Desde lo alto que bien se ve. Tan bien que te permite inferir el clima

El 25-12-2017 me toco viajar en avión desde Mendoza hasta Salta (noroeste de Argentina) apenas pasado el mediodía de un día típico de verano. Como suelo hacer en esta ruta trato de sentarme junto a alguna ventanilla de la izquierda del avión que mire hacia la cordillera de los Andes porque la vista suele ser fantástica. Este viaje no fue la excepción y la vista fue fabulosa. Tal es así, que el cambio de los paisajes y de las características de las nubes que observe ese día desde el centro-oeste al noroeste de Argentina lo considero como representativo, a través de la recurrencia de días semejantes, del cambio del clima entre dichas regiones. Permítanme que les muestre una sucesión de evidencias que recolecte con mi celular. [Hacer click sobre las figuras para agrandarlas a medida que les voy contando para ver mejor]. 

En la Figura 1 les muestro la trayectoria aproximada de sur a norte que siguió el avión (Mendoza-Salta), superpuesta sobre la imagen satelital que muestra la nubosidad presente al tiempo del vuelo (1 ⅟₂ hora). En la primera foto que tome mirando hacia la cordillera, y recién iniciado el vuelo a las 13:45 Hora Local (HL), se aprecia el paisaje bien desértico con muy pocas nubes pequeñas dispuestas en una línea en las laderas pendiente arriba de la precordillera, lo cual obedece a los flujos térmicos de montaña que se desarrollan mayormente en verano pendiente arriba/abajo de cordones montañosos luego de la salida/puesta del sol (en otro post ya les contare mas acerca de estos flujos). Las Fotos 2 y 3 son características también del clima desértico y montañoso, donde la fuerte radiación del verano favorece el desarrollo nubes en laderas arriba y filos de cordones montañosos. Las nubes tipo cumuliformes (indicadas por la letra A y circulo naranja en imagen satelital) tienen sus bases a altas alturas y poco desarrollo vertical debido al poco contenido de vapor de agua disponible en la atmósfera. Las nubes de las fotos están a su vez en su etapa de disipación donde el viento del oeste las “flamea o peina” hacia el este.

Figura 1: A la izquierda se muestra la imagen satelital con la nubosidad presente durante el vuelo con la trayectoria del avión aproximada desde Mendoza a Salta en línea amarilla. Los puntos rojos indican las posiciones aproximadas de las sucesivas fotos que fui tomando desde el avión. A la derecha se muestran las 1^eras tres posiciones. Todas las fotos fueron tomadas mirando hacia el NorOeste.  

La carta del tiempo de la Figura 2 exhibe las condiciones meteorológicas de buen tiempo reinantes durante el día del vuelo, con un centro de alta presión en el centro de Argentina y su circulación atmosférica asociada. Vientos suaves del noreste en niveles bajos y del noroeste (no mostrado) en niveles altos caracterizaron el día de navidad de 2017 en la región NorOeste de Argentina. Superficies sin vegetación, ríos secos y cielos con nubes pequeñas o cúmulos con poco desarrollo vertical evidencian aún más el ambiente desértico en las Fotos 4 y 5. No obstante, algunos indicios de cambios ya aparecen en la Foto 6 volando justo al este de San Fernando del Valle de Catamarca. Un Cielo con más nubes, un río con agua bajando de la cordillera y la superficie algo más verde.

Figura 2: A la izquierda se muestra la carta sinóptica con los vientos y temperatura en el nivel de 850 hPa (≈1500m) que describe las condiciones meteorológicas reinantes de buen tiempo. A la derecha se muestran las fotos 4, 5 y 6 indicadas en la trayectoria de la Figura 1. Todas las fotos fueron tomadas mirando hacia el NorOeste aproximadamente. 

La carta del tiempo que describe el contenido de humedad existente en ese día (Fig. 3), nos muestra como la poca humedad presente en el centro-norte de Argentina se acumula al pie de la cordillera por los vientos del noreste, y va disminuyendo gradualmente hacia el sur debido a la lejanía de la fuente de humedad, la selva amazónica (amarillo mas húmedo). En las siguientes fotos ya hay claros indicios de que el clima es diferente, al menos para las laderas orientales y zonas bajas aledañas de los cordones montañosos más hacia el este de la cordillera. Por encima de la ciudad de Tucumán el entorno es bien verde, sobre todo en los montes aledaños que como sabemos están cubiertos de pequeñas selvas, denominadas Yungas (Foto 7). Volando por el norte de Tucumán la distancia entre un río cargado de agua al próximo se hace más corta (Foto 8); mientras que por los cielos del sur de Salta (Foto 9), los montes están bien verdes y sobre los mismos se desarrollan ahora nubes cumulus cuyas bases son más bajas y su extensión vertical es más profunda. 

Figura 3: A la izquierda se muestra la carta sinóptica con el contenido de humedad en la atmosfera (agua precipitable) que describe las condiciones meteorológicas reinantes de un día relativamente seco. A la derecha se muestran las fotos 7, 8 y 9 (a la izquierda) indicadas en la trayectoria de la Figura 1. Todas las fotos fueron tomadas mirando hacia el NorOeste aproximadamente.  

