David Gallego Universidad Pablo de Olavide (Sevilla, España)

1. Sistema de detección automatizada (objetiva) de la corriente en chorro troposférica en el hemisferio sur. Algunas aplicaciones David Gallego Universidad Pablo de Olavide (Sevilla, España)

2. Introducción • Modelo conceptual: Dos grandes corrientes en chorro por hemisferio • Chorro polar (PFJ) • Chorro subtropical (STJ) • Transporte de calor y momento entre latitudes altas y bajas. • Generador y modulador de sistemas sinópticos (anticiclones, borrascas)

3. Observación Visión clásica: Promedios zonales del viento 15 de abril de 2002 promedio viento zonal (línea continua) e isotermas (línea discontinua) Promedio del viento zonal. Figura de Peixoto y Oort (1992) La estructura a escala diaria es mucho más compleja que la estacional.

4. Estructura de la corriente en chorro El desarrollo de un método automatizado de detección de la corriente en chorro troposférica no es trivial: • Estructura compleja • Aparece y desaparece, puede haber ninguno, uno o dos (o más…) • Habitualmente esta formada por “máximos de viento” aparentemente independientes • Ocasionalmente se encuentran velocidades típicas del chorro sin ser parte del chorro

5. Objetivo • Generar una nueva climatología de la corriente en chorro en el hemisferio sur. • Caracterizar el chorro “objetivamente” • Discernir, automáticamente, entre chorro polar y subtropical • Poder conocer con precisión las características como: • Velocidad • Forma • Localización • Desarrollo de metodología que sea capaz de tener en cuenta esta complejidad

6. Método automatizado = compromisos Buena representación espacial global Buena representación espacial local Baja resolución temporal Alta resolución temporal Utilización variables “indirectas” (VP) Utilización variables “directas” (viento) Generar una climatología de la corriente en chorro que permita estudiar las condiciones generales relacionadas con eventos a escala diaria (precipitación) OBJETIVO:

7. FDV Máximo (localización automática) Algoritmo de detección Cálculo de las líneas de corriente geostróficas (cerradas) y evaluación de la velocidad media del viento (reanálisis NCEP-NCAR, hgt 200 hPa) La velocidad media de cada línea de corriente se puede representar en función de su latitud media “Función de distribución de la velocidad” (FDV)

8. La latitud 40ºS presenta un mínimo de detecciones, y es un umbral constante durante todo el año Algoritmo de detección PFJ vs STJ Abril Enero Julio 1958 1979 2002

9. Variabilidad interanual • La estructura y numero de corrientes en chorro muestra cierta variabilidad. • Durante 1958 y 2002 el Chorro polar presenta discontinuidades hasta entrado agosto. Durante 1979 dicha corriente fue mucho más estable. • El chorro subtropical muestra mayor estabilidad temporal.

10. Caracterización de los chorros Variabilidad interanual (evolución de los promedios anuales) Latitud media Descenso de la latitud media del chorro polar Velocidad media ¿Influencia del modo anular SAM? Polar más rápido (y hacia el polo) “Zonalidad” El chorro subtropical aumenta la amplitud de sus oscilaciones ¿Influencia de ENSO?

11. Subtropical. Desviaciones de su trayectoria media muy escasa Polar Desviaciones de su trayectoria media generalizadas hacia el sur con AAO>0. Aunque de magnitud moderada Polar. Más rápido con AAO>0 Subtropical. Más lento con AAO>0 Caso típico de respuesta a AAO (Julio)

12. La propagación de anomalías hacia el este es limitada Subtropical. Desviaciones de su trayectoria muy fuertes en el Pacífico Polar Desviaciones muy significativas en el Pacífico Subtropical. Polar. Oscilaciones climáticas

13. Aportaciones de la nueva climatología • Mejora de la resolución espacio-temporal de las corrientes en chorro. • Estimación del numero de onda • ¿Mejora en la caracterización de los modos de circulación en el Hemisferio Sur? • Conexión con anomalías climáticas locales: Teleconexiones • Ocurrencia de precipitación en regiones de Suramérica • Extensión de la cubierta de hielo Antártica – teleconexión con precipitación en los Andes centrales • ¿Aplicación a los vórtices estratosféricos?

