Simulación numérica de una brisa de tierra
Publicado: Sab Sep 21, 2013 12:50 am
Abro este tema para mostrarles algunas simulaciones numéricas (en rigor son pronósticos) que estuve haciendo para la materia de mesometeorología. Tengo varios eventos en carpeta. Empiezo por esta brisa de tierra registrada el 8 de junio pasado sobre el litoral atlántico de la provincia de Buenos Aires.
Les dejo primero que nada una imagen satelital visible donde se ve clarito a doña brisa de tierra circulando por el mar.

Y les dejo un mapa de superficie de lo que sucedía esa mañana

En líneas generales lo que ocurrió fue que el día previo pasó un frente frío sin grandes cambios, sólo trajo una masa de aire más frío desde la Patagonia, y después un anticiclón se ubicó justo sobre la provincia de Buenos Aires que registró mínimas bajo cero, en general en el rango de 0 a -5°C. Ahora bien, si las brisas se dan como resultado de la diferente temperatura de las superficies (producido en este caso por la diferente tasa de enfriamiento nocturno que conlleva a una diferencia en la presión y que repercute en una aceleración del flujo de la zona más fría a la más caliente), hay que tener en cuenta que en este caso la temperatura del mar rondaba por los 15°C en la zona. De esta manera entre tierra y mar se establecía una diferencia térmica del orden de los 15°C, por lo que no es nada descabellado pensar que una brisa de tierra se puede desarrollar. Tiendo a pensar que se da muchas más veces de las que nosotros nos damos cuenta.
En fin, tuve la idea de probar si con el modelo WRF, corriendo a 2 km de resolución se podía reproducir esto. No importa que tan bien ve el comportamiento de la brisa, sino si es capaz de verlo. En teoría con esa resolución debería poder resolverlo, por lo que esto no fue más que un juego, que de hecho dio algunas cosas interesantes para analizar.
Lo que les dejo a continuación es la secuencia de temperaturas a 2 metros de la superficie desde las 9 de la noche hasta las 9 de la mañana siguiente. En sombreado están las temperaturas, y en contorno se ven líneas de igual humedad específica, mientras que las barbas indican vientos. Noten que las horas están en UTC, o sea que para sacar la hora local hay que restarle 3 horas.
Verán al principio que el flujo es bien SO tras el pasaje del frente. Ahora, si analizan en detalle notarán que cuando el viento cruza la costa, se tuerce un poco hacia el Este, es decir sopla más del Oeste. Esto es un efecto causado por la mayor rugosidad del terreno en comparación con el mar que tuerce el aire más hacia las bajas presiones.




Notarán también que a medida que transcurren las horas el efecto de ese cambio del viento en el continente se hace más notorio. También si se fijan bien, verán que el aire una vez que sale de vuelta al mar por la costa sudeste de Buenos Aires ya lo hace con una dirección más del Oeste, y llega un punto en donde converge con el aire que tuvo toda una trayectoria oceánica y nunca ingresó al continente, pasando justo al sur de lo que sería Mar del Plata. Para que vean más claro lo que digo, les dejo un mapa de convergencia en el nivel de 1000 hPa (a unos 200 metros de la superficie), donde en colores amarillos y rojos se ve esta zona de convergencia paralela a la costa y que al noreste de Mar del Plata se extiende por el mar.

¿Porqué insisto tanto con esto? Simplemente porque ahora van a ver que la brisa casi que se inicia a partir de esta zona de convergencia. Continuemos la película desde la 1 de la mañana


Y acá la brisa comienza a emerger del continente para introducirse en el mar



Noten como el aire frío sale del continente y se mete en el mar. Igual, el contraste térmico a ambos lados del frente de brisa se reduce muy rápidamente a medida que el frente se adentra en el mar. Esto se explica porque el aire enfriado en el continente, al introducirse en las aguas relativamente cálidas empieza a recibir calor y humedad desde la superficie del mar. Esto hace que el aire se modifique rápidamente y pronto adquiera, según el modelo, las características del mar. En consecuencia, el contraste térmico se pierde a ambos lados del frente. Y el frente de brisa no es otra cosa que una línea de convergencia (noten que está acompañado por un máximo de humedad y por un cambio marcado de la dirección del viento, que más tarde se perderá) que se mueve por el mar.







Y para que vean que esto tiene movimientos verticales asociados, les dejo un par de mapas de humedad en el nivel de 950 hPa (sombreado), junto con movimientos verticales en contorno (en líneas continuas son los movimientos de ascenso, en unidades de cm/s)


Si nos guiamos por las zonas saturadas para ver donde habría nubosidad según el modelo, debería haberla en el este de la brisa.
Obviamente, no es perfecto el pronóstico, tiene errores en la posición de la brisa y en la humedad por lo visto. Pero es muy bueno porque sirve para entender un poco mejor qué es lo que está pasando. Además, un detalle no menor, si se guían por las temperaturas sobre el continente que da el modelo, claramente son mayores que las reales observadas. Es decir que el modelo sobreestima la temperatura (algo que es muy común que pase en este tipo de situaciones), y por ende subestima el contraste térmica entre tierra y mar. No obstante esto, el modelo aun así representa la brisa de tierra.
Hay más detalles en el tintero que voy a obviar para no hacer esto más largo de lo que ya es, espero que les guste y obvio que cualquier pregunta es más que bienvenida.
Les dejo primero que nada una imagen satelital visible donde se ve clarito a doña brisa de tierra circulando por el mar.

