Formación, detección y efectos de las Ondas Kelvin en el Pacífico Ecuatorial y en la costa del Perú, y lecciones aprendidas durante el proceso del FEN

2015-2016

Kobi A. Mosquera VásquezInstituto Geofísico del Perú (IGP)

kobi.mosquera@igp.gob.pe

Condiciones El Niño

Termoclina

Afloramientoecuatorial

1) Los vientos alisiosse debilitan

América

Australia

2) Disminución de la intensidad del afloramiento ecuatorial (termoclina

más profunda e incremento de la TSM en el Pacífico ecuatorial oriental)

3) Se forman ondas Kelvin cálidas que profundizan la

termoclina en el Pacífico central y oriental

4) Desplazamiento de las aguas cálidas haciael Este (Incremento de la TSM en el Pacífico

Central)

5) Desplazamiento hacia el estede la zona convectiva (mayor

nubosidad en el Pacíficocentral-Oriental)

Simulación numérica de la propagación de una onda Kelvin Ecuatorial forzada por un pulso de viento del oeste ecuatorial centrado en 170°Edurante 30 días con un pico máximo en el día 15.

Mosquera (2014)

tx

¿Cómo se forma una onda Kelvin

cálida?

H=150m

Océano de profundidad H

Nivel del mar

H=150m

Océano de profundidad H

Onda Kelvin

Simulación con LOM-IGP (Mosquera, 2009)

¿Cómo se forma una onda Kelvin

cálida?

Como consecuencia de la reflexión de la onda Rossby en la frontera

occidental

Mosquera (2014)

Impacto de la onda Kelvin cálida (izquierda) y fría (derecha) sobre (a) nivel del mar, (b)Corrientes zonales e isoterma de 28.5°C,(c) Temperatura sub-superficial y (d) Temperatura superficial del mar.

Impacto de la onda Kelvin en el Pacífico

Ecuatorial

Onda Cálida Onda Fría

Oct2001

Ene2002

Abr2002

Jul2002

Oct2002

Ene2003

Abr2003

Jul2003

Oct2003

Mosquera et al. (2013)

Tiem

po

Secuencia de ondas ecuatorialesen el Niño 2002/2003

tx

1) Se producenlos esfuerzosde viento

2) Se formanondas Kelvin de hundimiento

3) Se desplazala isoterma de 28ºC

4) Se produce un calentamiento en el extremo Oeste poradvección zonal

5) Se produce un calentamiento en el extremo Este por advecciónvertical

6) Se formanondas Rossby

Ecuación del cambio de la anomalía de la temperatura superficial del mar (h=50 m)

Mosquera et al. (2013)

Ecuación del cambio de la anomalía de la temperatura superficial del mar (h=50 m)

Mosquera et al. (2013)

Advección horizontal

Advección vertical

Ecuación del cambio de la anomalía de la temperatura superficial del mar (h=50 m)

Advección horizontal

Advección vertical

TC

x

Ecuación del cambio de la anomalía de la temperatura superficial del mar (h=50 m)

Advección horizontal

Advección vertical

TC

x

= 0

> 0

uK > 0

< 0

uK > 0 uK > 0

No hay calentamiento

Existecalentamiento

Existeenfriamiento

Ecuación del cambio de la anomalía de la temperatura superficial del mar (h=50 m)

Mosquera et al. (2013)

Advección horizontal

Advección vertical

WC

50

¿Cómo impacta la onda Kelvin en la costa peruana?

ATSM en Pto ChicamaAnomalía de profundiadd de la

Termoclina en 110°W

Anomalía del nivel del mar en Isla Lobos

Impacto de la onda Kelvin en la costa peruana en el fenómeno Niño 2002/2003

Tiempo

Basado en las Figuras 4 (arriba) y 1 (abajo) de Mosquera et al. (2013)

0

0

0 0

0.2

0.2

0.2 0

.2

0.2

0.2

0.2

0.2

0.2

0.2

0.2

0.2

0.2

0.2

0.20.2

0.4 0.4

0.4

0.4

0.4

0.40.4

0.40.4

0.6

0.6

0.6

0.6

0.6

0.6

0.6

0.60.6

0.8

0.8

Latitude (°)

De

pth

(m

)

Intraseasonal T (°C), 15−31 Dec. 2002

−20 −15 −10 −5 0

0

50

100

150

200

250

300 −0.2

−0.1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

¿Cómo se observa a la onda Kelvin?