14. Mejora de la resolución ¿Cómo responde la metodología a situaciones complejas? A pesar de que en el Hemisferio Sur la distribución continente-océano favorece la “zonalidad” de la corriente en chorro, es posible encontrar asimetrías importantes. En estudios previos (Orlansky, 1991) se identifica la corriente en chorro en el hemisferio sur se describe como “a spiral in toward the pole” Tomado de Orlanski, I, J Katzfey, C Menendez and M Marino (1991) Simulation of an extratropical cyclone in the Southern Hemisphere: Model sensitivity. . J Atmos Sci 48: 2293-2311

15. Mejora de la resolución Estudios más recientes definen explícitamente el carácter dual de la corriente en chorro y su estacionalidad (en intensidad) Tomado de Bals-Elsholz TM, EH Atallah, LF Bosart, TA Wasula, MJ Cempa, and AR Lupo (2001) The wintertime Southern Hemisphere split jet: Structure, variability, and evolution. J Climate 14: 4191-4215

16. Trayectorias individuales de las corrientes en chorro para el mismo periodo (nueva metodología) Mejora de la resolución Módulo de la velocidad media para septiembre de 1987 (Tomado de Orlansky et al. 1991)

17. Cálculo del número de onda • Podemos calcular con precisión, el número de onda que caracteriza a la circulación atmosférica diariamente. La caracterización de la circulación a escala hemisférica es esencial para comprender la dinámica atmosférica. Las “teleconexiones” entre el clima de las regiones distantes se suelen explicar atendiendo a los cambios en la forma de la corriente en chorro. Ciclo del índice

18. Cálculo del número de onda FFT Descomponiendo la trayectoria de la corriente en chorro es serie de Fourier (mediante FFT) el máximo coeficiente indica el modo predominante de la oscilación.

19. Número de onda • Chorro subtropical • Nº de onda más frecuente 1. Seguido por el 5 • Débil señal estacional (salvo la ausencia de detecciones en EFM) • Chorro polar • Nº de onda más frecuente 1 seguido del 4 (EJM) o 3 (JAS). • Fuerte señal estacional (durante la estación cálida el chorro polar presenta más ondulaciones).

20. Combinando la información Cambios en los modos de oscilación Anomalías de geopotencial Corriente en chorro Anomalías de precipitación Anomalías de temperatura Los modos de oscilación se suelen manifestar como teleconexiones entre regiones distantes. Normalmente, la razón última de dichas conexiones suele recaer en los cambios en la corriente en chorro. La dificultad para definir la corriente en chorro ha dificultado construir climatologías objetivas y poner en perspectiva el papel que la corriente en chorro juega en los patrones de teleconexión.

21. Influencia en la climatología local • Existen pocas series de precipitación continuas en el Hemisferio Sur, especialmente en Iberoamérica. • Prieto et al. (2000, 2001) reconstruyeron una serie de precipitación en forma de nieve sobre un punto clave de la cordillera Andina con una longitud sin precedentes. Prieto, M.R., Herrera, R.G., Castrillejo, T. and Dussel, P.I., 2000: Variaciones climaticas recientes y disponibilidad hidrica en los Andes Centrales Argentino-Chilenos (1885-1996). El uso de datos periodisticos para reconstrucciones del clima. Meteorologica, 25 Prieto, M.R., Herrera, R.G., Dussel, P.I., Gimeno, L., Ribera, P., Garcia-Herrera, R. and Hernandez, E., 2001: Interannual oscillations and trend of show occurrence in the Andes region since 1885. Australian Meteorological Magazine, 50, 164-168.

