Pronóstico del Tiempo y Predicción Climática: Herramientas de apoyo a la

1. Pronóstico del Tiempo y Predicción Climática: Herramientas de apoyo a la mitigación de amenazas naturales. René D. Garreaud Departamento de Geofísica Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas Universidad de Chile rgarreau@dgf.uchile.cl

2. Estructura • Motivación • Factores de gran escala que condicionan el tiempo y clima • en Chile central • Ondas atmosféricas • Eventos hidrometeorologicos extremos • Pronóstico del tiempo: Bases, aplicaciones y limitaciones • Variabilidad interanual • Predicción climática: Bases, aplicaciones y limitaciones

3. 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.

4. Factores de Gran Escala ZCIT B ecuador B A 33S Cinturon de los oestes y regimén de Rossby (ondas)

5. Factores de Gran Escala • Anticiclón subtropical del Pacifico sur-oriental asociado a condiciones estables y vientos del S a lo largo de la costa del norte de Chile. • Cinturón de vientos del oeste en latitudes medias, poblado de ondas atmosféricas asociadas a sistemas migratorios (centros de altas y bajas presiones)

6. Ondas atmosféricas en niveles altos Se indican líneas de corriente y magnitud del viento a 10 km de altura

7. B Ondas atmosféricas en niveles bajos Se indican vientos en superficie, frentes y centro de baja presión Efecto Topográfico

8. Ondas atmosféricas: Estructura vertical Se indican vientos en superficie, frentes, centro de baja presión y nubosidad

9. Condición: Frontal Post - Frontal Pre - Frontal Frontal .... Ondas atmosféricas: Cambios de Tiempo Evolución del tiempo en Santiago

10. Eventos Hidrometeorológicos • Extremos • Estudios de aluviones y grandes crecidas indican que estos han sido producto de sistemas del tiempo • característicos 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).

11. Eventos Hidrometeorológicos Extremos 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.

12. Pronóstico Numérico del Tiempo Conocer la distribución espacial y temporal de las variables que caracterizan la atmósfera Conservación de Momentum Conservación de Energía Ecuaciones básicas Conservación de Masa Ec. gases ideales Ecuaciones anteriores son resueltas en forma numérica

13. Lx Ly z y Lz x 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

14. Ejemplo: Modelo MM5-DGF-UCH Infomet.dgf.uchile.cl

15. Ejemplo: Modelo MM5-DGF-UCH Infomet.dgf.uchile.cl Tormenta de 1-2 Junio 2002

16. Modelos de pronóstico numérico del tiempo Situación actual  Sus resultados son útiles en la previsión probabilística de fenómenos extremos de carácter regional (100-1000 km) con 1-3 días de anticipación.  Modelos actualmente en operación (DGF-DMC) pero sub-empelados por la industria  Necesidad de validación de resultados y acoplamiento con modelos hidrológicos  Necesidad cuantificar beneficios de contar con pronósticos meteorológicos (mejor que cerrar los ojos...)

17. Modelos de pronóstico numérico del tiempo Situación actual  Sus resultados son marginalmente útiles en la previsión de corto plazo (horas) de eventos extremos locales (km).  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).  Red actual de observaciones (DMC, DGA) satisface de manera marginal requerimiento anterior.  Información meteorológica en tiempo real también debe alimentar modelos integrados

18. Información meteorológica: Diagnóstico, Pronóstico y Predicción Modelamiento hidrológico: hidrología urbana y rural Analogías, Concentrados, Explicitos Qsfc, Areas inundación, etc. Sistemas de prevención, reacción y mitigación

19. Variabilidad Climática •  El clima varía en todas las escalas temporales. Lo natural es que lo haga, lo extraordinario es que se mantenga en una condición estacionaria. •  Desde el punto de vista de los impactos socio-económicos, los más significativos son los que ocurren en las escalas decadales, interanuales, e intraestacionales. •  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.

20. Funcionamiento del sistema oceano-atmosfera en el Pacifico ecuatorial TSM PNM Alisios

21. MJO ALISIOS SURGENCIA OCEANIA S. AMERICA SISTEMA INTEGRADO OCEANO-ATMOSFERA PACIFICO ECUATORIAL

22. 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

23. Impactos climáticos de El Niño verano invierno Ref: CPC/NCEP/NOAA

24. IMPACTO DE ENSO SOBRE LA LLUVIA EN CHILE CENTRAL JJA ON EFM

25. 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. LN N EN Prob. Ocurrencia Variable meteorológica

26. Predicción Climática: Monitoreo + Modelamiento met.dgf.uchile.cl/clima/

27. Conclusiones  Forzamiento atmosférico sobre sistemas hidrologicos es significativo a través de un amplio rango de escalas temporales y espaciales  Eventos hidro-meteorológicos extremos asociados a fenómenos característicos pero gatillados por una (o mas) rasgo atmosférico inusual (i.e., alto periodo de retorno).  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.