Sistema Predicción de galernas - Isabel Lete
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Sistema Predicción de galernas - Isabel Lete

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Sistema de predicción de galernas compartido por Isabel Lete Lombardero (lakapitana3@gmail.com) dentro de la charla "Galernas en el cantábrico" realizada en Portugalete el 17 de octubre de 2013......

Sistema de predicción de galernas compartido por Isabel Lete Lombardero (lakapitana3@gmail.com) dentro de la charla "Galernas en el cantábrico" realizada en Portugalete el 17 de octubre de 2013 dentro del ciclo de charlas organizado por la cofradía

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  • 1. MODELIZANDO LA GALERNA AGEOSTRÓFICA DEL CANTÁBRICO Isabel Lete 2013 MODELIZANDO LA GALERNA AGEOSTRÓFICA DEL CANTÁBRICO Getxo, 2013 Autora: Isabel Lete 1
  • 2. MODELIZANDO LA GALERNA AGEOSTRÓFICA DEL CANTÁBRICO Isabel Lete 2013 RESUMEN .......................................................................................................................................................... 3 OBJETIVO .......................................................................................................................................................... 4 FENOMENOLOGÍA ........................................................................................................................................... 5 DESCRIPCIÓN DE LA HERRAMIENTA ....................................................................................................... 10 VARIABLES METEOROLÓGICAS Y OCEANOGRÁFICAS .................................................................................................. 10 FUENTES EXTERNAS ....................................................................................................................................................................... 11 RECOGIDA DE DATOS: ENLACES ............................................................................................................................................... 12 FUENTES PROPIAS ............................................................................................................................................................................ 13 IONIZACIÓN DEL AIRE............................................................................................................................13 DESVÍO MAGNÉTICO .............................................................................................................................13 EQUIPAMIENTO RAYMARINE ................................................................................................................14 ESTACIÓN METEOROLÓGICA .................................................................................................................15 TOMA DE DATOS ........................................................................................................................................... 17 FORMULACIÓN UTILIZADA ........................................................................................................................ 25 DISTANCIA RECORRIDA POR LA PERTURBACIÓN ....................................................................................25 VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN DE LA PERTURBACIÓN ...........................................................................25 INTENSIDAD DEL VIENTO.......................................................................................................................26 VIENTO AGEOSTRÓFICO ........................................................................................................................28 ALGORITMOS Y CORRECCIONES ............................................................................................................30 ECUACIONES DE LA HIDROSTÁTICA .......................................................................................................31 CALCULADORAS ............................................................................................................................................ 32 ANÁLISIS DE LOS DATOS: BALANCE MESOESCALAR ........................................................................... 34 ANÁLISIS DE LOS DATOS: BALANCE LOCAL ........................................................................................... 34 RESULTADOS: CRITERIOS DE ALARMAS ................................................................................................ 35 PROCEDIMIENTO DE PREDICCIÓN ........................................................................................................... 38 CONCLUSIONES .............................................................................................................................................. 38 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................................................... 40 GLOSARIO ....................................................................................................................................................... 41 LISTADO DE FIGURAS .................................................................................................................................. 42 2
  • 3. MODELIZANDO LA GALERNA AGEOSTRÓFICA DEL CANTÁBRICO Isabel Lete 2013 RESUMEN La galerna ageostrófica del Cantábrico es un fenómeno adverso englobado en las perturbaciones atrapadas en la costa (Coastally Trapped Disturbances, CTD) que lanza a lo largo de la costa cantábrica un chorro de ráfagas de viento súbito y violento de componente WNW y que se desplaza de oeste a este entre los meses de mayo a octubre intensificándose en el Cantábrico oriental (figura 7) ; su peligrosidad viene dada por la dificultad de su predicción ya que tanto la dirección de las violentas rachas de viento como su desplazamiento son ageostróficas, esto es, perpendicular al gradiente de presión mesoescalar. La galerna ageostrófica aparece en el momento en que por la mar entra una masa de aire fría y húmeda (Marine Boundary Layer, MBL) y sobre ella, procedente de tierra, otra masa de aire caliente y menos húmeda que ejerce de tapón. En el caso de que se den ciertos factores generadores se desarrolla la perturbación en la MBL (figura 2). Las perturbaciones californianas conocidas como “southerlies”, “Californian Eddies” o “Wind Reversals” han sido profusamente estudiadas durante las últimas décadas (Reason. et alter, 1999) y después de varias hipótesis, han llegado a la conclusión de que dichas perturbaciones se propagan como una onda de Kelvin con tres capas atmosféricas, en nuestro caso, estudiamos también la capa superficial marina, el afloramiento de aguas profundas (upwelling) que antecede a la perturbación, y su interacción con la capa adyacente atmosférica por su importancia a nivel conceptual en cuanto a la comprensión de la génesis del fenómeno. El estudio de campo consiste en dos campañas de recogida de datos (atmosféricos: Presión a nivel de mar (SLP), Temperatura del aire a nivel de mar (SLT), humedad relativa a nivel de mar (SLh), dirección del viento (Wdir), velocidad del viento (Wsp), dirección de las rachas (gust dir), intensidad de las rachas (gust sp), ionización del aire (Ion-), y oceanográficos: SST, SSS, marea y estado de la mar, olas, nubes, lluvia y visibilidad) de diferentes fuentes y de una estación colocada a bordo del “Lete V” que nos proporciona datos minutales en diferentes puntos de la costa vasca y su posterior análisis. Debido a la naturaleza del fenómeno, el hecho de que estas rachas de viento ageostrófico no se correspondan con el balance geostrófico ni en intensidad, ni en dirección ni en velocidad de desplazamiento, los datos obtenidos a bordo del “Lete V” son de gran valor, ya que no hay otros registros con la frecuencia adaptada a la duración de las rachas (entre 2 y 5 minutos) en las que la intensidad del viento pasa de 0 hasta 100 km h-1 en pocos segundos para ir decayendo paulatinamente (figura 4). La frecuencia de recogida de datos en nuestra estación es de cada 1 minuto, mientras que en las estaciones fijas de EUSKALMET es de 10 minutos y en las de AEMET de 30 minutos. 3
  • 4. MODELIZANDO LA GALERNA AGEOSTRÓFICA DEL CANTÁBRICO Isabel Lete 2013 OBJETIV O El objeto del presente trabajo es el diseño de un sistema complejo de predicción de las galernas con el tiempo suficiente (3 horas) para la prevención de la población costera y la minimización de sus efectos adversos. Dicho sistema tiene en cuenta la combinación de la variación de las variables a niveles sinóptico, mesoescalar y local. El sistema estaría basado en una aplicación pública que incluyese el balance mesoescalar de la evolución de las variables meteorológicas y oceanográficas proporcionadas por las estaciones fijas costeras, boyas, sondeos y satelitales, al que cada usuario pudiese conectar su estación local y sensores propios y obtener como resultado la previsión del fenómeno adverso en tiempo e intensidad en su localidad. figura 1: sistema de predicción de la galerna ageostrófica La herramienta que describiré a continuación es la que nos facilitará los balances mesoescalar y locales y es la que estaría integrada en la aplicación con acceso público, y ha de estar, por lo tanto, alimentada y actualizada “on line” de los datos proporcionados por las diversas estaciones. La importancia de esta herramienta son los algoritmos, las ecuaciones y los criterios de alarmas elaborados para el cálculo de las tendencias de las diferentes variables y los gradientes que se describen en el capítulo “formulación utilizada”. 4
