provides the opportunity of developing a new dataset of reanalyses. Enriched analyses for the period covered by SALLJEX with all available data assimilated was generated, with a higher spatial and temporal resolution than those available for the region. The evaluation of the enriched analyses generated was satisfactory, showing that these analyses are closer to observations than those without data assimilated. Also, the impact on the forecast of using the analyses generated as initial conditions was evaluated. Although there is a positive impact on most of the variables in the short term forecast when enriched analyses are used as initial fields, methodology of assimilation fails to enhance the forecasting capability of the model. Finally, enriched analyses were used to describe the daily cycle of the divergence in the planetary boundary layer (PBL) and the vertical motions at the top of PBL for two synoptic situations in central-northern Argentina. In both cases the daily cycle was identified, showing convergence and upward motions at night, and divergence and downward motions at daytime, but the amplification of the daily cycle in the presence of a synoptic forcing was not observed.

Marino, Mónica Beatriz. "Variabilidad de la precipitación en Argentina en diferentes escalas temporales, relacionada con actividad convectiva observada. Documentación de la metodología para el tratamiento de la información. Verificación del desempeño de un modelo regional de pronóstico de precipitación" (2007) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

pdf

Resumen Registro Cita

Resumen:
En base a observaciones meteorológicas de superficie y altura se ha encarado en esta Tesis el estudio de la variabilidad de la precipitación en Argentina en diferentes escalas temporales, relacionada con actividad convectiva observada. Uno de los objetivos de esta Tesis fue documentar la metodología de control de consistencia de los datos meteorológicos. Para ello, se hizo una discusión de los datos disponibles, de la problemática de los errores encontrados y la forma en que se trató de minimizar su incidencia. La metodología empleada permitió mejorar la consistencia de los datos, temporal y espacialmente, el correcto cálculo de los parámetros y la verificación de los valores extremos. Se ha ensayado una climatología mensual y anual de situaciones sinópticas en la Argentina para el período 1998-2005. La coincidencia de resultados de esta climatología sinóptica con otros autores, en trabajos anteriores, permite consistir la base de datos de situaciones, a pesar de que la designación de situaciones sinópticas y tiempos significativos no se hizo con un método objetivo. Se analizó la variabilidad interanual de las tormentas desde los datos observados, en puntos distribuidos en la parte continental de Argentina. En todas las estaciones analizadas puntualmente, la variabilidad interanual del número de tormentas mostró una tendencia positiva, en el período 1968-2006, sin embargo durante los años 2004 a 2006 se observó una disminución de tormentas en todas ellas. Se analizaron los periodogramas correspondientes al análisis armónico del número de tormentas anuales. La poca varianza explicada permite decir que no hay procesos fundamentales que definan la variabilidad interanual del número de tormentas, sino que esta es la resultante de un conjunto de procesos físicos que le dan un carácter de aleatoridad a este comportamiento. Se estudiaron los índices de inestabilidad asociados a eventos extremos de precipitación para aquellos puntos con mediciones de radiosondeos. Existen pocos casos con umbrales extremos de los índices en situación de tormentas severas en el horario del radiosondeo, 12 UTC. No obstante cuando se dan estos valores hay una alta probabilidad de que se produzcan tormentas, conformando un indicio importante en el momento del pronóstico. Se realizó un estudio de la variabilidad interanual de las precipitaciones, en los parámetros cantidad, intensidad y número de días con precipitación, en diferentes zonas de la Argentina. Se estudió, además, la tendencia interanual de 10 índices de precipitación en la región centro y noreste de la Argentina, con énfasis en los eventos extremos, en el período 1959-2002. Los estadísticos estudiados en el área al este de 65° W y norte de 37° S de nuestro país mostraron cambios que son consistentes con clima más húmedo. Se estudió la intensidad de precipitación en 60 minutos para Buenos Aires. Estos estudios llevan a pensar que la atmósfera, en la última década, fue capaz de producir eventos aislados de una intensidad no observada con anterioridad. También se hizo un estudio de las preferencias horarias de la precipitación, para diferentes umbrales de cantidad diaria, en la ciudad de Buenos Aires. A medida que se aumentó el umbral la diferencia de frecuencia horaria se hizo más marcada y las mayores frecuencias se produjeron hacia la madrugada. Se observó que en invierno existen dos máximos que se hacen más notorios cuanto mayor es el umbral de precipitación. Análisis similares se hicieron para otras estaciones. En base a las salidas de un modelo regional ETA, de pronóstico de malla fina y de las observaciones de precipitación medida, se examinó la verificación del desempeño del modelo para la representación de la precipitación. Se estudió la verificación de la precipitación en pronósticos a 24, 48 y 72 horas, en 9 puntos de observación distribuidos en el territorio argentino. Se estudiaron las diferencias entre el valor dado por el modelo y la observación, así como el porcentaje de aciertos de casos con y sin precipitación. El modelo pronosticó mejor los días sin precipitación que con precipitación. Los errores reiterados, es decir que se mantuvieron durante 3 días, oscilaron entre el 8% y 24% de los casos analizados. Cuando se produjeron errores reiterados de sorpresas el rango de la precipitación se encontró en su mayoría entre 4 y 12 mm. Los aciertos del modelo, para las estaciones estudiadas, estuvieron por encima del 76% para 24 horas de pronóstico, por encima de 71% para 48 horas y mayores a 65% a 72 horas.

