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.