El último tramo de la trayectoria del vuelo se caracterizó por condiciones meteorológicas mas húmedas, con un cielo mayormente cubierto por la acumulación de humedad al pie de la cordillera (Foto 10), y nubes con poco desarrollo vertical evidenciando condiciones mayormente estables asociadas a la circulación anticiclónica mencionada anteriormente. Por debajo de la capa de nubes (Fotos 11a y 11b), puede verse como los cerros están cubiertos por densa vegetación, el paisaje en zonas bajas es verde, y los ríos caudalosos están muy cercanos uno del otro. Ya en tierra salteña (Foto 12), el ambiente visible alrededor del aeropuerto de la ciudad de Salta es bien verde, totalmente cubierto de vegetación luego de iniciada la temporada monzónica de lluvias estivales.

Figura 4: se muestran las fotos 10, 11a, 11b, y 12 de la parte final de la trayectoria indicada en la Figura 1A Las fotos describen ahora condiciones meteorológicas algo más húmedas. Todas las fotos fueron tomadas mirando hacia el NorOeste aproximadamente.  

 A lo mejor las evidencias presentadas en este ejemplo para describir las características del clima del oeste Argentino no fueron suficientes, pero espero al menos haberles trasmitido un espíritu de observación a la naturaleza, y de cuestionamiento de sus características, de modo que nos ayude a tratar de comprenderla y entenderla mejor. De eso se tratan en definitiva las ciencias naturales.

Ondas de Montañitas..

La observación de las nubes nos da una pista de como es el flujo de aire que las forma o disipa. Recordemos que una nube son gotitas de agua liquida o hielo muy pequeñas flotando en la atmosfera, y para que se formen es necesario que el flujo de aire ascienda, se expanda y se enfríe. Por el contrario, cuando el flujo de aire desciende, se comprime y calienta, y las nubes se disipan.

Un fenómeno atmosférico fácil de distinguir mirando las nubes a simple vista,  o en una imagen satelital, son las ondas de montañas. Como su nombre lo sugiere, son ondas que se forman cuando el viento relativamente intenso es perturbado luego de sobrepasar por la montaña y comienza a oscilar corriente abajo de la misma, como puede verse en la Figura 1 esquemática.

Figura 1: Corte esquemático transversal a la montaña donde el flujo de aire que se mueve de izquierda a derecha comienza a oscilar después de sobrepasar por la montaña.

Para que se genere dicha oscilación el perfil vertical de temperatura de la atmosfera debe ser estable, es decir, se resiste a que las parcela de aire se sigan desplazando hacia arriba y entonces comienza la oscilación. En los sectores de la oscilación donde el aire asciende se forman nubes, y en los que desciende el cielo esta claro.

Fíjense como se distingue muy bien las ondas de montañas en toda la Patagonia en la imagen satelital del pasado viernes 15 diciembre de 2017 (Figura 2), a partir de la sucesión de nubes paralelas a la cordillera de los Andes. Estas se formaron bajo condiciones de fuertes vientos del noroeste y de estabilidad con la llegada del frente frio, y su rio atmosférico asociado que les conté anteriormente y que lamentablemente origino mucha lluvia y un aluvión a barlovento de la cordillera (Chile).

Figura 2: Imagen satelital en canal visible para el 15 de diciembre de 2017 a las 1425UTC.

Ahora bien, este tipo de nubosidad delatando las ondas de montañas en la meseta patagónica es común verla con la llegada de fuertes vientos de los frentes. Lo que no es tan común ver ondas de montañas a sotavento de la cordillera de la costa en Chile, bautizadas aquí como ondas de montañitas.. En la Figura 2 puede verse como fueron distinguibles en la imagen satelital justo a sotavento de la cordillera costera que se extiende de Valdivia (39S)  hasta la altura de Puerto Montt (41S), y también a sotavento de la cordillera de la costa en Chiloe (42S), denominada cordillera de Piuchén.

Aluvión en Villa Santa Lucía (43ºS), Chile, y su relación con un Río Atmosférico extremo

El sábado 16-12-2017 el pequeño poblado de Santa Lucia, al sur de la region de Los Lagos de Chile, se vio afectada por un aluvion en horas de la mañana. Las fotos en los diarios son impactantes, y la informacion oficial reporta hasta el momento reporta 12 muertos y 14 desaparecidos.

Figura 1: Fotos del aluvion en Villa Santa Lucia. (Fuente: www.latercera.cl)

Al parecer el aluvión fue generado por muy intensas precipitaciones en la región. Los acumulados en 36 horas fueron superiores a los 100 mm en la estación Villa Santa Lucía y en varias estaciones cercanas en el interior de la cordillera de Los Andes (Fig. 2a); mientras que las tasas de precipitaciones horarias fueron muy intensas también (10-15 mm/hora en Fig. 2b) para el tipo de lluvia estratiforme de los sistemas frontales.  

Figura 2: a) Acumulado de precipitación desde el 15 de Diciembre a las 7 (hora local) hasta el 16 de diciembre de 2017 a las 17 horas (Acumulado en 36 horas). b) Tasas de precipitación horaria máxima (mm/hora) y serie temporal de las precipitaciones máximas en la estación Villa Santa Lucia.  c) Vapor de Agua  integrado en la columna de la atmosfera (mm), mostrando el filamento del Rio Atmosférico con alta humedad proviniendo del Océano Pacifico a partir de los datos del modelo numérico GFS para el 16 de diciembre de 2017 a las 00UTC. Crédito: Prof. Rene Garreaud CR2-DGF Universidad de Chile.