Abstract:
This Thesis studies the precipitation variability in Argentina, in different time scales, related with convective observed activity, based on surface and height meteorological observations. Among the objectives of this Thesis it has figured to document the consistence control methodology of the meteorological data. For this purpose, it was made a discussion of available data, the problem of errors and the way to minimize their incidence. The methodology used allowed to improve the data consistence, spatial and temporary, the correct calculation of the parameters and the verification of the extreme values. A monthly and annual Argentinean climatology of synoptic situations has been rehearsed, for period 1998-2005. The coincidence of results between this synoptic climatology and other authors, in previous works, allows consist the meteorological situations database, although the appointment of synoptic situations and significant weather were not made with an objective method. The inter-annual storm variability from observed data, distributed in continental Argentina points, was analyzed. All the stations showed a positive tendency in inter-annual variability of the storms number, in period 1968-2006, however during the years 2004 at 2006 a decrease of storms is observed in all of them. The periodograms corresponding to harmonic analysis of annual number of precipitations days were analyzed. The little explained variance allows say that there are not fundamental processes that define the inter-annual variability of storms number, but rather this is the resultant of a group of physical processes that give a random character to this behavior. The instability indexes associated to extreme precipitation events were studied for those points with radiosondes measures. Few cases exist for extreme thresholds indexes, corresponding to severe storms situations, at 12UTC, in time of radiosonde, nevertheless when they are given there is a high probability that storms take place, conforming an important indication at forecast moment. It was carried out a study of inter-annual precipitation parameters variability, quantity, intensity and number of days with precipitation, for different Argentinean zones. It was also studied the inter-annual tendency of 10 precipitation indexes in center and northeast region of Argentina, with emphasis in extreme events, in 1959-2002 period. The statistical studied in the area at east of 65° W and north of 37° S, show changes in precipitation indexes that are consistent with more humid climate. The precipitation intensity for 60 minutes in Buenos Aires was studied. These studies carry to think that the atmosphere, in last decade, is able to produce isolated events of an intensity not observed previously. A study of preferences of precipitation horary, for Buenos Aires city, for different precipitation thresholds of daily quantity, it was made too. As is increased the threshold, the difference of horary frequency becomes more notable and the biggest frequencies take place toward the dawn. In winter, are observed two maximum, they become more notorious when the precipitation threshold is greater. Similar analysis was done for other stations. On the other hand, based on a fine mesh regional forecast ETA model outputs, and measured precipitation, the verification of model acting was examined for precipitation representation. The precipitation verification was studied for 24, 48 and 72 hours of forecast, in 9 observation points, distributed in Argentinean territory. It was studied the difference between the model and the observations, as well as the percentage of successes for cases with and without precipitation. The forecast model was better the days without precipitation than those with precipitation. The days with reiterated errors, that is the error stayed during 3 days, oscillated between 8% and 24% of analyzed cases. When reiterated errors of surprises took place, the precipitation range was majority between 4 and 12 mm. The model successes, for the studied stations, were above 76% for 24 hours of forecast, above 71% for 48 hours and bigger to 65% for 72 hours.

Ruiz, Juan José. "Aplicación de los pronósticos por ensambles a la predicción del tiempo a corto plazo sobre Sudamérica" (2008) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

pdf

Resumen Registro Cita

Resumen:
La técnica de pronósticos por ensambles permite obtener una reducción en el error en los pronósticos a la par que brinda información sobre la confiabilidad de los pronósticos y se basa en la realización de múltiples simulaciones utilizando condiciones iniciales ligeramente perturbadas o modelos diferentes. Esta técnica ha sido utilizada en pronósticos a mediano y corto plazo y funciona operativamente en los principales centros mundiales de pronóstico. En el presente trabajo de tesis, el pronóstico por ensambles es aplicado al pronóstico regional a corto plazo sobre Sudamérica. Tres diferentes metodologías para la generación de ensambles son evaluadas sobre distintas regiones de Sudamérica con diversos regímenes de precipitación, haciendo especial énfasis en las propiedades de los pronósticos probabilísticos de precipitación. Por otra parte se evaluaron diferentes estrategias para calibrar los pronósticos probabilísticos de precipitación de forma tal de aumentar su confiabilidad y por ende el valor económico de los mismos. Los resultados obtenidos muestran en qué medida la utilización de la técnica de pronósticos por ensambles puede incrementar el valor de la información meteorológica provista sobre Sudamérica.

