Precipitación orográfica en climas fríos y cálidos

1. Precipitación orográfica en climas fríos y cálidos Alpes Cascadas (Oregon) Himalayas Altura (m) sobre el nivel del mar Socorro Medina Departamento de Ciencias Atmosféricas, Universidad de Washington, Seattle, EU Colaboradores: Anil Kumar , Robert Houze, Dev Niyogi y Ulirke Romatschke Centro de Ciencias de la Atmósfera, UNAM, México DF, 19 marzo 2009

2. Sponsored in part by: NSF Award# ATM-0505739 NSF Award# ATM-0820586 NASA Award# NNX07AD59G

3. Áreas de estudio para climas fríos Suiza Italia

4. Precipitación climatológica (sep a nov) y contorno topográfico = 800 m

5. Precipitación climatológica (de dic a feb) y topografía

6. Objetivos (parte sobre climas fríos):1. Investigar los procesos microfísicos de formación de precipitación en la ladera a barlovento2. Documentar como el flujo del aire asociado con un ciclón extra tropical es afectado por el terreno

7. NOAA WP-3D NOAA WP-3D Instrumentación de los experimentos IMPROVE II = Improvement of Microphysical parameterization Altura media de la cresta = 2 km MAP = Mesoscale Alpine Program Altura media de la cresta = 3 km S-Pol = Radar de doble polarización (banda S) VP = Radar de haz vertical = Sondeo

8. Se analizaron las características de los casos que produjeron las acumulaciones de precipitación mas grandes1. Condiciones sinópticas2. Modificación del flujo del aire por el terreno3. Estabilidad estática4. Reflectividad e hidrometeoros

9. Se analizaron las características de los casos que produjeron las acumulaciones de precipitación mas grandes 1. Condiciones sinópticas2. Modificación del flujo del aire por el terreno3. Estabilidad estática4. Reflectividad e hidrometeoros

10. Ejemplo de caso en los Alpes - 1200 UTC 20 Sep 1999 Atura geopotencial y temperatura a 500 mb Pronostico del ECMWF (12 h)

11. Ejemplo de caso en las Cascadas - 0000 UTC 14 Dic 2001 Altura geopotencial, vientos y temperatura a 500 mb Pronostico del MM5(12 h)

12. Condiciones sinópticas de los eventos de interés: ◘ Sistema baroclínico aproximándose a la barrera orográfica ◘ La dirección del viento conforme se acerca el sistema es prácticamente perpendicular al terreno

13. 1. Condiciones sinópticas2. Modificación del flujo del aire por el terreno3. Estabilidad estática4. Reflectividad e hidrometeoros

14. Sistemas intensos en los Alpes donde se recolectaron observaciones continuas (IOP, Intensive Observing Periods) Dirección de los cortes verticales

15. MAP IOP2b Velocidad radial (promedio de 3 h) m s-1 Tipo A RADAR NNW

16. MAP IOP3 Velocidad radial (promedio de 3 h) m s-1 Tipo A NNW RADAR

17. MAP IOP5 Velocidad radial (promedio de 3 h) m s-1 Tipo A N RADAR

18. MAP IOP8 Velocidad radial (promedio de 3 h) m s-1 Tipo B NW RADAR

19. MAP IOP8 – Datos de radar en el avión P3 Viento en la dirección del corte vertical m s-1 Tipo B NW SE

20. Sistemas intensos en las montañas Cascadas donde se recolectaron observaciones continuas Dirección de los cortes verticales

21. IMPROVE-2 Caso 11 Velocidad radial (promedio de 3 h) m s-1 Tipo B E RADAR

22. IMPROVE-2 Caso 1 Velocidad radial (promedio de 3 h) m s-1 Tipo B E RADAR

23. Modificación del flujo del aire por el terreno: ◘ Tipo A: Chorro de niveles bajos asciende sobre el pie de la montaña◘ Tipo B: Zona de cizalla vertical que asciende sobre el terreno

24. 1. Condiciones sinópticas2. Modificación del flujo del aire por el terreno3. Estabilidad estática4. Reflectividad e hidrometeoros

25. Perfiles de estabilidad para casos Tipo A ESTABLE INESTABLE

26. Perfiles de estabilidad para casos Tipo A ESTABLE INSTABLE

27. 1. Condiciones sinópticas2. Modificación del flujo del aire por el terreno3. Estabilidad estática4. Reflectividad e hidrometeoros

