Laboratorio Sinóptico 2012 Unidad 4: Corriente en chorro en capas bajas (CCCB). Aspectos climatológicos, ciclo diurno, mecanismos que contribuyen a su formación y persistencia, relación con eventos de tiempo significativo.

Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo Tópicos Introducción y definiciones Evidencias observacionales a escala regional y global Procesos físicos que explican este patrón de circulación en capas bajas Características medias de la CCCB de Sudamérica Estructura tri-dimensional de la atmósfera bajo situaciones de CCCB. Análisis de situaciones particulares - Impacto de la CCCB sobre el tiempo significativo Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo

Introducción y definiciones En forma muy genérica puede considerarse que una corriente en chorro en capas bajas es un máximo del viento horizontal que debe darse por debajo de una cierta altura Para que sea “chorro” (jet) debe haber una importante cortante vertical, tanto por debajo como por arriba del máximo de viento De acuerdo con Ray (1986) es una corriente intensa, estrecha y cuasi-horizontal: V > 12 m/s Relación ancho/largo > ½ Cortantes verticales entre 5 y 10 ms-1 por km Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo

Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo Definiciones Algunos autores se refieren al jet “nocturno”, para separar el fenómeno de mesoescala (con escalas horizontales ~20 km), caracterizado por oscilaciones diarias y aceleraciones nocturnas (recordar las clases de Met. Sinóptica y el máximo de viento nocturno en la capa estable en la CLP), de aquellas circulaciones que toman dimensiones mayores (sinóptica) y persisten durante varios días Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo

Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo Definiciones Según Stensrud (1996) se distinguen: Los identificables a partir del perfil vertical local del viento y que pueden o no presentar cortantes horizontales importantes Los identificables en los campos de circulación en capas bajas, que se extienden entre cientos y/o miles de kms y presentan cortantes horizontales importantes, pero pueden no estar limitados a la CLP, es decir están asociados con forzantes de escala sinóptica Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo

Criterio de identificación Bonner 1968 “El máximo de viento en capas bajas debe encontrarse por debajo de los 2000 metros de altura. La cortante superior se estimará a partir de la diferencia en el módulo del viento entre el nivel del viento máximo y el mínimo subsiguiente o el nivel de 3000 metros (lo que ocurra primero)”. Criterio Viento máximo por debajo de los 2000 metros Diferencia entre el máximo y el mínimo subsiguiente o el nivel de 3000 metros I 12 m s-1 6 m s-1 II 16 m s-1 8 m s-1 III 20 m s-1 10 m s-1 Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo

Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo Criterios adaptados para su utilización en campos analizados sobre Sudamérica El máximo de la intensidad del viento (V) en 850 hPa al este de los Andes debe ser mayor o igual a 12 m/s. La componente meridional debe ser del norte. La diferencia de las velocidades del viento entre 850 y 700 hPa debe ser mayor o igual a 6 m/s en algún lugar de la región abarcada por la isotaca de 12 m/s. Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo

Evidencias observacionales Corrientes en chorro en el mundo Grandes Planicies, USA Somali Korin y Southerly Buster América del Sur La relación entre la presencia de CCB y la convección organizada, marca la relevancia de este fenómeno tanto para explicar los fenómenos de tiempo como para caracterizar el clima de una región The development of LLJs at eastern China is closely related to the developing lee cyclone east of the Tibetan Plateau. The secondary circulation across the jet-front system is characterized by a thermally direct circulation with warm air rising within the SW monsoon flow and cold air sinking in the postfrontal notherlies, and by a weak thermally indirect circulation to the south. The heavy precipitation produced by the mei-yu front is closely related to the existence of a LLJ (Chen and Yu, 1988) , a SW flow located between 850 and 700 hPa, with a speed of around 20 m/s and a horizontal length scale of 400-500 km. This LLJ is not the clasical PBL jet, but rather a strenghtening of the wind betweeen the 600 and the 900 hpa levels. The importance of this LLJ is not simply its ability to transport moisture fo fuel convection but also its signaling of the onset of the East Asia summer monsoon. This monsoon begins over southern China in mid-may and is subsequently followed by the mei-yu season. Stensrud, 1996 Zipser y otros 2006 Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo

Evidencias observacionales Viento medio en 850 hPa para invierno y verano (sombreado: mag. viento meridional) Máximo de viento del norte en Sta Cruz de la Sierra en Invierno y verano (débil) El LLJ está presente en los campos medios de invierno y verano. Tiene una componente dinámica, asociada a la forma de los Andes que deflectan los alisios hacia el sur. Pero es en verano, en términos medios, cuando realizan un mayor transporte de calor y humedad ya que los vientos que alcanzan LPB provienen de latitudes tropicales, de la la Amazonia. Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo

La CCCB de Sudamérica ET Northeast Trades MCS Tomado de Marengo et al., 2003 hPa 200 Moisture flux from Amazonia ET Northeast Trades 300 400 500 Energy balance 600 LLJ Amazonia 700 LLJ Ta 800 N wind Td 900 Altiplano 1000 MCS La Plata Basin Marengo y otros 2004 La CCCB de Sudamérica

Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo Perfil vertical Tomada de Ruiz 2004 Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo

Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo Campo horizontal Saulo et al. 2002 Virji, 1981 Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo

Posibles causas/mecanismos de formación LOCALES: Blackadar (1959) introduce una teoría para explicar las oscilaciones del viento dentro de la CLP, excitadas por el ciclo diurno de calentamiento sobre la superficie. Holton (1967), Mc Nieder y Pielke (1981) Bonner y Paegle (1970), estudiaron cómo se modifica este ciclo diurno debido a la presencia de una pendiente en el terreno Fast y McCorcle (1990) incluyeron otros efectos como las inohomogeneidades en el contenido de humedad en el suelo o el tipo de suelo REGIONALES/SINOPTICOS: Wexler (1961) efecto canalizador de la topografía y el acople entre la dinámica de capas bajas y la atmósfera superior en presencia de máximos de viento en niveles altos estudiado por Uccellini y Johnson (1979), y Uccellini y otros (1987). Debido a que el período de la onda inercial es inversamente proporcional al parámetro de Coriolis, el máximo ocasionado por este mecanismo debería alcanzarse tanto más temprano cuanto más cerca del polo nos encontramos. Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo

Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo Esquema de la respuesta del viento medio al calentamiento diferencial y a la fricción El viento geostrófico (supuesto del N) se debilita con la altura El viento térmico es del sur S N La fricción actua atenuando al viento real en la CLA, con lo cual se espera observar vientos del norte SUB-GEOSTROFICOS durante el día, cerca de la superficie Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo

Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo El viento geostrófico del norte aumenta con la altura Viento térmico del norte en capas bajas N N La fricción no es eficiente en la noche, con lo que el viento real, por encima de la capa superficial, se acelera y resultan vientos SUPER-GEOSTROFICOS del norte en horas nocturnas Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo

Modelo teórico del acople entre capas altas y bajas Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo

Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo Modelo de los 4 cuadrantes – circulaciones secundarias ζ >0 HS B’ Φ+2∆Φ A’ D C Va Va Vg Vg Vg Φ +∆Φ D C Φ B E N A B ζ <0 Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo

Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo La máxima aceleración es en el eje del J Circulaciones transversales o secundarias Convergencias Componentes ageostróficas Divergencias Principio de Dines Corte A A’ ⇨ celda de circulación directa a la entrada de J Corte B B’ ⇨ celda de circulación indirecta a la salida de J θ2 θ1 J F C -p B B’ y θ2 θ1 J F C -p C D D C Celda Térmica directa Celda Térmica indirecta D C C D A A’ y Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo

Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo J E T+∆T T Celda térmica directa Celda térmica indirecta D C Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo

Climatologías de la CCCB Sudamericana Lichtenstein (1980) y Fernández y Necco (1982), describen, utilizando datos observacionales, la presencia de una corriente en chorro en capas bajas con dirección norte-sur al este de los Andes, en tanto que Inzunza y Berri (1990) documentaron las características del transporte de humedad y viento en capas bajas asociados con la presencia de la corriente en chorro en dichos niveles. Sugahara y Da Rocha (1996) la identifican a partir de los análisis del Centro Europeo Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo

Climatologías de la CCCB Sudamericana Figure 4: Time - height section of the mean v-wind at 15°S, 62.5°W, near the core of the SLLPW. Douglas y otros, 1998 Figure 1: The NCEP long-term mean 850 hPa wind vectors for the months of December-February for South America. Solid dots are radiosonde stations, open circle is Santa Cruz, Bolivia. Douglas y otros, 1998 Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo

Climatologías de la CCCB Sudamericana Figure 8: Mean wind speed and direction profiles for both morning and afternoon soundings at Santa Cruz. Douglas y otros 1998 Figure 6: Plot of mean wind direction and wind speed as function of height at Santa Cruz, based on all pilot balloon observations made during Jan-Mar 1998. Douglas y otros 1998 Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo

Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo El vacío observacional es un hecho. La comunidad científica concuerda en que es necesario tomar alguna acción Se postula la realización de un Experimento de Campo Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo

South America Low Level Jet field EXperiment Para comprender el rol que tiene la corriente en chorro en capas bajas en los intercambios de calor y humedad que se dan entre los trópicos y los extra trópicos así como también los aspectos de la hidrología, el clima y su variabilidad que se vinculan con esta corriente. Objetivo: Mejorar la descripción espacial y temporal de la CCCB Del 1 de noviembre de 2002 al 28 de febrero de 2003

Componentes observacionales del SALLJEX : altura 4504 observaciones con globo piloto en 26 estaciones 279 Radiosondeos extra sobre Argentina, 200 sobre Bolivia y Paraguay y 120 sobre Brasil ~140 observadores extra Aproximadamente entre 4 y 6 observadores en cada punto Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo

South America Low Level Jet field EXperiment

Algunos resultados del SALLJEX -20 0 15 10 40 70 4000 3000 2000 1000 Algunos resultados del SALLJEX Figure 3: Mean summer diurnal wind gyre (m/s) at Asunción (Paraguay) at 1000 m asl. UTC times. Nicolini y otros 2004 Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo

Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo Cuando se cumple el criterio de CCCB y la isotaca de 12 m/s se extiende hasta 25º S, y v > 0 y además v > u  Evento Chaco. CHACO JET Modelo simplificado de circulación en capas bajas predominante durante la estación cálida NO-CHACO JET JET ARGENTINO Nicolini y otros 2006 Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo

Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo Mapas medios correspondientes a las 12 UTC Nicolini y otros 2005 Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo

Climatologías del CCB Sudamericano Generada a partir del Reanálisis del NCEP. Promedios entre 1950-2000 Marengo y otros 2004 Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo

Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo Climatología de la CCCB: viento medio en 850 hPa Marengo y otros 2004 Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo

Climatología del Jet del Chaco en verano Salio y otros 2002 Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo

Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo Eventos Chaco, verano Figure 9. Meridional wind profile composite for Chaco Jet events (open dot line) and summer (solid line) at (a) Santa Cruz de la Sierra, Bolivia (17.38S, 63W); (b) Resistencia, Argentina (27S, 58W) Salio et al (JGR, 2002) Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo

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Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo Eventos Chaco, verano Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo

Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo Evento 0 Día -1 Día -2 Día +1 Evento Chaco Jet presión al nivel del mar Evento 0 Día -1 Día -2 Día +1 Chaco Jet - Precipitación Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo Tomado de P. Salio, disertación doctoral, 2002

Salio et al, MWR 2007 Relación CCCB – MCS (Mesoscale Convective Systems)

Flujo de humedad integrado en la vertical

Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo Algunos ejemplos de CCCB (Chaco Jet) y su relación con la precipitación Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo

Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo Marzo 2007 a) b) Criterio de Bonner (somb), V > 12 m/s (cont) y viento en 850 hPa (izq). PNM (cont), espesor 1000/500 (somb) y viento en 850 hPa (der). a) 06z 27, b) 06z28, c) 06z29 c) Godoy, 2008 Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo

Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo Precipitación acumulada estimada por satélite con la técnica CMORPH (sombreado): a) desde 18 UTC del 26 de marzo hasta 00Z del 29 de marzo Imagen de satélite GOES (Izq.), Temperatura adiabática equivalente (K, somb) y viento en 850 hPa (der.). a) 18z 27/3, b) 18z 28/3, c) 18z 29/3 Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo

Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo Julio 2009 850 hPa, 06 UTC del 21 de julio: a) viento (vectores, m/s), isotacas a partir de 12 m/s (contornos verdes, cada 5 m/s), criterio 1 de Bonner (sombreado), temperatura potencial equivalente (líneas casa 5 K), b) temperatura potencial equivalente (líneas cada 5 K), viento (vectores, m/s) y convergencia de flujo de humedad Cerrudo y otros, 2012 Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo 21 06:00z 21 10:00z

Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo Blackadar, A. K., 1957: Boundary layer wind maxima and their significance for the growth of nocturnal inversions. Bull. Amer. Meteor. Soc., 38, 283–290. Bonner, W. D., 1968: Climatology of the low-level jet. Mon.Wea. Rev., 96, 833–850. Cerrudo, C., C. Campetella y N. Possia, 2012 Estudio dinámico y termodinámico de una ciclogénesis costera, Actas CONGREMET XI, 28 de mayo al 1 de junio de 2012, Mendoza, Argentina Douglas, M. W., M. Nicolini, and C. Saulo, 1998: Observational evidences of a low level jet east of the Andes during January–March 1998. Meteorologica, 23, 63–72 Fernandez A. y Necco G. , 1982: Características del campo de viento en la atmósfera libre en estaciones Argentinas. Meteorológica XIII, 2, 7-21. Godoy, A., 2008: Ciclo de vida de bajas segregadas en el sur de Sudamérica: Un caso de estudio. Tesis de Licenciatura. Dpto. Ciencias de la Atmósfera y los Océanos. Universidad de Buenos Aires. Holton, J. R., 1967: The diurnal boundary layer wind oscillation above sloping terrain. Tellus, 19, 199–205. Marengo J. A., Wagner R. Soares, Celeste Saulo y Matilde Nicolini, 2004: Climatology of the Low Level Jet East of the Andes as Derived from the NCEP-NCAR Reanalyses: Characteristics and Temporal Variability. Journal of Climate: Vol 17, No. 12, 2261-2280. Nicolini, M. y A. C. Saulo, 2006: Modeled Chaco low-level jets and related precipitation patterns during the 1997-1998 warm season. Meteorology and Atmospheric Physics, Volumen 94, nros 1-4, 129-143. (DOI: 10.1007/s00703-006-0186-7) Paegle Jan, 1998: A Comparative Review of South American Low Level Jets. Meteorológica Vol 23. 73-81. Salio, P. V., M. Nicolini y C. Saulo, 2002: Chaco Low Level Jet Characterization During the Austral Summer Season by ERA Reanalysis. J. Geophys. Res.-Atmospheres, 107, D24, 32.1-32.17.  Salio, Paola (2002) Caracterización de Eventos de Corriente en Chorro en Capas Bajas de la Atmósfera en Base a Reanálisis y la Precipitación Asociada en el Sudeste de Sudamérica. Tesis Doctoral, Departamento de Ciencias de la Atmósfera, Universidad de Buenos Aires. 221 Páginas. Saulo, C., J. Ruiz and Y. García Skabar, 2007. Synergism between the low level jet and organized convection at its exit region, Monthly Weather Review, Vol. 135, No. 4, 1310–1326 Stensrud, D. J., 1996: Importance of low-level jets to climate: A review. J. Climate, 9, 1698–1711. Sugahara, S. and R.P. da Rocha (1996). Low-level jet climatology during Southern Hemisphere summer over a South American region (in portuguese), Proceedings of the IX Congresso Brasileiro de Meteorologia, Campos do Jordão, SP, Brazil, 1383-1387. Laboratorio Sinóptico 2012 - Claudia Campetella/Celeste Saulo