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MODELOS METEOROLÓGICOS
MODELOS NUMÉRICOSMODELOS NUMÉRICOS Los modelos numéricos son muy Los modelos numéricos son muy
útiles para la predicción del tiempo a útiles para la predicción del tiempo a corto y mediano plazo. Muchos de los corto y mediano plazo. Muchos de los Centros Meteorológicos del mundo, Centros Meteorológicos del mundo, los de mayor avance científico, los de mayor avance científico, cuentan con un grupo de científicos cuentan con un grupo de científicos trabajando arduamente en la trabajando arduamente en la investigación y desarrollo de los investigación y desarrollo de los modelos de predicción numérica, con modelos de predicción numérica, con el objetivo de lograr perfeccionar el el objetivo de lograr perfeccionar el pronóstico pronóstico
MODELOS NUMÈRICOSMODELOS NUMÈRICOS
Estos modelos de predicción pueden Estos modelos de predicción pueden ser implementados a través de ser implementados a través de técnicas numéricas que representan técnicas numéricas que representan la atmósfera, mediante el uso la atmósfera, mediante el uso adecuado de las observaciones adecuado de las observaciones existentes, o incluso, desarrollando existentes, o incluso, desarrollando nuevos tipos de observación.nuevos tipos de observación.
DEFINICIÒNDEFINICIÒN
Los modelos numéricos de predicción Los modelos numéricos de predicción del tiempo son abstracciones de del tiempo son abstracciones de representaciones del mundo real representaciones del mundo real aplicadas al tratamiento predictivo, aplicadas al tratamiento predictivo, que discretizan áreas o cuerpos en 2 que discretizan áreas o cuerpos en 2 o 3 dimensiones respectivamente, o 3 dimensiones respectivamente, aplicando funciones aproximadas del aplicando funciones aproximadas del comportamiento de las propiedades comportamiento de las propiedades que se quieren estudiarque se quieren estudiar
CLASIFICACIÒNCLASIFICACIÒN
De acuerdo con las escalas espaciales De acuerdo con las escalas espaciales a las que se aplican, los modelos a las que se aplican, los modelos meteorológicos se pueden clasificar meteorológicos se pueden clasificar en tres grandes bloques:en tres grandes bloques:
榐 - globales - globales
- regionales o de mesoescala - regionales o de mesoescala
- de microescala- de microescala. .
CLASIFICACIÒNCLASIFICACIÒN Globales: se encargan fundamentalmente Globales: se encargan fundamentalmente
de la predicción numérica del tiempo a de la predicción numérica del tiempo a escala planetaria o en los estudios de escala planetaria o en los estudios de cambio climático.cambio climático.
Regionales: son los que sirven para Regionales: son los que sirven para reproducir fenómenos de mesoescala y reproducir fenómenos de mesoescala y predecir el "tiempo local" predecir el "tiempo local"
Microescala: se diseñan para simular Microescala: se diseñan para simular fenómenos turbulentos y superficiales de fenómenos turbulentos y superficiales de especial interés en la simulación de especial interés en la simulación de dispersión de contaminantes dispersión de contaminantes
ESCALA GLOBALESCALA GLOBAL
Dentro de los modelos de escala Dentro de los modelos de escala global podemos nombrar global podemos nombrar •UKMETUKMET•ECMWFECMWF•AVNAVN•GFSGFS•NOGAPNOGAP
MESOESCALAMESOESCALA
Los modelos de mesoescala mas Los modelos de mesoescala mas conocido son :conocido son :
- Modelo ETA - Modelo ETA • - Modelo MM5- Modelo MM5• - Modelo Hirlam- Modelo Hirlam
Modelo GFSModelo GFS La sigla GFS corresponde al inglés La sigla GFS corresponde al inglés Global Forecast Global Forecast
SystemSystem, que significa , que significa sistema de pronóstico globalsistema de pronóstico global. . En la actualidad, el modelo GFS se ejecuta cuatro En la actualidad, el modelo GFS se ejecuta cuatro