  • 5. MODELIZANDO LA GALERNA AGEOSTRÓFICA DEL CANTÁBRICO Isabel Lete 2013 FENOM ENOLOGÍA La galerna ageostrófica aparece en el momento en que por la mar entra una masa de aire fría y húmeda (MBL) y sobre ella, procedente de tierra, otra masa de aire caliente y menos húmeda que ejerce de tapón. Durante el día la tierra se calienta y por el efecto Föehn el aire que entra por Cádiz asciende sufriendo un enfriamiento adiabático seco (-1º/100m) y perdiendo humedad, para seguir su ascenso por un proceso adiabático saturado (-0,5ºC/100m). Atraviesa la meseta castellana en dirección Burdeos y al bajar por la cornisa cantábrica, desciende sufriendo un calentamiento adiabático saturado (+1º/100m) por el que esta masa de aire es más caliente y menos húmeda que cuando entró por Cádiz. Este proceso convectivo hace que se produzca una baja térmica mesoescalar sobre tierra que tiende a rellenarse por una advección de aire más frío y húmedo procedente de la mar. Este transporte de aire es el viento de la galerna. figura 2: Efecto Föehn y advección del aire marino frío y húmedo MBL. El viento de la galerna es un flujo ageostrófico que responde a los intensos gradientes mesoescalares de presión que se producen a lo largo de la costa. P  al W y P al E. Esta tendencia barométrica opuesta es debida al flujo a escala sinóptica a 850 mb y a la advección de masas de aire frío del NW y cálido del SW con fuerte contraste térmico en la interfase, sobre el Cantábrico. figura 3: mesobaja 5
  • 6. MODELIZANDO LA GALERNA AGEOSTRÓFICA DEL CANTÁBRICO Isabel Lete 2013 Figura 4: rachas de viento ageostrófico Este comportamiento ageostrófico del viento se puede apreciar en las siguientes perturbaciones, cuya clasificación propongo: 1. Galerna ageostrófica pura 2. Dos Subtipos: comportamiento ageostrófico de temporales: 2.1. Frente Frío: incremento de la intensidad del viento. 2.2. Línea de turbonada: caída de la dirección hacia el W, WNW e incremento en la intensidad. La galerna corta de manera brusca un caluroso y apacible día de verano, su disparo supone el rápido role del viento de sures flojos y variables al oeste y noroeste, un descenso brusco del termómetro de más de 7 en 20 minutos y un ascenso igualmente precipitado de la humedad. Definida como un viento muy fuerte y racheado de F>7 (>60 km h-1 >30 nudos >14 m s-1), acompañado o no de precipitaciones, se puede producir en la costa cantábrica asociada a fenómenos de ciclogénesis, líneas de turbonada, frentes fríos y cálidos y también por un proceso ageostrófico mesoescalar que vamos a definir aquí como “la galerna ageostrófica del Cantábrico”, y cuyas características son las siguientes: Diferencia entre la temperatura del aire y la del agua > 8  formación de estratos SST/air T >8 y SST cayendo 1 /12h y upwelling; Tª aire en rápido ascenso desde la mañana y formación de Str y Cu sobre Matxitxako. Nubes altas previas: Cs densos; CiCu muy abundantes; CiSt que acompañan al chorro en altura y yunque de CuNb sin base. Bochorno. Aparecer una pared de bruma unas 10 millas mar adentro. Pueden aparecer cúmulos en la vertical de Cabo Matxitxako, que se deshacen y vuelven a generase. Unos 20 ó 30 minutos antes de la galerna, penetran estratos bajos desde la mar hacia tierra. De mar llana a mar gruesa. Tª del aire: superior a 27 C junio, 30 C julio y agosto y 29 C septiembre Humedad relativa en descenso hasta: h: en torno al 40%. Se produce después de dos días de NE con upwelling. 6
  • 7. MODELIZANDO LA GALERNA AGEOSTRÓFICA DEL CANTÁBRICO Isabel Lete 2013 Viento débil terrestre muy caliente, de dirección variable de componente sur con sensación de bochorno (h>40%). Al ascender rápidamente genera P entrando el chorro de aire frío y húmedo del NW. A escala sinóptica: SL: B1 frente a Finisterre (aire caliente SW) y B2 sobre cantábrico (cuña aire frío NW) Nube rollo al aproximarse-generarse (shelf cloud) Al nivel de 850 mb: ∆T Finisterre – Higer => 8 C Al nivel de 500 mb: ∆T Finisterre – Higer => 4 C Al nivel de 300 mb: convergencia ondulatoria aire frío /cálido ; chorro del SW Algarbe – Burdeos Velocidad de la propagación: U: desde 6 8 ms-1 en Asturias hasta 20 ms-1 en Donostia Intensidad del viento: v: velocidad del viento mayor de 20 ms-1. Dirección de propagación: a lo largo de la costa cantábrica de W a E. Proveniencia del viento: WNW-NW Gradiente de Presión y tendencia: P: 5 mb en 50 km y descenso de 6mb en 6 h. antes. Gradiente de Temperatura y tendencia: T: 13 C en 30 km y descenso de 20 C en 20 m después. Altura del chorro: z: el alcance vertical no supera los 500 – 600 m Caída pronunciada de Presión = 6mb en 6h anteriores al disparo de la perturbación con vientos flojos de componente sur. figura 5: SSP Evolución de la presión atmosférica a nivel del mar SSP al paso de una galerna en un punto de la costa vasca (04042006 – 08028 San Sebastián AEMET). La galerna ageostrófica recorre 450 km en unas 6 h. Se pueden distinguir tres zonas. La primera, entre Avilés y Cabo Mayor: la zona de desarrollo, en la que el viento no llega a la escala de fuerte. Entre Oriñón y Biarritz se encuentra la zona de máxima intensidad. En ella el viento medio en la costa alcanza los 80 km h-1, con rachas cercanas a 100 km h-1 y descensos de temperatura de 12 en 20 minutos. A partir de Biarritz la galerna entra en su fase de disipación. La velocidad de desplazamiento de la galerna aumenta conforme se propaga hacia el este, a 6 m s-1 entre Avilés y san Vicente y 8 m s-1 entre Santander y Biarritz, alcanzando su valor máximo, 20 m s-1, en Zarautz y Donostia, disminuyendo posteriormente. Su mayor intensidad se produce en la línea costera, disminuyendo rápidamente hacia el interior. Mar adentro la galerna afecta a una extensión de no más de 20 millas a partir de Cabo Higer descendiendo su intensidad muy rápidamente según nos alejamos de la línea costera. 7
  • 8. MODELIZANDO LA GALERNA AGEOSTRÓFICA DEL CANTÁBRICO Isabel Lete 2013 figura 6: área de propagación de una galerna ageostrófica La galerna ageostrófica es bastante superficial. Está limitada a la parte más baja de la troposfera, por debajo, de los 600 m. El viento es máximo en los niveles inferiores, disminuyendo con la altura. figura 7: onda de Kelvin de tres capas y superficie marina. El chorro costero es debido a la persistencia de una estructura baroclínica en el nivel más bajo de la atmósfera y su estructura está en función de la pendiente de la fuerte inversión que indica el espesor entre las capas atmosféricas. Si enfrentamos las dos capas (MBL: desde la superficie de la mar hasta los 850 hPa y la inversión: desde los 850 hPa hasta los 500 hPa), es evidente que existe un gradiente térmico en tierra que en condiciones normales provoca las brisas del NE. Sin embargo, es el gradiente térmico de la capa más baja lo que transforma el transporte del aire en un chorro ageostrófico constituyendo el efecto costero llamado galerna. 8
  • 9. MODELIZANDO LA GALERNA AGEOSTRÓFICA DEL CANTÁBRICO Isabel Lete 2013 figura 8: estructura del jet costero: MBL, inversión, superficie marina, orografía costera En el recorrido que efectúa la galerna a lo largo de la costa cantábrica de oeste a este, el viento tiende a acelerarse en los lugares en los que la costa se separa de la dirección del flujo, a la salida de los cabos, lo que aumenta la mesobaja y hace que tanto la velocidad del desplazamiento de la perturbación como la intensidad del viento vayan en aumento apreciándose su mayor velocidad entre Zarautz y Donostia. figura 9: desplazamiento de la galerna ageostrófica La estructura térmica también juega un rol predominante en la generación de la galerna, aumentando su intensidad por el efecto topográfico. figura 10: estructura térmica 9
  • 10. MODELIZANDO LA GALERNA AGEOSTRÓFICA DEL CANTÁBRICO Isabel Lete 2013 DESCRIPCIÓN DE LA H E RRAMIENTA La herramienta que he elaborado para el análisis de los datos de este estudio, está basada en un estudio empírico de la variación de las variables atmosféricas y oceanográficas intervinientes en la generación de este fenómeno en tiempo y distancia y consiste básicamente en unas hojas EXCEL con tablas correspondientes para la recogida de datos (fuentes y variables) y el análisis de los datos (balances mesoescalar y locales) para la predicción del advenimiento de una perturbación en tiempo e intensidad. VARIABLES METEOROLÓGICAS Y OCEANOGRÁFICAS Siendo las variables meteorológicas a nivel de la superficie de la mar: Presión, Temperatura, Humedad relativa, Dirección del viento, Velocidad de la racha de viento; las variables oceanográficas: estado de la marea, temperatura de la superficie del agua, salinidad de la superficie del agua; calidad del aire: concentración de iones negativos; y estado de la mar, olas, nubes, lluvia y visibilidad. Hay dos tablas para cada mes, una para el balance mesoescalar y otra para el balance local con una periodicidad de desde cada 6 horas hasta cada 1 minuto según se aproxime la perturbación. A continuación mostramos la imagen de la hoja correspondiente a los datos locales: las filas en las que aparecen las variables y las tendencias de evolución en el tiempo de la Presión, la Temperatura y la Humedad relativa, y las columnas en las que se van introduciendo los valores en cada momento, (figura 11). SL LETE V data RCMA 20130501 [hh,00] P T h Wdir Wsp gust gust UTC [mb] [ºC] [%] [º] [m/s] [º] [m/s] 8,5 1014 P/h h AIR SST pH-15cm SST SST h/h ION + /air T ASPECT -80cm sat 9 80 SST /air T tide clouds/ rain/ sea dir/ UTC cover visIb[nm] height high figura 11: variables locales Seguidamente mostramos la imagen de la hoja correspondiente a los datos mesoescalares: las filas en las que aparecen las variables de la Presión, la Temperatura, la Humedad relativa reducidas a nivel de mar y la dirección e intensidad del viento y la Temperatura a 850 hPa y 500 hPa; y en las columnas se van introduciendo los valores en cada momento, (figura 12). Los datos provienen de los sondeos hidrostáticos de A Coruña, Santander y Arteaga y de las estaciones fijas en Punta Galea de EUSKALMET y AEMET. Estos últimos datos serán substituidos por los propios de abordo cuando se aproxime un evento debido a la periodicidad de la obtención de los mismos que con el equipo de abordo llega hasta 1 minuto, lo que es imprescindible para detectar y analizar las rachas que constituyen el fenómeno de la galerna. 10