Y les dejo un mapa de superficie de lo que sucedía esa mañana

En líneas generales lo que ocurrió fue que el día previo pasó un frente frío sin grandes cambios, sólo trajo una masa de aire más frío desde la Patagonia, y después un anticiclón se ubicó justo sobre la provincia de Buenos Aires que registró mínimas bajo cero, en general en el rango de 0 a -5°C. Ahora bien, si las brisas se dan como resultado de la diferente temperatura de las superficies (producido en este caso por la diferente tasa de enfriamiento nocturno que conlleva a una diferencia en la presión y que repercute en una aceleración del flujo de la zona más fría a la más caliente), hay que tener en cuenta que en este caso la temperatura del mar rondaba por los 15°C en la zona. De esta manera entre tierra y mar se establecía una diferencia térmica del orden de los 15°C, por lo que no es nada descabellado pensar que una brisa de tierra se puede desarrollar. Tiendo a pensar que se da muchas más veces de las que nosotros nos damos cuenta.
En fin, tuve la idea de probar si con el modelo WRF, corriendo a 2 km de resolución se podía reproducir esto. No importa que tan bien ve el comportamiento de la brisa, sino si es capaz de verlo. En teoría con esa resolución debería poder resolverlo, por lo que esto no fue más que un juego, que de hecho dio algunas cosas interesantes para analizar.
Lo que les dejo a continuación es la secuencia de temperaturas a 2 metros de la superficie desde las 9 de la noche hasta las 9 de la mañana siguiente. En sombreado están las temperaturas, y en contorno se ven líneas de igual humedad específica, mientras que las barbas indican vientos. Noten que las horas están en UTC, o sea que para sacar la hora local hay que restarle 3 horas.
Verán al principio que el flujo es bien SO tras el pasaje del frente. Ahora, si analizan en detalle notarán que cuando el viento cruza la costa, se tuerce un poco hacia el Este, es decir sopla más del Oeste. Esto es un efecto causado por la mayor rugosidad del terreno en comparación con el mar que tuerce el aire más hacia las bajas presiones.




Notarán también que a medida que transcurren las horas el efecto de ese cambio del viento en el continente se hace más notorio. También si se fijan bien, verán que el aire una vez que sale de vuelta al mar por la costa sudeste de Buenos Aires ya lo hace con una dirección más del Oeste, y llega un punto en donde converge con el aire que tuvo toda una trayectoria oceánica y nunca ingresó al continente, pasando justo al sur de lo que sería Mar del Plata. Para que vean más claro lo que digo, les dejo un mapa de convergencia en el nivel de 1000 hPa (a unos 200 metros de la superficie), donde en colores amarillos y rojos se ve esta zona de convergencia paralela a la costa y que al noreste de Mar del Plata se extiende por el mar.

¿Porqué insisto tanto con esto? Simplemente porque ahora van a ver que la brisa casi que se inicia a partir de esta zona de convergencia. Continuemos la película desde la 1 de la mañana


Y acá la brisa comienza a emerger del continente para introducirse en el mar



Noten como el aire frío sale del continente y se mete en el mar. Igual, el contraste térmico a ambos lados del frente de brisa se reduce muy rápidamente a medida que el frente se adentra en el mar. Esto se explica porque el aire enfriado en el continente, al introducirse en las aguas relativamente cálidas empieza a recibir calor y humedad desde la superficie del mar. Esto hace que el aire se modifique rápidamente y pronto adquiera, según el modelo, las características del mar. En consecuencia, el contraste térmico se pierde a ambos lados del frente. Y el frente de brisa no es otra cosa que una línea de convergencia (noten que está acompañado por un máximo de humedad y por un cambio marcado de la dirección del viento, que más tarde se perderá) que se mueve por el mar.







Y para que vean que esto tiene movimientos verticales asociados, les dejo un par de mapas de humedad en el nivel de 950 hPa (sombreado), junto con movimientos verticales en contorno (en líneas continuas son los movimientos de ascenso, en unidades de cm/s)


Si nos guiamos por las zonas saturadas para ver donde habría nubosidad según el modelo, debería haberla en el este de la brisa.
Obviamente, no es perfecto el pronóstico, tiene errores en la posición de la brisa y en la humedad por lo visto. Pero es muy bueno porque sirve para entender un poco mejor qué es lo que está pasando. Además, un detalle no menor, si se guían por las temperaturas sobre el continente que da el modelo, claramente son mayores que las reales observadas. Es decir que el modelo sobreestima la temperatura (algo que es muy común que pase en este tipo de situaciones), y por ende subestima el contraste térmica entre tierra y mar. No obstante esto, el modelo aun así representa la brisa de tierra.
Hay más detalles en el tintero que voy a obviar para no hacer esto más largo de lo que ya es, espero que les guste y obvio que cualquier pregunta es más que bienvenida.