Buenas noches.
El objetivo
de este artículo es aportar una serie de apreciaciones y consideraciones al
respecto de la predicción de tormentas en la Península Ibérica.
Primero de
todo, es importante tener en mente que todo es relativo y por tanto, considero
que no tiene mucho sentido aportar información referida a la cuantitatividad de los
distintos parámetros que vamos a ver. Nos referiremos pues a lo cualitativo y por
ende subjetivo de tales parámetros meso-escalares.
Pese a
aparecer en el título el nombre de “meso-escala” no indica que solo haya que analizar modelos
meso-escalares. El análisis meso-escalar solo es conveniente realizarlo cuando
apenas queden dos o tres días para que dé inicio el hipotético episodio
convectivo. El orden en que aparezcan los distintos parámetros a continuación
es, a mi juicio, el orden que debería seguirse a la hora de analizar los
modelos numéricos.
En primer
lugar hay que analizar la configuración que acontecerá en la atmósfera, para
ello emplearemos principalmente los mapas de altura y más concretamente los
mapas de geopotencial y líneas de corriente a 300 y 500hPa. Observar la
configuración sirve para determinar dónde se hallará la mayor inestabilidad asociada
a la distribución de la divergencia en altura. La divergencia se halla
principalmente en el borde oriental de las vaguadas o embolsamientos de aire
frío, pero, ¿por qué?
El viento que
gira en capas medias y altas en torno a vaguadas y dorsales se denomina viento
geostrófico, es un viento que fluye exento de rozamiento superficial. Pues
bien, en ausencia de gradiente, el viento fluye más velozmente en torno a los
anticiclones que en torno a las borrascas (por una serie de causas que
obviaremos). Cuando en un mapa a 300hPa (altitud aproximada del chorro) se
aprecia una vaguada, sucede que el viento al llegar al vértice de la misma, ve
reducida su velocidad (viento subgeostrófico), una vez atravesado el vértice,
la velocidad comienza a incrementarse por tender hacia el cuello de la dorsal o
simplemente escapar del radio de acción de la vaguada. Tenemos por tanto un
déficit de densidad (reducción de las masas de aire a ese nivel) y ello supone
un problema, porque la atmósfera, como la naturaleza, siempre tiende al
equilibrio. Para solventarlo, lo que sucede es que se produce un ascenso de
masas de aire de capas inferiores (convección) para rellenar este “vacío”.
Digamos que este vacío o déficit es propiciado por la divergencia (sale más viento del vértice del que
entra) y lo que hace es succionar aire de abajo, lo que se traduce en
inestabilidad al potenciar la convección.
Y es este el
motivo por el cual la parte oriental de las vaguadas y embolsamientos es la más
inestable. Sucede al contrario en el borde occidental (convergencia en altura
que deriva en subsidencia y divergencia en capas inferiores).
Para
encontrar una configuración propicia a tormentas de forma generalizada, hay que
tener dos factores en cuenta. En primer lugar, que exista un ramal ascendente
(divergente) sobre la misma, esto potencia el ascenso de masas de aire (ahora
veremos qué y cómo sube al seno de la
atmósfera). En segundo lugar, la procedencia (previa al momento de análisis) de
este ramal divergente, es decir, su desplazamiento, porque no es lo mismo tener
un ramal ascendente asociado a una vaguada que presente un desplazamiento NW-SE
que otra que lo haga SW-NE. El ramal ascendente por tanto, para los “intereses”
de la mayor porción peninsular, debería proceder desde el oeste o sudoeste,
mejor que de NW.
En todo caso,
es conveniente que las líneas de corriente a 500 y 300hPa sean al menos de
componente SW, siendo bastante favorable componente S o SE. Lo que esto otorga es un
disparo (por la succión que mencionábamos en capas superiores asociado a la divergencia) que denominamos
dinámico. Para aportar mayor formalidad
al análisis, se pueden ver los mapas de advección de vorticidad a 300hPa
(vorticidad positiva -tonos anaranjados- se traduce en divergencia, vorticidad negativa -tonos azulados- en
convergencia).
También es
importante ver los mapas de temperatura a 500hPa para apreciar el gradiente
térmico vertical que existirá en el perfil.