Abstract:
The use of ensambles in weather forecasting has reduced forecasts errors and provides some information about the daily changes in the forecast uncertainty. There are several methods for ensemble generation: some of them introduce perturbations in the initial and / or boundary conditions, others consist on the use of multiple models and some others combine both approaches. Ensembles of forecasts are run operationally at the most important forecast centers around the world to provide short and medium range forecasts and also to generate seasonal forecasts and climate change scenarios. In this work three ensemble techniques have been applied to obtain short range regional weather forecasts over South America. The performance of these ensembles has been objectively tested using different sources of data. Special attention has been given to development of Probabilistic Quantitative Precipitation Forecasts (PQPF). In most cases the PQPF derived from the ensemble proved to be unreliable, for this reason several calibration techniques have been applied and verified in order to correct systematic biases. The calibration of the PQPF increases the reliability of the forecasts and consistently the economical value of the information provided to the public. The results of this thesis quantify how ensemble forecasting can improve forecast value over South America.

Sraibman, Laura. "Modelado numérico atmosférico de capas bajas sobre el Río de la Plata y zonas de influencia y su empleo en estudios de variabilidad climática" (2009) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

pdf

Resumen Registro Cita

Resumen:
Se realiza un estudio de variabilidad climática de la circulación atmosférica en capas bajas sobre la región del Río de La Plata durante el período 1960-1990, junto con una proyección sobre la misma de los escenarios de cambio climático para la región, empleando modelos numéricos y observaciones. Se utiliza un modelo de capa límite en mesoescala (MCL) especialmente apto para la región, como así también los escenarios A2 y B2 período 2070-2100 desarrollados por CPTEC con el modelo regional PRECIS. En primer lugar se adapta el modelo MCL disponible para que pueda funcionar forzado por las salidas de otros modelos regionales y para ello se lo anida al modelo Eta de CPTEC. La validación para el período noviembre 2003 a abril 2004 da resultados muy satisfactorios ya que el error en el pronóstico diario del viento en superficie en la región resulta muy inferior al del modelo Eta. Se analizan los cambios observados en el viento en superficie en la región durante el período 1960-1990, como así también las variables que emplea el modelo MCL para definir sus forzantes, es decir la temperatura en superficie y el viento del radiosondeo de Ezeiza. En todos los casos se encuentran tendencias y cambios significativos que incluyen una disminución significativa de la amplitud diaria del contraste térmico tierra-río en superficie, un aumento de las frecuencias de viento con componente E en superficie y en los niveles bajos del sondeo de Ezeiza, acompañados estos últimos por una disminución de su velocidad promedio. Se calcula la climatología del viento en superficie con el modelo MCL forzado con las observaciones y se obtienen errores razonablemente bajos tanto para el promedio 1960- 1990, como para dos subperíodos 1967-1976 y 1982-1991. Se calculan los cambios en las condiciones medias entre estos dos subperíodos y se los compara con los cambios observados en la distribución de frecuencias de dirección y velocidad del viento en cinco estaciones meteorológicas de la región. Si bien se obtiene un acuerdo parcial con los resultados del modelo MCL, la regionalidad de estos últimos muestra claras diferencias entre los cambios sobre tierra y sobre el río. Se analiza la climatología 1960-1990 del modelo PRECIS y se halla que aquellas variables que utiliza el modelo MCL para definir sus condiciones de borde reproducen bien las observaciones. Luego se calculan los cambios entre los subperíodos 1967-1976 y 1982-1991 con el modelo MCL forzado por el modelo PRECIS. Los resultados muestran una regionalidad de los cambios más errática que cuando el modelo está forzado con las observaciones, aunque se reproducen mejor los cambios observados en los puntos del modelo cercanos a las estaciones. Tanto la climatología regional del modelo MCL, como los cambios calculados por el mismo cuando está forzado por el modelo PRECIS, resultan razonablemente acertados. Estos resultados permiten establecer que el modelo MCL forzado por el modelo PRECIS constituye una herramienta válida para estudiar la proyección de los escenarios de cambio climático 2070-2100 en la circulación atmosférica en capas bajas sobre la región del Río de La Plata. Los cambios en la temperatura de superficie que proyecta PRECIS para la región, con respecto al período de referencia 1960-1990, son mayores en el escenario A2 que en el B2. El escenario A2 proyecta temperaturas más altas que el B2 en todo el dominio, aunque una menor diferencia de temperatura entre tierra y río, que constituye el forzante térmico del modelo MCL. Además, ambos escenarios prevén una disminución de la amplitud diaria del forzante térmico, que resulta más marcada en el escenario A2. En cuanto a la distribución de frecuencias de dirección del viento en 850 hPa, el escenario B2 muestra cambios pequeños con una leve disminución de la frecuencia del O y NO. Los cambios en el escenario A2 son mayores que en el B2 ya que el modelo PRECIS prevé un importante aumento de las frecuencias del NE, E y SE junto con una disminución de las frecuencias del SO, O y NO. En cuanto a la velocidad del viento en 850 hPa, los cambios en ambos escenarios son muy pequeños. Se utiliza el modelo MCL forzado por los escenarios A2 y B2 del modelo PRECIS para el período 2070-2100 y se calculan los cambios, con relación al período 1960-1990, en la distribución de frecuencias de dirección del viento en superficie y velocidad media por sector. En ambos escenarios se obtiene una disminución tanto de las frecuencias como de las velocidades medias de los sectores con componente E, lo que resulta más marcado en el escenario A2. El aumento que prevé el modelo PRECIS en la frecuencia de los vientos del E en 850 hPa en la región deberían provocar un aumento de esas mismas frecuencias en el viento en superficie. Por otra parte, el modelo PRECIS prevé una disminución de la amplitud diaria del forzante térmico en superficie, lo cual debería provocar una disminución de las frecuencias del E en superficie, junto con una reducción de la velocidad media de esos sectores. Por lo tanto, los cambios que proyecta el modelo PRECIS en ambos forzantes del modelo MCL para el período 2070-2100 deberían producir, individualmente, efectos contrapuestos en el viento en superficie. Por otra parte, el modelo MCL muestra en superficie una disminución importante de las frecuencias de viento con componente E, acompañada por una disminución de su velocidad media. Se concluye entonces que el cambio que se proyecta en la amplitud térmica diaria del calentamiento diferencial en superficie prevalece por sobre el cambio en las frecuencias de dirección del viento en 850 hPa y la consecuencia de ello es una disminución de la intensidad del ciclo diario de la brisa en capas bajas sobre la región del Río de La Plata.

