Sistemas de Latitudes Medias y Bajas Segregadas

René D. GarreaudDepartamento de Geofísica – Universidad de Chile

www.dgf.uchile.cl/rene

SENAMHI – Perú

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

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

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

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

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

Cambios de tiempo en Santiago (33ºS 71ºW)

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

B

A

Frio

Cálido

500 hPa

Ejemplo de una depresión en latitudes medias

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

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

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

Interpretación de vaguadas y dorsales como trazadores de masas de aire

Numero de onda…

Bajo (frío) Alto (cálido)

Vaguada

Dorsal

Carta de altura (500 hPa)

Z(500)

Bajas Altas

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

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

Ondas baroclinicas en el HS

Colores:Presión en superficie

Contornos:

Geopotencial 500 hPa

Mapa de altura (500 hPa)

W Longitud E

Lat

itu

d

N

S V D

B A

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

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

Ciclogenesis

Vorticidad relativa (10-5 s-1)

Vorticidad absoluta (10-5 s-1)

f -0.5 10-5 s-1

f -12 10-5 s-1

[ f = 2sen() ]

+

–

+

–

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

+

–

RotaciónLenta

RotaciónLenta

Oeste Este

Sur

Norte

Aumento rotación contracción Convergencia

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

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

Z=5400

Consideremos una pequeña ondulación en el flujo superior...

Disminución rotación expansión Divergencia

RotaciónRápida

V D

Superficie Isobarica(e.g., 300 hPa)

Eje de

Vag

uada

Eje d

e Dor

sal

Eje de

Vag

uada

Longitud

Latit

ud

Altu

ra

50°S

30°S

120W 70W

DIVCONV

p/t < 0 p/t > 0

Estructura tri-dimensional de la onda en desarrollo

Superficie Isobarica(e.g., 300 hPa)

Longitud

Latit

ud

Altu

ra

50°S

30°S

120W 70W

B

A B

A

Eje de

Vag

uada

Eje d

e Dor

sal

Eje de

Vag

uada

Estructura tri-dimensional de la onda en desarrollo

B

Frente cálido

Frente frío

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

Aire frío

Aire cálido

Oeste Longitud Este

Su

r

L

atit

ud

N

ort

e

Su

r

L

atit

ud

N

ort

e

Frontogenesis en el HS

B

Longitud

Latit

ud

Altu

ra

50°S

30°S

120W 70W

B A

Superficie Isobarica(e.g., 300 hPa)

Eje de

Vag

uada

Eje d

e Dor

sal

Estructura tri-dimensional de la onda en desarrollo

RotaciónLenta

Rotaciónmás rápida

Rotaciónmás lenta

Oeste Este

Sur

Norte

Advección de aire cálidoAumento del espesorAumento de geopotencialDisminución de rotación

Advección de aire fríoDisminución del espesorCaída de geopotencialAumento de rotación

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

Z inicial

Z final

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

Divergencia en alturaen pre-vaguada

Convergencia en alturaen pre-dorsal

Convergencia en sfcen pre-vaguada

Divergencia en sfcen pre-dorsal

Ciclogenesis en sfc.en pre-vaguada

Anti-Ciclogenesis ensfc. en pre-dorsal

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

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

ConservaciónMomentun angular

Ley Compensación de Dines

Efecto rotaciónterrestre

Efecto rotaciónterrestre

Balancehidrostático

Oclusión

CICLOGENESIS

Corredores de tormentasSistemas del tiempo (bajas en este caso)

tienden a seguir un camino zonal

Corredores de tormentas(densidad de depresiones en superficie)

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

Upper tropospheric jet stream and surface depresions

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

Anual

Junio

Enero

Varianza de la temperatura en el nivel925 hPa empleando valores diarios

Storm Track

¿?

Simulación Numérica (MM5) de un caso típico

Obs. 500 hPa

Simulación Numérica (MM5) de un caso típico

Obs. Sfc.

Obs. Sfc. + Nubosidad Convectiva

28ºC

12ºC

Estructura horizontal del avance del aire frío (Vsfc)

Resultados MM5

Estructura Vertical del domo de aire frío

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

Enfriamiento mayormente debido a advección horizontal

Resultados MM5

Af AfAf

Balance de Fuerza y Advección de Temperatura

T/ t < 0p/ t > 0

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

a. Balancequasi-geostrofico

b. Modificación portopografía

c. Tri-Balance

Cor

dille

ra

Cor

dille

ra

¿Que pasa al Oeste de los Andes?

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

B

A

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

BC

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

Psfc

V

Compuesto de meteorología superficial en Lengua de Vaca

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

Caso de estudio de una BC en Chile central

Resultados MM5

Caso de estudio de una BC en Chile central

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

Caso de estudio de una BC en Chile central

Resultados MM5: Viento zonal y temperatura potencial

Tiempo

Alt

ura

Alt

ura

Caso de estudio de una BC en Chile central

Resultados MM5: Viento zonal y cambio de temperatura

No Fohen!

Caso de estudio de una BC en Chile central

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

BC en Chile central

Observaciones de Jet a la salida de cajón cordillerano

1020

1010

1015

1005

A

1. Condiciones climatologicas(no-perturbadas)

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

1

5

4

3

2

6

1020

1010

1020

1015

1015

1005

AA

2. Etapa de formación

1

5

43

2

1. Anticiclón frío migratorio p/ y < 0 2. Flujo desde la costa se intensifica y expande al sur3. Subsidencia forzada sobre ladera andina4. Depresión de la CLM y disipación de SCu5. Jet costero se intensifica

1005

A

A

B

3a. Etapa madura BC

1

4

3

2

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

1020

B

3b. Detalle de laestructura vertical

1. Flujo del E y subsidencia deprimen la CLM dispando los SCu al sur de la baja2. Flujo del W engruesan la CLM y los SCu al norte

2

1

3

1

2A

B

4. Etapa de Término1. Desplazamiento de la alta fría al este y

aproximación de una baja frontal p/y > 0 2. Flujo del E se debilita o revierte al W Subsidencia sobre ladera de andina deja de actuar3. CLM se recupera de norte a sur en forma de onda de Kelvin