22. Área dereconstrucción. Precipitación en Sudamérica Mediante la reconstrucción basada en registros de la frecuencia de nieve se ha conseguido una serie continua de número de días de precipitación sólida entre 1885 y 1996. La altura del área de reconstrucción (Las Cuevas, Puente del Inca, Punta de Vacas y Polvaredas ) es superior a 3000m. Siendo las precipitaciones prácticamente siempre en forma sólida. No es esperable por tanto bias estacional. La precipitación en dicha región es representativa de gran parte de la precipitación en Chile y Argentina (Vargas and Compagnucci, 1985 ) Vargas, W. and R. Compagnucci. 1985: Relaciones del régimen de precipitación entre Santiago de Chile y las series de la región Cordillerana. Geoacta, 13(1), 81-93.

23. Chorro subtropical desplazado hacia el norte y significativamente más rápido durante episodios de precipitación (Salvo en verano, la anomalía se encuentra a lo largo de todo el año) Cambios en la Corriente en chorro Los cambios en la corriente en chorro que generan precipitación en Sudamérica son locales y afectan tanto a la posición como a la velocidad del chorro.

24. B A Anomalías de geopotencial relacionadas con la precipitación 1000 hPa Estructura dipolar sobre el Pacífico Occidental. Anomalías significativas (p<0.01) con mínimos sobre Chile-Argentina y Máximos sobre una gran región centrada en el Estrecho de Magallanes.

25. B A Cambios en la Corriente en chorro Relacion con el geopotencial Durante los episodios de precipitación, las advecciones asociadas al dipolo de presión se corresponden con los cambios observados en la corriente en Chorro. Sin embargo, la anomalía de la corriente en chorro asociada a cambios en la precipitación no parece propagarse de manera muy efectiva hacia el este (análogo al caso de ENSO)

26. Teleconexión antártica • Rayner et al. 2003 han publicado datos de concentración mensual de hielo en el Hemisferio Sur con una cobertura global desde 1973 (base de datos HadISST1.1). Rayner, N. A., D. E. Parker, E. B. Horton, C. K. Folland, L. V. Alexander, D. P. Rowell, E. C. Kent, and A. Kaplan (2003), Global analyses of sea surface temperature, sea ice, and night marine air temperature since the late nineteenth century, J. Geophys. Res., 108(D14), 4407, doi:10.1029/2002JD002670.

27. En otoño se encuentra aumento de la cubierta de hielo durante años con mayor frecuencia de nieve al este de la Península Antártica y disminución al oeste. Conexión con la cubierta de hielo antártica

28. Estratosfera • Durante los últimos años, se ha reconocido la importancia de los vórtices estratosféricos. • Modulación de las concentraciones de ozono estratosférico. • Acoplamiento troposfera-estratosfera.

29. Estratosfera • Esta metodología ha demostrado su eficiencia en la localización de los vórtices estratosféricos en ambos hemisferios.

30. 61% 13% Temperatura interior al vórtice - tendencias 33% 19% EOFs 1 y 2 (posición) Distribución estacional (%) del número de onda del vórtice estratosférico (1958/2004–HN y 1979/2004-HS) Estratosfera

31. Conclusiones • Desarrollo de nueva metodología • Fácil implementación • Localización muy precisa del chorro en latitud, velocidad, variabilidad interna, ondas. • Problemas en la representación de situaciones muy perturbadas (rupturas, estrangulamientos) • Chorro subtropical en el Hemisferio Sur • El más intenso • Casi exclusivo de la estación fría • Muy estable en latitud • Fuertes variaciones en la posición y sobre todo el la velocidad asociadas a ENSO (¿limitación al Pacífico?) • Chorro polar en el Hemisferio Sur • No tan intenso • Se detecta durante todo el año • Marcadamente estacional en velocidad pero sobre todo en latitud • Fuertes variaciones asociadas al modo anular (SAM) • Resultados asociados • Aplicación al análisis de la precipitación en gran parte de Suramérica • Ejemplo: Frecuencia de nieve en los Andes Centrales. • Generalización a otros niveles • Ejemplo: Vórtices estratosféricos.

32. FIN ¡Gracias!

33. Esquema completo del algoritmo de detección de la corriente en chorro. Se incluyen los umbrales seleccionados.