La influencia del estado del suelo en los procesos asociados a la precipitación en la región del monzón sudamericano

• Autores: Collini, Estela Angela
• Año de publicación: 2008
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Berbery, Ernesto Hugo; Barros, Vicente Ricardo
• Materia: MODELO; SIMULACIONES; MONZON; REALIMENTACION SUELO-ATMOSFERA; HUMEDAD DEL SUELO; SENSIBILIDAD A LAS CONDICIONES INICIALES; ANOMALIAS; ENOS; LLJ; MODEL; SIMULATIONS; MONSOON; LAND-ATMOSPHERE FEEDBACK; SOIL MOISTURE; SENSITIVITY TO INITIAL CONDITIONS; ANOMALIES; ENSO; LLJ
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

El tema principal de esta tesis es la investigación de los procesos de realimentación suelo-atmósfera, que tienen lugar dentro del sistema monzónico de Sudamérica. Este estudio utiliza simulaciones con un modelo regional para responder una serie de interrogantes: a) cual es el rol de las condiciones de superficie en el desarrollo del monzón?; b) cuales son las sinergias entre la humedad del suelo y la precipitación?; c) cómo son afectadas las circulaciones regionales como resultado de los efectos de superficie?. Con el modelo regional Eta (Mesinger 1997; Mesinger et al. 1988; Black, 1994), sobre un dominio de integración que cubre toda la América del Sur y parte de América Central, utilizando como campos iniciales y condiciones de contorno los reanálisis del Proyecto de Reanálisis NCAR-NCEP (Kalnay et. al., 1996), se realizaron distintos experimentos de sensibilidad a las condiciones iniciales de superficie. Los resultados de las simulaciones permiten concluir que, aunque las modificaciones en las condiciones de superficie, se imponen en el inicio de las integraciones del modelo, el efecto sobre todas las variables analizadas se observa en todo el periodo de integración. Las simulaciones se realizaron para distintos meses de octubre, con el fin de asegurarse que los resultados sean independientes de un año en particular. El mes de octubre se encuadra dentro de la primavera temprana, época durante la cual las condiciones de superficie sobre la región del monzón favorecen la interacción suelo-atmósfera. Los análisis efectuados a partir de los resultados de las corridas individuales indican que, la superficie y el forzante dinámico actúan en la región del monzón independientemente de las condiciones de gran escala (El Niño, La Niña y año neutro) probando que los resultados son robustos. Se comprobó que la precipitación media mensual del mes de octubre, resultante de las simulaciones realizadas con el modelo Eta, es similar a la climatológica obtenida a partir de observaciones satelitales y a los reanálisis globales. El campo ensemble de precipitación exhibe las principales características de las observaciones, tanto sobre el océano como el continente, y en particular de la precipitación monzónica. Asimismo, las simulaciones reproducen las principales características de los campos del flujo de humedad, incluidas la entrada del flujo del Océano Atlántico y el jet de capas bajas (LLJ) al este de los Andes. Se demostró que la representación del jet de capas bajas Sudamericano (SALLJ) lograda por el modelo Eta es de mayor resolución que la representada por los reanálisis globales. Se realizaron los estudios de sensibilidad del modelo a los cambios en la humedad del suelo y se calcularon las anomalías de variables representativas. La investigación se completó examinando el rol de las anomalías de la humedad del suelo, en las características estacionales y la variabilidad interanual de la componente atmosférica del ciclo hidrológico, sobre Sudamérica subtropical. Simulaciones con el modelo Eta para meses ilustrativos del ENOS 82-83, indican que la ubicación y fuerza del LLJ, así como la variabilidad del transporte de humedad durante el ENOS 82-83, reflejan la influencia de las condiciones de superficie. El LLJ se desplaza hacia lo alto como indican las anomalías positivas en superficie y negativas en niveles más altos (~700 hPa). Además, como consecuencia de los cambios en la estructura del LLJ y la reducción en la disponibilidad de humedad debido a la menor evaporación, se produce una reducción del transporte de humedad por el LLJ. En marzo del periodo estudiado, se observa la mayor anomalía, mientras que durante el verano austral, la combinación de las características del ENOS con las condiciones estacionales, parece imponerse sobre el efecto de la superficie.
The main theme of this dissertation is the research on the land–atmosphere feedback processes that take place in the South American monsoon system. This study employs regional model simulations to respond to the following questions: a) what is the role of the surface conditions in the development of the monsoon? b) Which are the synergies between the soil moisture and the precipitation, c) How are the regional circulations affected by the surface states? The simulations were performed with the regional mesoscale Eta model (Mesinger 1997; Mesinger et al. 1988; Black, 1994), using the NCEP/NCAR Reanalysis (Kalnay et al., 1996) as initial and boundary conditions over a domain covering South America and part of Central America. Sensitivity experiments of the model response to soil moisture changes were performed. The imposed soil moisture anomalies are introduced as initial conditions, but their effects persist for the entire length of the simulation, as noticed in all the analyzed variables. The month long simulations were carried out for different October months in order to ensure that the results are not dependent of a particular year. The choice of October corresponds with the early austral spring when surface conditions over the monsoon region are shown to favor the landatmosphere interactions. Analysis of the individual runs indicates that the surface and dynamical forcings act in the monsoon region independently of the large scale conditions (El Niño, La Niña and Neutral years), thus suggesting that the results are robust. The control simulations bear a consistent resemblance with satellite-based observations and global reanalysis-based climatologies. The ensemble precipitation field exhibits all the major features of the observations, both over ocean and land, and particularly the monsoon precipitation. Likewise, the simulations reproduce the main features of the moisture flux fields as represented by global reanalysis, including the inflow from the Atlantic Ocean and the Low-level Jet (LLJ) east of the Andes Mountains. However, the higher resolution of the model simulations represents the narrow South American Low Level Jet (SALLJ) better than the global. Sensitivity analysis to changes in the soil moisture initial conditions was performed, and the anomalies of the representative variables were calculated. The research is completed by examining the role of soil moisture anomalies on the seasonal characteristics and the interannual variability of the atmospheric component of the hydrological cycle over subtropical South America. Simulations with the Eta model for selected months of the ENSO 1982-83 indicate that, the location and strength of the LLJ, as well as the moisture transport variability during ENSO 82-83, reflect an influence of the surface conditions. The LLJ tends to shift upwards, as indicated by the positive anomalies near surface and negative anomalies at higher levels (~700 hPa). In addition, as a consequence of the changes in the LLJ structure and the reduced availability of moisture due to lower evaporation, the moisture transport by the LLJ is reduced as well. March is the month when the largest anomaly is observed, whereas during summer the ENSO effects combined with the seasonal conditions appear to overshadow the surface changes impact.
Fil: Collini, Estela Angela. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.