veces al día (00, 06, 12 y 18 UTC) hasta 384 horas. veces al día (00, 06, 12 y 18 UTC) hasta 384 horas. La resolución del pronóstico inicial se cambió el 31 La resolución del pronóstico inicial se cambió el 31 de mayo de 2005 a T382 (equivalente a una de mayo de 2005 a T382 (equivalente a una resolución de malla de cerca de 40 km) con 64 resolución de malla de cerca de 40 km) con 64 niveles, hasta 7.5 días (180 horas). En tiempos de niveles, hasta 7.5 días (180 horas). En tiempos de pronóstico posteriores, el GFS tiene una resolución pronóstico posteriores, el GFS tiene una resolución de T190 (equivalente a cerca de 80 km de de T190 (equivalente a cerca de 80 km de resolución) y 64 niveles hasta el día 16 (384 horas) resolución) y 64 niveles hasta el día 16 (384 horas)
Modelos escala regionalModelos escala regional
• Suelen ejecutarse Suelen ejecutarse para un área para un área limitada y, por limitada y, por tanto, requieren tanto, requieren información acerca información acerca de los límites de de los límites de sus dominios. sus dominios.
• En comparación con En comparación con los modelos los modelos tradicionales de tradicionales de escala más grande, escala más grande, los modelos de los modelos de mesoescala a mesoescala a menudo producen menudo producen mejores pronósticos mejores pronósticos en regiones costeras en regiones costeras y montañosas y montañosas
RESOLUCIÒN DEL MODELORESOLUCIÒN DEL MODELO
Debido a las limitaciones de hardware de los Debido a las limitaciones de hardware de los computadores que se utilizan, es imposible computadores que se utilizan, es imposible tener un modelo que describa todos los tener un modelo que describa todos los fenómenos interesantes e importantes de la fenómenos interesantes e importantes de la atmósfera. Siempre es posible aumentar la atmósfera. Siempre es posible aumentar la resolución local de un modelo de área resolución local de un modelo de área limitada, si se reduce al mismo tiempo el área limitada, si se reduce al mismo tiempo el área cubierta por el modelo; pero haciendo esto, se cubierta por el modelo; pero haciendo esto, se pierde la posibilidad de describir bien las pierde la posibilidad de describir bien las ondas largasondas largas
ParametrizaciónParametrización
Los modelos de predicción numérica Los modelos de predicción numérica del tiempo no pueden resolver las del tiempo no pueden resolver las características y los procesos características y los procesos atmosféricos que se producen dentro atmosféricos que se producen dentro de una sola celda de malla del de una sola celda de malla del modelo.modelo.
Este ejemplo muestra la Este ejemplo muestra la complejidad del flujo complejidad del flujo alrededor de una variedad de alrededor de una variedad de superficies. Observe como:superficies. Observe como:
la fricción es considerable la fricción es considerable donde hay árboles grandes; donde hay árboles grandes;
se crean remolinos se crean remolinos turbulentos alrededor de los turbulentos alrededor de los edificios y otros obstáculos; edificios y otros obstáculos;
la fricción superficial es la fricción superficial es menor en las áreas abiertas menor en las áreas abiertas que donde hay obstáculosque donde hay obstáculos
Un modelo no puede resolver ninguno de Un modelo no puede resolver ninguno de estos flujos locales, remolinos u obstáculos estos flujos locales, remolinos u obstáculos si existen por completo dentro de una celda si existen por completo dentro de una celda de la malla. Sin embargo, el modelo debe de la malla. Sin embargo, el modelo debe tomar en cuenta el efecto agregado de esas tomar en cuenta el efecto agregado de esas superficies sobre el flujo de bajo nivel con superficies sobre el flujo de bajo nivel con un simple número que se introduce en el un simple número que se introduce en el término de fricción (F) de la ecuación de término de fricción (F) de la ecuación de pronóstico de viento. El método que permite pronóstico de viento. El método que permite tomar en cuenta tales efectos sin tomar en cuenta tales efectos sin pronosticarlos directamente se denomina pronosticarlos directamente se denomina parametrizaciónparametrización..