  • 11. MODELIZANDO LA GALERNA AGEOSTRÓFICA DEL CANTÁBRICO Isabel Lete 2013 08001 A Coruña 67m 08023 Santander 59m Punta Galea 1,2m+63??? 2013 SLP SLT SLh SLWdir SLWsp 850 T 500 T SLP SLT SLh SLWdir SLWsp 850 T 500 T SLP SLT SLh SLWdir SLWsp mdd hh hPa ºC % º knot hPa ºC % º knot hPa ºC % º km/h 501 00Z 1011 11,4 82 35 17 0,2 -19,1 1009 9,4 73 220 6 3 -26,3 1007,5 9,7 83 139 19,4 figura 12: datos mesoescalares En la tabla siguiente, se efectúa el cálculo de los gradientes y las tendencias de la Presión y la Temperatura, (figura 13). Los algoritmos utilizados se explican en el capítulo de formulación. SLP SLT SLP SLT 850 T 500 T ARTEAGA 25m Std-A Cor Std-A Cor Galea-Std Galea-Std Std/A Cor Std/A Cor 2013 SLP SLT SLh SLWdir SLWsp 850 T 500 T 365 km 63 km 365 km mdd hh hPa ºC % º knot -3,5 -2 -0,5 -0,2 2,8 -7,2 501 00Z -4,5 1,4 -0,8 1,6 0,6 -4,6 12Z 1013,1 16,6 43 142,5 1,9 2,4 -24,5 P/h T/h SLP SLT 850 T 500 T SLP SLT 850 T 500 T h/h Art-Std Art-Std Art-Std Art-Std Art-A Cor Art-A Cor Art-A Cor Ar-A Cor 95 km 460 km -1,9 4,1 0,8 0,6 -6,4 5,5 1,4 -4 figura 13: gradientes y tendencias mesoescalares A continuación mostramos los cálculos de los gradientes mesoescalares entre A Coruña y Punta Galea, (figura 14). Cuando hay 4 hPa menos en la estación más hacia el oeste, iniciamos el estado de alerta. SLP SLT SLP SLT 850 T 500 T Std-A Cor Std-A Cor Galea-Std Galea-Std Std/A Cor Std/A Cor 2013 365 km 63 km 365 km mdd hh -3,5 -2 -0,5 -0,2 2,8 -7,2 501 00Z figura 14: gradiente mesoescalar En la estación de Arteaga sólo se lanza un sondeo diario a las 12:00, por lo que no sirven para la predicción pero sí para el análisis posterior de la situación de la atmósfera ante una perturbación. En la tabla a continuación aparecen la toma de datos y el cálculo de los gradientes con las estaciones hacia el oeste, (figura 15). ARTEAGA 25m 2013 SLP SLT SLh SLWdir SLWsp 850 T 500 T mdd hh hPa ºC % º knot 501 00Z 12Z 1013,1 16,6 43 142,5 1,9 2,4 -24,5 P/h T/h SLP SLT 850 T 500 T SLP SLT 850 T 500 T h/h Art-Std Art-Std Art-Std Art-Std Art-A Cor Art-A Cor Art-A Cor Ar-A Cor 95 km 460 km -1,9 4,1 0,8 0,6 -6,4 5,5 1,4 -4 figura 15: datos y gradientes en Arteaga FUENTES EXTERNAS El estudio práctico incluye la toma de datos diarios sistemáticos de imágenes satelitales, y datos sobre la Presión a nivel de la mar, y la Temperatura y salinidad de la superficie de la mar proporcionados por diferentes satélites; de los sondeos en A Coruña, Santander y Arteaga a nivel de 850 mb y 500 mb; de las estaciones fijas a nivel de mar en A Coruña, Santander, Arteaga y Punta Galea, de estaciones fijas en puertos y boyas que sean interesantes coyunturalmente, y propios a bordo del motovelero Lete V. En el siguiente apartado incluyo los enlaces a las diferentes fuentes que proporcionan estos datos públicamente. 11
  • 12. MODELIZANDO LA GALERNA AGEOSTRÓFICA DEL CANTÁBRICO Isabel Lete 2013 RECOGIDA DE DATOS: ENLACES http://www.aemet.es/es/eltiempo/observacion/ultimosdatos?k=pva&l=1059X&w=0&datos=img&x=h24&f=Todas (sólo día y resumen 7 días) http://www.aemet.es/es/eltiempo/observacion/satelite/masas (eumesat + Tª mar) http://www.wetterzentrale.de/pics/m7slp.html (SLP + satellite image) http://www.wetterzentrale.de/topkarten/fsngpeur.html (día en curso NAVGEM 850 - 500) http://www.euskalmet.euskadi.net/s07-5853x/es/meteorologia/arteaga.apl?e=5 (7 currrent days at 12:00) http://www.euskalmet.euskadi.net/s07-5853x/es/meteorologia/lectur.apl?e=5&campo=C042-Punta%20Galea http://weather.uwyo.edu/upperair/sounding.html http://www.ogimet.com/ http://www.euskalmet.euskadi.net/s07-5853x/es/contenidos/informacion/cli_2012/es_clieus/es_me2012.html (informe mensual) http://www.wetterzentrale.de/topkarten/fsreaeur.html (histórico 850/500) http://www.wetterzentrale.de/topkarten/fssatms1.html (imágenes satelitales) http://imkhp2.physik.uni-karlsruhe.de/~muehr/archive.html Meteosat-Archive (Uni KA) http://www.aemet.es/es/eltiempo/prediccion/maritima?opc1=0&opc2=0&zona=can1 (predicc. marítima 3 días) http://www.euskalmet.euskadi.net/s07-5853x/es/meteorologia/selsensorB.apl?e=5&cod_esta=Y001&tipo=s (SS salinidad) http://www.euskalmet.euskadi.net/s07-5853x/es/meteorologia/selsensorB.apl?e=5&cod_esta=Y001&tipo=m (Matxitxako buia P, T, W, 3 días en curso) http://www.euskalmet.euskadi.net/s07-5853x/es/meteorologia/oceano/itsas.apl?e=5 (predicción eusk. + SL) http://www.aemet.es/es/eltiempo/prediccion/modelosnumericos/hirlam (SLP aemet) http://calipso.puertos.es/Mareas/Principal.php?Estacion=3110&Lenguaje=eng (Bilbao marea) http://www.tablademareas.com/es/vizcaya/bilbao (buen diseño web: tide/P/T/h/wind UTC+2) http://www.nwcsaf.org/HD/MainNS.jsp (satélites) http://www.ecmwf.int/samples/d/inspect/catalog/samplers/banner/mean_sea_level_pressure_and_24h_cumulated_precipit ations!228!Europe!msl!pop!od!oper!w_mslrain!2011043000!!/ (ECMWF EFI índice de rareza) http://www.euskalmet.euskadi.net/s07-5853x/es/meteorologia/selsensorB.apl?e=5&cod_esta=Y002&tipo=m (presión boya Donostia) http://www.meteociel.fr/modeles/archives/archives.php?day=12&month=8&year=1912&hour=12&map=0&mode=0 (historico) http://www.weatheronline.co.uk/cgibin/expertcharts?LANG=en&MENU=0000000000&CONT=euro&MODELL=nogaps&MODELLTYP=1&VAR=atlwest&HH=6 &BASE=-&WMO=03238&ZOOM=0 http://www.meteociel.fr/observations-meteo/pression.php (mesobaja) http://www.puertos.es/oceanografia_y_meteorologia/redes_de_medida/index.html (SS salinity) 12
  • 13. MODELIZANDO LA GALERNA AGEOSTRÓFICA DEL CANTÁBRICO Isabel Lete 2013 FUENTES PROPIAS A bordo del motovelero “Lete V” contamos con el siguiente equipamiento para la toma de datos de las variables atmosféricas y oceanográficas: IONIZACIÓN DEL AIRE El medidor de la concentración de Iones nos indica la diferencia de potencial que se está produciendo en la MBL entre la base de las nubes y la superficie marina – costera (figura 16). En función de la electronegatividad del aire circundante, se podría llegar a predecir en tiempo e intensidad el advenimiento de una perturbación. Como ejemplo indicar que valores entre 0 y -6 indican una atmósfera estable, sin riesgo de perturbación; valores entre -10 y -30 indican que el tiempo está empeorando paulatinamente y valores entre -60 y -120 la inminencia de una perturbación. Estos valores son meramente orientativos, y para poder basar la previsión en esta variable haría falta otro equipamiento más veraz, mejor calibrado, de mayor calidad y que incluso proporcionase el tipo de Iones y la concentración que preceden a una perturbación. figura 16: Ionización del aire previo a la perturbación El aparato que utilizamos abordo es un KT-401P AIR ION TESTER (P.H) figura 17: medidor de Iones DESVÍO MAGNÉTICO Ante la posibilidad de que el paso de la galerna provoque una perturbación electromagnética, se realizarán comprobaciones de las variaciones del compás magnético comparándolas con la orientación proporcionada por el sistema no magnético basado en la tecnología GPS – cartografía electrónica ECDIS. Hay que reseñar la dificultad de esta medición debido a los movimientos del propio barco y a la pequeña escala previsible de esta variación. 13
  • 14. MODELIZANDO LA GALERNA AGEOSTRÓFICA DEL CANTÁBRICO Isabel Lete 2013 EQUIPAMIENTO RAYMARINE El barco cuenta con un sistema de navegación meteorológica, el DISPLAY SERIE-C de RAYMARINE que entre otros está compuesto de los siguientes sensores: anemómetro, termómetro de agua situado a -80 cm, corredera, posicionamiento GPS, cartografía electrónica, Radar, sonda, piloto automático y VHF con DSC y dos compases magnético y giroscópico. figura 18: diagrama del equipo Raymarine figura 19: salida de datos del equipo Raymarine 14
  • 15. MODELIZANDO LA GALERNA AGEOSTRÓFICA DEL CANTÁBRICO Isabel Lete 2013 ESTACIÓN METEOROLÓGICA Hemos instalado abordo una estación meteorológica americana diseñada y ampliamente utilizada para la medición de este tipo de fenómenos adversos en las costas californianas. Su calibración es encomiable y los datos que proporciona congruentes con los proporcionados por diversas fuentes. Por su capacidad, calidad y exactitud de recogida de datos y su fiabilidad, constituye el instrumento principal de este estudio. Es un sistema de Weather Wise Instruments constituido por un grupo de sensores (figura 20) que cuenta con termómetro de aire, anemómetro, barómetro, pluviómetro, higrómetro y alimentador solar conectado vía wifi con una pantalla táctil de salida de datos (figura 21) y un software de control instalado en un PC desde donde se ajusta el equipo y se accede a los datos (figura 22). figura 20: sensores de Weather Wise figura 21: pantalla de la estación Weather Wise 15
  • 16. MODELIZANDO LA GALERNA AGEOSTRÓFICA DEL CANTÁBRICO Isabel Lete 2013 figura 22: salida a PC de la estación Weather Wise A continuación mostramos toda la serie de datos que nos proporciona la estación Weather Wise y cómo los almacenamos en archivos EXCEL en el PC (figura 23); de este almacenamiento extraemos sólo los datos relevantes para nuestro estudio. No Time RCMA RCMA No RCMA RCMA interval min 01/06/2013 0:22 01/06/2013 0:32 Time 01/06/2013 0:22 01/06/2013 0:32 interval min 10 10 indoor h [%] 10 10 indoor h [%] indoor T [ºC] 57 17.2 57 17.1 indoor T [ºC] at RCMA outdoor h outdoor T Absolute P N+90=ERelative P [%] [ºC] [Hpa] wind [knt] gust [knt] direction [Hpa] 57 17.2 57 17.1 85 13.9 86 13.9 1026.1 1026.3 at RCMA outdoor h outdoor T Absolute P N+90=ERelative P Dewpoint [%] [ºC] [Hpa] wind [knt] gust [knt] direction [Hpa] [ºC] 85 13.9 86 13.9 1026.1 1026.3 5.2 3.9 9.3 7.2 SW SW 1020.9 1021.1 11.4 11.6 Windchil [ºC] 11.7 13.0 5.2 3.9 Rainfall [mm/h] 0.0 0.0 9.3 7.2 Rainfall Total Rainfall Rainfall [mm/mont Rainfall [mm/24h] [mm/week] h] [mm] 1.5 66.9 157.2 594.9 1.5 66.9 156.9 594.9 figura 23: datos proporcionados por la estación Weather Wise 16 SW SW 1020.9 1021.1 Wind [bft] Gust [bft] 2 3 2 3