28. MAP IOP5 Reflectividad (promedio de 3 h) dBZ Tipo A N RADAR

29. Dry snow Melting snow MAP IOP5 Frecuencia de hidrometeoros (%) Graupel Tipo A N RADAR

30. MAP IOP8 Reflectividad (promedio de 3 h) dBZ Tipo B NW RADAR

31. Dry snow Melting snow MAP IOP8 Frecuencia de hidrometeoros (%) Graupel/ aggregates Tipo B NW RADAR

32. MAP IOP8 – Tipo B Radar vertical

33. Cizalla y número de Richardson de casos Tipo B Cizalla = dU/dz Ri = Nm2 / [dU/dz]2

34. Ticino DOW Toce Po Basin S-Pol Milan Las observaciones de la velocidad radial y la cizalla radial sugieren que la inestabilidad es del tipo Kevin-HelmholtzObservaciones del radar Doppler-on-Wheels (DOW) Velocidad radial (m s-1) Cizalla (m s-1 km-1)

35. Conclusiones – (Ciclones extra tropicales) • Se identificaron dos tipos de patrones en la modificación del flujo por el terreno • Los dos patrones producen celdas localizadas donde las velocidades verticales son relativamente fuertes (>2m/s) • La inestabilidad potencial es responsable de los movimientos ascendentes en casos Tipo A, mientras que en el Tipo B están asociados con turbulencia • Las observaciones sugieren que en ambos tipos de patrones el aumento de precipitación en barlovento se produce por los procesos de coalescencia, agregación y “riming”

36. Precipitación orográfica en climas cálidos Himalayas Altura (m) sobre el nivel del mar

37. Precipitación climatológica en los Trópicos (jun-sep) (Construida usando medias mensuales de 1999 a 2006 de TRMM 3B43 Tropical RainfallMeasuringMission) Romatschke et al. (2009)

38. Precipitación climatológica en los Trópicos (jun-sep) (Construida usando medias mensuales de 1999 a 2006 de TRMM 3B43 Tropical RainfallMeasuringMission) Romatschke et al. (2009)

39. Área de estudio para climas cálidos La región de los Himalayas: topografía extrema y precipitación abundante durante el monzón

40. Ecos de reflectividad de radar convectivos y estratiformes Corte horizontal Corte vertical de eco convectivo Corte vertical de eco estratiforme  Se usan algoritmos automáticos para determinar si un pixel es convecitvo o estratiforme (basados en gradientes horizontales y verticales de la reflectividad) Houze (1997)

41. Se usaron datos del radar de precipitación de TRMM para encontrar sistemas extremos, en particular: • Núcleos de convección profunda: • aéreas contiguas de pixeles convectivos contorno de 40 dBZ > 10 km en altura • Regiones extensas de eco estratiforme: • aéreas contiguas de pixeles estratiformes con área > 50,000 km² Latitud Altura (km) Longitud Distancia (km) Latitud Altura (km) Lon Romatschke et al. (2009)

42. Climatología de los sistemas extremos (de acuerdo a 8 años de datos radar de precipitación de TRMM) Distribución de la probabilidad de encontrar cada tipo de sistema Regiones extensas de eco estratiforme Núcleos de convección profunda Houze et al. (2007), Romatschke et al. (2009)

43. Objetivo (parte sobre climas cálidos):1. Evaluar si los modelos de mesoescala de alta resolución pueden reproducir los sistemas observados2. Investigar el efecto de la orografía en la ocurrencia y distribución espacial de cada tipo de sistema

44. Modelo y datos usados Modelo: Weather Research and Forecasting Datos: TRMM y NCEP Resultados presentados: Región extensa de eco estratiforme observado por TRMM el 11 de agosto de 2002

45. Terreno y precipitación acumulada durante la simulación (12 UTC 10 Ago – 03 UTC 11 Ago 2002 = 18 LST 10 Ago - 09 LST 11 Ago) Domino 1: dx = 27 km Domino 2: dx = 9 km Dominio 3: dx = 3 km

46. Evaluation of low-levels winds at 00 UTC 11 Aug 2002 Observations10 m winds and wind speed (m/s) WRF-simulationSurface winds and wind speed (m/s)

47. Sounding at Tengchong at 00 UTC 11 Aug 2002 Observations WRF-simulation

48. Reflectividad instantanea (~03 UTC 11 Ago 2002) WRF-simulation Observations Cortes horizontales a 4km Cortes verticales a lo largo de la linea negra

49. Objetivos1. Evaluar si los modelos de mesoescala de alta resolución pueden reproducir los sistemas observados2. Investigar el efecto de la orografía en la ocurrencia y distribución espacial de cada tipo de sistema

50. Corte vertical a lo largo de la linea roja Periodo maduro 0130 UTC 11 Ago Periodo inicial 1415 UTC 10 Ago Reflectividad y Velocidad vertical (|1 m/s|) Hidrometeoros: Graupel: color Nieve: azul (0.1 g/kg) Lluvia: rojo (0.1 g/kg)