PARAMETRIZACIÓNPARAMETRIZACIÓN Todos los fenómenos físicos que se Todos los fenómenos físicos que se
desarrollan a una escala más pequeña que desarrollan a una escala más pequeña que la resolución del modelo, no se pueden la resolución del modelo, no se pueden representar directamente en las representar directamente en las ecuaciones del modelo. Los más ecuaciones del modelo. Los más importantes se representan de una importantes se representan de una manera simple que se llama manera simple que se llama "parametrización"."parametrización".
Las carencias en las parametrizaciones Las carencias en las parametrizaciones físicas son a menudo responsables de las físicas son a menudo responsables de las malas predicciones cuando hay un malas predicciones cuando hay un fenómeno muy importante que se fenómeno muy importante que se desarrolla a pequeña escala. Un ejemplo desarrolla a pequeña escala. Un ejemplo típico es la convección, la cuál es muy típico es la convección, la cuál es muy importante a baja latitud. importante a baja latitud.
Formas de despliegue Formas de despliegue
High Level SIGWX Charts Help
Issue Time
24 hour forecast package valid at 00Z 08Z
24 hour forecast package valid at 06Z 14Z
24 hour forecast package valid at 12Z 20Z
24 hour forecast package valid at 18Z 02Z
In accordance with the World Meteorological Organization (WMO) and the World Area Forecast System (WAFS) of the International Civil Aviation Organization (ICAO), high level significant weather (SIGWX) forecasts are provided for the en-route portion of international flights. The AWC provides a suite of SIGWX forecast products for the World Area Forecast Center (WAFC) in Washington, D.C. These products are used directly by airline dispatchers for flight planning and weather briefing before departure, and by flight crew members during flight.
High level SIGWX charts are valid at specific fixed times: 0000, 0600, 1200, and 1800 UTC. They show significant en-route weather phenomena over a range of flight levels from 250 to 630, and associated surface weather features. The significant weather elements are defined by WMO and ICAO, and include:
tropical cyclones tropopause heights
Hash Marks (each pair indicates
successive 20kt wind speed
changes referenced to Jet Max)
thunderstorms and cumulonimbus clouds
volcanic eruptions
jetstreams (80kt and above depicted)
moderate or severe turbulence
Jet Depth *
The vertical depths to the 80 knot wind field above and below the jet steam
using flight levels. Jet stream vertical depth forecasts are included
when the maximum speed is 120 knots or more
Onda de montañaOnda de montaña
Onda de montaña o turbulencia Onda de montaña o turbulencia orográfica orográfica
Se define a la turbulencia orográfica u Se define a la turbulencia orográfica u onda de montaña a aquel fenómeno onda de montaña a aquel fenómeno ondulatorio que se produce en un flujo de ondulatorio que se produce en un flujo de aire, con ciertas condiciones, el cual se aire, con ciertas condiciones, el cual se desplaza en forma perpendicular a una desplaza en forma perpendicular a una barrera montañosa siendo forzado (a barrera montañosa siendo forzado (a barlovento) a ascender, mientras que a barlovento) a ascender, mientras que a sotavento se produce un descenso y extiende sotavento se produce un descenso y extiende su efecto sobre el valle formando una onda.. su efecto sobre el valle formando una onda..
Onda de montañaOnda de montaña
Onda de montañaOnda de montaña
Las ondas se pueden propagar tanto Las ondas se pueden propagar tanto vertical como horizontalmente, su vertical como horizontalmente, su propagación va a ser más intensa propagación va a ser más intensa cuando la primera cresta de la onda cuando la primera cresta de la onda se ubique sobre la cima de la se ubique sobre la cima de la montaña.montaña.
