Investigar la atmósferaInvestigar la atmósferaMétodo científico y modelos atmosféricosMétodo científico y modelos atmosféricos

Taller de Introducción a las Ciencias de la AtmósferaTaller de Introducción a las Ciencias de la AtmósferaPrimer Semestre 2017Gustavo V. Necco CarlomagnoIMFIA – FING/ IF - FCIEN

La tendencia es hacia una Ciencia del Sistema Tierra en conjunto (CST), lo cual implica una aproximación integrada del estudio de la Tierra para explicar su dinámica, su evolución y el cambio global. En esta aproximación, la Tierra es considerada como un sistema unificado de componentes que interactúan.

La Meteorología dentro de la Ciencia del Sistema Tierra (CST)(ESS: Earth System Science)

Al tratar con la descripción pasada, presente y futura del completo sistema del

clima, la climatología moderna ha obtenido un

alcance mayor

OMM No 258, Vol. I, Cuarta edición, 2001

Animación de la circulación atmosférica global creada por el Modelo del Sistema Climático Comunitario (CCSM) y el Centro Nacional de Investigación Atmosférica (NCAR) de los EEUU. Se extiende un año calendario (2010) y se compone de datos horarios. La cobertura de nubes se muestra generalmente en blanco con áreas de precipitación mostradas en naranja. Hay muchos fenómenos meteorológicos estacionales visibles en diferentes regiones del globo en distintos momentos

https://youtu.be/qh011eAYjAA

Meteorología sinóptica (de sinopsis : síntesis)

Meteorología sinóptica y mesoescalar

Tradicionalmente, la meteorología sinóptica y mesoescalar se ha dedicado al estudio y el análisis de información meteorológica obtenida simultáneamente para determinar sistemas meteorológicos en escala sinóptica y mesoescala, observar su estructura, y prever su evolución futura desde el punto de vista cualitativo. Hoy en día, esta disciplina se ocupa de analizar y predecir el tiempo en escalas que van desde la mesoescalar hasta la planetaria (por ejemplo, “los regímenes meteorológicos”); y su sofisticado soporte técnico abarca bases de datos operativos, conjuntos normalizados de mapas y diagramas meteorológicos de diagnóstico transcritos automáticamente, resultados de la predicción numérica del tiempo, así como otros productos y material auxiliar. La interpretación tradicional de las situaciones sinópticas se ha visto reforzada por herramientas de diagnóstico modernas y por nuevos modelos conceptuales.La marcada distinción que solía existir entre la meteorología sinóptica y mesoescalar y la dinámica es ahora bastante difusa.

OMM, 2011

Mapa sinópticoEs un mapa preparado a partir de mediciones simultáneas del estado de la atmósfera en estaciones distribuidas espacialmente de forma irregular. Las horas (UTC) de toma de medidas están estandarizadas: 00:00, 06:00,12:00, 18:00.

Sus orígenes se remontan a principios del siglo XIX (1816), por Heinrich Wilhelm Brandes, como continuación de trabajos de la Sociedad Meteorológica Palatina(Baviera) de finales del siglo XVIII.

Su uso rutinario solamente fue posible a mediados del siglo XIX tras el descubrimiento del Morse.

Se realizan mediciones en superficie y en diversas alturas. Como resultado de este proceso de mediciones simultáneas en diversos lugares del mundo pormedio de diversos métodos (instrumentos en superficie, globos sonda, boyas, satélites, etc...) se llega a determinar de la mejor manera posible el estado de la atmosfera en el momento de la medida.

1842 Elias Loomis Primer mapa sinóptico mostrando una tormenta que afectó al este de USA. Utilizaba flechas de diferentes longitudes para representar la dirección y fuerza del viento; las regiones con tiempo despejado, nublado,

lluvia, nieve o niebla estaban coloreadas en azul, marrón, amarillo, verde y rojo respectivamente.

1816-1820 Brandes

Propone el método sinóptico en Baviera

1906 Napier Shaw - Lempfert Presentaron su modelo ciclónico que

incluía la existencia de dos masas de aire distintas (todavía tratadas como

corrientes) en una depresión

1869 Fitz RoyEl mapa sinóptico de Fitzroy de la región

oriental del Atlántico Norte publicado poco después de la "Royal Charter Storm" del 29

de octubre de 1859, ilustra las primeras técnicas en la realización de los mapas

sinópticos.

Tipos de pronóstico

PERSISTENCIA

ESTADISTICO (climatología, análogos)

SINOPTICO (tendencias, modelos conceptuales)

NUMERICO

Periodos de pronóstico

PRONOSTICO INMEDIATO (“NOWCASTING”): de 0 a 2 horas (monitoreo horario, tendencias)

DE CORTO PLAZO: de 6 a 60 horas(PNT, MOS, experiencia)

MEDIO PLAZO: de 3 a 10 días (PNT)

LARGO PLAZO (“Outlooks”-”Perspectivas”): mensual, estacional (modelos climáticos, análogos)

Etapas de un pronóstico

ANALISIS (OBSERVACION)

DIAGNOSIS

PROGNOSIS

VERIFICACION

REANALISIS

Tendencias

Desplazamiento de frentes

(Supone movimiento estacionario)

Campos isalobaricos

p1 = p0 + (tendencia) dt

AYERHOY MAÑANA

Movimiento en las últimas 24 hs

Movimiento previsto en las próximas 24 hs

La presión aumenta en 2 mb cada 3 hs

Reglas empíricas (“Rules of thumbs”)

Ejemplos

Cartas previstas de 700 HPa Las regiones con HR > 70% alta prob, de nubes Las regiones con HR > 90% alta prob, de precipitación (tanto más si hay movimientos ascendentes)

Depresiones- Se intensifican (profundizan) con divergencia en altura por sobre la depresión. Ver también máximos de vorticidad ciclónica.

Campos derivados de relaciones estadísticas con las salidas de distintas variables de modelos numéricos

Generalmente de campos en superficie (p.e. meteogramas)

MOS (Model Output Statistics)

NGM: Nested Grid Model

Modelos numéricos de previsión y diagnosis

J. Bjerknes,1904L. F. Richardson,1922

J. Charney, R. Fjørtoft & J. von Neuman, 1950

El desarrollo de los modelos numéricos

2000

Ejemplos de productos numéricos

Ejemplos de productos numéricos Previsión numérica de 11 días para MontevideoMeteogramaCPTEC Modelo regional ETA res. 15 x 15 km

Meteograma Modelo WRF INUMETPrado

Modelo WRF INUMETPresión, precipitación y vientoPrevisión numérica

Índices de aciertos de previsiones numéricas

Evolución del “skill score” (“índice de aciertos” : 100 es un pronóstico perfecto) de los modelos operacionales de la NOAA en los últimos 60 años