Las Figuras 2c y 3 sugieren que las intensas precipitaciones estuvieron asociado a un filamento con gran transporte de humedad desde el océano Pacifico, denominado Río Atmosférico. Dichos ríos se desarrollan frecuentemente justo por delante del sistema frontal que se desplaza por el océano (fuente de humedad) y son un ingrediente clave para el desarrollo de intensas precipitaciones cuando los mismos impactan contra la cordillera de Los Andes.

Figura 3: Contenido de vapor de agua (mm) observado por satelite SSMI con frecuencias de microondas, mostrando el filamento del Rio Atmosférico con alta humedad proviniendo del Océano Pacifico.  

Junto a los investigadores Raúl Valenzuela, el Profesor René Garreaud del DGF- Universidad de Chile y el Dr. Martin Ralph del Instituto SCRIPSS de EEUU estamos explorando el rol de dichos filamentos (Ríos Atmosféricos, RA) en la generación de precipitaciones intensas y cómo proveen agua en al sur de Sudamérica. Como parte del trabajo hemos desarrollado un algoritmo de identificación de RA en base al flujo de humedad integrado en la columna vertical de la atmósfera (IVT, por sus siglas en inglés). La salida de dicho algoritmo para los tiempos de inicio de la tormenta en la región de Aysén y Los Lagos confirma que dicho evento fue asociado a un RA (Fig. 4). Puede verse además en la Fig. 4 el área que comprende al RA, encerrada con una línea verde, y varias métricas que lo caracterizan (ejemplo: magnitudes y direcciones del flujo). 

Figura 4: Campo del flujo de humedad integrado en la columna de la atmósfera (IVT, por sus siglas en inglés) obtenido a partir de los datos grillados de reanálisis CFSR. El área encerrada en líneas verdes corresponde al río atmosférico, correspondiente al flujo de humedad que excede el valor del percentil 85 de la climatología, mientras que las métricas que caracterizan al corriente río atmosférico son presentadas en el rectángulo inferior izquierdo. Ellas son: magnitudes y direcciones del flujo IVT en un punto definido como primer contacto con el continente y los valores medios en el área encerrada por la línea verde.

Al comparar las características del Rio Atmosférico asociados a las precipitaciones del pasado sábado 16 de diciembre de 2017, con la climatología de los mismos observado durante el periodo 2001-2016, se puede verificar que la magnitud media del flujo de vapor de agua transportado por el mismo fue bastante superior a lo normal y la dirección media del mismo fue casi perpendicular a la cordillera. De acuerdo a la Figura 5, su valor aproximado de 580 kg m^-1 s^-1 excede el valor climatológico del percentil 75 de los ríos atmosféricos que impactan a la costa oeste de Sudamérica entre los 47ºS y 41ºS (resaltado con el circulo naranja en Fig. 5). 

Figura 5: Climatología de la magnitud de los Ríos Atmosféricos (RA) en función de la latitud donde están tocando tierra en la costa oeste de Sudamérica. Los puntos negros y sus barras representan su valor medio y su rango intercuartil (rango entre los valores del percentil 25 y 75 del conjunto total de RA). Crédito: Viale et al. (in preparation).

En suma, el análisis meteorológico nos sugiere fuertemente que las intensas precipitaciones ocurridas en el sur de Chile el pasado sábado 16 de diciembre de 2017 fueron causantes del trágico aluvión ocurrido en la Villa Santa Lucia. Dichas precipitaciones estarían vinculadas al pasaje de un sistema frontal que desarrolló un muy intenso filamento del tipo Rio Atmosférico, el cual a su vez ocurrió en verano, cuando el entorno de la atmosfera es más cálido, la altura de congelamiento (altura donde la temperatura es 0ºC y divide la formación de gotas de nieve y agua líquida) es relativamente alta (~3000 m según datos de radiosondeos en Puerto Montt) y entonces la altura potencial de caída de agua líquida sobre las pendientes de las montañas es mayor. Potenciando aún más la probabilidades de deslizamientos de tierras sobre las montañas.  

Referencias

Viale M., R. Valenzuela, R. Garreaud and M. Ralph: Precipitation impacts of Atmospheric Rivers on South America. In preparation.

Cuanta agua traía el ultimo Rio Atmosférico del 21/22 de Agosto 2017?

Como les conté en la anterior publicación, el pasado lunes 21 y martes 22 de Agosto la costa oeste del sur de Sudamérica se vio afectada por un temporal de fuertes lluvias y vientos debido a la llegada desde el océano Pacifico de un intenso frente frio y su socio, un "Rio Atmosférico" (fuerte corriente de vapor de agua desde el Pacifico). Ahora que cantidades de vapor transporto dicho rio y cuanta precipitación nos dejó al impactar contra la costa montañosa del sur de Sudamérica?

Veamos que nos dicen los datos meteorológicos. Usando los datos de Reanalisis podemos estimar cuanto vapor de agua transporto el rio atmosférico. Este tipo de datos proveen información del estado de la atmosfera a diferentes tiempos, y en niveles verticales en una grilla regular alrededor del globo, y por lo cual son muy usados y útiles para los meteorólogos. La Figura 1 muestra el contenido de vapor medido por el satélite SSM/I (panel izquierda) para el 21 de Agosto a las 9 hora local (HL) cuando el rio atmosférico recién toco tierra. En el panel de la derecha, se muestra para el mismo tiempo el campo del flujo de vapor de agua integrado en toda la columna vertical de la atmosfera (IVT, por sus siglas en inglés, sombreado en el panel derecho), calculado con los datos de reanalisis CFSR. La línea verde encierra el área del rio atmosférico, donde este flujo de vapor es bien superior a los valores climatológicos de invierno (por encima del percentil 85), mientras que su eje, máximos valores del flujo, son representados con las grillas o retículas en amarillo. Algunas características del rio se muestran en el texto abajo a la derecha. El punto de contacto del eje con tierra para ese tiempo fue a los 44ºS (al sur de la isla de Chiloé), la magnitud media del flujo de 559 kg m^-1 s^-1 y su dirección de la componente del NorOeste. Su longitud fue de 4365 km y su ancho de 658 km, características similares a las típicas (ver su definición en http://glossary.ametsoc.org/wiki/Atmospheric_river ).   

