ONES DE MUNTANYA Montserrat Aran i Roura maran@meteocat.com Servei Meteorològic de Catalunya

INDEX 1 Característiques: 1.2 Nuvolositat de retenció 1.2 Núvols lenticulars 1.3 Rotors i turbulència 1.4 Vents descendents 1.5 Efecte Foëhn 2 Factors: 2.1 Estabilitat de l’atmosfera 2.2 Força i direcció del vent. Nivell crític 2.3 Inversions per sobre el cim

CARACTERÍSTIQUES Nuvolositat Com ja veurem, amb unes condicions atmosfèriques i segons l’orografia, les ones es poden propagar uns 20 km a sotavent de la serralada.

CARACTERÍSTIQUES Nuvolositat

CARACTERÍSTIQUES Nuvolositat En altres situacions l’ona es propaga més a la vertical del cim nuvolositat de retenció rotors nuvolositat a sotavent fogony cap cloud Zona de trecament

CARACTERÍSTIQUES Nuvolositat F.Bullón. RAM

CARACTERÍSTIQUES Nuvolositat

CARACTERÍSTIQUES El Fogony L’escalfament de l’aire a sotavent pel descens adiabàtic sec de l’aire és una de les causes que contribueixen a l’explicació del fogony però no és tot. Ja inicialment en el cim hi ha una evaporació del vapor d’aigua que contribueix a un refredament de l’aire (no s’escalfa tant com aplicant només una descens adiabàtic). Normalment hi ha un refredament nocturn de l’aire prop del terra. Aquest aire fred es desplaçat per un aire més càlid. A més a més, la calma de la matinada és substituïda per una vent més fort. L’ascens de la temperatura és més remarcable. El fogony és més important al vespre que al migdia.

El radiosonatge FACTORS 200 T Td DD FF m/s 1000 15 10 SW 3 850 5 N 2 700 -5 -25 9 500 -23 -54 NW 22 300 400 500 700 850 1000 -30 -20 -10 10 20

CARACTERÍSTIQUES El Fogony Sobrevent dels Alps: Payerne Dia 17 (blau) i18 (vermell) gener 2000 a les 12 UTC, Payerne (Suïssa)

CARACTERÍSTIQUES El Fogony Sotavent dels Alps: Milà Hi ha un augment de més de 15 ºC Dia 17 (blau) i18 (vermell) gener 2000 a les 12 UTC, Milà

CARACTERÍSTIQUES El Fogony 17 d’octobre 2001 12 UTC IR IR + VIS

CARACTERÍSTIQUES El Fogony 17 d’octobre 2001 12 UTC

Estabilitat de l’Atmosfera FACTORS Una partícula inicialment a una temperatura T0 (igual a la temperatura ambient T’0 ) enlairada una distància Δz del seu nivell es refredada -0,98 ºC cada 100 metres ( gradient adiabàtic sec, ) : T = T0 -  Δz (1) A l’ambient, al nivell on arriba la partícula, hi ha una temperatura T’ : T’ = T’0 - α Δz (2) on α és el gradient tèrmic i s’obté de les dades del radiosondatge (corba d’estat) La diferència de temperatura en aquest nivell entre la partícula d’aire i l’ambient que l’envolta és: (T’ – T) = ( - α) Δz (3)

Estabilitat de l’Atmosfera FACTORS 200 T Td DD FF m/s 1000 15 10 SW 3 850 5 N 2 700 -5 -25 9 500 -23 -54 NW 22 300 400 500 Temperatura de la bombolla d’aire (T) Temperatura de l’ambient (T’) T T’ 700 850 1000 -30 -20 -10 10 20

Estabilitat de l’Atmosfera FACTORS 200 L’acceleració que té la bombolla d’aire, 300 (T’ - T) 400 500 Temperatura de la bombolla d’aire (T’) Temperatura de l’aire (T) T T’ 700 Si l’estratificació és estable, cas en que T’ < T, el moviment és oscil·latori armònic simple. 850 1000 -30 -20 -10 10 20