  • 17. MODELIZANDO LA GALERNA AGEOSTRÓFICA DEL CANTÁBRICO Isabel Lete 2013 TOMA DE DA TOS La toma de datos se realiza cada 6 horas los datos sinópticos y mesoescalares y cada 10 minutos los locales en los días sin riesgo de galernas, y llegando los locales hasta cada 1 minuto cuando se pueda producir un evento, principalmente desde la madrugada hasta el mediodía ya que es cuando se producen las variaciones locales de las variables meteorológicas y oceanográficas que nos pueden indicar la proximidad de una galerna. Diferencias de medición entre estaciones: Se ha comprobado que la diferencia en los valores de los datos proporcionados por diferentes fuentes son congruentes y que los datos tomados con el instrumental de abordo son consistentes con el resto (los valores proporcionados por EUSKALMET son dudosos en ocasiones). En el apartado de formulación, se indican los cálculos de reducción a nivel de la mar de las Presiones y temperaturas tomados a diferentes alturas, donde están situadas las estaciones fijas costeras, para poder realizar el cálculo de los gradientes mesoescalares. En las tablas de datos figuran (tabla estaciones fijas 10082012): El valor de la variable en lugar y hora La variación de la variable en lugar y tiempo (ej.: variación horaria de la presión al nivel del mar en la estación fija de EUSKALMET en Punta Galea ( SSP/h Galea)) La diferencia del valor de la variable entre diferentes estaciones(ej.: diferencia de la presión medida al nivel del mar a la misma hora, entre las estaciones fijas de Punta Galea y Santander ( SSP Galea/Std)) Se ha incluido una graduación de colores que van desde el blanco al granate según el valor de la variable se vaya aproximando a valores de riesgo de advenimiento de una perturbación Datos de los sondeos y las estaciones fijas: La tabla adjunta es un ejemplo de cómo se van introduciendo los datos obtenidos de los sondeos en A Coruña, Santander y Arteaga; cada 12 horas en A Coruña, Santander y cada 24 horas en Arteaga. Se calcula la variación horaria de cada variable y la diferencia entre los diferentes sondeos (Tabla de datos de los sondeos). 17
  • 18. MODELIZANDO LA GALERNA AGEOSTRÓFICA DEL CANTÁBRICO gale Matxitxako 22:30/25052012 SLP Std/A Cor SLT Std/A Cor A Coruña 850 T Santander 850 T 850 T Std/A Cor A Coruña 500 T Santander 500 T 500 T Std/A Cor ARTEAGA SLP ARTEAGA SLT ARTEAGA SLh ARTEAGA SLWdir ARTEAGA SLWsp P/h ARTEAGA T/h ARTEAGA h/h ARTEAGA SLP Arteaga/Std SLT Arteaga/Std ARTEAGA 850 T 850 T Arteaga/Std ARTEAGA 500 T 500 T Arteaga/Std SLP Arteaga/ A Cor SLT Arteaga/A Cor 850 T Arteaga/A Cor 500 T Arteaga/A Cor Isabel Lete 2013 24052012 25052012 25052012 26052012 26052012 12:00 00:00 12:00 00:00 12:00 4 -3,8 15,4 14,4 -1 -14,7 -13,3 1,4 1021,4 20,8 44 37 5,2 2 -0,4 16 15,8 -0,2 -14,7 -13,5 1,2 11,4 6,2 12,35 -3,45 -12,85 0,65 13,4 5,8 -3,65 1,85 0 3 13,2 18,2 5 -15,5 -13,5 2 1006 26,1 54 10 2,2 -0,6416667 0,22083333 0,41666667 2 4,9 17,45 -0,75 -13,55 -0,05 2 7,9 4,25 1,95 2 -0,4 4,6 11,4 6,8 -23,9 -14,5 9,4 4 2,8 4,2 6,8 2,6 -22,1 -15,5 6,6 1015,9 25,5 31 55 5,9 0,4125 -0,025 -0,9583333 3,9 6,3 7,45 0,65 -15,85 -0,35 7,9 9,1 3,25 6,25 figura 24: Tabla de datos de los sondeos Tabla de datos de los sondeos en A Coruña, Santander y Arteaga los días 24, 25 y 26 de mayo de 2012, incluyendo la evolución horaria de las variables y las diferencias de las variables entre las estaciones Se actúa análogamente con las estaciones fijas. La periodicidad de la toma de datos (cada 12 h.) se puede ver incrementada dependiendo de la posibilidad de aproximación de una perturbación (de hasta cada 20 minutos) y de la estación local de hasta 1 minuto. (Tabla de datos de las estaciones fijas). 18
  • 19. MODELIZANDO LA GALERNA AGEOSTRÓFICA DEL CANTÁBRICO galerna típica 24052012 25052012 12.24.05 0.25.05 12.25.05 Isabel Lete 2013 26052012 0.26.06 EUSKALMET FS Punta Galea SLP 1012,2 1005,1 1003 999 Punta Galea SLT 18,6 27 29 30 Punta Galea SLh 82 30 50 40 Punta Galea SLWdir 275 180 320 30 Punta Galea SLWsp 3 6 9 13 SLP Galea/Std -2,8 -4,9 -1 -9 SLT Galea/Std 1,4 12,4 7,8 16 WYOMING SL 12.24.05 0.25.05 12.25.05 0.26.06 08001 A Coruña SLP 1011 1008 1004 1006 A Coruña SLT 21 15 18,2 14,4 A Coruña SLh 64 96 75 67 A Coruña SLWdir 275 270 290 200 A Coruña SLWsp 4,11 5,14 2,05 4,11 08023 Santander SLP 1015 1010 1004 1008 Santander SLT 17,2 14,6 21,2 14 Santander SLh 88 94 81 91 Santander SLWdir 85 100 90 235 Santander SLWsp 5,14 5,14 5,14 5,14 SLP Std/A Cor 4 2 0 2 SLT Std/A Cor -3,8 -0,4 3 -0,4 A Coruña 850 T 15,4 16 13,2 4,6 figura 25: Tabla de datos de las estaciones fijas Santander 850 T 14,4 15,8 18,2 11,4 850 T Std/A Cor -1 5 6,8 Tabla de datos de las estaciones fijas en A Coruña, Santander y -0,2 Galea los días 24, 25 y 26 de mayo de Punta A Coruña 500 T -14,7 -14,7 -15,5 -23,9 2012, incluyendo la evolución horaria de las variables y las diferencias de las variables entre las estaciones. Santander 500 T -13,3 -13,5 -13,5 -14,5 En ella se puede apreciar la Std/A Cor de Tª entre estaciones (12,4; 7,8; 3) y la diferencia de SSP entre Punta diferencia 500 T 1,4 1,2 2 9,4 Galea y Santander de casi 5 mb en las horas previas a la galerna. 19
  • 20. MODELIZANDO LA GALERNA AGEOSTRÓFICA DEL CANTÁBRICO date EUSKALMET FS Punta Galea SLP Punta Galea SLT Punta Galea SLh Punta Galea SLWdir Punta Galea SLWsp SLP Galea/Std SLT Galea/Std WYOMING SL 08001 A Coruña SLP A Coruña SLT A Coruña SLh A Coruña SLWdir A Coruña SLWsp 08023 Santander SLP Santander SLT Santander SLh Santander SLWdir Santander SLWsp SLP Std/A Cor SLT Std/A Cor A Coruña 850 T Santander 850 T 850 T Std/A Cor A Coruña 500 T Santander 500 T 500 T Std/A Cor ARTEAGA SLP ARTEAGA SLT ARTEAGA SLh ARTEAGA SLWdir ARTEAGA SLWsp P/h ARTEAGA T/h ARTEAGA h/h ARTEAGA SLP Arteaga/Std SLT Arteaga/Std ARTEAGA 850 T 850 T Arteaga/Std ARTEAGA 500 T 500 T Arteaga/Std SLP Arteaga/ A Cor SLT Arteaga/A Cor 850 T Arteaga/A Cor 500 T Arteaga/A Cor 8082012 0.08.08 12.08.08 1012,6 20,5 91 277 3,5 -2,4 1,1 0.08.08 1010 18,8 83 90 1,6 1015 19,4 94 100 1 5 0,6 17,6 17,6 0 -11,1 -10,5 0,6 1019 26,2 32 24 3,7 1009,5 29,8 49 64 5,5 -2,5 4,2 12.08.08 1009 26,2 54 40 1,6 1012 25,6 79 80 5,6 3 -0,6 18,4 21,4 3 -10,5 -9,9 0,6 1015,5 27,6 46 344 3,8 -0,1458333 0,05833333 0,58333333 3,5 2 20,15 -1,25 -9,8 0,1 6,5 1,4 1,75 0,7 9082012 0.09.08 12.09.08 1010,1 21,8 93 281 2 -1,9 0,6 0.09.08 1009 26,2 54 40 1,6 1012 21,2 93 230 2,1 3 -5 18,4 21,2 2,8 -10,5 -9,5 1 1011,3 20,9 99 359 4 -1,7 -0,5 12.09.08 Isabel Lete 2013 10082012 0.10.08 12.10.08 1011,7 20,8 99 140 5,5 -1,3 0,4 0.10.08 1011 21 74 355 2,1 1013 21,4 93 290 3,7 2 0,4 18,6 21,8 3,2 -10,7 -10,7 0 1015,5 28,9 51 340 3,1 0 0,05416667 0,20833333 2,5 7,5 22,45 0,65 -10,75 -0,05 4,5 7,9 3,85 -0,05 1010 18,4 86 35 1 1013 20,4 92 268 1 3 2 20 22,2 2,2 -8,9 -8,7 0,2 1009 24 89 300 6 -2 1,2 12.10.08 1010 20,8 80 285 3,1 1011 22,8 96 70 4,2 1 2 21 24,4 3,4 -10,5 -11,3 -0,8 1015 29,4 47 330 1,2 -0,0208333 0,02083333 -0,1666667 4 6,6 24,45 0,05 -10,75 0,55 5 8,6 3,45 -0,25 11082012 0.11.08 1011,8 21,4 90 300 5,5 -2,2 1,2 0.11.08 1012 20,6 60 195 2,6 1014 20,2 94 260 3,6 2 -0,4 12,2 23,2 11 -9,9 -11,3 -1,4 figura 26: tabla estaciones fijas 10082012 Tabla incluyendo los datos de los sondeos y de las estaciones fijas de A Coruña, Santander, Punta Galea y Arteaga el día 10082012 donde se aprecia la diferencia positiva hacia el este en la presión entre estaciones (para dar lugar a una galerna, la diferencia debería haber sido negativa hacia el este) 20
  • 21. MODELIZANDO LA GALERNA AGEOSTRÓFICA DEL CANTÁBRICO Isabel Lete 2013 Datos de abordo: Se efectúa la toma de datos a bordo del Lete V diariamente cada 10 minutos en situaciones sin riesgo de advenimiento de perturbación, de esta forma se tienen recogidos todos los datos de todas las galernas frontales de los veranos 2012 y 2013 y nordestes fuertes (propios del sector cálido), cuando hay previsión de vientos superiores a 35 nudos aunque no sean originados por una galerna típica. Esta periodicidad se eleva hasta la toma de datos minutales las mañanas con posibilidades de galerna hasta que se disipe el riesgo (tabla de datos de a bordo). Sea Level Onboard t [hh,00] UTC 8 P [mb] 1007 T [ºC] 27,4 h [%] 30 W dir [º] 140 W speed [m/s] 7 sea direction/height tide UTC up up clouds/coverage alt 1/8 = rain/visibility [nm] no/5' = P/h h h/h SEA SURFACE pH -15 cm pH -50 cm SST -80 cm SS aspect AIR ION + SST SST/air T 10 12 13 16 1010 34,4 21 135 4 1012 34 25 135 3 1012 26 64 320 8 1011 24,6 62 315 5 high 1,5 3,5 -4,5 11,4 22 1 -0,2 2 10 23 5,4 clear down 24 down 0 -0,3333333 -8 -0,4666667 39 -0,6666667 3 0,6 23 24 -2 -4 0 0 = -5 23 -5,1 -2 23 -1,3 0 figura 27: tabla de datos de a bordo Datos obtenidos a bordo el día 27082012 donde se aprecia a las 13 horas UTC el salto del viento al NW (Wind direction 320 ) y su velocidad (Wind speed 8 m s-1) y la bajada de temperatura (T 26 C) y aumento de la humedad relativa (h 64%) lo que indica la entrada del flujo de aire fresco y húmedo procedente de la mar (MBL) desplazando a la masa de aire cálido y seco procedente de tierra (inversión). La diferencia de temperatura entre la superficie de la mar y el aire (Sea Surface 10 C , 3 C) desciende 7 C en 1 hora. Datos on-line: Las estaciones de EUSKALMET proporcionan datos diezminutales acumulados de varios años pero no cuentan con sensores de todas las variables (barómetros, …) en todas las estaciones costeras, puertos y boyas y no siempre funcionan, por lo que sus datos son meramente orientativos. Las estaciones de AEMET proporcionan datos horarios pero sólo los acumula una semana y algunos gráficos sólo los resúmenes de los tres días en curso. Los sondeos de ARTEAGA son accesibles durante 7 días; comenzaron en abril de 2012 y han tenido la amabilidad de remitirnos los de la galerna de mayo 2012, con la salvedad del día 24 que falló el globo sonda. Los sondeos de A CORUÑA Y SANTANDER se han obtenido a través de la página de la universidad de Wyoming excepto los días que han fallado. 21
