Análisis de la predictibilidad de los sistemas de precipitación a muy corto plazo según su escala espacial - Arruti Gamaldi, Aldana Denisse (2022)
La región central de Argentina presenta condiciones capaces de generar sistemas precipitantes que se caracterizan por convección que ocurre de manera organizada y que puede dar lugar a la ocurrencia de eventos extremos. Ante esta situación, surge la necesidad de ampliar la información disponible y de contar con herramientas que posibiliten un mejor estudio de los sistemas precipitantes, en particular de aquellos eventos extremos que pueden generar perjuicios en la población. En los últimos años la red local de radares del país se ha ido ampliando y se han elaborado proyectos para acompañar esta evolución. Los objetivos de estos proyectos comprenden tanto el desarrollo de herramientas para la mejora de la calidad del dato de radar y para que el mismo pueda ser utilizado en diferentes aplicaciones, así como el equipamiento de nuevos sistemas de cómputo que permitan procesar este mayor volumen de datos. El Servicio Meteorológico Nacional (SMN) ha realizado una serie de esfuerzos para brindar mejores herramientas que permitan prevenir a la población sobre posibles riesgos derivados de eventos meteorológicos adversos. Sin embargo, actualmente no se cuenta con técnicas objetivas que permitan el seguimiento de los sistemas precipitantes a partir del análisis de imágenes de radar consecutivas. En este contexto, los pronósticos a muy corto plazo (nowcasting) buscan caracterizar el estado actual de la atmósfera y brindar un seguimiento de la evolución de su estado en un plazo de tiempo que típicamente se extiende hasta las 6 horas. En particular, una de las principales aplicaciones del nowcasting es el pronóstico de la evolución de sistemas precipitantes de mesoescala en base a datos proporcionados por sensores remotos. En este contexto, es de particular interés el pronóstico de aquellos que por su intensidad pueden afectar significativamente a la población produciendo no solo precipitaciones intensas, sino también fenómenos tales como granizo y vientos intensos. El objetivo general de la tesis es contribuir al desarrollo de un sistema de pronóstico de precipitación a muy corto plazo en Argentina basado en técnicas de extrapolación temporal de datos de radares meteorológicos. Dichas técnicas se basan en la hipótesis de que los sistemas precipitantes en las escalas temporales asociadas al nowcasting pueden describirse a partir de su movimiento observado en imágenes previas sucesivas. En particular, en la presente tesis se trabaja con datos de los radares ubicados en las ciudades de Córdoba y Ezeiza y se analiza un total de 35 eventos que abarcan distintos tipos de organización de la convección. Con el objetivo de implementar un método de extrapolación del campo de reflectividad, se utilizan técnicas basadas en la determinación de campos de movimiento que caracterizan la dinámica de los sistemas precipitantes. Para el desarrollo de un pronóstico determinístico se evalúa la sensibilidad a distintos parámetros característicos que se utilizan para su cálculo. Así también, se desarrollan metodologías para el tratamiento de la incertidumbre en los pronósticos para lo que se calculan pronósticos probabilísticos obtenidos a partir de un pronóstico por ensambles basado en la asimilación del campo de movimiento mediante Local Ensamble Transform Kalman Filter (LETKF). La advección de los pronósticos, en ambos casos, se lleva a cabo mediante un método advectivo semi-lagrangiano de extrapolación del campo de reflectividad. La verificación de los pronósticos obtenidos es de suma utilidad para comprender los límites de la predecibilidad, cuantificar la magnitud de los errores y evaluar la calidad de los pronósticos. La verificación de los pronósticos determinísticos y probabilísticos se realiza mediante el cálculo de diferentes índices que se corresponden al estudio de variables continuas y dicotómicas y a un estudio basado en la lógica difusa para analizar la dependencia de la predictibilidad a la escala espacial. Asimismo, se realiza una verificación orientada a objetos donde se identifican entidades u objetos en el campo pronosticado y en el campo observado y se comparan las propiedades de los objetos pronosticados y observados. Los resultados obtenidos a partir de las técnicas desarrolladas muestran que son una herramienta objetiva útil para el seguimiento de los sistemas precipitantes y sientan las bases para el diseño e implementación de un sistema de nowcasting en el SMN.