Fuente de datos: www.remss.com y rda.ucar.ed

Ahora recuerdan que les mencioné que el nombre río atmosférico surgió cuando sus descubridores calcularon que transportaban cantidades de agua en estado gaseoso (vapor) semejantes a las cantidades de agua transportadas por el rio Amazonas, el más caudaloso del mundo. Hagamos la estimación con este rio atmosférico para verificarlo.  El flujo IVT en cada retícula representa el flujo en cada  columna de la atmosfera, y si lo multiplicamos por el ancho del rio nos representa la masa de vapor de agua en Kg que traslada el rio por segundos. Esta estimación es análoga a la del caudal de un rio en hidrología.  Según los valores de la Fig.1 (der.)

Q_{RioAtmosferico} = Flujo medio IVT * Ancho = 559 kg m^-1 s^-1 * 658000 m ~=  3.7 10⁸ Kg  s^-1

Ahora, según Wikipedia el caudal promedio del rio Amazonas es Q_Amazonas = 230000 m³ s^-1. Por otro lado, sabemos que la densidad del agua en estado liquida es 1000 veces mayor que la del vapor (estado gaseoso), ρ = 1000 Kg  m^-3; y que la fórmula de la densidad es ρ = Masa/Volumen. Podemos expresar entonces el caudal del Rio en términos de masa de agua líquida transportada (en vez de su volumen en m³), y para eso debo multiplicar caudal del Rio Amazonas por la densidad (M=V * ρ). Nos queda

Q_RioAmazonas = 230000 m³ s^-1 * 1000 Kg m^-3  ~=  2.3 10⁸ Kg  s^-1

Este Rio Atmosférico trajo entonces más agua que el promedio del Amazonas. Espero haberlos convencidos con las cuentas, y no mareado…

Fuente: Explorador Climatico del
CR2 (explorador.cr2.cl)

Veamos cuanta precipitación nos dejó el Rio Atmosférico a su paso. Afortunadamente no toda esa enorme cantidad de vapor de agua se condensa en agua liquida y cae en forma de precipitacion, solo una proporcion del mismo. La Figura 2 muestra la precipitación acumulada entre las 9am del 20 de Agosto hasta las 9am del 23 de Agosto, cubriendo la totalidad del tiempo que el Rio toco tierra y se desplazó hacia el norte hasta desvanecer al impactar contra la cordillera de los Andes.

Los mayores acumulados de lluvias fueron superiores a los 120 mm en la Región de Aysén (43ºS-46ºS)  y un poco menos de 100 mm en la isla Chiloé en Chile. Un montón de lluvia que se concentró mayormente en un día, 21 de Agosto en ambos sectores, y que determino que algunos poblados resulten inundados, como puede verse en fotos y vídeos  encontradas en la web de Cucao, el poblado mas afectado.

https://www.facebook.com/RadioBioBio/videos/10156072480704672/

Un Rio Atmosférico impactando en la costa oeste y en los Andes del sur de Sudamérica

Un intenso frente frio asociado a un profundo ciclón extratropical (sistema de baja presión) no son los únicos responsable del tiempo severo que está afectando a gran parte del suroeste de Sudamérica. Frecuentemente, los intensos sistemas frontales de latitudes medias desarrollan una fuerte corriente en chorro (fuertes vientos) en niveles bajos (debajo los 1500m) de la atmosfera justo por delante del frente en el sector cálido, debido al marcado gradiente o diferencias de temperaturas que se genera en la zona limítrofe entre las masas de aire cálido y frio (sistema frontal). Cuando un profundo ciclón y un intenso frente se desplazan por el océano Pacifico hacia el continente, dicha corriente en chorro larga, angosta y dispuesta paralela al frente frio transporta inmensas cantidades de vapor de agua en la atmosfera. Las cantidades de agua que es transportada en forma de vapor o estado gaseoso en la atmosfera son comparables o superiores a las cantidades de agua líquida transportada por el rio Amazonas (Newell et al 1992), de ahí surge entonces su nombre de “Río Atmosférico”.

Un rio atmosférico es claramente distinguible en la última imagen satelital que muestra el contenido de vapor en la atmosfera del sensor SSM/I de un satélite de órbita polar (que gira sobre la tierra de polo a polo). Puede verse como la pluma alargada y angosta de alto contenido de vapor se extiende desde sectores subtropicales y tropicales del océano Pacifico sur hasta el sur de Sudamérica donde la misma ha tocado tierra en el continente.