  • 22. MODELIZANDO LA GALERNA AGEOSTRÓFICA DEL CANTÁBRICO Isabel Lete 2013 Y por último, para los NCEP y REANÁLISIS a 850 mb y 500 mb WETTERZENTRALE tiene un período de los 2 últimos meses en curso en que no proporciona datos, han de ser anteriores o del día en curso y predicción hasta 144 horas. Para poder hacer los cálculos de las tendencias y las variaciones horarias de las variables, los días en los que no se han proporcionado los datos, se han incluido en azul los últimos datos emitidos y se han dividido por el tiempo transcurrido: en lugar de hallar la variación en las últimas 12 horas, se ha calculado en las últimas 24 horas (tabla estaciones fijas 10082012). Datos visuales de abordo: En este apartado se incluye el estado de la mar y del aire avistado desde el barco, indicativo del tiempo que se aproxima (tabla de datos visuales del día 09092012). visual data 9092012 [hh,00] UTC sea direction/height tide UTC clouds/coverage rain/visibility [nm] Izaro Matxitxako 6,8 7,5 NW 0,3 up mist 7/8 no 4' NW 0,3 up mist 7/8 no 4' RCMA 10,66 NW 0,1 down mist 8/8 no 2,5' figura 28: tabla de datos visuales del día 09092012 Datos visuales tomados a bordo el día 9092012 en navegación desde Elantxobe hasta el Abra de Bilbao en los que se puede apreciar el estado de la mar a la altura de la isla de Izaro, el cabo Matxitxako y a la llegada al real Club marítimo del Abra. La mar de fondo es del noroeste con altura de ola descendiendo desde 0,3 m hasta casi inexistente, sin mar de viento, con la marea alta. El horizonte está cubierto prácticamente en su totalidad 7/8 por bruma marina que reduce la visibilidad hasta 2,5 millas de alcance y sin lluvia en todo el trayecto. Medidas del estado de la mar desde el barco: En el apartado SEA SURFACE se incluye la diferencia en la Tª del aire y del agua medida con el instrumental de abordo en la proximidad de eventos interesantes, para contrastarlo con el apartado aire) y AEMET-NOAA-19), (: SST/air T cuyos datos son los proporcionados por EUSKALMET La Galea (T SST / air T): SEA SURFACE 10082012 Zumaia [hh,00] UTC air T [ºC] onboard h SST -80 cm onboard SS aspect clear SST/air T onboard SST NOAA SST/air T NOAA/Galea Punta Galea SLT EUSKALMET Lekeitio 7 Ogoño 8,5 24 28 2,666666667 24,6 24,6 clear clear -0,6 3,4 23,5 23,5 -3 6,3 20,5 29,8 figura 29: 9,5 Matxitxako Plentzia Getxo 10,5 12 27,5 -0,5 24,6 27,3 -0,2 24,6 clear 2,9 23,5 -1,7 21,8 SST / air T 22 30 1,8 24,6 clear 2,7 23,5 -2,6 20,9 14 25,4 -2,3 24,6 clear 5,4 23,5 -2,7 20,8 0,8 23,5 0,5 24
  • 23. MODELIZANDO LA GALERNA AGEOSTRÓFICA DEL CANTÁBRICO Isabel Lete 2013 Tabla de datos sobre la superficie de la mar del día 10082012 en la que se puede apreciar la diferencia de Tª de la superficie de la mar en distintos puntos de la costa vasca. A destacar la diferencia de Tª a las 08:30 UTC (2,6 en la medición local; 6,3 medida por el satélite) En las figuras siguientes se incluyen el origen de los datos de temperatura de las estaciones fijas ( NOAA Tª; Galea Tª): figura 30: NOAA Tª Obtención de la temperatura de la superficie de la mar proporcionada por el canal IR del satélite NOAA-19 través de la página de AEMET. figura 31: Galea Tª Gráfico de la estación de EUSKALMET en Punta Galea de donde se han obtenido los datos de Tª y humedad relativa del aire donde se aprecian los errores de las medidas por ser éstas extremas (hasta 35ºC y 21%) SEA SURFACE salinity density pH SS Temperature SS aspect 0 6 8 figura 32: gale sea surface 23 10 12
  • 24. MODELIZANDO LA GALERNA AGEOSTRÓFICA DEL CANTÁBRICO Isabel Lete 2013 Tabla a cumplimentar en caso de galerna ageostrófica con datos de estaciones fijas. figura 33: mesobaja 25052012 AEMET Mesobaja desplazándose por el litoral cantábrico en dirección hacia el este y situada sobre el cabo Higer a las 18 UTC. AEMET 24
  • 25. MODELIZANDO LA GALERNA AGEOSTRÓFICA DEL CANTÁBRICO Isabel Lete 2013 FORMULACIÓN UTILIZAD A DISTANCIA RECORRIDA POR LA PERTURBACIÓN Para el cálculo de la distancia recorrida por la galerna (figura 6 y 34), se han utilizado las fórmulas de la navegación loxodrómica entre puntos próximos (distancia menor de 400 millas) y cuya diferencia de latitudes es muy pequeña, menor a 1 ( l<1 ) en cuyo caso el cálculo de la distancia se ve reducido al del apartamiento: , siendo: (la diferencia en minutos de Longitud ( por el coseno de la latitud media en grados ( para obtener el apartamiento en millas náuticas (Ap)) distance NM km ESTACA DE BARES - AEMET CABO BUSTO CABO PEÑAS LLANES CABO MAYOR SANTANDER AEROPUERTO PUNTA GALEA - AEMET PUNTA GALEA - EUSKALMET DONOSTIA Aero - AEMET DONOSTIA BUIA - EUSKALMET total distance 57,47 30,34 52,73 43,63 106,43 56,19 97,66 80,8 36,89 68,32 61,31 113,54 282,37 522,94 figura 34: distancias medidas entre varios puntos de la costa VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN DE LA PERTURBACIÓN Para el cálculo de la velocidad de desplazamiento de la perturbación (U) utilizamos la fórmula: Esta fórmula es válida para el análisis de la perturbación una vez producida, y sirve para ver la velocidad real desarrollada por la perturbación. Al contrastarla con la velocidad de desplazamiento de la perturbación prevista por el balance geostrófico comprobaremos que es superior y que se acelera según la perturbación se va desarrollando hacia el este, por lo que para su previsión será necesario utilizar otra formulación basada en un balance ageostrófico. 25
  • 26. MODELIZANDO LA GALERNA AGEOSTRÓFICA DEL CANTÁBRICO Isabel Lete 2013 INTENSIDAD DEL VIENTO A continuación vamos a realizar el cálculo de la intensidad del viento esperado en superficie aplicando el balance geostrófico, y comprobaremos que es menor al viento real medido el 25052012, de lo que podemos deducir que existió un comportamiento ageostrófico y que para la predicción de este fenómeno tendremos que aplicar otra formulación. En navegación marítima, se considera que el viento en la superficie de la mar es el 65% del viento geostrófico; en unidades náuticas: Aproximación para la cornisa cantábrica: Siendo = 43 30’para la cornisa cantábrica, y por consiguiente (sin =0,688) N = distancia en grados entre isóbaras de 4 mb (medida en la escala de las latitudes aumentadas en las cartas de navegación marítima). En nuestro caso N = 2,76 (distancia entre Gijón y Zarautz). figura 35: medición del parámetro N Modo de medición del parámetro N: distancia medida en grados de latitudes aumentadas entre dos isóbaras en superficie con una diferencia de 4 milibares. 2 Velocidad angular de la Tierra: = 366 1 4 365 1 4 rad·dia-1 =7,29·10-5rad·s-1 Fuerza de Coriolis en la latitud de BIO: Valores tomados: = 43 30’ ; ; = 7,29·10-5rad·s-1 ; 26 = 1,023 Kg m-3; N = 2,76
  • 27. MODELIZANDO LA GALERNA AGEOSTRÓFICA DEL CANTÁBRICO Isabel Lete 2013 GEOSTROPHIC AND SEA LEVEL WIND SPEED CALCULATOR f coriolis= m (rad)= sen = (gr/m3)= (rad/s)= (º/s)= N(º)= vg= vSL= 0,65*vg= 0,00010036 0,75921822 0,68835458 1023 0,0000729 1,2723E-06 2,76 [knt] [m/s] [km/h] 14,1158017 7,26179512 26,1424647 9,17527109 4,72016683 16,9926021 figura 36: cálculo de la velocidad del viento geostrófico y en superficie El viento real medido el 25052012 es muy superior a este valor, como se puede apreciar en la (figura 37). Vel.Med punta galea de 18:20 a 22:20 matxitxako 20 a 24 getaria 18 :3 0 19 :4 0 19 :5 0 2 0 :4 0 2 0 :10 2 1:2 0 Almike Bermeo Pto. Pasaia Pto. Hondarribia Sta. Clara 2 2 :3 0 2 0 :4 0 2 0 :4 0 2 0 :4 0 Vel.Max km/h Hora TMG Dir.Med ° km/h (12 m) (12 m) (12 m) 42,3 55,5 49 59,6 32,7 19,3 27,9 57,6 57,6 56,4 331 325 259 255 291 300 284 310 310 286 64,9 75,5 63,5 80,8 58,2 50,4 64,2 79,5 79,5 91,7 figura 37: intensidades del viento medidas el 25052012 por las estaciones de EUSKALMET De la ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia. extraemos el dato de la diferencia de presión entre arautz (1007 mb) y Gijón (1011 mb), y siendo la distancia que separa estos dos puntos de 166 millas náuticas (307,5 km) la velocidad del viento geostrófico esperado para la zona sería de 4,72 m s-1, muy inferior a las velocidades de viento registradas (en torno a los 20 m s-1). Esto unido a que la dirección del viento no va más o menos paralela al gradiente de presión, sino por el contrario perpendicular nos indica que se ha producido un fenómeno ageostrófico. 1 Ley de Buys-Ballot: "Un observador colocado de espaldas al viento en el hemisferio norte tiene las bajas presiones a su izquierda y un poco hacia delante de él. Debido a la fricción con la superficie de la mar, hace que no fluya paralelamente a las isobaras, sino formando un ángulo con ellas y orientándose hacia dentro en las bajas presiones y hacia fuera en las altas. a 2 sin V; a f V V real = 65% V geostrófico y un velero navega con el viento aparente = v real + v desplazamiento. Los valores representativos del vector viento aparente están indicados a bordo por el humo de la chimenea, banderas, veleta o anemómetro. 27
  • 28. MODELIZANDO LA GALERNA AGEOSTRÓFICA DEL CANTÁBRICO Isabel Lete 2013 VIENTO AGEOSTRÓFICO El perfil logarítmico de la velocidad del viento (http://en.wikipedia.org/wiki/Log_wind_profile) está limitado generalmente a los 100 m más bajos de la atmósfera (lo que incluye la capa superficial de la MBL). En el resto de la atmósfera compuesta del aire que queda en la MBL, la capa de inversión y la troposfera libre se pueden utilizar las relaciones del viento geostrófico. En la capa de fricción con la superficie marina costera, la ecuación apropiada para estimar la velocidad de desplazamiento media (u) a una altura sobre el nivel medio de la mar en metros (z) es: Donde (u*) es la velocidad de fricción (m s-1); (k) es la constante de Von Kármán (~0.41); (d) es el desvío del nivel 0, donde la velocidad del viento es 0 debido a los obstáculos, y es generalmente 2/3 de la altura media de los obstáculos; (z0) es la superficie (en metros) y es una corrección por la aspereza de la superficie sobre la que sopla el viento, su valor sobre el océano es aproximadamente 0,0002 m; y (ψ) es un término de estabilidad donde (L) es el parámetro de estabilidad Monin-Obukhov. Bajo condiciones de estabilidad neutra, z/L=0 y ψ se elimina. Para los 10 – 20 m más bajos de la capa límite atmosférica, se considera más fiable el perfil logarítmico del viento que el balance geostrófico del perfil del viento. Entre los 20 m y 100 m ambos métodos pueden producir predicciones razonables de la velocidad media del viento en condiciones de una atmósfera neutra. Desde los 100 m hasta el techo de la capa superficial proporciona mejores resultados el balance geostrófico del perfil del viento en condiciones de una atmósfera neutra. La asunción de una estabilidad atmosférica neutra es razonable cuando la velocidad media horaria a una altura de 10 m excede los 10 m s-1, donde la mezcla turbulenta supera la inestabilidad atmosférica. La ley de potencia del perfil del viento es la relación entre las velocidades del viento a una altura y las velocidades a otra altura: 28