Estabilitat de l’Atmosfera FACTORS Estabilitat de l’Atmosfera

Moviment d’un partícula ANNEX ANNEX Moviment d’un partícula Temperatura potencial () és la temperatura que adquireix una bombolla d’aire si es desplaçada fins a un nivell de referència seguint una evolució adiabàtica seca. La temperatura potencial () és una magnitud que es conserva si la partícula es mou amb condicions adiabàtiques, és a dir, no hi ha intercanvi de calor amb l’aire que l’envolta. Sota aquestes condicions el moviment d’una partícula seguirà superfícies on al  sigui sempre igual a la inicial. Les superfícies amb igual  s’anomenen superfícies isoentròpiques ja que també es correspon a superfícies amb igual entropia. Una partícula que es desplaci sense canviar la seva entropia ( constant) es mourà sobre una superfície isoentròpica. Càlcul de la temperatura potencial () : T temperatura de l’aire al nivell de pressió p. 1000 hPa nivell de referència. R i cp constants de l’aire sec

Moviment d’un partícula ANNEX Moviment d’un partícula

FACTORS Vent/Orografia Segons la topografia hi haurà una resposta diferent: és una muntanya aïllada o és una serralada? hi ha un pendent suau o hi ha un fort desnivell? quina distribució de vegetació, llacs o rius hi ha als voltants?

FACTORS Vent/Orografia Segons el grau d’estabilitat, la força i direcció del vent i l’alçada de la muntanya, l’aire remuntarà o no la muntanya. Per tal de saber si l’aire remuntarà o no la muntanya s’utilitza el coeficient entre aquests factors: ENERGIA DE LA PARTÍCULA en front “LA BARRERA QUE HA DE SUPERAR” Fr = (velocitat vent) / (alçada de la muntanya x grau d’estabilitat) Fr es coneix com a nombre de Froude: si Fr < 1 l’ascens de l’aire es inhibit i es veu obligat a recular o a envoltar la muntanya. si Fr > 1 l’aire remunta la muntanya.

FACTORS Vent/Orografia Núvols alts a sotavent Màxim de vent Serralada (adaptat d’en Zamg) Si L < 2 π U/N no es formen ones de muntanya Si L > 2 π U/N si es formen ones de muntanya CONDICIONS FAVORABLES PER LA FORMACIÓ D’ONES DE MUNTANYA: La llargària de la serralada (L) quan més gran millor. Estratificació estable (N). Ara bé, massa estabilitat pot impedir que l’aire remunti la muntanya. Quan més gran és la component del vent perpendicular a la muntanya (U) més possibilitat de formar ones de muntanya. A més força del vent, més ampla haurà de ser la serralada. Si el contingut d’humitat és suficient i en condicions favorables d’ones de muntanya es formaran núvols a sotavent (“Lee cloudiness”).

Orografia FACTORS També hi ha una dependència amb la forma de la muntanya aquí no tinguda en compte.

Velocitat del vent augmentant amb l’alçada Perfil de Vent FACTORS Velocitat del vent augmentant amb l’alçada -0,65 ºC/100 m Hi ha una propagació de les ones segons la horitzontal. La qual cosa no afavoreix a la formació de la zona de trencament de l’ona sobre la vertical del cim. El vent descendent a sotavent minva la seva intensitat prop de la superfície.

Velocitat del vent augmentant amb l’alçada Perfil de Vent FACTORS Velocitat del vent augmentant amb l’alçada

Estabilitat/InversióTèrmica FACTORS Estabilitat/InversióTèrmica La presència d’una inversió per sobre el cim també actua inhibint la propagació de l’energia cap amunt (per sobre l’estrat és inestable i ja no hi ha condicions per a que hi hagi ones gravitatòries). La base de la inversió es considerat un nivell crític. El vent descendent es reforça. En aquest cas del vent descendent a sotavent augmenta la seva intensitat casi el 186% (de 30 a 85 kts)

Estabilitat/InversióTèrmica FACTORS Estabilitat/InversióTèrmica Base de la inversió 2 km per sobre del cim -6,5 ºC/km || +10ºC/km || -6,5 ºC/km En el cas del vent descendent a sotavent no és significatiu.