A partir de muchos estudios científicos que documentaron dicho fenomeno desde comienzo del del siglo XXI hasta hoy, la Sociedad Americana de Meteorología (AMS, por sus siglas en inglés) ha establecido recientemente una definición formal del fenómeno en el glosario de meteorología. La siguiente Figura muestra la imagen simplificada de un rio atmosferico de acuerdo a la definicion. Ver el siguiente link para entender mejor la figura: http://glossary.ametsoc.org/wiki/Atmospheric_river

Cuando el rio atmosférico toca tierra en el continente, y se desplaza hacia el norte impactando contra la cordillera de los Andes, genera eventos muy intensos de precipitaciones orográficas en el sector a barlovento o pendiente arriba  de la cordillera (sector Chileno) debido al ascenso forzado por la topografía. Fuertes lluvias en sectores bajos de Chile e intensas nevadas en sectores más altos de la cordillera se generan cuando el rio impacta contra la cordillera de la costa y la de los Andes, que ocasionalmente pueden generar fuertes crecidas de los ríos, inundaciones, y/o avalanchas. Las lluvias acumuladas en las ultimas 24 horas desde la region de Aysen hasta la region del Maule, superan los 60 y 70 mm en varias estaciones (www.meteochile.gob.cl). A sotavento de la cordillera (Argentina) ocurren fuertes tormentas de viento seco del oeste en el sur de la Patagonia, y viento seco y más cálido, denominado "zonda" en el norte de la Patagonia y la región de Cuyo en Argentina, como los observados ayer 22 de agosto de 2017 en ciudades de Neuquén y en Malargüe, en el sur de Mendoza. Por la noche/madrugada de hoy 23 de agosto de 2017 se espera que baje el viento zonda en sectores del norte de Mendoza que incluyen la ciudad, cuando el frente y el rio atmosférico impacten en la 5ta Región de Chile. Lo beneficioso de este tipo de tormentas con ríos atmosféricos es que proveen de gran cantidad de nieve y agua en la cordillera, y entonces (como mostrare con más detalle en futuros posteos), este tipo de tormentas son las principales contribuidoras del recurso hídrico en la regiones bajas de Chile central y Mendoza. De acuerdo a mis estudios  de doctorado y posteriormente publicado en la revista científica Journal of Hydrometeorology (Viale and Nuñez 2011), este tipo de tormentas intensas y con ríos atmosféricos solo llegan hasta la zona central de Chile y los Andes de Cuyo (37º y 30ºS), en promedio, entre 3 y 5 veces en el invierno. Si quieres leer más en detalle acerca de este fenómeno y la climatología de las precipitaciones en la cordillera de los Andes de Cuyo y Chile central podes bajar el artículo en el siguiente link: http://journals.ametsoc.org/doi/full/10.1175/2010JHM1284.1

Actualmente estoy extendiendo el estudio de este tipo de tormentas con ríos hacia el sur del continente desde Tierra del Fuego hasta el centro oeste de Argentina y Chile central.  Pronto les mostrare algunos resultados. 

Referencias

Newell, R.E., N.E., Newell, Y. zoung, and C. Scoott, 1992: Tropospheric rivers? A pilot study. Geophysical Research Letter, Vol. 12, 2401-2404.

Viale, M., and M. N. Nuñez, 2011: Climatology of winter orographic precipitation over the Subtropical Central Andes and associated synoptic and regional characteristics. Journal of Hydrometeorology, 12, 481-507.

Un gran Ciclón se nos acerca...

Un profundo ciclón extratropical (sistema de baja presión) ya es perceptible en la actual imagen satelital sobre el océano Pacifico, aunque algo lejano aun, a más de 2000 kilómetros de las costas de Sudamérica (Figura 1).  Los ciclones extratropicales son los responsables del mal tiempo en latitudes medias (entre 40º y 60º del hemisferio sur y norte) ya que se producen fuertes vientos que circulan alrededor del centro de baja presión en forma horaria en el hemisferio sur (al igual que las agujas del reloj), y generan además precipitaciones mayormente en su parte delantera o sector cálido que se intensifican en la zona límite entre el sector cálido y frio (sistema frontal o frente asociado). Los ciclones se desarrollan en el cinturón del planeta donde existe mayor contraste térmico entre el polo y el ecuador, es decir en latitudes medias. Dicho contraste polo-ecuador se acentúa en el invierno de ambos hemisferios, lo cual a su vez favorece a que algunos ciclones alcancen a desplazarse también por latitudes subtropicales (aproximadamente entre 30º y 40º, latitudes donde vivimos en Mendoza y el centro de Chile).

Figura 1: Imagen Satelital en el canal infrarrojo mostrando un profundo ciclón extratropical en el océano Pacifico (Fuente: Servicio Meteorológico Nacional de Argentina, www.smn.gob.ar). 

La carta del tiempo para superficie  en la Figura 2 muestra que el ciclón, que hoy  lo vemos a más de 2000 km de distancia en el océano Pacifico, estará sobre las costas subtropicales de Chile central el próximo jueves 15 de junio por la mañana. El mínimo de presión en superficie pronosticado es de alrededor unos 940hPa lo cual indica que es un ciclón profundo y potencialmente peligroso. 

Figura 2: Carta de Superficie pronosticada por el modelo numérico norteamericano GFS para el próximo jueves 15 de junio de 2017 a las 9 am. HOA (Fuente: wxmaps.org). 

El pronóstico de precipitación del modelo numérico norteamericano GFS (Figura 3) nos indica también que este ciclón dejara mucha lluvia en Chile central y nieve en la cordillera del norte de la Patagonia y zona de Cuyo en Argentina. Más de 100 mm de agua se esperarían en zonas bajas de Chile y más de 1 m de nieve en la cordillera entre el jueves 15 y viernes 16 de junio. Por otro lado, cuando el fuerte viento noroeste asociado al ciclón en su parte cálida impacte contra la cordillera de los Andes, es muy probable que genere un evento de viento zonda en el oeste de la provincia de Mendoza durante el jueves por la tarde-noche y parte del viernes.  

