Sistemas de Latitudes Medias y Bajas Segregadas SENAMHI – Perú Curso de Climatología Sinóptica en la Costa Oeste de América del Sur 16-20 Abril 2007; Lima - Perú Sistemas de Latitudes Medias y Bajas Segregadas René D. Garreaud Departamento de Geofísica – Universidad de Chile www.dgf.uchile.cl/rene

Presentación No. 4: Sistemas de Latitudes Medias y Bajas Segregadas En esta exposición se describen en forma genérica la estructura y dinámica de los sistemas de latitudes medias (ciclones migratorios, frentes, corriente en chorro, etc.), y luego se focaliza en los sistemas que circulan en el Pacifico sur y su perturbación por parte de los Andes. En particular, se analiza la asimetría entre los frentes a uno y otro lado de la cordillera de los Andes. Otro aspecto tratado en detalles es la generación e impactos de las bajas segregadas, comúnmente observadas en latitudes subtropicales sobre nuestro continente. Ondas baroclinicas y Ciclogenesis Corredores de tormentas (storm tracks) Frentes fríos al este de los Andes Bajas costeras (Chile central)

Cambios de tiempo en Santiago (33ºS 71ºW) Condición: Frontal Post - Frontal Pre - Frontal Frontal ....

Ejemplo de una depresión en latitudes medias B A Frio Cálido 500 hPa

Bajo (frío) Alto (cálido) Carta de altura (500 hPa) Los colores muestran la altura geopotencial del nivel 500 hPa... …una carta con isobaras a 5500 m sería muy similar. Además, empleando la ec. de gases ideales y el balance hidrostático se puede demostrar que la altura geopotencial a un cierto nivel es proporcional a la temperatura media de la capa bajo ese nivel Interpretación de vaguadas y dorsales como trazadores de masas de aire Numero de onda… Dorsal Vaguada Z(500) Bajo (frío) Alto (cálido)

Ondas baroclinicas en el HS Contornos: Geopotencial 500 hPa Colores: Presión en superficie Bajas Altas Centros de baja presión en superficie tienden a ubicarse al este del eje de la vaguada tropospfera media Centros de alta presión en superficie tienden a ubicarse al este del eje de la dorsal en tropospfera media

Mapa de altura (500 hPa) Vaguadas y dorsales tienden a desplazarse hacia el este a unos 5 m/s (el viento también es hacia el este, pero a unos 10m/s en 500 hPa) N Latitud B A V D S W Longitud E

Ciclogenesis Las sistemas vaguadas/dorsales y bajas/altas pueden seguirse por varios días. En muchos casos, la circulación en torno a estos sistemas se intensifica en el tiempo, en contra de la fricción superficial. Particular atención se ha prestado a la ciclogénesis, es decir, el proceso de intensificación de las depresiones (pues las depresiones se asociación al “mal” tiempo).

– – – Para cuantificar la circulación tropospférica una buena medida es la vorticidad, definida como la taza de rotación local [ f = 2sen() ] Vorticidad relativa (10-5 s-1) f  -0.5 10-5 s-1 – – – + + + f  -12 10-5 s-1 Vorticidad absoluta (10-5 s-1)

Consideremos una pequeña ondulación en el flujo superior... En el eje de la dorsal : f  -9.10-5s-1   +2·10-5s-1  = f+  -7·10-5s-1 En el eje de la Vaguada: f  -4·10-5s-1   -10·10-5s-1  = f+  -14·10-5s-1 V Norte D Rotación Rápida Disminución rotación  expansión  Divergencia Aumento rotación  contracción  Convergencia Rotación Lenta Rotación Lenta Sur Oeste Z=5400 Este

Estructura tri-dimensional de la onda en desarrollo Superficie Isobarica (e.g., 300 hPa) Eje de Dorsal CONV DIV Eje de Vaguada Eje de Vaguada Longitud Latitud Altura 50°S 30°S 120W 70W p/t < 0 p/t > 0

A B B A Estructura tri-dimensional de la onda en desarrollo Superficie Isobarica (e.g., 300 hPa) Eje de Vaguada Eje de Dorsal A B Longitud Latitud Altura 50°S 30°S 120W 70W B A

B B Frontogenesis en el HS Frente frío Frente cálido Aire cálido Frente frío B Sur Latitud Norte Sur Latitud Norte B Frente cálido Aire frío Oeste Longitud Este Colores: Temperatura en niveles bajos Contornos: Presión superficial Puntos: Trazadores de velocidad

B A Estructura tri-dimensional de la onda en desarrollo Superficie Isobarica (e.g., 300 hPa) Eje de Dorsal Eje de Vaguada 30°S Altura Latitud B A 50°S 120W Longitud 70W

Advección térmica en niveles bajos profundiza la vaguada y hace crecer la dorsal, lo cual exacerba la diferencia de rotación entre ambos ejes… Norte Rotación más rápida Advección de aire cálido Aumento del espesor Aumento de geopotencial Disminución de rotación Z final Z inicial Advección de aire frío Disminución del espesor Caída de geopotencial Aumento de rotación Rotación más lenta Rotación Lenta Sur Oeste Este