Dicho esto, una
vez que hemos comprobado la configuración en altura hay que analizar qué sucede
en capas inferiores.
Viento
en superficie, factor orográfico y demás apreciaciones.
Es cierto que
la divergencia en altura estimula a las masas de aire inferiores a ascender,
sin embargo, en el espesor de los 50-100hPa por encima de la superficie hacen
falta algunos alicientes. Uno de ellos lo supone el comportamiento del viento
en superficie, por lo que guarda relación con la baja térmica que se forma en
verano en el centro. Me centro, en esencia, en las líneas de convergencia que
se generan principalmente en la mitad oriental peninsular.
Por acción de
la radiación solar, el suelo se calienta en el interior sobremanera en verano,
esto ayuda a que se genere una baja térmica sin poder de acción directa por si
misma (salvo en áreas montañosas de forma puntual), lo que si hace, no
obstante, es originar una circulación relativamente cerrada que inferirá una
componente general de SW en el centro y oeste peninsular. A su vez, en la
vertiente mediterránea por acción de las brisas marinas, se instaura levante o
sureste que converge con el SW durante el día en el interior valenciano. Con
la llegada de la tarde-noche, la acción de la baja térmica comienza a decaer y
el levante puede llegar a irrumpir hacia el interior de la meseta,
desplazándose por consiguiente la línea de convergencia.
En
definitiva, es importante observar el viento a 950-975hPa con el objeto de
localizar tanto las áreas convergentes como los aportes de humedad en capas
bajas. Es esencial matizar que las áreas convergentes muchas veces no son meras
regiones de confrontación de vientos, si no de confrontación de distintas
naturalezas de masas de aire y esta distinta naturaleza puede ir aparejada a
confrontación de distintos valores de HR, de CAPE, etc. Las áreas de convergencia por tanto, son potencialmente inestables. Son mas importantes aquellos puntos donde los valores de HR y CAPE varían fuertemente en breve espacio que aquellos en los que existen valores elevados de manera uniforme.
Igualmente,
hay que matizar que la convergencia en superficie por sí misma, despreciando el
resto de parámetros, no es suficiente para desencadenar núcleos convectivos.
Cierto es que estas impulsan verticalmente masas de aire, pero si estas masas
de aire presentan valores de humedad ínfimos, es difícil que llegue a condensar.
En esta serie
de apreciaciones me voy a centrar en el modelo meso-escalar WRF ya que el
euro4, por lo que he podido comprobar, es más preciso en meses invernales. Pues
bien, en este modelo se aprecian bien estas regiones de convergencia, e incluso
las corrientes de densidad (viento que escapa en todas direcciones del centro
de la tormenta).
Hay que
matizar que las corrientes de densidad no son síntoma de fortalecimiento de una
célula convectiva, si no al contrario. Aún así, estas corrientes de densidad pueden
originar convergencia local, debido a que son corrientes de aire frío (denso)
que escapa de la tormenta. Es algo así como una onda formada al lanzar una
piedra a un lago. Pues bien, estas corrientes densas van confrontando en su desplazamiento con aire cálido del
entorno de la tormenta, por lo que pueden desencadenar en nuevos núcleos.
No hay que
olvidar sin duda la acción de los sistemas montañosos. En primer lugar, durante
el día se suele originar (en general, evidentemente) en superficie una corriente
de vientos que se dirige a la montaña (por cuestión de densidades), si todos
los “ingredientes” acompañan, esto puede suponer disparo orográfico, las masas
de aire cálido y húmedo se desplazan en dirección ascendente por la falda de la
montaña hasta que se enfrían y condensan, pudiendo dar lugar por tanto, a una
célula tormentosa.
En segundo
lugar, los sistemas montañosos presentan valores de humedad relativa superiores
a los de la meseta, por lo que si las masas de aire llegan al nivel de
condensación, tendrán más contenido higrométrico por condensar.
Por último,
es importante destacar que las células convectivas se ven afectadas en menor
medida por el efecto föehn, no es difícil pues, que desciendan de sistemas
montañosos y afecten a áreas llanas. Esto es debido a que el föehn comienza a actuar
una vez se empieza a liberar calor latente de condensación, es decir, a partir
del nivel de condensación. Con tormentas, el nivel de condensación puede estar
perfectamente por encima del propio sistema montañoso, a eso se le suma la gran
altura que adquieren las células.