Figura 3: Carta de Precipitación pronosticada por el modelo numérico norteamericano GFS para el próximo viernes 16 de junio de 2017 a las 9 am. HOA (Fuente: wxmaps.org). 

En definitiva, estamos a días de un evento importante o significativo de mal tiempo para toda la costa oeste del sur de Sudamérica, con fuertes vientos, lluvias y nevadas en la cordillera, y la posibilidad de una importante tormenta de viento zonda en el norte de Patagonia y Cuyo. 

A horas de un evento extremo de precipitación en cordillera y la costa Chilena

El miercoles 10 de mayo por la noche comienza un evento de precipitación importante en la cordillera de los Andes y en Chile Central (especialmente la región de Coquimbo), que NO SOLO por las salidas mismas de los modelos numéricos de pronostico se sugiere que sera extraordinario. Un profundo sistema de baja presión, más cercano a una baja segregada que a un sistema frontal típico moviéndose al ecuador, ya se distingue en las cartas meteorológicas de dicho modelo al tiempo 0 (análisis) e imagen satelital sobre las costas del Pacifico (Figura 1). 

Figura 1: a) Carta meteorológicas en los niveles de presión de (a) 500 hPa y de (b) superficie a partir de las salidas del modelo numérico de pronostico americano GFS para el tiempo inicial 0 (análisis). (c) Imagen satelital en el canal infrarrojo para el dia 09 de mayo a las 20:45 (Hora Argentina, Fuente Servicio Meteorologico Nacional Argentina).

El pronóstico del modelo numérico GFS para 48hs y 72hs (Jueves 11 y viernes 12 de mayo a las 9am) muestra significativos valores de precipitación acumulada en 24hs cuando el sistema de baja presión cruza la cordillera (Figura 2). Los valores pronosticados de precipitación por encima de los 100mm para el total del evento, no solo para la cordillera sino también para la áreas costeras de Chile, representan más del promedio anual en algunos sitios costeros en la region de Coquimbo.

Figura 2: a) Carta pronosticada de precipitación acumulada en 24hs para (a) 11 Mayo 2017 12UTC (48hs de pronostico)  y (b) 12 Mayo 2017 12UTC (72hs de pronostico) a partir de las salidas del modelo numérico americano GFS (www.wxmaps.org).

Ahora bien el modelo de pronóstico sugiere que es un evento intenso, pero existen otros ingredientes en la tormenta que estarían presentes, y que serían similares a los documentados como claves en el evento de Marzo de 2015 que genero grandes inundaciones y serios daños en el desierto de Atacama. Esto nos hace pensar que el evento de precipitación esperado para las próximas horas podría tener características extremas también. El trabajo del Dr. Bozkurt y otros colegas de la Universidad de Chile publicado en la prestigiosa revista científica Monthly Weather Review sugiere que condiciones de anomalías positivas en la temperatura del mar a comienzos del ultimo fenómeno del Niño en el océano Pacifico durante el 2015 fueron determinantes para generar mayor cantidad de contenido de vapor en la atmosfera, y que luego combinado con un sistema de baja presión segregada en latitudes subtropicales, desencadeno en las torrenciales lluvias sobre tierras prácticamente sin vegetación y los consecuentes aludes. (ver detalles en el paper)

Bozkurt, D., R. Rondanelli, R. Garreaud, and A. Arriagada, 2016: Impact of Warmer Eastern Tropical Pacific SST on the March 2015 Atacama Floods. Mon. Wea. Rev.,144, 4441–4460, doi: 10.1175/MWR-D-16-0041.1

http://journals.ametsoc.org/doi/abs/10.1175/MWR-D-16-0041.1

La Figura 3 nos muestra que existen anomalías positivas de la temperatura del mar por estos días y que serían el preludio de un nuevo episodio del Niño. Mientras que el campo de vapor de agua pronosticado para los días de la tormenta (Figura 4) indican una cierta conexión con vapor proveniente del océano Pacifico tropical, al igual que fue documentado para el evento de Marzo de 2015 por Bozkurt et al. (2016). 

Figura 3: Temperaturas de la superficie del mar y sus anomalias (Fuente National Weather Service US)

Existe la posibilidad entonces que el evento de precipitación esperado para las próximas horas adquiera características extremas, con el potencial de generar posibles aluviones y deslizamientos, en especial sobre la región Coquimbo en Chile. En las partes más altas de la cordillera se esperan grandes cantidades de nieve, que indudablemente cortara el paso Cristo Redentor por unos días. 

Para finalizar, me gustaría remarcar enfáticamente el importante rol de la actividad científica previa en documentar ingredientes claves de un evento extremo que ya ocurrió, y que en este caso, es un vital apoyo para interpretar que este evento podría ser otro evento extremo en la región. Veremos qué pasa.

Figura 4: Carta de Agua precipiable (contenido de vapor) pronosticada para el 11 de mayo 2017 12UTC del modelo americano GFS.

Una Gota Fría en acción sobre nosotros…

Un sistema de baja presión bien definido en niveles medios de la atmosfera, y no tan bien definido en niveles cercanos a la superficie, es conocido en la jerga meteorológica como ‘’Gota Fría’’… 

En la carta de presión de anoche en el nivel de 500hPa (~ 5000 metros de altura, ver Fig.1),  puede distinguirse claramente el centro de baja presión (curva cerrada de mínimo de presión y temperaturas mas frías que su entorno).