Abstract:
A climate variability study of the low-level atmospheric circulation over the La Plata River region is carried out during the 1960-1990 period, along with a projection over the region of the climate change scenarios, using numerical models and observations. A mesoscale boundary layer model (MCL) is used, which is specially able for modeling the region, as well as the 2070-2100 A2 and B2 scenarios developed by CPTEC with the regional model PRECIS. In first place the available MCL model is adapted in order to be able to run with the forcing of other regional models, for which purpose it is nested to the Eta model of CPTEC. The validation during the period November 2003 to April 2004 provides very satisfactory results since the error in the surface wind of the daily forecasts is much smaller than the one of the Eta forecasts. The changes in the surface wind over the region during the period 1960-1990 are analyzed, as well as those variables employed by the MCL model for defining its forcing, i.e. surface temperature and wind of the Ezeiza radiosonde. All these variables reveal significant trends and changes that include a significant decrease of the daily amplitude of the land-river thermal contrast at the surface, an increase of the easterly component of the surface wind and the low-level Ezeiza radiosonde winds, accompanied the latter by a decrease of its averaged wind speed. The error of surface wind climatology obtained with the MCL model forced with the observations are reasonably small for the period 1960-1990, and two subperiods 1967- 1976 y 1982-1991. The changes between these two periods climatology obtained with the MCL model are compared to the changes in the surface wind direction frequency distribution and averaged wind speed by sector observed at five weather stations of the region. Even though the MCL model results show partial agreement with observations, the spatial pattern displays clear differences between changes over land and over the river. The 1960-1990 PRECIS climatology show good agreement with observations in those variables used for defining the MCL boundary conditions. The changes between the two periods 1967-1976 and 1982-1991 obtained with the MCL model forced with PRECIS are also analyzed. The spatial pattern of changes looks more erratic with the results of MCL forced with observations, although the results on the grid points close to the weather stations resemble better the observations. The climatology as well as the changes calculated by the MCL forced with PRECIS turns out to be reasonably accurate. Therefore, these results allow establishing that the MCL forced by the PRECIS outputs constitute a valid tool for studying the projection over the low-level atmospheric circulation over the La Plata River region of the 2070-2100 climate change scenarios. The changes predicted by PRECIS for the surface temperature of the region, with respect to the reference period 1960-1990, are larger in scenario A2 than in scenario B2. Scenario A2 projects higher temperatures than scenario B2 over the entire domain, but a smaller land-river temperature difference, that is the MCL model thermal forcing. Also, both scenarios predict a decrease of the daily amplitude of the thermal forcing, more markedly in scenario A2. With respect to the wind direction distribution at 850 hPa, scenarios B2 presents only a small decrease of the W and NW frequencies. The changes in scenario A2 are more relevant since PRECIS predicts an important increase of the NE, E and SE, along with decrease of the SW, W and NW wind direction frequencies. In both scenarios the changes predicted in the 850 hPa wind speed are very small. The PRECIS outputs for the 2070-2100 A2 and B2 scenarios are employed to force the MCL model in order to calculate the changes in the surface wind direction frequency distribution and averaged wind speed by sector, with respect to the reference period 1960-1990. The results in both scenarios show a decrease of the wind direction frequency, as well as a reduction of the averaged wind speed, in the wind sectors with easterly wind component, more markedly in scenario A2. The increase of the 850 hPa easterly wind frequency predicted by PRECIS should lead to an increase of such wind direction components at the surface. On the other hand, the decrease predicted by PRECIS for the daily amplitude of the surface thermal forcing should lead to a decrease in the wind direction frequency and averaged wind speed of the easterly wind components at the surface. Therefore, the changes in the regional conditions predicted by PRECIS should provoke, individually, opposite effects in the surface winds over the region. However, the MCL model results indicate a reduction of wind direction frequencies and averaged wind speeds in easterly components of the surface winds. Therefore, the conclusion is that the changes predicted in the surface forcing prevail over the changes predicted at the 850 hPa, with a consequent reduction in the intensity of the low-level river-land breeze daily cycle over the La Plata River region.