  • 29. MODELIZANDO LA GALERNA AGEOSTRÓFICA DEL CANTÁBRICO Isabel Lete 2013 Donde (u) es la velocidad del viento expresada en m s-1 a una altura (z) en m, y (ur) es la velocidad del viento conocida a una altura de referencia (zr). El exponente ( ) es un coeficiente derivado empíricamente que varía dependiendo de la estabilidad de la atmósfera. Para condiciones de estabilidad neutra, es aproximadamente 1/7 o 0,143. Incluso bajo condiciones de estabilidad neutra, para la superficie oceánica un exponente de 0,11 es más apropiado. Por lo tanto: Utilizando la ley de potencia del perfil del viento para estabilidad neutra, el viento a una altura de 150 m sería de 25,76 m s-1 cuando al nivel de la mar (15 m) fuese 20 m s-1. ¡lo que no es cierto durante una galerna ageostrófica! Para el cálculo del perfil del viento ageostrófico, el profesor Scott (Scott M. Rochette, 1999) propone la ecuación: Tendremos en cuenta estos criterios a la hora de elaborar el modelo matemático para la predicción de la perturbación. Por el momento, lo que estamos estudiando es el modelo fenomenológico estadístico basado en la observación empírica de las variables afectadas antes y durante el fenómeno, que es la base de la herramienta que estamos describiendo. 29
  • 30. MODELIZANDO LA GALERNA AGEOSTRÓFICA DEL CANTÁBRICO Isabel Lete 2013 ALGORITMOS Y CORRECCIONES A continuación exponemos los algoritmos utilizados para el cálculo de las tendencias, gradientes y diferencias de las variables. algorithms tendencia P/Hour Galea tendencia T/Hour Galea tendencia h/Hour Galea SL P Galea/Std SL T Galea/Std SST/air T 850mb T Std/A Cor 500mb T Std/A Cor tendencia horaria de la Presión en un punto = (P2-P1)/(H2-H1) tendencia horaria de la Temperatura en un punto = (T2-T1)/(H2-H1) tendencia horaria de la humedad en un punto = (h2-h1)/(H2-H1) gradiente de Presión entre dos puntos= (P2+corr2)-(P1+corr1) gradiente de Temperatura entre dos puntos= (T2+corr2)-(T1+corr1) diferencia de Temperatura entre la superficie de la mar y el aire= (air T - SST) diferencia de Temperatura a 850 mb de altura entre dos puntos= (T2-T1) diferencia de Temperatura a 500 mb de altura entre dos puntos= (T2-T1) figura 38: algoritmos de tendencias, gradientes y diferencias Las correcciones aplicadas a las Presiones y temperaturas están en función de la altura a la que haya sido tomada la medida. Hemos aplicado la fórmula barométrica para su cálculo, y hemos llegado a la conclusión que la aproximación 1 mb por cada 8 m y 1 C por cada 100 m es perfectamente aplicable dentro de los 100 metros más bajos de la capa atmosférica límite. 08001 A Coruña 08023 Santander Euskalmet Punta Galea ARTEAGA SOND height above sea level [m] 67 59 63+1,2?? 25 correction SLP value [mb] add 8,5 add 7 add 8,5 add 3 ( 1 mb per every 8 m) correction SLT value [ C] add 0,5 add 0,5 ( 1ºC per every 100 m) distance [km] A Cor-Std 365 Std-Galea 63 Std-Arteaga 95 A Cor-Arteaga 460 figura 39: correcciones aplicadas a las Presiones y temperaturas 30
  • 31. MODELIZANDO LA GALERNA AGEOSTRÓFICA DEL CANTÁBRICO Isabel Lete 2013 ECUACIONES DE LA HIDROSTÁTICA Ecuación del gradiente vertical de la presión: dp dz g Ecuación de los gases perfectos: P/δ = RT R = cte = 288 J x Kg x K Fórmula barométrica: ln p 2 g ln p1 RT ( z1 z 2 ) → ∆P = 3,48 mb = 1mb x 8 m Pendiente = tg α = sen / cos = ∆z / ∆x = 8 . 0,8 / 60 . 1852 = 6,4 >> α = 0º Gradiente térmico estático α: Tª al nivel del mar hasta 12 Km: 0,6ºC por cada 100 m de elevación t0 t z a nivel del mar: to = 18 + 0,6 x 7 = 22,2ºC ( 7 corresponde a 700 m de altitud) vapor H2O 1% - 4% : a 0ºC → 100% humedad relativa → 3,5 gr de H 2O a 20ºC → 20% humedad relativa → 3,5 gr de H2O 760 mm = 1013,2 mb (cambia x la Tª, humedad y δ del aire) A nivel del mar P normal = 1012 mb de mmHg a mb → mmHg x 4/3 1 Pa = 1 Nw / m2 de mb a mmHg → mb x ¾ 1 mb = 1 hecto Pa = 100 Pa 1 mb = 10-3 bar g h (13595Kg / m 3 ) (9,80665m / s 2 ) (0,76m) 101320 Pa 1013,2hPa 1013,2mb P Atmósfera técnica = 101320 Pa = 10132 Kg/m2 = 1,01 Kg/cm2 = 1013,2 mb 1 mb = 3/4 mm Hg ; 1 mm Hg = 4/3 mb C 100 F 32 180 F 2C 32; C F 32 cero absoluto se halla a -273ºC o -459ºF 2 PV=NRT =PMm/RT P(z) = Z ∞z grdz Z2 − Z1 =Rd/g0 (Z P1P2)Tv*dP/P atmósfera isoterma (T(z) = T0) Z2 − Z1 = H ln(P1/P2) P2 = P1 exp (−(Z2-Z1)/H) H = RdTv/go 8000 31
  • 32. MODELIZANDO LA GALERNA AGEOSTRÓFICA DEL CANTÁBRICO Isabel Lete 2013 CALCULADORAS Calculadoras elaboradas para intercambio de unidades y cálculo de valores en base a ecuaciones universales. WIND SPEED CALCULATOR knot m/s km/h 27 13,8899988 32,397408 35 FORCE 60 16,666668 64,82 7 18,005554 figura 40: calculadora de velocidades del viento. Debido a que las diferentes fuentes proporcionan la velocidad del viento en diferentes unidades, esta calculadora nos realiza las transformaciones entre ellas. TEMPERATURE CALC. kelvin 240,4 -32,75 ºC figura 41: calculadora de Temperaturas. Esta calculadora nos transforma las unidades de las temperaturas proporcionadas. GEOSTROPHIC AND SEA LEVEL WIND SPEED CALCULATOR f coriolis= m (rad)= sen = (gr/m3)= (rad/s)= (º/s)= N(º)= vg= vSL= 0,65*vg= 9,9992E-05 0,75572757 0,68581835 1200 0,0000729 1,2723E-06 2,76 [knt] [m/s] [km/h] 12,0782228 6,21357408 22,3688686 7,85084482 4,03882315 14,5397646 figura 42: Calculadora del viento geostrófico y en superficie ecuació hidrostática reducción a nivel del mar dP = − gdz T2ºC= T1ºC= T=(T1+T2)/2 T:(273+ºC)= ∗ H=RT/gMm R = g= Mm = P1= 13 [ºC] 18,1 [ºC] 15,55 [ºC] 288,55 [ºK] 8444,60237 [m] 8,3143 [J K-1mol-1] 9,81 [ms-2] 0,02896 [kg/mol] 1030 [mb] P2 = P1 exp (−(Z2-Z1)/H)= 969,635739 [mb] Z1= 0 Z2= 510 [m] −(Z2-Z1)/H= -0,06039361 T2ºC= T0ºC= 7,7 8,5 8,5 SLT P0 = P2/ exp (−(Z2-Z1)/H)= 1009,97398 [mb] SLP TmºK= 281,1 P2= 1000,2 H= −(Z2-Z0)/H= 8226,5733 8194,38109 -0,00972458 -0,00976279 1010,01256 Z0= Z2= <T>= P0=P2+1*(Z2/8) 0 80 [m] 280 1010,2 introducir la Tª en ºC, la P1 en mb y la altura en m figura 43: calculadora de la ecuación hidrostática 32
  • 33. MODELIZANDO LA GALERNA AGEOSTRÓFICA DEL CANTÁBRICO Isabel Lete 2013 conversión Presiones atm= 1 mm Hg= 960 bar= 1,01325 bar= 1,27989504 mb= 1013,25 mb= 1279,89504 mm Hg= 760 atm= 1,26315744 Pa= 101325 Pa= 127989,504 kg/m2= 10332,27 kg/m2= 13051,296 mb= 1012 Pa= 100000 bar= 1,012 bar= 1 atm= 0,99876638 atm= 0,9869233 mm Hg= 759,06244 mm Hg= 750,0617 Pa= 101200 mb= 1000 kg/m2= 10319,5259 kg/m2= 10197,16 figura 44: calculadora de transformación de unidades de la Presión aire seco Tierra aire húmedo Tierra dP = − gdz dP = − gdz T1=T2+Z2/100= T2= T=(T1+T2)/2 Tv= ∗ H=RTv/gMm= R = g= Mm aire seco= P2= T1=T2+Z2/100= 8,5 [ºC] T2= 7,7 [ºC] T=(T1+T2)/2 8,1 [ºC] Tv= 281,1 [ºK] ∗ H=RTv/gMm= 13235,6424 [m] R = 8,3143 [J K-1mol-1] g= 9,81 [ms-2] Mm H2O= 0,018 [kg/mol] P2= 1000,2 [mb] P1 = P2/ exp (−(Z2-Z1)/H)= 1006,2638 [mb] Z1= 0 Z2= 80 [m] −(Z2-Z1)/H= -0,00604429 8,5 [ºC] 7,7 [ºC] 8,1 [ºC] 281,1 [ºK] 8260,80314 [m] 8,3143 [J K-1mol-1] 9,81 [ms-2] 0,02884 [kg/mol] 1000,2 [mb] P1= P2/ exp (−(Z2-Z1)/H)= 1009,93328 [mb] Z1= 0 Z2= 80 [m] −(Z2-Z1)/H= -0,00968429 P0=P2+1*(Z2/8) 1010,2 figura 45: calculadora de la presión hidrostática en función de la humedad del aire 33
  • 34. MODELIZANDO LA GALERNA AGEOSTRÓFICA DEL CANTÁBRICO Isabel Lete 2013 ANÁLISIS DE LOS DA TO S : BALANCE MESOESC AL AR En el apartado de análisis de los datos, lo que se busca es la combinación de la evolución de las variables en superficie, altura espacio y tiempo con la que 6 horas, o al menos 3 horas después se producirá una galerna ageostrófica. Por ello la herramienta contiene los cálculos de reducción de los valores de las variables a nivel de mar para posteriormente poder calcular los gradientes, diferencias y diferenciales y proporcionar los balances mesoescalar y locales. A la espera de realizar un modelo matemático que reproduzca y prediga estos fenómenos adversos, presentamos el balance mesoescalar y local como herramientas alternativas. Los valores de los balances se encuentran en el apartado resultados. Criterios de alarmas. ANÁLISIS DE LOS DA TO S : BALANCE L OCAL En la predicción de este tipo de fenómenos adversos basada en los valores estadísticos de la evolución de las variables atmosféricas y oceanográficas, cuentan los valores derivados de los balances mesoescalares y locales. Estos valores se encuentran en el apartado resultados. Criterios de alarmas. 34
