SENAMHI – Perú
Curso de Climatología Sinóptica en la Costa Oeste de América del Sur16-20 Abril 2007; Lima - Perú
Sistemas de Latitudes Medias y Bajas Segregadas
René D. GarreaudDepartamento de Geofísica – Universidad de Chile
www.dgf.uchile.cl/rene
Presentación No. 4: Sistemas de Latitudes Medias y Bajas Segregadas
En esta exposición se describen en forma genérica la estructura y dinámica de los sistemas de latitudes medias (ciclones migratorios, frentes, corriente en chorro, etc.), y luego se focaliza en los sistemas que circulan en el Pacifico sur y su perturbación por parte de los Andes.
En particular, se analiza la asimetría entre los frentes a uno y otro lado de la cordillera de los Andes. Otro aspecto tratado en detalles es la generación e impactos de las bajas segregadas, comúnmente observadas en latitudes subtropicales sobre nuestro continente.
• Ondas baroclinicas y Ciclogenesis• Corredores de tormentas (storm tracks)• Frentes fríos al este de los Andes• Bajas costeras (Chile central)
Cambios de tiempo en Santiago (33ºS 71ºW)
Condición: Frontal Post - Frontal Pre - Frontal Frontal ....
Carta de altura (500 hPa)
Vaguada
Dorsal
Los colores muestran la altura geopotencial del nivel 500 hPa...
…una carta con isobaras a 5500 m sería muy similar.
Además, empleando la ec. de gases ideales y el balance hidrostático se puede demostrar que la altura geopotencial a un cierto nivel es proporcional a la temperatura media de la capa bajo ese nivel
Interpretación de vaguadas y dorsales como trazadores de masas de aire
Numero de onda…
Z(500) Bajo (frío) Alto (cálido)
Ondas baroclinicas en el HS
Bajas Altas
Contornos:
Geopotencial 500 hPa
Colores:Presión en superficie
• Centros de baja presión en superficie tienden a ubicarse al este del eje de la vaguada tropospfera media
• Centros de alta presión en superficie tienden a ubicarse al este del eje de la dorsal en tropospfera media
Mapa de altura (500 hPa)La
titud
N
S V D
B A
Vaguadas y dorsales tienden a desplazarse hacia el este a unos 5 m/s (el viento también es hacia el este, pero a unos 10m/s en 500 hPa)
W Longitud E
Ciclogenesis
Las sistemas vaguadas/dorsales y bajas/altas pueden seguirse por varios días. En muchos casos, la circulación en torno a estos sistemas se intensifica en el tiempo, en contra de la fricción superficial. Particular atención se ha prestado a la ciclogénesis, es decir, el proceso de intensificación de las depresiones (pueslas depresiones se asociación al “mal” tiempo).
Para cuantificar la circulación tropospférica una buena medidaes la vorticidad, definida como la taza de rotación local
[ f = 2Ωsen(ϕ) ] Vorticidad relativa (10-5 s-1)
f ∼ -0.5 10-5 s-1
+
–
+
––
+f ∼ -12 10-5 s-1
Vorticidad absoluta (10-5 s-1)
Consideremos una pequeña ondulación en el flujo superior...