Viale, Maximiliano. "Características de las precipitaciones orográficas de invierno sobre los Andes Subtropicales Centrales" (2010) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

pdf

Resumen Registro Cita

Resumen:
Las precipitaciones sobre las montañas son en gran parte originadas o incrementadas cuando el flujo horizontal de aire húmedo es forzado a ascender por la topografía. Esta situación se produce mayormente en el invierno sobre los Andes Centrales (30º -37ºS), cuando el flujo del oeste intenso de un ciclón extratropical llega hasta latitudes subtropicales. Debido a la escasa información disponible en la cordillera, las variaciones de la precipitación son documentadas en una escala transversal a la misma que no tiene en cuenta variaciones entre valles y picos. A partir de 7 años (1970-1976) de datos de precipitación de invierno (Abr-Sep) disponible, la máxima cantidad de precipitación se observó sobre zonas pendiente arriba de la cordillera antes de alcanzar la cresta, siendo aproximadamente el doble de la cantidad de precipitación observada en zonas bajas a barlovento. Inmediatamente a sotavento de los picos más altos, la cantidad de precita- ción cae drásticamente generando un notorio gradiente transversal a la cordillera, con precipitaciones largamente disminuidas en zonas bajas a sotavento. Esta disminución fue mayor en zonas bajas del norte de Mendoza (31.5º-34.5ºS) que del sur (35º -36.5ºS), probablemente debido a la mayor actividad baroclinica y un decaimiento de la altura de la cordillera hacia el sur, permitiendo que una mayor cantidad de precipitación logre atravesar la cordillera. El efecto de bloqueo de los Andes es tan marcado que altera los regimenes de precipitación de las zonas bajas aledañas, siendo de invierno a barlovento y de verano a sotavento al norte de 35º. Las series de precipitaciones diarias revelaron, además, que las tres cuartas partes de la precipitación acumulada en el invierno sobre la cordillera, representativa a su vez de la total anual, es producto de solo 4 o 5 eventos significativos en promedio durante el invierno. Las condiciones sinópticas típicas de los eventos significativos exhibieron un ciclón extratropical intenso sobre las costas sudamericanas del océano Pacifico, con un fuerte flujo concentrado de humedad paralelo al frente frío, el cual ha sido denominado “río atmosférico” en estudios previos en las costas norteamericanas del Pacifico. Dicho flujo de humedad dispuesto mayormente perpendicular a la cordillera impacta y descarga grandes cantidades de vapor de agua en forma de precipitación sobre los Andes Centrales. A barlovento de los Andes, una corriente en chorro paralela a la cordillera es frecuentemente observada en niveles bajos, consistentemente con el predominio de condiciones de estabilidad que favorecerían un bloqueo orográfico y un desvío del flujo hacia el polo; mientras que a sotavento de los Andes, un flujo descendente intenso usualmente alcanza la superficie produciendo tormentas de viento Zonda. Simulaciones numéricas con alta resolución (i.e., ≤ 15 km) confirmaron durante dos casos de estudio que el flujo del oeste es bloqueado y desviado hacia el polo en ni- veles bajos, originando una corriente en chorro paralela a la cordillera. Por otro lado, el flujo de humedad que logró atravesar el sector de los Andes más altos (33º-34ºS) des- cargó el 49% de su contenido de vapor de agua de la atmósfera en forma de precipita- ción a través de mecanismos de ascenso orográfico, mientras que el flujo que atravesó los Andes más bajos (35º - 36ºS) descargó el 25% de su contenido de vapor. Este resulta- do explicaría la mayor precipitación observada en el sur que en el norte de Mendoza, a sotavento de la cordillera. Las observaciones y simulaciones numéricas indican que rol de la topografía de los Andes Centrales es dominante sobre las precipitaciones de invierno en la cordillera misma y en las regiones bajas adyacentes. En las simulaciones sin topografía, la precipi- tación queda limitada exclusivamente al forzante sinóptico, y por lo tanto la cantidad de precipitación cae abruptamente al desaparecer el patrón de precipitación orográfico do- minante. Además, las simulaciones sin la cordillera de los Andes sugieren, por un lado, que las zonas bajas de Cuyo recibirían una mayor cantidad de precipitación y las condi- ciones atmosféricas serían más húmedas a la real durante el invierno. Y por otro lado, cantidades mucho menores de vapor de agua serían removidas de la atmósfera en forma de precipitación, sin la acción de mecanismos de ascensos orográficos adicionales al sinóptico, lo cual implicaría una disponibilidad de agua dulce bastante menor para las regiones de Chile y Cuyo en un escenario sin cordillera de los Andes.