Estabilitat/InversióTèrmica FACTORS Estabilitat/InversióTèrmica Hi ha dos màxims de vent un prop dels 650 hPa i l’altre a 200 hPa. Inversió Tèrmica Dia 18 gener 2000 a les 12 UTC, Milà

FACTORS Nivell Crític La presència d’un canvi de direcció del vent segons la vertical dóna lloc a un nivell on la força del vent és nul·la, anomenat nivell crític. Si hi ha condicions per desenvolupar ones de muntanya aquest nivell no permet que l’energia es transmeti cap amunt, tot el contrari, farà de pantalla i l’energia serà reflectida cap a superfície. En aquestes situacions el vent descendent a sotavent es reforçarà.

FACTORS Màxim de Vent ascens descens Màxim de vent: estructura 3-D on el nucli hi ha un màxim en la velocitat del vent. >75 kts a 300 hPa > 50 kts a 500 hPa A la sortida del màxim de vent a la dreta hi ha subsidència, vents descendents. Així doncs, els vents en aquest sector (vermell) són reforçats.

CAS D’ESTUDI 12 març 2006 Figura 4. Dia 12 de març a les 00 UTC. a) Imatge del canal IR del meteosat MSG. b) Anàlisi a 700 hPa del Global . c) Radiosondatge de Barcelona. d) Anàlisi del MASS de superficie i 500 hPa.

CAS D’ESTUDI 12 març 2006 Imatge del canal IR del meteosat MSG. 00 UTC

CAS D’ESTUDI 12 març 2006 Radiosondatge de Barcelona. 12 UTC

Ploteig dades radiosondatge a 850 hPa. 00 UTC CAS D’ESTUDI 12 març 2006 Ploteig dades radiosondatge a 850 hPa. 00 UTC

Anàlisi del geopotencial a 700 hPa. 00 UTC Global Model CAS D’ESTUDI 12 març 2006 Anàlisi del geopotencial a 700 hPa. 00 UTC Global Model

CAS D’ESTUDI 12 març 2006 Anàlisi del geopotencial a 500 hPa (escala color) i la pressió a superficie (negre)

CONCLUSIONS Per determinar si hi haurà o no ones de muntanya s’han d’analitzar tots els factors que intervenen: orografia, vent, estabilitat atmosfèrica. La formació de nuvolositat dependrà del contingut d’humitat a l’atmosfera. El radiosondatge ens proporciona tota aquesta informació, ara bé, no se’n poden tenir tants com seria necessari per caracteritzar aquest fenomen. La seva predicció s’ha de realitzar amb les sortides dels model meteorològics. Avui dia encara hi ha mancances en el pronòstic d’aquestes variables per sota els 1500 m. Les limitacions pròpies de les sortides del models es resol amb el coneixement del fenomen (model conceptual) i estudis climatològics de la zona.

REFERÈNCIES Flow Interaction with Topography (Comet) http://meted.ucar.edu/mesoprim/flowtopo/print.htm Mountain Waves and Downslope Winds (Comet) http://meted.ucar.edu/mesoprim/mtnwave/print.htm#1 Conceptual Model. OROGRAPHICAL WEATHER FEATURES. Zamg http://www.zamg.ac.at/docu/Manual/SatManu/main.htm Cloud Dynamics. Robert A. Houze. Academic Press . Revista del Aficionado a la Meteorologia (RAM) http://www.meteored.com/ram/ El Radiosondatge. Publicacions breus del Servei Meteorològic de Catalunya.

GRÀCIES PER LA VOSTRA ATENCIÓ