En definitiva, en los mapas de
superficie referidos al viento, habrá que centrarse principalmente en las zonas
de convergencia y también en la fuente de origen del viento, la convergencia
asimismo es un modo de disparo dinámico.
Humedad
relativa y Nivel de Convección Libre (NCL).
La humedad relativa
es uno de los parámetros más importantes de las tormentas y no solo en
superficie (que también). A más humedad, mayor capacidad de albergar aire
cálido tendrá una parcela de aire que pretende ascender y por ende será más
proclive a ascender (liberará calor latente al comenzar a condensar). La
temperatura de rocío (que al fin y al cabo determina los valores de HR) junto
con la temperatura, determina el espesor de la CAPE (que se calcula con la
media de temperaturas y punto de rocío de las capas más bajas).
Pero no solo es importante la HR en superficie (que lo es),
las nubes no se suelen formar en la superficie, es importante la HR en capas
medias ya que determinará varias cosas.
En primer lugar, si los valores de HR son discretos, los
niveles de condensación estarán más arriba (NCA y NCL, Nivel de Condensación
por Ascenso y Nivel de Convección Libre respectivamente). Me quiero centrar en
el NCL ya que es el nivel a partir del cual las masas de aire que ascienden por
algún mecanismo de disparo, comienzan a ascender por sí mismas (por su menor
densidad con respecto a su entorno). El NCL es el nivel a partir del cual
empieza la distribución de la CAPE, por lo que interesa que esté cuanto más
abajo en el perfil mejor.
Todas las parcelas de aire que ascienden, requieren de algún
mecanismo de disparo hasta el NCL, cuanto más abajo esté pues, el NCL, más
propicias serán las tormentas, pues menos dificultades tendrán las masas de
aire en llegar hasta ahí. Y para que el NCL esté abajo se requiere que los
valores de HR en todo el perfil sean elevados, de ahí la importancia de
observar los mapas de humedad en capas medias. Pero, ¿qué sucede si los valores
de humedad en capas medias y bajas son reducidos?
Para empezar, la temperatura de rocío será bastante menor
que la temperatura (es interesante mirar mapas de temperatura de rocío para la
predicción de tormentas, cuanto más alto esté, más HR) y el NCL estará bastante
arriba, esto muchas veces frustra el desarrollo porque las masas de aire tal
vez no tengan los suficientes mecanismos como para alcanzar el NCL. No
obstante, si se logra llegar al NCL y se desarrolla actividad tormentosa, serán
probables los reventones cálidos, ya que cuando en la tormenta se gestan
corrientes descendentes, éstas no gozarán de un enfriamiento asociado a la
evaporación de agua (ya que no habría) y por tanto, al descender se comprimiría
(compresión adiabática que se llama) sufriendo un calentamiento extraordinario.
Así que si vemos que los valores de humedad en capas medias son realmente
bajos, pero existen síntomas de que puede gestarse algún núcleo convectivo, no
es descartable la posibilidad de reventones cálidos.
En definitiva, los
mapas de humedad a 850 y 700hPa son muy importantes (en mi opinión a 850hPa más
incluso que a 700), si los valores son elevados (60% o más), la atmósfera es
más proclive a desarrollar tormentas.
Energía Potencial Convectiva
Disponible (CAPE) y Nivel de Equilibrio (NE)
La CAPE también es un parámetro bastante importante en la
predicción de tormentas y debe ser analizado de forma conjunta con la HR y
vientos en superficie. Hay que mirar este parámetro una vez que tengamos claro
que existirán mecanismos de disparo que logren impulsar a las masas de aire
hasta la altura de la CAPE (divergencia en altura y convergencias en superficie
como ya hemos visto). Si no existen estos mecanismos de disparo, la energía
potencial que supone la CAPE estará disponible si, pero no se tendrá acceso a
ella, ya sean 100 J/Kg que 4000. Sin mecanismos de disparo sería como tener una
bomba muy potente pero sin activar nunca la mecha, no sucedería nada.