Abstract:
The precipitations over the mountains are mostly originated or incremented when the moisture air flow is forced to rise by the high terrain. This situation typically occurs in winter over the Central Andes (30º-37ºS), when the strong cross-barrier flow from an extratropical cyclone reach subtropical latitudes. Due to the few precipitation gauges available, large-scale variation in cross-barrier precipitation is focuses on this thesis, not taking account the fine ridge-valley scale. The maximum amount of precipitation was observed on upslope of the mountain range before the crest, and was about twice larger than that observed on windward lowlands between 33º-34ºS. To immediately leeward of the crest, the precipitation amount sharply drops generating a strong cross-barrier gradient. The rain shadow effect is greater in the north (32º-34.5ºS) than in the south (35º-36.5ºS) of the lee side, probably due to more baroclinic activity to southernmost latitudes and a southward decrease in the height of the Andes enabling more spillover precipitation. The blocking effect of the Andes on winter precipitation is so marked, that it modifies the precipitation regimes in the low adjacent areas at windward and lee side north of 35ºS. The daily precipitation series also revealed that 4 or 5 cool-season heavy events account for almost the winter total precipitation, which is almost equal to the annual total. The heavy orographic precipitation events are strongly related to strong and concentrated water vapor transport from Pacific ocean in the pre-cold-frontal environment of extratropical cyclones, which has been named “atmospheric rivers” in previous studies on the western coast of North America. The strong cross-barrier moisture flux impinging on the high Andes leads to heavy orographic precipitation episodes. In addition, local air flow characteristics suggested that the low-level flow is typically blocked and diverted poleward in the form of an along-barrier jet. In the lee side, the downward flow dominate during heavy events producing a prominent rain shadow effects, as denoted the domain of downslope winds extending to low-laying areas. Simulation with high resolution models (i.e., ≤ 15 km) confirmed during two case studies that low-level cross-barrier moisture flow is blocked and diverted southward, in the form of a barrier-jet at low-levels. At same the time, the cross-barrier mois-ture flow that crossed the higher Andes between 33º-34ºS discharged 49% of their water vapor content by orographic lifting, while the cross-barrier flow that crossed the lower Andes between 35º-36ºS discharged 25% of their water vapor content. This result would explain the higher precipitation on low lands at southern (35º-36ºS) than northern (33º-34ºS) lee side. The observation and simulations indicate that the role of the Andes cordillera is dominant on the winter precipitation over the region. The simulation without topography produced much less precipitation as the orographic lifting disappears. The experiment with flat terrain suggests, on the one hand, the lowlands of the Cuyo region would receive higher winter precipitation amounts and the atmospheric environment would be wetter than current time. On the other hand, with no terrain forcing additional ascent to frontal lifting, significant less amount of water vapour content would be removed from the atmosphere as precipitation, which would imply a much less water availability for the region in a flat scenario.

Hierro, Rodrigo Federico. "Detección y efectos de ondas de gravedad en la baja atmósfera sobre Sudamérica y algunas aplicaciones de la técnica de radio ocultamiento satelital GPS" (2011) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

pdf

Resumen Registro Cita

Resumen:
En el presente trabajo, se muestran algunas aplicaciones de la técnica de RO (Radio Ocultamiento) satelital GPS-LEO (Global Positioning System-Low Earth Orbit) en la tropósfera, con especial énfasis en Sudamérica y en particular, la región de Cuyo. En primer lugar, se muestran patrones climatológicos globales y regionales obtenidos con datos derivados de esta técnica. Luego se analiza el efecto de un importante aspecto dinámico en la distribución de energía y cantidad de movimiento en las atmósferas baja y media: las ondas de gravedad interna y en particular, las ondas de montaña. A fin de obtener una adecuada información de la distribución de ondas de montaña en la región de Cuyo, los datos experimentales provinientes de los perfiles de RO son complementados mediante simulaciones numéricas. En éstas, se utiliza el modelo numérico de mesoescala WRF (Weather Forecasting System) para reproducir las variables dinámicas involucradas en la propagación de ondas de montaña. Se proponen dos aplicaciones. En primer lugar, la posible acción directa de las ondas de montaña durante el verano, como mecanismo disparador de procesos de convección profunda, a partir de información disponibles de radares Banda C y S. En segundo lugar, a partir de reanálisis del ECMWF (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts) se realizó un análisis de ondas de monta~na en una de las regiones de mayor actividad ondulatoria del mundo como es la región sur de la Patagonia, Pasaje de Drake y Península Antártica. Se calculó el transporte vertical de flujo de momento horizontal asociado a estas ondas y se procuró reducir la discrepancia entre ondas reales y aparentes al menos parcialmente. En ambas aplicaciones, a fin de aislar las perturbaciones en los rangos de longitudes de onda de interés, se procesaron los perfiles de velocidad vertical, temperatura, presión de vapor de agua y presion, aplicando una nueva técnica de filtrado. Dicho método ha sido desarrollado con el propósito de cuantificar y determinar el origen de los incrementos espúrios de energia potencial ondulatoria sistematicamente detectados en trabajos previos inmediatamente sobre la tropopausa.