El lugar donde quiebra la onda se El lugar donde quiebra la onda se puede producir turbulencia extrema, puede producir turbulencia extrema, típicamente entre 20 mil y 40 mil ft típicamente entre 20 mil y 40 mil ft
Onda de montañaOnda de montaña
Ondas atrapadasOndas atrapadas
Las ondas cuya energía no se propaga Las ondas cuya energía no se propaga verticalmente, ya sean por tener una capa verticalmente, ya sean por tener una capa estable por sobre la cima o por un fuerte estable por sobre la cima o por un fuerte wind shear lo hace horizontalmente, a este wind shear lo hace horizontalmente, a este tipo de ondas se les conoce como ondas tipo de ondas se les conoce como ondas atrapadas. Generalmente las crestas de atrapadas. Generalmente las crestas de este tipo de ondas están ubicadas a unos este tipo de ondas están ubicadas a unos cientos de pies por sobre la cima. Y su cientos de pies por sobre la cima. Y su turbulencia esta restringida bajo los 25 mil turbulencia esta restringida bajo los 25 mil ft.ft.
Formación de onda de Formación de onda de montañamontaña
Tres son los factores que Tres son los factores que determinan la influencia de una determinan la influencia de una montaña sobre el flujo del aire que montaña sobre el flujo del aire que aproxima:aproxima:
Estabilidad Estabilidad Dirección e intensidad del vientoDirección e intensidad del viento Características de la montaña.Características de la montaña.
Predictores de onda de Predictores de onda de montañamontaña Viento zondaViento zonda Para predecirla formación de onda de Para predecirla formación de onda de
montaña en la cordillera central alrededor montaña en la cordillera central alrededor de la latitud 33 ° se utiliza el viento zonda. de la latitud 33 ° se utiliza el viento zonda. Este predictor es útil principalmente cuando Este predictor es útil principalmente cuando la onda se propaga horizontalmente. la onda se propaga horizontalmente.
Aire seco e intenso se reporta en Aire seco e intenso se reporta en SAME cuando se genera una onda atrapada. SAME cuando se genera una onda atrapada. La diferencia de temperatura entre el seco La diferencia de temperatura entre el seco y la temperatura del punto de rocío en esta y la temperatura del punto de rocío en esta estación supera los 15°. estación supera los 15°.
Parametro de ScorerParametro de Scorer::
En teoría se forma Onda de Montaña cuando el En teoría se forma Onda de Montaña cuando el párametro de Scorer disminuye con la altura. Este predictor párametro de Scorer disminuye con la altura. Este predictor es utilizado en el Software RAOB, que entre otras muchas es utilizado en el Software RAOB, que entre otras muchas cosas despliega radiosondas.cosas despliega radiosondas.
Su formula es la siguiente:Su formula es la siguiente: (S)2=g*(gas-gt)/(V)2*T-(D2V/Dz)*1/V(S)2=g*(gas-gt)/(V)2*T-(D2V/Dz)*1/V (S)2= parámetro de Scorer(S)2= parámetro de Scorer g=gravedadg=gravedad gas=gradiente adiabatico secogas=gradiente adiabatico seco gt=gradiente de temperaturagt=gradiente de temperatura V= velocidad del vientoV= velocidad del viento (V)2= velocidad del viento al cuadrado(V)2= velocidad del viento al cuadrado T= temperatura absolutaT= temperatura absoluta (D2V/Dz)= variación del cizalle vertical con la altura.(D2V/Dz)= variación del cizalle vertical con la altura.