Fig.1: Carta de presion en el nivel de 500 hPa  (~ 5000 metros de altura)

Alrededor de dicho centro de baja presión, circulan vientos en el sentido de las agujas del reloj (en el Hemisferio Sur) y corrientes ascendentes que favorecen a la formación de una nubosidad curvada o enrulada como se ve sobre las costas de Chile en ambas imagenes satelitales (Fig 2). Las imágenes satelitales a diferentes tiempos nos permiten, a su vez, ver su evolución y su avance hacia el continente.

Fig.2: Imagenes satelitales en el canal visible a las (a) 1445UTC (1145 Hora Local) y (b) 1745UTC (1445 Hora Local).

En una ampliación de la imagen satelital en el canal visible (Fig. 3), se distingue bien la nubosidad enrulada [o tipo ciclónica (ciclón = sistema de baja presión)]. Se distingue también la actividad convectiva que usualmente las gotas frías originan sobre la cordillera y a sotavento de la misma, especialmente en las estaciones de transición (otoño y primavera) y verano. A partir de alrededor de las 16.30 Hora local, los yunques  o topes de las nubes tipo cumuliforme formada sobre la cordillera cubrieron el cielo de la ciudad Mendoza (ver Fig. 3). Notar como los yunques tienen una dirección NorEste-SurOeste debido a los vientos del NorOeste que dominan en niveles medios de la atmosfera. 

Fig.3: Imagen satelital en el canal visible amplificada sobre la region de Cuyo a las (a) 1445UTC (1145 Hora Local)

No es sorpresa entonces, los chaparrones y las tormentas, con sus truenos y ráfagas, que nos están afectando en este momento (18.30 Hora Local ver Fig. 4), y continuaran durante la madrugada sobre el llano  de Mendoza. Mañana por la tarde-noche iran mejorando las condiciones del tiempo una vez que la gota fría se haya desplazado hacia el este de Argentina.

Fig.4: Imagen satelital en el canal visible amplificada sobre la region de Cuyo a las (a) 2135UTC (1835 Hora Local).

Frente frio y sus amigos a la vista..

Un frente frio avanzando hacia el ecuador se distingue claramente en la imagen satelital sobre el norte de la Patagonia. Dicho frente desplaza, en su avance al ecuador, al aire humedo y calido, (ubicado al noreste del mismo), y deja a su paso una masa aire del aire mas frio y seco (ubicada al sureste del mismo en la imagen).

Si vemos la imagen satelital amplificada para la region de Cuyo en Argentina podemos apreciar mas detalles distintos fenomenos metorologicos que van ocurriendo con el avance del frente.

Sobre la cordillera de los Andes del sur de Mendoza, se distingue la nube ''pared'' asociada al fenomeno de viento "zonda". El zonda es un viento fuerte, calido y seco que desciende por las laderas  de los Andes, y en consecuencia favorece la evaporacion y disrupcion de las nubes. Notar la zona de cielos despejados inmediatamente al este de la nube pared. Segun los datos de las 18hs de la estacion Malargue, se registran vientos de 30km/h del Oeste, polvo leventado por el viento, una temperatura de 24ºC y una humedad relativa de solo el 14%.

Asimimo, al sur de Malargue e inmediatamente a sotavento de la cordillera en el norte de Neuquen, se distingue nubisidad producida por "ondas de montañas" (i.e,. ondas generadas en niveles medios de la atmosfera cuando el fuerte viento del oeste impacta contra la cordillera) .

Muy interesante tambien son las zonas de intensas tormentas convectivas que se estan desarrollando La Pampa y sur de Buenos Aires por delante del frente frio. Dichas tormentas podrian ser gatilladas por una zona de discontinuidad o de fuerte cambio de humedad en la region Pampeana, una especie de frente de humedad que se denomina "linea seca", y usalmente se progresan por delante de los frentes frios.

Análisis meteorológico del evento de aluviones del 25Feb2017 en cordillera

Este reporte describe brevemente las condiciones sinopticas que generaron tormentas en la cordillera de los Andes (30ºS-36ºS). Como se ira mostrando en las Figuras, el episodio del 25 Feb 2017 se correspondio a las tormentas de verano tipo TWW (del ingles, Trough Weak Winds) de acuerdo al paper de Viale and Garreaud (2014, de aquí en adelante VG14). Según dicho trabajo, este tipo de tormentas acumulan el mayor porcentaje (~80%) de las escasas precipitaciones de verano (estacion seca) en la cordillera de los Andes subtropicales (30ºS-36ºS), y ocasionalmente producen deslizamientos en laderas y crecidas abruptas de los rios. El episodio de del 25 Feb 2017 ocurrieron deslizamientos y abrutas crecidas de rios que originaron serios trastornos, especialmente en lado chileno, tales como cortes de ruta, corte de agua por varios dias en Santiago de Chile, gente varada por varios dias (Terma del Flaco) y hasta desaparecidos y muertos en la zona del rio Aconcagua en Los Andes. El presente informe se focaliza en las condiciones meteorologicas asociadas mas que en otros aspectos relacionados a los aluviones (afectados, pronosticos, emision de alertas, etc.).

Fig.1: (a) Campos medios y anomalias estandarizadas (b) de altura geopotencial de 500hPa para las tormentas TWW de VG14. (c) y (d) Campo de altura geopotencial de 500 hPa y sus anomalias para el dia de los Aluviones 18UTC 25Feb2017.