Abstract:
In this work, some applications from GPS-LEO (Global Positioning System-Low Earth Orbit) RO (Radio Occultation) technique are shown. The South American troposphere with special attention over the Cuyo region is studied. First, global and regional climatological patterns derived from this technique is presented. Then, an important dynamic effect in the energy distribution and momentum flux within the medium and lower atomosphere as internal gravity waves and in particular mountain waves, is analyzed. From the mesoscale WRF (Weather Forecasting System) model, RO profiles are complemented with numerical simulations to obtain an appopriate density of data from mountain waves over the Cuyo region. Two applications are proposed: First, the possible direct action of mountain waves as a triggering mechanism of deep convection during summer, complemented with C and S radar available data. Seccond, from ECMWF (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts) reanalysis, a study of mountain waves over one of most energetic regions in the world as it is the Southern Andes, the Drake Passage and the Antartic Peninsula, is performed. The vertical transport of horizontal momentum flux associated to these waves is calculated. A new filtering method is applied in both cases to temperature, pressure and vapour pressure in order to isolate the wavelength range of interest. This method has been developed to determine and quantify the spurious increase of energy systematically detected over the tropopause in previous studies.

Pisoni, Juan Pablo. "Los sistemas frontales y la circulación en las inmediaciones de los Golfos Norpatagónicos" (2012) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

pdf

Resumen Registro Cita

Resumen:
En la presente tesis se estudian los sistemas frontales y la circulación en la región de los denominados golfos norpatagónicos y la plataforma adyacente empleando imágenes satelitales de temperatura de alta resolución y datos oceanográficos in-situ. Las imágenes satelitales revelan claramente los frentes térmicos formados en la boca del golfo San Matías (Frente Meridional GSM), dentro del GSM (Frente Zonal GSM), dentro del golfo San José (FGSJ), al este de la península Valdés (FV) y dentro del golfo Nuevo (FGN). En los meses de máximo porcentaje de ocurrencia los frentes no presentan variaciones significativas en su posición media mensual. Sin embargo, en el FMGSM y en el FV se observan desplazamientos de frecuencia quincenal, no siendo el caso del FZGSM, del FGSJ y del FGN los cuales son debidos a procesos advectivos. Perfiles verticales de densidad y de porcentaje de saturación de oxígeno disuelto sugieren que la ventilación dentro del GSM se produce localmente mediante convección en invierno, sin evidencia de derrame de aguas densas, pero sugiriéndose ingreso de agua sub-superficial desde la plataforma continental adyacente. En contraste, las aguas profundas del GN son ventiladas por el derrame de aguas densas sobre el fondo desde la plataforma continental y además por convección local en invierno. Las dimensiones y orientación del margen occidental del GSM favorecen la ocurrencia de surgencia costera. El análisis combinado de imágenes satelitales de temperatura superficial y viento junto con la temperatura in-situ sugiere la formación de un frente de upwelling sobre la costa occidental del GSM, generado por eventos de viento norte con al menos uno o dos días de persistencia.

Abstract:
In this thesis I study the frontal systems and circulation in the northern patagonian gulfs and their adjacent continental shelf using high resolution satellite images of temperature and insitu oceanographic data. Satellite images clearly show thermal fronts in the San Matías gulf (Meridional Front of SMG and Zonal Front of SMG), in the San José gulf (SJGF), east of the Valdés Peninsula (VF) and in Nuevo gulf (NGF). During the months of maximum percentage of occurrence, fronts do not show significant variation in their monthly mean position. However, the Meridional Front of SMG and the Valdés Front show displacements with a fortnightly frequency. These displacements are not observed in the Zonal Front of SMG neither on the SJGF nor on the NGF which are due to advective processes. Vertical profiles of density and dissolved oxygen saturation suggest that ventilation in the SMG is locally generated through winter convection. There is no evidence of spreading of deep waters from the continental shelf. However, a sub-surface water flows from the adjacent continental shelf into the northern SMG gyre. In contrast, the deep waters of Nuevo Gulf are renewed through spreading of shelf bottom water and local winter convection. The dimension and orientation of the west margin of the SMG, favor the occurrence of upwelling in response to northerly winds. The combined analysis of surface temperature and satellite derived wind data, and in-situ temperature suggests the formation of an upwelling front along the west coast of SMG, generated by wind events persisting more than one or two days.