ScorerScorer
Ábaco de HarrisonÁbaco de Harrison
Este predictor, utiliza dos párametros meteorológicos, estos son, viento perpendicular en los 18 mil ft y diferencia de presión entre SCEL y SAME. Es muy característico que cuando aproxima un sistema frontal desde el Pacífico, hacia las costas de Chile, comienza un marcado descenso de la presión a sotavento de la cordillera, en el centro de Argentina, quedando representado en la carta de superficie un centro de baja presión
Onda de montañaOnda de montañaÁbaco de HarrisonÁbaco de Harrison
i.-Para obtener los vientos perpendiculares a 500 hpa. o 18000 mil ft i.-Para obtener los vientos perpendiculares a 500 hpa. o 18000 mil ft existen varias fuentes existen varias fuentes 1.- http://www.arl.noaa.gov/ready/cmet.html1.- http://www.arl.noaa.gov/ready/cmet.html2.- 2.- httphttp://://www.weather.uwyo.eduwww.weather.uwyo.edu//upperairupperair//sounding.htmlsounding.html3.- 3.- httphttp://://aviationweather.govaviationweather.gov//iffdpiffdp//fdwnda.phpfdwnda.php4.- Planes de vuelo.4.- Planes de vuelo.ii.- Para obtener diferencias de presiónii.- Para obtener diferencias de presión1.- 1.- httphttp://://www.weather.uwyo.eduwww.weather.uwyo.edu//modelsmodels//fcstfcst/index.html?/index.html?MODEL=ukmetMODEL=ukmet2.- 2.- http://www.arl.noaa.gov/ready/cmet.htmlhttp://www.arl.noaa.gov/ready/cmet.html3.- http://www.meteofa.mil.ar 3.- http://www.meteofa.mil.ar iii.- El viento debe ingresarse con 5 caracteres, los 3 primeros iii.- El viento debe ingresarse con 5 caracteres, los 3 primeros corresponden a la dirección y los 2 últimos a la intensidad, ejemplo corresponden a la dirección y los 2 últimos a la intensidad, ejemplo 2305523055
Número de FroudeNúmero de Froude
El número de Froude cuantifica en un número los El número de Froude cuantifica en un número los tres factores responsables de la onda de montaña y tres factores responsables de la onda de montaña y representa la relación entre la energía cinética representa la relación entre la energía cinética (viento) y la energía potencial (estabilidad y (viento) y la energía potencial (estabilidad y características de la montaña). Esta dado por la características de la montaña). Esta dado por la siguiente formula:siguiente formula:
Fr = U/N*h; dondeFr = U/N*h; donde N = {(g*dtheta)/(theta*dz)}^1/2N = {(g*dtheta)/(theta*dz)}^1/2 Fr = número de FroudeFr = número de Froude U= viento medio en la cima de la montaña m/s;U= viento medio en la cima de la montaña m/s; N= frecuencia de Brunt-Vaisalla ;N= frecuencia de Brunt-Vaisalla ; H= altura de la montañaH= altura de la montaña
Número de FroudeNúmero de Froude Si el número de Froude es menor de 1 significa Si el número de Froude es menor de 1 significa
que el flujo de aire es incapaz de cruzar la que el flujo de aire es incapaz de cruzar la montaña, es bloqueado.montaña, es bloqueado.
Si el número de fraude es mayor de 1 el flujo Si el número de fraude es mayor de 1 el flujo cruza la montaña, pero no oscila por tanto no cruza la montaña, pero no oscila por tanto no genera onda de montaña.genera onda de montaña.
Si el número de froude es 1 o un poco mayor de 1 Si el número de froude es 1 o un poco mayor de 1 hay probabilidad de onda de montaña.hay probabilidad de onda de montaña.
Para el caso particular de una montaña con altitud Para el caso particular de una montaña con altitud de 5000 mts y un gradiente térmico de 7°/1000 m de 5000 mts y un gradiente térmico de 7°/1000 m un poco superior a la ISA (6.5°/1000m) se un poco superior a la ISA (6.5°/1000m) se necesitará un viento perpendicular en la cima de necesitará un viento perpendicular en la cima de 65 KT para lograr un número de Froude muy 65 KT para lograr un número de Froude muy próximo a 1 y por tanto formación de onda de próximo a 1 y por tanto formación de onda de montaña.montaña.
