Pronóstico del Tiempo y Predicción Climática:Herramientas de apoyo a la
mitigación de amenazas naturales.
René D. Garreaud
Departamento de GeofísicaFacultad de Ciencias Físicas y Matemáticas
Universidad de Chile
Estructura
• Motivación
• Factores de gran escala que condicionan el tiempo y climaen Chile central
• Ondas atmosféricas• Eventos hidrometeorologicos extremos
• Pronóstico del tiempo: Bases, aplicaciones y limitaciones
• Variabilidad interanual• Predicción climática: Bases, aplicaciones y limitaciones
Motivación
1. Condiciones atmosféricas (temperatura, precipitación, radiación solar, humedad, viento,...) determinan de manera importante el comportamiento de sistemas hidrológicos y actvidades humanas desde el nivel horario al interanual:
• Ocurrencia de crecidas (Pp, Z0°C – horas a días)• Demanda de agua potable (T, HR – días a semanas)• Disponibilidad de recursos hidricos (Pp, T – meses a años)
2. Cambios en las condiciones atmosféricas (tiempo y variabilidad climática) son potencialmente predecibles.
ZCITecuador
33SA
B
B
Factores de Gran Escala
Cinturon de los oestesy regimén de Rossby (ondas)
Factores de Gran Escala
1. Anticiclón subtropical del Pacifico sur-oriental asociado a condiciones estables y vientos del S a lo largo de la costa del norte de Chile.
2. Cinturón de vientos del oeste en latitudes medias, poblado de ondas atmosféricas asociadas a sistemas migratorios (centros de altas y bajas presiones)
Ondas atmosféricas en niveles altos
Se indican líneas de corriente ymagnitud del viento a 10 km de altura
B
Ondas atmosféricas en niveles bajos
Se indican vientos en superficie, frentes ycentro de baja presión
EfectoTopográfico
Ondas atmosféricas: Estructura vertical
Se indican vientos en superficie, frentes, centro de baja presión y nubosidad
Post - FrontalFrontal Frontal ....Pre - FrontalCondición:
Ondas atmosféricas: Cambios de Tiempo
Evolución del tiempo en Santiago
Eventos HidrometeorológicosExtremos
Estudios de aluviones y grandes crecidas indican que estos han sido producto de sistemas del tiempocaracterísticos en la región pero con presencia de elementos anormales.
• Distribución espacial y temporal (intensidad vs acumulación) de la lluvia
• Altura de la línea de nieve (Santiago, Mayo 1993)• Alcance meridional de los frentes (Antofagasta, Junio 1991)• Viento en superficie (Chiloe, 1994)• Ocurrencia de granizo, tormentas eléctricas, etc (Calama, 1999).
Eventos HidrometeorológicosExtremos
Considerando la multiplicidad de variables atmosféricas que pueden gatillar la ocurrencia de un evento hidro-meteorológico extremo, parece particularmente contar con modelos numéricos que simulen de manera realista la circulación de regional de la atmósfera.
El uso de estos modelos es complementario a pronósticos subjetivos, aunque podrían reemplazar a estos últimos.
gFpVkfdtVd
R
vvvr
+−∇−=×+ρ1ˆ
SfcConvRADPQQQSTV
t++=−∇⋅+
∂∂
ω)(v
0=∂∂
+⋅∇p
Vωv
pRT
pgz
−=∂
∂ )(
Ecu
acio
nes
bási
cas
Conservaciónde Momentum
Conservaciónde Energía
Conservaciónde Masa
Ec. gases ideales
Pronóstico Numérico del Tiempo
Conocer la distribución espacial y temporalde las variables que caracterizan la atmósfera
Ecuaciones anteriores son resueltas en forma numérica
∆ z
∆ y
∆ x
Ly
Lx
Lz
Ejemplo: Modelo MM5-DGF-UCH
Infomet.dgf.uchile.cl
• 3 Dominios Anidados• Centrado en Chile central• Cubre II-X región• Máx. resolución: 15 km
• Un ciclo diario (t0: 8PM)• Plazo previsión: 120 hr
• Cluster Scali, 4 Proc./2.4 GHz• Tiempo Proceso: 3 hr
Ejemplo: Modelo MM5-DGF-UCH
Infomet.dgf.uchile.cl
Ejemplo: Modelo MM5-DGF-UCH
Infomet.dgf.uchile.cl
Tormenta de 1-2 Junio 2002
Modelos de pronóstico numérico del tiempoSituación actual
ü Sus resultados son útiles en la previsión probabilística de fenómenos extremos de carácter regional (100-1000 km) con 1-3 días de anticipación.