Llegados a este punto, es preciso analizar radio-sondeos
para apreciar la distribución de la CAPE, si bien es cierto que “a ojo” se
puede intuir. La CAPE se distribuye a lo largo (con la altura) y a lo ancho (a
lo largo de las superficies isobaras) en la atmósfera hasta llegar al Nivel de
Equilibrio (NE) donde se agota, básicamente la CAPE es el trozo de atmósfera
donde las parcelas de aire ascendentes siguen ascendiendo por su propia
densidad.
Si la CAPE se distribuye a lo ancho (es gruesa), la
velocidad de las corrientes ascendentes será elevada (a partir del inicio de la
CAPE ojo, así que es conveniente, como insisto, que el NCL esté bajo, ya que
éste marca el inicio de la CAPE), tanto más cuanto más gruesa sea. Para quien
no esté por la labor de analizar radio-sondeos, básicamente, cuando la CAPE es
gruesa se suele traducir en valores elevados de la misma.
De este razonamiento (valores elevados de CAPE y mecanismos
de disparo que logren alcanzarlo fácilmente) se extraen una serie de conclusiones:
Si los valores de CAPE son elevados, la velocidad es
elevada, si la velocidad de las corrientes ascendentes es elevada, la convección
será más proclive a ser profunda. Mas si los valores de humedad en capas medias
son bajos y en superficie son mayores, al presentar tal velocidad elevada las
parcelas de aire que pretenden ascender, no les dará tiempo a incorporar aire
seco del entorno. En definitiva, si la CAPE es elevada, a las masas de aire que
asciendan no les dará tiempo a incorporar aire seco del entorno por el cual
ascienden.
Otra cuestión es el granizo. Por todos es sabido que las
gotas de agua crecen en la nube hasta que alcanzan un tamaño que les permite
hacer frente a las corrientes ascendentes y caer. Si las corrientes ascendentes
son fuertes, la gota de agua tendrá que ser más grande. Pues lo mismo le sucede
al granizo, si la intensidad del viento ascendente es grande, el granizo
también lo puede ser (con matices que ahora veremos).
Existe otro escenario, imaginemos que los valores de CAPE
son reducidos, de entrada la posibilidad de gestar granizo es menor y su tamaño
no será acentuado. ¿Se podrían dar tormentas? Afirmativo. Aún siendo reducida
la CAPE, las masas de aire que llegaran hasta ahí podrían seguir ascendiendo
por sí mismas, entonces, ¿cuál es el problema de tener poca CAPE? Sencillo, la
intensidad de las corrientes ascendentes será claramente menor y las masas de
aire ascendentes tendrán tiempo de incorporar elementos del entorno, si el
entorno es seco, se puede frustrar la convección debido a que la sequedad
origina corrientes descendentes o de subsidencia. Sin embargo, si todo el
perfil presenta valores de humedad próximos a la saturación, las masas de aire
pueden llegar al nivel de equilibrio sin problemas (sucede especialmente en
primavera).
En resumen, si en
verano los valores de humedad no son realmente elevados en todo el perfil, los
valores de CAPE deberían serlo para potenciar la convección (no es conveniente
indicar valores a partir de los que valdría y los que no), si los valores de
humedad son problemáticos, la CAPE debería ser acentuada, pero no será
imperativo tener valores extraordinarios. Independientemente de eso, hay que
asegurarse de que las parcelas de aire alcancen el NCL (convergencias, valores
altos de HR, etc). [en la página web de lighningwizard se pueden ver mapas de la altura a la que se sitúan estos niveles].
Cizalladura
Una vez analizados los mapas de configuración, de humedad en
distintas capas y de CAPE ya podemos hacernos una idea de la inestabilidad que
existirá en los distintos puntos de la Península. Con la cizalladura sabremos o
se podría saber el nivel de organización, la estaticidad o el dinamismo y la
intensidad de los núcleos convectivos,
así como la posibilidad de granizo. La cizalladura es la variación de la
intensidad del viento con la altura, se mide en metros/segundo o en nudos. En
general, con la altura, debido a la ausencia de rozamiento superficial, el
viento se va incrementando, aunque evidentemente puede haber excepciones. La
cizalladura se suele dirigir en la misma dirección que la componente en el
espesor al que haga referencia. Por ejemplo, imaginemos la cizalladura en el
espesor 0-3km, es decir, lo que varía la intensidad del viento en los 3
primeros kilómetros de la atmósfera. A su vez imaginemos que tenemos un ramal de
la corriente en chorro divergente (de SSW por ejemplo), cuando sucede esto, el
viento en todo el perfil suele ser de SSW (en capas bajas por el rozamiento
puede variar, no obstante), es decir, que el viento de SSW puede variar de
intensidad en los 3 primeros kilómetros. Las tormentas que se formen se
inclinaran por tanto hacia el NNE y se moverán más o menos rápido dependiendo
de los valores de cizalladura.
