Meteorología de Mesoescala Sistemas Convectivos de Mesoescala Ago 2010

Sistemas Convectivos de Mesoescala (MCS) Introducción

Porque estudiar a los MCSs ? La mayoría de los eventos extremos que ocurren en México, están asociados a los MCSs, debido a las enormes cantidades de precipitación que estos generan. Los MCSs son fenómenos atmosféricos importantes. Debido a su extenso tamaño y larga duración y a las interacciones de mesoescala y de gran escala. Están asociados a tiempo severo como; tornados, fuertes vientos, granizo, tormentas eléctricas y lluvias intensas con subsecuentes inundaciones

Características Se forman cuando las nubes desarrolladas en respuesta a la inestabilidad convectiva, se organizan en un solo sistema como un conjunto de elementos convectivos (Houze,1993) Producen una área de precipitación contigua de ~ 100 Km ó más en al menos una dirección. Algunos tipos de MCS son: Squall line, Bow echoes y mesoscale convective complexes La mayoría de los eventos extremos que ocurren en el mundo y particularmente en México, están asociados a los MCSs, debido a las enormes cantidades de precipitación que estos generan.

Definición Es un estructura nubosa que incluye núcleos convectivos formándose sobre una área de precipitación contigua de 100 Km. o más en al menos un dirección (Houze,1993). Imagen de satélite infrarroja del 1/junio/2010 Tres MCSs localizados al sur de Centro-América, Mar Caribe y Golfo de México, respectivamente.

Antecedentes Maddox (1980) define Complejos Convectivos de Mesoescala y (Fritsch,1986) de forma más general Sistemas Convectivos de Mesoescala Un MCS debe tener un escudo nuboso continuo con temperaturas IR ≤ -32 ° C el cual cubre un area ≥ 100 000 km2 y una region de nubes frías con temperaturas ≤ -52 ° C cubriendo un area ≥ 50000 km2. Maddox y Howard (1988) hicieron una climatología de un tipo de MCS en el norte de México. Maddox et al. (1991) clasifico a los MCS que se desarrollan en el noroeste de México: tomentas convectivas multicelulares, sistemas convectivos meso-beta y sistemas convectivos meso-alfa

Antecedentes Farfán y Zehender (1994) estudiaron el ciclo de vida de los MCSs que se formaron en la Sierra Madre Occidental, encontrando dos tipos: estacionarios y móviles. Hashem (1997) investigaron la organización y estructura de los MCSs así como las condiciones meteorológicas que influyeron en su formación y desarrollo

Sistemas Convectivos de Mesoescala (MCS) Características

Precipitación convectiva y estratiforme Houze (1997) Houze (1982) Disipación de células convectivas y capa ascendente inclinada Efecto combinado de la región de ascenso y elementos boyantes más viejos Región de descenso neto, enfriamiento por fusión y evaporación de la precipitación Razón de calentamiento, Schumacher et al. (2004)

Corrientes ascendentes Parcelas ascendentes (Houze, 1993) Capa ascendente (Moncrieff, 1992)

Sistemas Convectivos de Mesoescala (MCS) Ondas de Gravedad

Que son las Ondas de Gravedad? Son ondas “buoyantes”- la fuerza restauradora llega a partir del principio de Arquimides Involucran desplazamientos de parcelas de aire a lo largo de una trayectoria inclinada Las ondas son transversales con las perturbaciones de temperatura y viento Ellas pueden propagarse vertical y horizontalmente, transportando momento desde su origen hasta su destino final Geraint Vaughan University of Manchester, UK

Propagación de las ondas de gravedad Ondas de gravedad, las parcelas de aire oscilan sobre trayectorias inclinadas Geraint Vaughan University of Manchester, UK

Ondas de gravedad Pero porque la “capa de influjo” y ascenso inicialemnte se desarrolla dentro de un MCS? Fovell (2002) Onda de gravedad en respuesta al calentamiento en la región convectiva Kingsmill and Houze (1999)

Ondas de gravedad Modelo conceptual de la sección transversal de un MCS. Houze (1989) Onda de gravedad de un MCS Houze(1995)

Caso de Estudio Inundación Oct/1999 Poza Rica,Ver

Análisis (imágenes satelitales) Secuencia de imágenes IR del 3/oct/21Z – 4/oct/15Z de 1999

Situación Atmosférica superficie B 2 de octubre de 1999 B A A A B B 4 de octubre de 1999 3 de octubre de 1999

Situación Atmosférica 2/oct/99 Líneas de corriente para el 2/octubre/1999/ (a) 850 hPa y (b) 700 hpa

Situación Atmosférica

Situación Atmosférica

Convergencia de humedad (a) 3 de octubre (b) 4 de octubre Divergencia (regiones azules) y convergencia (regiones amarillas) g/m2 s Velocidad vertical (b) 4 de octubre (a) 3 de octubre Perfiles verticales de la velocidad vertical ω (Pa/s)

Radiosondeo Radiosondeo del 4 de octubre de 1999 a las 12 Z (Universidad Wyoming)

Conclusiones Sistemas atmosféricos que favorecieron el desarrollo del evento extremo en Veracruz Onda tropical Baja de mesoescala Depresión tropical Frente frío Ingredientes que contribuyeron al desarrollo convectivo Convergencia en superficie y divergencia en altura Advección cálida y flujo de humedad Inestabilidad y convergencia de humedad en niveles bajos Orografía

Referencias Houze, R. A. (1993), Cloud dynamics, Academic Press, San Diego, Cal. Nakazawa, T. (1988), Tropical super clusters within intraseasonal variations over the western Pacific, J. Meteorol. Soc. Jpn., 66, 823–839. Maddox, R. A. (1980), Mesoscale convective complexes, Bull. Am. Meteorol. Soc., 61, 1374–1387. Fritsch, J. M., R. J. Kane, and C. M. Chelius, 1986: The contribution of mesoscale convective weather to the warm-season precipitation in the United States. J. Climate Appl. Meteor., 25, 1333-1345. Maddox, R. A. and K. W. Howard (1988), “Mexican mesoscale convective systems largescale environmental conditions”, Memorias Maddox, R., M. Douglas and K. Howard (1991), “Mesoscale convective system over the Southwestern North America: a warm season overview”, Memorias de la Conferencia Internacional sobre Meteorología de Mesoescala y TAMEX, Taipei, Taiwan, pp. 393-402. Farfán, L. and J. Zehnder (1994), “Moving and stationary mesoscale convective systems over Northwest Mexico during the Southwest Area Monsoon Project”, Weather and Forecasting, vol 9, pp. 630-639. Hashem, M. S. (1997), A climatology of springtime convective systems over the northwest Gulf of Mexico and adjacents coasts, tesis de Maestría, Texas A & M University, College Station, Texas, EUA. Houze, R. A., Jr. (1977), Structure and dynamics of a tropical squall-line system, Mon. Weather Rev., 105, 1540 1567. Houze, R. A., Jr. (1982), Cloud clusters and large-scale vertical motions in the tropics, J. Meteorol. Soc. Jpn., 60, 396–410. Moncrieff, M. W. (1992), Organized convective systems: Archetypaldynamical models, mass and momentum flux theory, and parameterization, Q. J. R. Meteorol. Soc., 118, 819–850. Fovell, R. G. (2002), Upstream influence of numerically simulated squall line storms, Q. J. R. Meteorol. Soc., 128, 893–912. Kingsmill, D. E., and R. A. Houze Jr. (1999a), Kinematic characteristics of air flowing into and out of precipitating convection over the west Pacific warm pool: An airborne Doppler radar survey, Q. J. R. Meteorol. Soc., 125, 1165–1207.