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Simulación numérica de una brisa de tierra

Publicado: Sab Sep 21, 2013 12:50 am
por marcos82
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.

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

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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.

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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.

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¿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

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

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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.

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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)

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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.

Re: Simulación numérica de una brisa de tierra

Publicado: Sab Sep 21, 2013 10:36 am
por federico
¡¡¡¡Muy bueno Marcos!!!! que bien se nota a partir de las 7 de la mañana el máximo de humedad sobre la brisa.

Me quedó una duda nada más, ¿A qué se debe que la costa sur halla subido la temperatura luego del paso de la brisa?

Re: Simulación numérica de una brisa de tierra

Publicado: Sab Sep 21, 2013 11:45 am
por Ale de Castelar
Yo recuerdo bien este frente, porque fue posteado en el foro....

Pero ha habido otros frentes de brisa de tierra tan claritos como este? porque no los recuerdo.

Has hecho algun trabajo asi pero con frentes de brisa de rio, de esos que dejan grandes acumulados en la ribera?

Re: Simulación numérica de una brisa de tierra

Publicado: Sab Sep 21, 2013 12:43 pm
por marcos82
Respondo las preguntas. No sé bien a que te referís con el calentamiento en la costa después del frente, Fede. Quizás a que después el continente se calienta, supongo. Eso es simplemente el calentamiento diurno después de la salida del sol, aunque se ve que durante la mañana algunos puntos se calientan antes que otros.

Respecto a lo que preguntás Ale, sí, tengo simulaciones de brisa de río. Con una incluso que genera convección, aunque en la costa uruguaya. También tengo otra del 2008 que terminó con CABA inundada, y quizás se vea, habría que probarlo, que la convección se intensifica cuando se topa con el frente de brisa, pero la convección se inicia por un forzante de gran escala, no por la brisa como fue que sucedió en la realidad. Es todo complicado eso. Y también tengo otro caso que la CABA se inundó de noche, presumiblemente por otro frente de brisa proveniente del Uruguay. El modelo ve una convergencia en la costa, con ascensos y todo, pero no dispara nada. Y por último hice una simulación en alta resolución del evento del 2 de abril, a ver si algún forzante similar pudo haber provocado el evento, pero el modelo no muestra nada de eso. Ve acumulados puntuales de 250 mm por ejemplo en el NE de Buenos Aires y en Uruguay, pero no parece reaccionar a forzantes tipo brisa, sino que lo asocia a la gran escala aparentemente.

Igual, hay trabajos publicados de un caso de brisa de río en el 2006 que se ve muy lindo, corriendo este modelo a 3 km. Son de la Revista Meteorológica, y de hecho el autor del trabajo es el fundador de este foro.

Re: Simulación numérica de una brisa de tierra

Publicado: Sab Sep 21, 2013 1:31 pm
por Seba
Espectacular Marcos!!

Re: Simulación numérica de una brisa de tierra

Publicado: Sab Sep 21, 2013 1:35 pm
por federico
A esto me refiero, a las 2 de la mañana la costa sur de Bs As tiene temperaturas del orden de los 5 grados y despues que pasa la brisa, a las 5 de la mañana, la temperatura es del orden los 9 grados

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Re: Simulación numérica de una brisa de tierra

Publicado: Sab Sep 21, 2013 1:42 pm
por marcos82
Jajaja, yo lo veo exactamente al revés. Yo a las 2, bien sobre la costa veo valores de 7-8°C, y a las 5, en esa zona la temperatura cae a unos 3 o 4°C. Quizás lo que confunde es la lengua de aire frío que se mete en el mar por detrás del frente de brisa, que tiene la misma forma que la costa.

Re: Simulación numérica de una brisa de tierra

Publicado: Sab Sep 21, 2013 1:51 pm
por Marcelo
Buenas, yo lo que veo es que el colorcito que representa 9-10ºC es muy parecido al de 13-14ºC, y eso puede contribuir a alguna confusión, sobre todo en la zona bien costera donde el gradiente es muy fuerte. Por ejemplo, en la costa sur/sudoeste de la provincia a las 2.00 nos vamos rápido de 5ºC a 13ºC. A las 5.00 los 13ºC ya quedan bastante más lejos debido a la brisa y vemos más bien un gradiente rápido de 3ºC a 9ºC.

Re: Simulación numérica de una brisa de tierra

Publicado: Sab Sep 21, 2013 2:50 pm
por federico
marcos82 escribió:Jajaja, yo lo veo exactamente al revés. Yo a las 2, bien sobre la costa veo valores de 7-8°C, y a las 5, en esa zona la temperatura cae a unos 3 o 4°C. Quizás lo que confunde es la lengua de aire frío que se mete en el mar por detrás del frente de brisa, que tiene la misma forma que la costa.
es verdad, vi cualquier cosa :lol: :lol: :lol: :lol:

Re: Simulación numérica de una brisa de tierra

Publicado: Mié Sep 25, 2013 3:33 pm
por fmpiscitelli
No había visto este post!. Muy bueno, Marcos!.

Gracias por el aporte