¿Cómo se observaa la Onda Kelvin?

http://www.pmel.noaa.gov/tao/

Boyas Oceanográficas

del proyecto TAO

Anomalía de la profundidadde la termoclina (m)

20

14

20

13

¿Cómo se observaa la Onda Kelvin?

http://www.pmel.noaa.gov/tao/

Boyas Oceanográficas

del proyecto TAO

Anomalía de la profundidadde la termoclina (m)

20

14

20

13

Takahashi et al. (2014)

¿Cómo se observaa la Onda Kelvin?

http://www.pmel.noaa.gov/tao/

Boyas Oceanográficas

del proyecto TAO

Anomalía de la profundidadde la termoclina (m)

20

14

20

13Desde el año 2012 hubo

menos información en lasboyas que no permitió

una buena monitorizaciónde la Onda Kelvin

Takahashi et al. (2014)

¿Cómo se observaa la Onda Kelvin?

Por altimetría satelital

Tie

mpo

Anomalía del nivel del mar

http://www.igp.gob.pe

http://www.aviso.altimetry.fr/

¿Cómo se observaa la Onda Kelvin?

Boyas derivadoras

del proyecto ARGO

Tie

mpo

Anomalía de la profundidadde la termoclina

http://www.igp.gob.pehttp://www.argo.net/

¿Cómo se observaa la Onda Kelvin?

Simulaciones numéricas

con un modelo lineal

Tie

mpo

Anomalía de la profundidadde la termoclina

http://www.igp.gob.pe

Grilla tipo Arakawa C en donde se aprecia la ubicación espacial delas variables u, v y n. Esta grilla es la base para discretizar las ecuaciones que

gobiernan el ocçeano.

Actividad de las ondas Kelvin duranteEl Niño 2015/2016

ProfundidadTermoclina

(TAO)

ProfundidadTermoclina

(ARGO)

Niveldel mar(JASON)

Tiem

po

Mosquera y Dewitte (2016)

1

2

3

4

5

6

“VientoEste-Oeste”

(ASCAT)

Tiem

po

Mosquera y Dewitte (2016)

1

2

3

4

5

6

1

2

3

4

5

6

1

2

3

4

5

6

1

2

3

4

5

6

ProfundidadTermoclina

(TAO)

ProfundidadTermoclina

(ARGO)

Niveldel mar(JASON)

“VientoEste-Oeste”

(ASCAT)

“VientoEste-Oeste”

(ASCAT)

Tiem

po

Mosquera y Dewitte (2016)

1

2

3

4

5

6

ProfundidadTermoclina

(TAO)

ProfundidadTermoclina

(ARGO)

Niveldel mar(JASON)

Influencia del viento del este en la propagación de las ondas Kelvin cálidas(experimento con un modelo simple)

Mosquera y Segura (2015)

Tiem

po

“VientosEste-Oeste”

Niveldel mar(Obs.)

Hacia el este

Hacia el oeste

Influencia del viento del este en la propagación de las ondas Kelvin cálidas(experimento con un modelo simple)

Mosquera y Segura (2015)

Tiem

po

“VientosEste-Oeste”

Niveldel mar(Obs.)

Hacia el este

Hacia el oeste

Influencia del viento del este en la propagación de las ondas Kelvin cálidas(experimento con un modelo simple)

Mosquera y Segura (2015)

Tiem

po

“VientosEste-Oeste”

Niveldel mar(Obs.)

