Sistemas convectivos en mesoescala altamente precipitantes en el norte y centro de Argentina

Authors
Torres, Juan Carlos
Publication Year
2003
Language
Spanish
Format
doctoral thesis
Status
Published version
Director/a de tesis
Nicolini, Matilde
Description
El objetivo de esta tesis es el caracterizar el ambiente en el que se desarrollan los sistemas convectivos en el sudeste de América del Sur. Para ello se procedió a seleccionar aquellas situaciones que hubieran producido una precipitación superior a los 120 mm en al menos una estación pluviométrica del territorio argentino durante los meses de octubre a abril del período 1988/1993. Estos eventos representan casos extremos de precipitación, por lo que su estudio es fundamental por su alto impacto en las actividades socioeconómicas de la región y representan un desafio para el pronóstico a corto plazo de la convección y de la ocurrencia de fenómenos severos asociados. A fin de identificar y seguir la evolución temporal de los mesosistemas que habían generado los eventos incluidos en la muestra, se utilizaron las temperaturas de los topes de nubes, información disponible en la base de datos ISCCP-DX (International Satellite Cloud Climatology Project). El procesamiento de esta información se llevó a cabo con un conjunto de programas computacionales desarrollados en la Divisao de Ciéncias Atmosféricas (ACA) del Instituto de Aeronáutica e Espaco (IAE), Brasil. Las distintas etapas evolutivas de los mesosistemas (inicio, madurez y disipación) fueron definidas de acuerdo al área encerrada por la isoterma de —218K. Se procedió luego a realizar la composición de los campos de las variables dinámicas y termodinámicas correspondientes a las situaciones seleccionadas en cada una de estas etapas, utilizando para ello los reanálisis del European Centre for Medium-Range Weather Forecasts. Los resultados obtenidos muestran que los mesosistemas estudiados tienden a originarse en el faldeo oriental de la Cordillera de los Andes, al norte de los 40°S, desplazándose luego hacia el este. Tanto su duración media (17.5 horas), como las dimensiones que alcanzan en su madurez (504000 km2), exceden ampliamente los valores reportados para los complejos convectivos de mesoescala norteamericanos. Asimismo, al igual que en trabajos previos, se observa el carácter preferentemente nocturno de la actividad convectiva. Debe destacarse que el 81% de los casos incluidos en la muestra analizada correspondieron a eventos Chaco Jet en alguna de las etapas de evolución del mesosistema. La fuerte señal sinóptica que caracteriza a estos eventos y controla a los mecanismos forzantes de la convección se reconoce en los campos producidos por la técnica de composición. Por su parte, los mesosistemas convectivos son efectivos en perturbar localmente la atmósfera. La notable dimensión de los mismos permite caracterizar la estructura vertical de los movimientos verticales, la divergencia y la vorticidad relativa en la escala del mismo mesosistema durante su etapa madura, poniendo de manifiesto su carácter predominantemente convectivo. Se pone de relieve la importancia de la corriente en chorro en capas bajas como forzante de la actividad convectiva en el norte y centro de nuestro país, debido a su aporte fundamental a la advección de aire cálido y húmedo, y a la convergencia de flujo de humedad que se origina en la parte delantera del mismo. Esta importancia se hace más evidente si se tiene en cuenta que la disipación de los sistemas se produce cuando la corriente en chorro en capas bajas se debilita y, consecuentemente, se debilita también la convergencia de flujo de humedad, principal sustento de la actividad convectiva. Finalmente, el análisis de un caso individual confirma esta conclusión, y pone de manifiesto que, si bien el forzante sinóptico es fundamental, una vez desarrollado el sistema su ciclo de vida está controlado por el respectivo ciclo de vida de la corriente en chorro en capas bajas.
The goal of this Thesis is to characterize the environment that supports mesoscale convective systems (MCSs) over southeastem South America. In order to achieve this goal, particular situations have been selected during which heavy precipitation (higher than 120 mm) has occurred at least at one of the stations of the Argentina raingauge network during the October to April 1988/1993 period. To study these extreme precipitation cases is crucial because of their high impact in the regional socioeconomic activities. Therefore, the short-term forecast of the organized convection as well as of the occurrence of related severe weather over Argentina represent a worthwhile challenge. In order to identify and track the life cycle of the MCSs responsible for the events included in the heavy precipitation sample, cloud-top temperatures have been used. This information is available in the ISCCP-DX (International Satellite Cloud Climatology Project) satellite database. The data processing has been performed using software developed at the Divisao de Ciéncias Atmosféricas (ACA), Instituto de Aeronáutica e Espaco (IAE), Brazil. Different stages in the mesoscale systems evolution (initiation, maturity and dissipation) have been defined according to the area enclosed by the -218 K isotherm. After this procedure, the thermodynamic and dynamic fields corresponding to the selected events have been composited using the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts reanalyses. The results show that the studied MCSs have a tendency to originate in the eastern Andes slopes, northward of 40°S, moving eastward. Both their average lifetime (17.5 hours) and their size at maturity (504000 km2) largely exceed the magnitudes that characterize the North American mesoscale convective complexes (MCCs). Besides, the MCS composite behavior exhibits a nocturnal phase already described in previous researches. It is noteworthy that 81% of the MCSs cases included in the sample have at least one of their lifetime stages occurring during Chaco low-level jet events. The strong synoptic signal that characterizes these events and modulates the forcing mechanisms of convective outbreaks is also evident in the fields produced by the composite technique. In turn, the MCSs are effective in locally perturbing the atmosphere. Their remarkable size afford the characterization of the vertical structure of the vertical motion, divergence and relative vorticity in the same convective system scale during their maturity, and demonstrate their mainly active convection character. The results also highlights the importance of the low-level jet (LLJ) as a convective forcing particularly over northern and central Argentina given its role in effecting warm and humid advection and because of the water vapor flux convergence that occurs downstream its core. This relationship is still more evident as the results demonstrate that the system decay occurs at the same time as the LLJ weakening and consequently in phase with the decay of the moisture flux convergence that is the main source of the convective activity. This is more clearly shown in the individual case analysis and confirms that even if the synoptic forcing is fundamental for triggering the MCS, once it develops its lifecycle is controlled by the respective LLJ lifecycle.
Fil:Torres, Juan Carlos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.
Subject
SISTEMAS CONVECTIVOS EN MESOESCALA
PRECIPITACIONES EXTREMAS
CORRIENTE EN CHORRO EN CAPAS BAJAS
HIDROLOGIA REGIONAL
FENOMENOS DE TIEMPO SEVERO
CONVECTIVE SYSTEMS
EXTREME PRECIPITATION
LOW-LEVEL JET
REGIONAL HYDROLOGY
LA PLATA BASIN
Access level
Open access
License
http://creativecommons.org/licenses/by/2.5/ar
Repository
Biblioteca Digital (UBA-FCEN)
Institution
Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
OAI Identifier
tesis:tesis_n3656_Torres