Vidal, Luciano. "Convección extrema sobre Sudamérica: estructura interna, ciclos de vida e influencia de la topografía en la iniciación" (2014-09-01) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

pdf

Resumen Registro Cita

Resumen:
El conocimiento de las áreas donde se inicia y desarrolla la convección húmeda profunda es de crucial importancia para la comprensión del tiempo y clima en Sudamérica debido a que está relacionada con fenómenos de alto impacto social (inundaciones, vientos severos, granizo, tornados). El objetivo de esta tesis se centra en la caracterización de los sistemas convectivos de mesoescala con propiedades extremas que se desarrollan en la región del sudeste de Sudamérica (SESA), avanzando en la comprensión de sus ciclos de vida y las áreas de iniciación. A fin de avanzar en el conocimiento de los procesos involucrados en el disparo de la convección se analizan los rasgos más sobresalientes que pre-condicionan el entorno y se indagan posibles mecanismos en relación con la topografía. Para alcanzar dicho objetivo se utilizan datos de distintos sensores remotos (TRMM y GOES) en combinación con los reanálisis NCEP-CFSR para el período 1998-2010. Los resultados encontrados muestran que en la región tropical del continente predominan los sistemas con convección chata y de poca extensión horizontal, mientras que sobre SESA los sistemas convectivos presentan un predominio de celdas convectivas profundas, para luego desarrollar amplias regiones de precipitación estratiforme. En particular, en esta última dos regiones con topografía compleja son muy favorables para el inicio de los sistemas convectivos: las Sierras de Córdoba (CBA) y el Noroeste Argentino (NOA). Los sistemas en CBA se inician preferencialmente hacia el final del día, resultando ser más grandes (~240.000 km2 en promedio) y longevos (~22 horas en promedio), con una dirección preferencial de desplazamiento hacia el noroeste. En cambio sus pares del NOA, se inician mayormente en horas de la tarde en fase con el calentamiento radiativo y mostrando un comportamiento más estacionario, además de ser más chicos (~140.000 km2) y durar menos horas (~14 horas). La circulación y la estructura termodinámica de la atmósfera previo al desarrollo de los MCSs en el área de CBA en las primeras horas de la tarde (18Z) presenta un máximo extremo de condiciones inestables sobre la pendiente de los Andes. Estas condiciones termodinámicas ideales se combinan con una zona frontal que ayuda a la convergencia en niveles bajos cercano a la topografía por debajo de los 1000 metros promoviendo la iniciación de la convección. Los sistemas que se inician en las últimas horas del día (00Z) lo hacen en un entorno sinóptico débil donde dominan las circulaciones locales asociadas con el máximo calentamiento radiativo y el flujo hacia la topografía. En cambio, los sistemas que se inician en NOA lo hacen en un entorno dominado por un flujo anticiclónico en niveles altos (Alta Boliviana), una débil zona frontal estacionaria y un marcado flujo del noroeste en capas bajas. En esta región las circulaciones locales dominan el inicio de la convección.

Abstract:
Due to the high socio-economic impact of severe weather events like floods, strong winds, hail, and tornadoes the study of the areas that are most frequently affected by deep moist convection and where the convection initiation takes place is of paramount importance. The main goal of this Thesis is to characterize extreme mesoscale convective systems that develop over southeastern South America (SESA), through the analysis of their life cycle and their genesis region. In order to advance in the understanding of synoptic and mesoscale processes involved in the triggering of convection, the environment associated to the genesis of these systems is characterized. Particular attention is paid to the role of mesoscale circulations associated to the topography. This goal is achieved combining remote sensing data collected by two satellites: TRMM and GOES; with the NCEP-CFSR reanalysis for the period 1998-2010. Results show that over SESA, deep moist cells predominate during the early stages of the life of the system, while a broad stratiform structure is usually found after maturity. Most of the analyzed mesoscale convective systems originate over the eastern slopes of the Andes where two main genesis regions are identified: Sierras de Córdoba (CBA) and Northwestern Argentina (NOA). Most systems that originated in CBA, initiate around sunset, tend to last longer (~22 hours on average) and reach larger sizes (~240,000 km2 on average) than their NOA counterparts. Most systems that originated over NOA, initiate during the afternoon in phase with the radiative heating. Most of them show a stationary behavior, reach an average size of 140,000 km2 and last for 14 hours on average. Composites for several variables have been constructed to characterize the synoptic and mesoscale circulation associated with the initiation of convective systems in both regions. The pre-storm environments, corresponding to convective systems that originated in CBA in the early afternoon (18Z), are characterized by extreme convective instability over the eastern slopes of the Andes. A frontal zone helps to generate low-level convergence close to the topography thus promoting convection initiation. The systems that start near sunset (00Z) do so in a weaker synoptic environment, at this time, local circulations associated with heating over a sloping terrain enhances low level convergence, playing a fundamental role in the initiation of convection. Systems that start over NOA do so in an environment dominated by upper level anticyclonic flow (Bolivian High), a weak stationary frontal zone and a strong low-level northwesterly flow. In this region, mesoscale circulations dominate the initiation of convection.

http://digital.bl.fcen.uba.ar

Biblioteca Central Dr. Luis Federico Leloir - Facultad de Ciencias Exactas y Naturales - Universidad de Buenos Aires
Intendente Güiraldes 2160 - Ciudad Universitaria - Pabellón II - C1428EGA - Tel. (54 11) 4789-9293 int 34