La Figuras1 y 2 muestra como los campos medios y anomalos en niveles bajos e intermedios de la atmosfera de las tormentas tipo TWW se corresponden muy bien con los campos observados el 25 de Febrero de 2017. En dicha fecha, sobresale el dominio de altas presiones y temperaturas en el norte de la Patagonia (Figs. 1a y 2a), responsable de transportar aire calido y paulatinamente mas inestable desde el continente hacia la cordillera, y el avanze de una debil y pequeña zona con bajas presiones en 500hPa sobre latitudes subtropicales (Fig.1a), que finalmente gatillan las tormentas convectivas en la cordillera. Cabe recordar que en el centro-oeste de Argentina durante toda la semana previa al sabado 25 de Febrero de 2017 estuvo afectada por una ola de calor, ocasionada por una masa de aire con muy altas temperaturas, que gradualmente fue penentrando desde el continente hacia el interior de la cordillera (ver Fig 3 analisis de trayectorias).  En el campo de anomalias (Figs.1d y 2c), se distingue las anomalias positivas de presion pero no las negativas asociadas a la aproximacion del sutil nucleo frio de altura. El sistema de alta paresion genera vientos del este sobre las planicies de Argentina que transporta y acumula el aire calido y humedo sobre las laderas orientales de la cordillera (Figs. 2b y 2d). 

Fig2. (a) Campos anomalo de altura geopotencial (lineas) y temperatura (sombreado) en 850hPa y (b) campo medio de 700hPa de humedad especifica (lineas) y vientos para las tormentas TWW de VG14. Respectivos mapas para el dia de los Aluviones 18UTC 25Feb2017 con (c) Campo anomalo de Temp en 850hPa y (d) Campo de humedad y vientos en 700hPa.

Fig. 3: (izquierda) Analisis de trajectorias de parcelas 48 hs (desde  18UTC 23Feb 2017 a 18UTC 25Feb 2017) que terminaron sobre la cordillera el dia del aluvion 2017. (derecha) Analisis de trayectoria para el conjunto de tormentas tipo TWW documentadas en VG14.

El perfil vertical de la atmosfera representados por las observaciones de radiosondeos evidencia que la circulacion del este llega hasta las costas del Pacifico (Fig. 4c). Del lado Argentino (Fig. 4d), no es evindente la circulacio del este, sino mas bien del norte, lo cual probablemente se deba a la posicion de la estacion con respecto a la circulacion ciclonica en altura. No obstante en ambos  sondeos, se distingue cierta inestabilidad desde aproximadamente el nivel de 3000 m hacia arriba (distinguible tambien en los indices de inestabilidad). Dichas caracteristicas en el perfil vertical de la atmosfera (cirulacion debil o del este y cierta inestabilidad en niveles intermedios) fueron encontradas para el conjunto de dias con tormentas TWW (Figs. 4a y 4b).

 Fig.4: Radiosondeos medios para diferentes tipos de tormentas de verano en (a) Santo Domingo y (b) Mendoza (adaptado de VG14). (c) y (d) Correspondientes radiosondeos para Santo Domingo y Mendoza a las 12UTC 25 Feb 2017 durante el dia de los aluviones 2017.

Las imágenes satelitales durante el 25 de Febrero de 2017 denotan la ocurrencia de nubes convectivas restringidas mayormente sobre la cordillera al igual que el caso ejemplificado en el paper VG14 (Figura 5). Mientras que el analisis de trayectorias presentado en la Figura 6 dan cuenta tambien de que el episodio de Febrero 2017 se correspondio al conjunto de trayectorias de dias de tormentas TWW. 

Fig. 5: Imágenes visibles e infrarrojo durante la tarde del 25Feb2017 (izquierda) e imagen visible para otro ejemplo de tormentas TWW adaptada de VG14.

Para finalizar, se presenta la figura esquematica de las tormentas tipo TWW del paper VG14 que resume las principales caracteristicas meteorologicas de las mismas (Fig.6b). Ellas son vientos debiles en los niveles intermedios de la atmosfera y por encima de la cordillera, que permite el ingreso de aire calido del verano desde el continente hasta bien el interior de la cordillera (comparar con figura 6a esquematica de dias sin desarrollo convectivo lo suficientemente profundo para que generen precipitaciones). Al mismo tiempo, diferentes circulaciones locales de tipo valle y montaña de diferentes escalas espaciales se potencian bajo situaciones de vientos de escala sinoptica mas debiles, lo cual favorecen tambien al desarrollo de convectivas dentro de la cordillera sumado al avanze del sistema de  baja presion y su condicion de inestabilidad.   

Fig. 7: Modelo conceptual de caractaresiticas meteorologicas sobresalientes durante tormentas de verano tipo TWW y dias sin precipitacion en el verano sobre la cordillera de los Andes subtropicales (30S-36S). Adaptado de Viale and Garreaud (2014).

Referencias

Viale, M., and R. Garreaud, 2014: Summer precipitation events over the western slopes of the subtropical Andes. Mon. Wea. Rev., 142, 1074-1092.

Garreaud R., and M. Viale, 2014: Análisis de los fenómenos meteorológicos y climáticos que afectan la cuenca del río Maipo. Aquae Papers, 5(*),17-29.  (*) Volumen especial dedicado a la Determinación de posibles impactos en la gestión de los abastecimientos humanos de agua situados en la zona metropolitana de Chile provocada por el cambio climático.