ü Modelos actualmente en operación (DGF-DMC) perosub-empelados por la industria
ü Necesidad de validación de resultados y acoplamientocon modelos hidrológicos
ü Necesidad cuantificar beneficios de contar con pronósticos meteorológicos (mejor que cerrar los ojos...)
Modelos de pronóstico numérico del tiempoSituación actual
ü Sus resultados son marginalmente útiles en la previsión de corto plazo (horas) de eventos extremos locales (km).
ü Para este tipo de previsión es fundamental contar con información meteorológica en tiempo real de variables claves en lugares claves (e.g., PP en cordillera).
ü Red actual de observaciones (DMC, DGA) satisface de manera marginal requerimiento anterior.
ü Información meteorológica en tiempo real también debe alimentar modelos integrados
Información meteorológica:Diagnóstico, Pronóstico y Predicción
Modelamiento hidrológico:hidrología urbana y rural
Analogías, Concentrados, ExplicitosQsfc, Areas inundación, etc.
Sistemas de prevención,reacción y mitigación
Variabilidad Climática
ü El clima varía en todas las escalas temporales. Lo natural es que lo haga, lo extraordinario es que se mantenga en una condición estacionaria.
ü Desde el punto de vista de los impactos socio-económicos, los más significativos son los que ocurren en las escalasdecadales, interanuales, e intraestacionales.
ü El factor antropogénico es uno más, que se suma a los factores del cambio climático global, favoreciendo un aumento de la temperatura media del planeta. De todos modos, en Chile la temperatura no parece estár aumentando en las décadas más recientes, excepto en la región entre Santiago y Concepción.
TSM
PNM
Alisios
Funcionamiento delsistema oceano-atmosfera en el Pacifico ecuatorial
SURGENCIA
ALISIOS
OCEANIA S. AMERICA
MJO
SISTEMA INTEGRADO OCEANO-ATMOSFERAPACIFICO ECUATORIAL
ENOS (El Niño-Oscilación de Sur)
El sistema OA es inestable. Perturbaciones incialmente pequeñas crecen hasta dar lugar al fenomeno ENSO
Es un modo propio de oscilación no periódica (recurrencia entre 3 y 7 años) del sistema acoplado océano-atmósfera en el Pacífico tropical, que se manifiesta en todas las variables atmosféricas y oceánicas de esta región
Impactos climáticos de El Niño
verano
invierno
Ref: CPC/NCEP/NOAA
IMPACTO DE ENSO SOBRE LA LLUVIAEN CHILE CENTRAL
JJA
ON
EFM
Predicción Climática
Considerando que la TSM en el Pacifico ecuatorial es una condición de borde de alto impacto en la circulación atmosférica, el seguimiento de la TSM y su pronóstico (numérico/estadístico) permite la predicción climática
El énfasis es aquí en las variaciones de las estadísticas del tiempo (clima) con plazos de previsión de 3 a 12 meses.
Variable meteorológica
Prob.Ocurrencia
LN N EN
Predicción Climática: Monitoreo + Modelamiento
met.dgf.uchile.cl/clima/
Conclusiones
ü Forzamiento atmosférico sobre sistemas hidrologicos es significativo a través de un amplio rango de escalas temporales y espaciales
ü Eventos hidro-meteorológicos extremos asociados a fenómenos característicos pero gatillados por una (o mas) rasgo atmosférico inusual (i.e., alto periodo de retorno).
ü Capacidad instalada de pronóstico del tiempo y predicción climática es sub-empleada en sectores sanitarios (varias razones) pero esa situación debería cambiar en el futuro.