CICLOGENESIS Efecto rotación terrestre Diferencia de rotación entre eje de la dorsal y vaguada en 300 hPa Conservación Momentun angular Divergencia en altura en pre-vaguada Convergencia en altura en pre-dorsal Ley Compensación de Dines Convergencia en sfc en pre-vaguada Divergencia en sfc en pre-dorsal Efecto rotación terrestre Ciclogenesis en sfc. en pre-vaguada Anti-Ciclogenesis en sfc. en pre-dorsal Oclusión Advección fría bajo eje de la vaguada Advección cálida bajo eje de la dorsal Balance hidrostático Caída del geopotencial en el eje de la vaguada Aumento del geopotencial en el eje de la dorsal

Corredores de tormentas Sistemas del tiempo (bajas en este caso) tienden a seguir un camino zonal

Corredores de tormentas (densidad de depresiones en superficie)

Upper tropospheric jet stream and surface depresions 30 day animation of 300 hPa zonal wind speed (shaded, 25 and 50 m/s) and 925 hPa relative vorticity (contours, -3 and -6 10-5 s-1). Time resolution is 6 hours

Corredores de tormentas (Varianza de vorticidad, viento zonal, precipitación) Anual Junio Enero

Varianza de la temperatura en el nivel 925 hPa empleando valores diarios ¿? Storm Track

Simulación Numérica (MM5) de un caso típico Obs. 500 hPa

Simulación Numérica (MM5) de un caso típico Obs. Sfc.

Obs. Sfc. + Nubosidad Convectiva

Estructura horizontal del avance del aire frío (Vsfc) Resultados MM5

Estructura Vertical del domo de aire frío Resultados ETA para otro caso típico (Seluchi et al. 2007)

Enfriamiento mayormente debido a advección horizontal Resultados MM5

Balance de Fuerza y Advección de Temperatura a. Balance quasi-geostrofico b. Modificación por topografía c. Tri-Balance T/ t < 0 p/ t > 0 Cordillera Cordillera Af Af Af Fuerza Gradiente de Presión – Fuerza de Fricción – Fuerza de Coriolis – Viento – Adevcción Temp.

¿Que pasa al Oeste de los Andes?

Formación de una Baja Costera (Resultados modelo ETA, Seluchi et al. 2007) B A

Estación Lengua de Vaca (30ºS 72ºW 17 m) BC

Compuesto de Z’ y V’ en 925 hPa durante BC en Chile central

Compuesto de meteorología superficial en Lengua de Vaca Psfc V

Compuesto de meteorología superficial en Lo Prado (33ºS 71ºW 1100 m)

Caso de estudio de una BC en Chile central Resultados MM5

Caso de estudio de una BC en Chile central Imágenes satelitales Notar despeje sobre el Pacifico y posterior recuperación con entrada de SCu a Santiago…problema No.1 de pronóstico

Caso de estudio de una BC en Chile central Altura Caso de estudio de una BC en Chile central Resultados MM5: Viento zonal y temperatura potencial Altura Tiempo

Caso de estudio de una BC en Chile central Resultados MM5: Viento zonal y cambio de temperatura No Fohen!

Caso de estudio de una BC en Chile central Resultados MM5…identificación de corrientes en chorro asociadas a cajones cordilleranos.

Observaciones de Jet a la salida de cajón cordillerano BC en Chile central Observaciones de Jet a la salida de cajón cordillerano

A 1. Condiciones climatologicas (no-perturbadas) 6 5 3 4 1 2 Anticiclón subtropical Flujo hacia la costa (W) Debíl flujo desde la costa (E) Corriente en chorro costera (S) Cubierta de SCu en el tope de la CLM Vaguada costera 1. Condiciones climatologicas (no-perturbadas) 6 1005 5 3 1010 4 1015 1020 A 1 2

Anticiclón frío migratorio  p/ y < 0 Flujo desde la costa se intensifica y expande al sur Subsidencia forzada sobre ladera andina Depresión de la CLM y disipación de SCu Jet costero se intensifica 2. Etapa de formación 1005 3 1010 4 2 1015 5 A 1020 A 1015 1020 1

Anticiclón frío migratorio aun sobre el sur de Chile Baja costera intensifica p/ y < 0 al sur de la baja Flujo del E se intensifica al sur de la baja Flujo hacia la costa se intensifica al norte de la baja 3a. Etapa madura BC 1005 4 2 B 3 A A 1

B 3b. Detalle de la estructura vertical 2 1 Flujo del E y subsidencia deprimen la CLM dispando los SCu al sur de la baja Flujo del W engruesan la CLM y los SCu al norte 2 B 1 1020

A B 4. Etapa de Término 3 2 1 Desplazamiento de la alta fría al este y aproximación de una baja frontal  p/y > 0 Flujo del E se debilita o revierte al W Subsidencia sobre ladera de andina deja de actuar CLM se recupera de norte a sur en forma de onda de Kelvin 4. Etapa de Término 3 A 2 B 1