U U (KT)(KT)
U U (m/(m/s)s)
h500h500 h85h85 temtemp5p5
ThetTheta5a5
temtemp8p8
thettheta8a8
dtedtempmp
dThdThetaeta
h (m)h (m) NN frfr fr*2fr*2
50.50.22
27.27.11
1717 332332 88 10001000 0.010.0155
1.71.766
5050 27.27.00
5690.5690.00
1508.1508.00
4182.4182.00
--18.918.9
310.310.00
9.09.0 295.295.44
--6.76.7
14.14.66
5000.5000.00
0.010.0111
0.50.511
0.9760.97688
5555 29.29.77
5690.5690.00
1508.1508.00
4182.4182.00
--18.918.9
310.310.00
9.09.0 295.295.44
--6.76.7
14.14.66
5000.5000.00
0.010.0111
0.50.577
1.0741.07444
6060 32.32.44
5720.5720.00
1518.1518.00
4202.4202.00
--16.916.9
312.312.44
7.07.0 293.293.33
--5.75.7
19.19.11
5000.5000.00
0.010.0122
0.50.544
1.0301.03011
5555 29.29.77
5530.5530.00
1530.1530.00
4000.4000.00
--25.025.0
302.302.66
6.06.0 292.292.33
--7.87.8
10.10.33
5000.5000.00
0.000.0099
0.60.655
1.2361.23633
6060 32.32.44
5530.5530.00
1530.1530.00
4000.4000.00
--15.015.0
314.314.88
7.07.0 293.293.33
--5.55.5
21.21.44
5000.5000.00
0.010.0133
0.50.500
0.9520.95277
6060 32.32.44
5530.5530.00
1530.1530.00
4000.4000.00
--25.025.0
302.302.66
10.10.00
296.296.55
--8.88.8
6.16.1 5000.5000.00
0.000.0077
0.90.922
1.7521.75233
6060 32.32.44
5530.5530.00
1530.1530.00
4000.4000.00
--20.020.0
308.308.77
5.05.0 291.291.22
--6.36.3
17.17.44
5000.5000.00
0.010.0122
0.50.555
1.0461.04622
6060 32.32.44
5530.5530.00
1530.1530.00
4000.4000.00
--20.020.0
308.308.77
10.10.00
296.296.55
--7.57.5
12.12.22
5000.5000.00
0.010.0100
0.60.666
1.2511.251
Modelos númericosModelos númericos
Esencialmente, los modelos de Esencialmente, los modelos de predicción numérica del tiempo (PNT, predicción numérica del tiempo (PNT, conocidos en inglés como NWP) son conocidos en inglés como NWP) son la única herramienta que tenemos a la única herramienta que tenemos a nuestra disposición capaz de nuestra disposición capaz de proporcionar una guía de pronóstico proporcionar una guía de pronóstico para las ondas de montaña más allá para las ondas de montaña más allá de 12 horas de 12 horas
Pronóstico NuméricoPronóstico Numérico
Esta gráfica muestra Esta gráfica muestra una sección vertical de una sección vertical de la temperatura la temperatura potencial y la velocidad potencial y la velocidad del viento a través de del viento a través de los Alpes producida por los Alpes producida por un ciclo de ejecución un ciclo de ejecución del modelo COAMPS de del modelo COAMPS de 1 km de resolución. 1 km de resolución. Cada marca en el eje Cada marca en el eje horizontal corresponde horizontal corresponde a 5 km.a 5 km.
Modelos númericosModelos númericos
La amplitud de las ondas La amplitud de las ondas de montaña se ve de montaña se ve fuertemente reducida fuertemente reducida con la resolución de con la resolución de 9 km. Sin embargo, esta 9 km. Sin embargo, esta resolución aún logra resolución aún logra capturar algunas de las capturar algunas de las estructuras esenciales de estructuras esenciales de la onda de montaña. Por la onda de montaña. Por ejemplo, el modelo ejemplo, el modelo todavía muestra vientos todavía muestra vientos fuertes hasta alrededor fuertes hasta alrededor de 2000 m, y la de 2000 m, y la velocidad máxima del velocidad máxima del viento no difiere viento no difiere sustancialmente. sustancialmente.