Hacia el este

Hacia el oeste

Influencia del viento del este en la propagación de las ondas Kelvin cálidas(experimento con un modelo simple)

Mosquera y Segura (2015)

Tiem

po

“VientosEste-Oeste”

Niveldel mar(Obs.)

Hacia el este

Hacia el oeste

Influencia del viento del este en la propagación de las ondas Kelvin cálidas(experimento con un modelo simple)

Mosquera y Segura (2015)

Tiem

po

“VientosEste-Oeste”

Niveldel mar(Obs.)

Hacia el este

Hacia el oeste

¿Los vientos hacia el oeste ( ) estarían afectandoel desplazamiento de las ondas Kelvin cálidas?

H=150m

Océano de profundidad H

Influencia del viento del este en la propagación de las ondas Kelvin cálidas(experimento con un modelo simple)

Mosquera y Segura (2015)

Tiem

po

“Vientosdel Oeste”

Hacia el este

Hacia el oeste

Niveldel mar

(Simulado)

Las ondas Kelvin cálidasllegan al extremo oriental

Influencia del viento del este en la propagación de las ondas Kelvin cálidas(experimento con un modelo simple)

Mosquera y Segura (2015)

Tiem

po

“Vientosdel Este”

Para el este

Para el oeste

Niveldel mar

(Simulado)

Las ondas Kelvin fríasEstá presentes en el extremo oriental

Influencia del viento del este en la propagación de las ondas Kelvin cálidas(experimento con un modelo simple)

Mosquera y Segura (2015)

Tiem

po

“VientosEste-Oeste”

Niveldel mar(Obs.)

Hacia el este

Hacia el oeste

Kelvin = Kelvin cálidas

Kelvinfrías+

Tiem

po

Influencia de la profundidad promedio de la termoclina

Anomalía de la isoterma de 20ºC

Tiem

po

Influencia de la profundidad promedio de la termoclina

Anomalía de la isoterma de 20ºC

Promedio de la Anomalía de la

profundidad de laisoterma de 20ºC

Profundidad de la termoclina ecuatorial (2ºS-2ºN)

entre octubre y febrero

Profundidad de la termoclina ecuatorial (2ºS-2ºN)

entre octubre y febrero

r’

Frentededensidadmeridional

K1

OndaKelvinincidente

r

OndaKelvinantesdeImpactarelfrente

dedensidad

1

DispersióndelaondaKelvinenotrasondasluegodelimpacto

K’1K’2K’3RL

1

RL2

RL3

RS1

RS3

RS2

OndasRossbylargasrefle

j

a das

OndasKelvintransmi das

OndasRossbycortastransmi das

2

Esquema de la dispersión modal

en un frente dedensidad meridional

Oct2001

Ene2002

Abr2002

Jul2002

Oct2002

Ene2003

Abr2003

Jul2003

Oct2003

Mosquera et al. (2013)

Tiem

po

Secuencia de ondas ecuatorialesen el Niño 2002/2003

tx

1) Se producenlos esfuerzosde viento

2) Se formanondas Kelvin de hundimiento

3) Se desplazala isoterma de 28ºC

4) Se produce un calentamiento en el extremo Oeste poradvección zonal

5) Se produce un calentamiento en el extremo Este por advecciónvertical

6) Se formanondas Rossby

Onda Kelvin Onda Rossby

Mosquera et al. (2014)

Tie

mpo

Onda Kelvin Onda Rossby

Mosquera et al. (2014)

Tie

mpo

Actividad de las ondas Kelvin en la actualidad

Existen ondasKelvin frías

Parece que no hay mucho

impacto

Existen ondasKelvin frías

Parece que no hay mucho

impacto

50

Profundidadde la capa de

Mezcla(ideal)

No existe un clarogradiente vertical de la temperatura

bajo la capa de mezcla, por lo que laonda no tendría un “camino por donde

seguir”.

50

Profundidadde la capa de

Mezcla(ideal)

El gradiente vertical de la anomalía de la

temperatura no es muygrande, por lo tanto la advección vertical no

es muy eficiente, por elmomento,.

Muchas gracias