En el eje de la dorsal : f ∼ -9.10-5s-1 η ∼ +2·10-5s-1 ξ = f+η ∼ -7·10-5s-1
En el eje de la Vaguada: f ∼ -4·10-5s-1 η ∼ -10·10-5s-1 ξ = f+η ∼ -14·10-5s-1
RotaciónLenta
RotaciónLenta
Aumento rotación→ contracción→ Convergencia
Disminución rotación→ expansión→ Divergencia
RotaciónRápida
V DNorte
Sur
Z=5400Oeste Este
Estructura tri-dimensional de la onda en desarrollo
Superficie Isobarica(e.g., 300 hPa)
Eje de
Vagua
da
Eje de
Dors
al
Eje de
Vagua
da
Longitud
Latitu
d
Altu
ra
50°S
30°S
120W 70W
DIV CONV
∂p/∂t < 0 ∂p/∂t > 0
Estructura tri-dimensional de la onda en desarrollo
Superficie Isobarica(e.g., 300 hPa)
Longitud
Latitu
d
Altu
ra
50°S
30°S
120W 70W
B
A B
A
Eje de
Vagua
da
Eje de
Dors
al
Eje de
Vagua
da
Frontogenesis en el HS
Aire cálido
Sur
Lat
itud
N
orte
B B
Frente cálido
Frente frío
Sur
Lat
itud
N
orte
Aire frío Oeste Longitud Este
Colores: Temperatura en niveles bajosContornos: Presión superficialPuntos: Trazadores de velocidad
Estructura tri-dimensional de la onda en desarrollo
Superficie Isobarica(e.g., 300 hPa)
Latitu
d
Altu
ra
50°S
30°S
B A
Eje de
Vagua
da
Eje de
Dors
al120W Longitud 70W
Advección térmica en niveles bajos profundiza la vaguada y hace crecer la dorsal, lo cual exacerba la diferencia de rotación entre ambos ejes…
RotaciónLenta
Rotaciónmás rápida
Rotaciónmás lenta
Advección de aire cálidoAumento del espesorAumento de geopotencialDisminución de rotación
Advección de aire fríoDisminución del espesorCaída de geopotencialAumento de rotación
Z inicial
Z final
Norte
Sur
Oeste Este
CICLOGENESISEfecto rotación
terrestre
Diferencia de rotación entreeje de la dorsal y vaguada en 300 hPa
Divergencia en alturaen pre-vaguada
Convergencia en alturaen pre-dorsal
Convergencia en sfcen pre-vaguada
Divergencia en sfcen pre-dorsal
Ciclogenesis en sfc.en pre-vaguada
Anti-Ciclogenesis ensfc. en pre-dorsal
Advección fría bajo eje de la vaguadaAdvección cálida bajo eje de la dorsal
ConservaciónMomentun angular
Ley Compensación de Dines
Efecto rotaciónterrestre
Oclusión
Balancehidrostático
Caída del geopotencial en el eje de la vaguadaAumento del geopotencial en el eje de la dorsal
Upper tropospheric jet stream and surface depresions
30 day animation of 300 hPa zonal wind speed (shaded, 25 and 50 m/s) and 925 hPa relative vorticity (contours, -3 and -6 10-5 s-1). Time resolution is 6 hours
Balance de Fuerza y Advección de Temperatura
b. Modificación portopografía
a. Balancequasi-geostrofico
c. Tri-Balance
AfCor
dille
ra
∂T/ ∂t < 0∂p/ ∂t > 0
AfCor
dille
ra
Af
Fuerza Gradiente de Presión – Fuerza de Fricción – Fuerza de Coriolis – Viento – Adevcción Temp.
Caso de estudio de una BC en Chile central
Imágenes satelitalesNotar despeje sobre el Pacifico y posterior recuperación con entrada de SCu a Santiago…problema No.1 de pronóstico
Tiempo
Altu
raA
ltura
Caso de estudio de una BC en Chile central
Resultados MM5: Viento zonal y temperatura potencial
Caso de estudio de una BC en Chile central
Resultados MM5: Viento zonal y cambio de temperatura
No Fohen!
Caso de estudio de una BC en Chile central
Resultados MM5…identificación de corrientes en chorro asociadas a cajones cordilleranos.
1020
1010
1015
1005
A
1. Condiciones climatologicas(no-perturbadas)
1. Anticiclón subtropical2. Flujo hacia la costa (W)3. Debíl flujo desde la costa (E)4. Corriente en chorro costera (S)5. Cubierta de SCu en el tope de la CLM6. Vaguada costera
1
5
4
3
2
6
1020
1010
1020
1015
1015
1005
AA
2. Etapa de formación
1
5
43
2
1. Anticiclón frío migratorio → ∂p/ ∂y < 02. Flujo desde la costa se intensifica y expande al sur3. Subsidencia forzada sobre ladera andina4. Depresión de la CLM y disipación de SCu5. Jet costero se intensifica
1005
A
A
B
3a. Etapa madura BC
1
4
3
2
1. Anticiclón frío migratorio aun sobre el sur de Chile2. Baja costera intensifica ∂p/ ∂y < 0 al sur de la baja3. Flujo del E se intensifica al sur de la baja4. Flujo hacia la costa se intensifica al norte de la baja
1020
B
1. Flujo del E y subsidencia deprimen la CLMdispando los SCu al sur de la baja
2. Flujo del W engruesan la CLM y los SCu al norte
2
1
3b. Detalle de laestructura vertical
3
1
2A
B
1. Desplazamiento de la alta fría al este y aproximación de una baja frontal → ∂p/∂y > 0
2. Flujo del E se debilita o revierte al WSubsidencia sobre ladera de andina deja de actuar
3. CLM se recupera de norte a sur en formade onda de Kelvin
4. Etapa de Término