  • 35. MODELIZANDO LA GALERNA AGEOSTRÓFICA DEL CANTÁBRICO Isabel Lete 2013 RESULTAD OS : CRITERI O S DE ALARMAS Las alarmas están diseñadas por graduación de colores: de amarillo a rojo según sea la probabilidad del fenómeno. En el modelo final, sería conveniente incluir señales sonoras, y por supuesto, entradas directas al sistema de los sensores de las variables locales y de las fuentes ajenas que proporcionan los datos de otras estaciones fijas. Los algoritmos de las alarmas son el objeto del presente estudio, partimos de los datos proporcionados por (Martín, 2012), e incluimos la evolución en el tiempo (tendencia local para cada estación) y en la distancia (entre las diferentes estaciones) de cada variable y la coincidencia entre ellas. Las tablas subsiguientes muestran ejemplos reales de la toma de datos en las diferentes estaciones y sus comparaciones y los criterios para las alertas (: Tabla de criterios para las alarmas (ajustables)). Presión: o Blanco: valor superior a 1005 mb o Naranja: valor comprendido entre 1005 y 1000 mb o Rojo: valor inferior a 1000 mb Temperatura: o Blanco: valor inferior a 27 C o Naranja: valor comprendido entre 27 C y 29 C o Rojo: valor superior a29 C Humedad relativa: o Blanco: valor superior a 50% o Naranja: valor comprendido entre 50% y 40% o Rojo: valor inferior a 40% Dirección de procedencia del viento: o Blanco: valor comprendido entre 199 y 351 o Amarillo: valor comprendido entre 200 y 350 Velocidad del viento: o Blanco: valor inferior a 8 m s-1 o Naranja: valor comprendido entre 8 m s-1 y 13 m s-1 o Rojo: valor superior a 13 m s-1 Disminución de la presión por hora: o Blanco: valor superior a -0,5 mb h-1 35
  • 36. MODELIZANDO LA GALERNA AGEOSTRÓFICA DEL CANTÁBRICO Isabel Lete 2013 o Naranja: valor comprendido entre -0,5 mb h-1 y -1 mb h-1 o Rojo: valor inferior a -1 mb h-1 Aumento de la temperatura por hora: o Blanco: valor inferior a 0,9 h-1 o Naranja: valor comprendido entre 0,9 h-1 y 1,5 h-1 o Rojo: valor superior a 1,5 h-1 Disminución de la humedad relativa por hora: o Blanco: valor superior a -4,5% h-1 o Naranja: valor comprendido entre -4,5% h-1 y -9,5% h-1 o Rojo: valor inferior a -9,5% h-1 Diferencia de presión a nivel del mar entre las estaciones fijas de Punta Galea y Santander: o Blanco: valor superior a -2 mb o Naranja: valor comprendido entre -2 y -4 mb o Rojo: valor inferior a -4 mb Diferencia de temperatura a nivel del mar entre las estaciones fijas de Punta Galea y Santander: o Blanco: valor inferior a 4,4 C o Naranja: valor comprendido entre 4,4 C y 8,9 C o Rojo: valor superior a 9 C Temperatura de la superficie de la mar: o Naranja: valor superior a 19 C Diferencia de temperatura entre la superficie de la mar y el aire: o Blanco: valor inferior a 6 C o Naranja: valor comprendido entre 6 C y 8 C o Rojo: valor superior a 9 C Diferencia de temperatura a nivel de 850 mb entre los sondeos de Santander y A Coruña: o Blanco: valor inferior a 3 C o Naranja: valor comprendido entre 3 C y 7 C o Rojo: valor superior a 7 C Diferencia de temperatura a nivel de 500 mb entre los sondeos de Santander y A Coruña: o Blanco: valor inferior a 1,5 C o Naranja: valor comprendido entre 1,5 C y 3 C o Rojo: valor superior a 3 C 36
  • 37. MODELIZANDO LA GALERNA AGEOSTRÓFICA DEL CANTÁBRICO UNITS Isabel Lete 2013 example alert criteria ddmmyyyy 2 events hour UTC 24052012 12,76 14 18,7 22 <1005, 1000 Pressure SLP [mb] 1012,2 1005,1 1003 999 valor menor de 27, 30, 29 Temperature SLT [ºC] 18,6 27 29 30 valor mayor de <50 relative humidity h [%] 82 30 50 40 valor menor de 200-350 wind procedure Wdir [360º] 275 180 320 30 12 wind gust speed Wsp [m/s] 3 6 9 13 valor mayor de >6mb/6h tendencia P/hour Galea 2 0 -0,6 -1,2 valor menor de >3º/3h 4,5 9 tendencia T/hour Galea -1 0,5 1 1,6 valor mayor de 3, 5 tendencia h/hour Galea 5 -3 -5 -10 valor menor de 2, 4 SL P Galea/Std 2,1 -1 -2,1 -4,1 valor menor de 4,5, 9 SL T Galea/Std 2 3 4,6 9,1 valor mayor de <1º/12h Sea Surface Tª SST 18 19 19,5 21 valor mayor de >8 SST/air T 8,1 6 4 2 valor mayor de WYOMING SL hhddmm 12.24.05 0.25.05 12.26.05 0.27.05 2, 4 SLP Std/A Cor 3 -3,2 -2,1 4 valor menor de 4,5, 9 SLT Std/A Cor 3 4 7 10 valor mayor de 3, 7 850mb T Std/A Cor 1 2 4 7 valor mayor de 1,5, 3 500mb T Std/A Cor 1 2,8 1,5 3 valor mayor de 999,9 valor comprendido entre 29,1 valor comprendido entre 39,9 valor menor de valor comprendido entre 13 valor comprendido entre -1,1 valor comprendido entre 1,6 valor comprendido entre -9,6 valor comprendido entre -4,1 valor comprendido entre 9,1 valor mayor de 19,2 5,9 valor mayor de 1000 27 49,9 200 8 -0,5 0,9 -4,5 -2 4,5 -6 valor comprendido entre 9,1 valor mayor de 7 valor comprendido entre 3 valor comprendido entre -2,9 4,5 2,9 1,4 1005 29 350 12,9 -1 1,5 -9,5 -4 8 -5,9 6,9 2,9 figura 46: Tabla de criterios para las alarmas (ajustables) Los datos en azul muestran los datos de la medición inmediata anterior, por falta o fallo en los datos correspondientes. Este sistema nos proporciona los indicios de que el evento se puede producir combinando valores locales y mesoescalares. Ampliando el estudio con un número suficiente de casos, podría ser útil para la predicción del fenómeno. Por ejemplo, el día 10 de agosto de 2012, aunque la situación de las variables locales (en Getaria) indicaba que se podía producir una galerna por la tarde no saltó ya que no se dio la evolución necesaria de las variables mesoescalares: 10082012 3th hot day no gale for lack of RCMA Sea Level Onboard t [hh,00] UTC P [mb] T [ºC] h [%] W dir [º] W speed [m/s] sea direction/height tide UTC clouds/coverage rain/visibility [nm] P/h h h/h SEA SURFACE T SST -80 cm AIR ION + SST SST/air T date EUSKALMET FS Punta Galea SLP Punta Galea SLT Punta Galea SLh Punta Galea SLWdir Punta Galea SLWsp Zumaia Lekeitio 7 Ogoño 8,5 SST/air T and fog MatxitxakoPlentzia 9,5 10,5 Getxo 12 14 1014 1013 1014 1014 1013 1014 24 28 27,5 27,3 30 25,4 79 64 68 68 60 98 145 145 145 60 160 250 3 3 3 6 4 5 NW 0,3 NW 0,3 NW 0,3 NW0,3/E0,3 NW0,3/E0,3 NW0,3/E0,3 up up high down down down fog fog fog fog fog fog/str no/3' no/3' no/3' no/3' no/3' no/3' -0,6666667 1 0 -0,6666667 0,5 2,66666667 -0,5 -0,2 1,8 -2,3 -10 4 0 -5,3333333 19 -0,6 3,4 2,9 2,7 5,4 0,8 24,6 24,6 24,6 24,6 24,6 24,6 23,5 -3 23,5 6,3 8082012 0.08.08 12.08.08 1012,6 20,5 91 277 3,5 1009,5 29,8 49 64 5,5 23,5 -1,7 23,5 -2,6 9082012 0.09.08 12.09.08 1010,1 21,8 93 281 2 1011,3 20,9 99 359 4 23,5 -2,7 23,5 0,5 10082012 0.10.08 12.10.08 1011,7 20,8 99 140 5,5 1009 24 89 300 6 23 -1,6 11082012 0.11.08 1011,8 21,4 90 300 5,5 figura 47: datos EUSKALMET 10082012 Datos tomados el 10082012 abordo y en la estación fija de EUSKALMET en Punta Galea 37
  • 38. MODELIZANDO LA GALERNA AGEOSTRÓFICA DEL CANTÁBRICO Isabel Lete 2013 PROC EDIM IENTO D E PRE D ICCIÓN Comenzaremos con determinar la escala sinóptica asociada que podría forzar la perturbación, si vemos que esta situación es congruente con los resultados de diversos estudios seguidos por diferentes autores, pasamos a analizar el balance mesoescalar. Si se dan los valores de los gradientes y las tendencias de las variables elaboradas, seguidamente estudiaremos los valores y las tendencias locales y de esta manera elaboraremos la predicción en tiempo e intensidad. CONCLUSIO NES Hemos descrito la herramienta creada en EXCEL para realizar los balances mesoescalares y locales de las variables atmosféricas y oceanográficas afectadas antes y durante una perturbación del tipo galerna ageostrófica. Independientemente de otras clasificaciones, el objeto de este estudio son las galernas ageostróficas del cantábrico consideradas como perturbaciones atrapadas en la costa (CTD) y por tanto, para su parametrización, en principio, las consideraremos como ondas de Kelvin con tres capas atmosféricas: una capa marina fría y húmeda del noroeste que penetra como una cizalla por debajo de la masa de aire recalentada y menos húmeda proveniente de la meseta que genera vientos muy suaves y variables en la costa de componente sur, la troposfera libre y su interacción con la capa superficial oceánica. Esta herramienta puede constituir la base de un programa más complejo para la predicción de este tipo de fenómenos adversos costeros. En dicho programa o aplicación, deberían entrar directamente los datos de las estaciones fijas para poder realizar los balances y pronósticos on line. Este sistema también es válido para predecir el momento y la intensidad de otros fenómenos adversos costeros que, no siendo galernas ageostróficas puras, sí tienen un comportamiento ageostrófico, como son las líneas de turbonada y los frentes fríos. Queda pendiente la resolución de cómo interaccionan el océano y la capa límite atmosférica. Para profundizar en este estudio, es necesaria la colaboración de instituciones y empresas en las que realizan observaciones del medio marino en estaciones océano-meteorológicas y aplicando tecnologías satelitales (SAR, LIDAR, MIRAS) para la observación y análisis de los cambios en la superficie del Cantábrico en cuanto a variaciones en la temperatura (SST), salinidad (SSS), altura, afloramientos (upwelling), concentración de 38
  • 39. MODELIZANDO LA GALERNA AGEOSTRÓFICA DEL CANTÁBRICO Isabel Lete 2013 plancton, etc. Basándonos es este estudio, se podría utilizar alguno de los parámetros como medida para la predicción del advenimiento del fenómeno adverso, puesto que estos cambios se producen con antelación. En lo que respecta a la modelización matemática del fenómeno, y siguiendo las últimas tendencias seguidas por los expertos californianos (BOÉ, 2011), parece que lo más apropiado será aplicar un modelo dual ((UMCM) que mezcle el modelo numérico atmosférico a mesoescala WRF con el modelo oceánico ROMS y que tengan en cuenta tanto los efectos de la conexión SST/viento como la orografía costera en las variaciones ageostróficas asociadas a las anomalías mesoescalares. Esto constituirá la última parte del presente estudio. La herramienta aquí presentada no es concluyente, es parte de un estudio en marcha sobre una perturbación costera muy particular que se da en el cantábrico oriental los meses de verano y que por su peligrosidad merece ser investigada al objeto de su predicción con exactitud y prontitud. Gracias a todas las personas y entidades que me están ayudado en este proceso. Es un lujo y un auténtico placer contar con su colaboración. 39