Como inciso, para situaciones normales de actividad
convectiva, es importante analizar este parámetro en el espesor 0-6 kilómetros
(se puede mirar en el apartado de modelos de estofex) ya que es el que mayor
espesor abarca, no obstante, para situaciones de gran complejidad sinóptica en
los que la posibilidad de tornados no queda exenta, es importante la
cizalladura en espesores de atmósfera inferiores.
De esta inclinación de las tormentas se deriva otra
conclusión: si el núcleo tormentoso se inclina, se separa la corriente
ascendente que alimenta a la propia tormenta, de la corriente descendente que
es la que genera el máximo de precipitación y que debilita a la tormenta al
contraponerse a su corriente de alimentación. Por tanto, tendremos ambas
corrientes separadas contrarrestando pues el debilitamiento de la tormenta.
Esto hace que la tormenta sea más intensa y que el granizo por tanto sea más
probable.
En resumen, la
cizalladura es importante a la hora de predecir fundamentalmente la
organización, a más cizalladura más organización de las tormentas (será más
probable la complejidad en las estructuras), sin embargo, si es excesivamente
elevada puede desbaratar la convección, por lo que frustraría la formación de
tormentas intensas. Valores excesivamente elevados ahora en verano podrían ser
40m/s (0-6km).
Helicidad
La helicidad es incluso más concisa que la cizalladura. Si
nos fijamos, estoy mencionando parámetros en el orden en el que sería
conveniente analizarlos.
Este parámetro se encuentra ligado a la cizalladura, con
algunos matices. Si la cizalladura se refería a la variación de la velocidad
del viento con la altura, la helicidad se refiere a la variación de dirección
en la cizalladura, es pues, la cizalladura del desplazamiento. En esta imagen
se explica algo mejor:
La helicidad es pues, la variación en intensidad y dirección
(hacia la derecha o hacia la izquierda) del viento con la altura. Lo que hace
este parámetro, es dotar de movimiento ciclónico a las masas de aire que
ascienden, haciéndolo pues en espiral, esto propicia la aparición de
estructuras complejas como pueden ser los sistemas supercelulares o tornados.
Igualmente determina hacia qué dirección se desviarán con respecto a la
componente original, estos sistemas. Poco más se puede decir al respecto, más
que matizar que se suele predecir en el espesor 0-3km.
Resumen
- Mapas de configuración sinóptica (principalmente 500 y 300hPa sin desmerecer el resto de superficies), para apreciar dónde se hallan las zonas divergentes (borde oriental de vaguadas, DANA, etc.) y por tanto más inestables. Igualmente, es importante apreciar la T a 500hPa, en relación con el gradiente térmico vertical.
- Mapas de viento en superficie para ver donde se sitúan las líneas de convergencia, esto sumado a la divergencia en altura casi asegura la convección. Igualmente se observan para ver si existirá disparo orográfico.
- Mapas de humedad en superficie, a 850 y a 700hPa para ver si la masa de aire que pretende ascender condensará rápido o no condensará (mapas de temperatura de rocío también). Divergencia en altura sin humedad relevante hasta los 850hPa, puede frustrar la convección.
- Si los anteriores parámetros acompañan, veremos los mapas de cizalladura, para ver cuán dinámicas serán las tormentas y su nivel de organización.
- A continuación, mapas de helicidad, para ver la rotación que pueden tener las masas de aire que asciendan, para predecir pues, supercélulas o incluso tornados.
- No lo he indicado, pero tras esta serie de apreciaciones en los modelos, es conveniente mirar los mapas de precipitación, para ver dónde deduce el modelo que se dará el máximo. Los mapas de precipitación en los modelos globales no hacen distinciones concretas en cuanto a regiones, aportan información general que hay que matizarla con los mapas de precipitación de los modelos meso-escalares.