  • 40. MODELIZANDO LA GALERNA AGEOSTRÓFICA DEL CANTÁBRICO Isabel Lete 2013 BIBLIO GRAFÍA Arasti, E. (1999). Hipótesis acerca de la formación de una galerna típica. Instituto nacional de meteorología . ARTECHE, J. L. (2012). “LA METEOROLOGÍA DE LA GALERNA DEL CANTABRICO”. “El Puertuco” nº 36, julio 2012 , 16-27. BOÉ, J. (2011). WHAT SHAPES MESOSCALE WIND ANOMALIES IN COASTAL UPWELLING ZONES? Climatology Dynamics , 13. Bond, N. (1996). Coastally Trapped Wind Reversal. Monthly Weather review . ECMWF. (2012). EXTREME FORECAST INDEX. EUSKALMET. (2012). EPISODIO DE GALERNA MODERADA-FUERTE DEL 25. http://en.wikipedia.org/wiki/Log_wind_profile. isa. alazne. (2012). Jansá. (1990). Markel García Diez, L. Fita y J. Fernández. (1995). Estudio de una galerna del Cantábrico con el modelo WRF-ARW. Grupo de Meteorología de Santander www.meteo.unican.es . Martín, M. (2012). Aproximación de una galerna en la costa vasca. Donostia, AEMET Euskadi. METEOCIEL. (2012). Obtenido de MODELO HIRLAM: http://www.meteociel.fr/modeles/hirlam_cartes.php METEOSAT. (mayo de 2012). Recuperado el http://eumetrain.org/eport/archive_euro.html?width=1280&height=800, de http://www.tiempo.com/ram/23428/una-galerna-tipica-vista-por-satelite-25-de-mayo-de-2012/ PRESS, E. (25 de mayo de 2012). Para la noche de este viernes Interior alerta de galerna con vientos de hasta 70 km/h en el litoral vasco EUROPA PRESS - Viernes, 25 de Mayo de 2012. Reason. et alter, S. M. (1999). The Dynamics of Coastally Trapped Mesoscale Ridges in the Lower Atmosphere. Journal of the Atmospheric Sciences . Scott M. Rochette. (1999). A primer on the Ageostrophic Wind. Brockport, New York: Department of the Earth Sciences State University of new York. Skamarock, W. C. (1999). Models of coastally trapped disturbances. . Journal of the Atmospheric Sciences, 56 , 3349–3365. Usabiaga, A. (s.f.). galerna típica. Wendell A. Nuss, *. e. (1999). Coastally Trapped Wind Reversals: progress to understanding. Bulletin of the American Meteorological Society , 731. WETTERZENTRALE. (s.f.). http://www.wetterzentrale.de/topkarten/fsreaeur.html. Obtenido de http://www.wetterzentrale.de/topkarten/fsreaeur.html 40
  • 41. MODELIZANDO LA GALERNA AGEOSTRÓFICA DEL CANTÁBRICO Isabel Lete 2013 GLOSARIO AEMET Agencia Estatal de Meteorología AROME Applications of Research to Operations at Mesoscale CEPPM Centro Europeo de Predicción a plazo medio (modelo numérico AEMET) CTD Coastally Trapped Disturbances CTWR Coastally Trapped Wind reversal DANA Depresión Aislada a Niveles Altos EFI Extreme Forecast Index ECMWF European Centre for Medium-Range Weather Forecasts EUSKALMET Agencia Vasca de Meteorología FTL Free tropospheric layer HIRLAM High-Resolution Limited Area Model (METEOCIEL weather model software, AEMET viento) HRVIS High Resolution Visual Imaging System LIDAR Laser Imaging Detection and Ranging (system) MBL Marine Boundary Layer MCYTE Máster en Ciencia y Tecnología Espacial NCEP National Centers for Environmental Prediction NOAA National Oceanic and Atmospheric Administration NOGAPS Navy Operational Global Atmospheric Prediction System NW North West (northwesterly wind) PV Potential Vorticity RGB Red Green Blue (Canal METEOSAT) SAR Search And Rescue SS / SSP /SST Sea Surface / Sea Surface Pressure / Sea Surface Temperature SSW South South West str estratos RAMS Reliability, Availability, Maintenance and Safety RQT Reliability Quality Testing U Velocidad de propagación de la galerna UPV-EHU Universidad del País Vasco - Euskal herriko Unibertsitatea UTC Universal Time Coordinated v Velocidad del viento en la galerna WNW West North Westerly 41 (Modelo no hidrostático)
  • 42. MODELIZANDO LA GALERNA AGEOSTRÓFICA DEL CANTÁBRICO Isabel Lete 2013 LISTADO D E FIGURAS figura 1: sistema de predicción de la galerna ageostrófica ..................................................................... 4 figura 2: Efecto Föehn y advección del aire marino frío y húmedo MBL. .............................................. 5 figura 3: mesobaja ...................................................................................................................................... 5 Figura 4: rachas de viento ageostrófico .................................................................................................... 6 figura 5: SSP ............................................................................................................................................... 7 figura 6: área de propagación de una galerna ageostrófica .................................................................... 8 figura 7: onda de Kelvin de tres capas y superficie marina..................................................................... 8 figura 8: estructura del jet costero: MBL, inversión, superficie marina, orografía costera .................... 9 figura 9: desplazamiento de la galerna ageostrófica ............................................................................... 9 figura 10: estructura térmica ...................................................................................................................... 9 figura 11: variables locales....................................................................................................................... 10 figura 12: datos mesoescalares ............................................................................................................... 11 figura 13: gradientes y tendencias mesoescalares ................................................................................ 11 figura 14: gradiente mesoescalar ............................................................................................................ 11 figura 15: datos y gradientes en Arteaga ................................................................................................ 11 figura 16: Ionización del aire previo a la perturbación ........................................................................... 13 figura 17: medidor de Iones ..................................................................................................................... 13 figura 18: diagrama del equipo Raymarine ............................................................................................. 14 figura 19: salida de datos del equipo Raymarine ................................................................................... 14 figura 20: sensores de Weather Wise ..................................................................................................... 15 figura 21: pantalla de la estación Weather Wise .................................................................................... 15 figura 22: salida a PC de la estación Weather Wise .............................................................................. 16 figura 23: datos proporcionados por la estación Weather Wise ........................................................... 16 figura 24: Tabla de datos de los sondeos ............................................................................................... 18 figura 25: Tabla de datos de las estaciones fijas ................................................................................... 19 figura 26: tabla estaciones fijas 10082012 ............................................................................................. 20 figura 27: tabla de datos de a bordo........................................................................................................ 21 figura 28: tabla de datos visuales del día 09092012.............................................................................. 22 figura 29: SST / air T ............................................................................................................................. 22 figura 30: NOAA Tª ................................................................................................................................... 23 figura 31: Galea Tª .................................................................................................................................... 23 figura 32: gale sea surface ...................................................................................................................... 23 figura 33: mesobaja 25052012 AEMET .................................................................................................. 24 figura 34: distancias medidas entre varios puntos de la costa ............................................................. 25 figura 35: medición del parámetro N ....................................................................................................... 26 figura 36: cálculo de la velocidad del viento geostrófico y en superficie .............................................. 27 figura 37: intensidades del viento medidas el 25052012 por las estaciones de EUSKALMET ......... 27 figura 38: algoritmos de tendencias, gradientes y diferencias .............................................................. 30 figura 39: correcciones aplicadas a las Presiones y temperaturas ...................................................... 30 figura 40: calculadora de velocidades del viento. .................................................................................. 32 figura 41: calculadora de Temperaturas. ................................................................................................ 32 figura 42: Calculadora del viento geostrófico y en superficie ................................................................ 32 figura 43: calculadora de la ecuación hidrostática ................................................................................. 32 figura 44: calculadora de transformación de unidades de la Presión................................................... 33 figura 45: calculadora de la presión hidrostática en función de la humedad del aire ......................... 33 figura 46: Tabla de criterios para las alarmas (ajustables) ................................................................... 37 figura 47: datos EUSKALMET 10082012 ............................................................................................... 37 42
  • 43. MODELIZANDO LA GALERNA AGEOSTRÓFICA DEL CANTÁBRICO 43 Isabel Lete 2013