Variabilidad interanual en la frecuencia de ocurrencia de heladas en la Pampa húmeda y su relación con la circulación atmosférica asociada
Las irrupciones de aire frío más intensas en el sur de Sudamérica están acompañadas por importantes cambios en la circulación atmosférica en toda la tropósfera, tanto a escala sinóptica como hemisférica; dichos cambios se manifiestan en alta y baja frecuencia como consecuencia de la variabilidad int...
| Main Author: | |
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| Other Authors: | , |
| Format: | Doctoral or Postdoctoral Thesis |
| Language: | Spanish |
| Published: |
Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
2005
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| Subjects: | |
| Online Access: | https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n3813_Muller http://repositoriouba.sisbi.uba.ar/gsdl/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=aextesis&d=tesis_n3813_Muller_oai |
| Summary: | Las irrupciones de aire frío más intensas en el sur de Sudamérica están acompañadas por importantes cambios en la circulación atmosférica en toda la tropósfera, tanto a escala sinóptica como hemisférica; dichos cambios se manifiestan en alta y baja frecuencia como consecuencia de la variabilidad interanual e interestacional. En este trabajo se analiza el rol que ellas tienen en la modulación de los aspectos de gran escala vinculados a las incursiones de aire frío que provocan heladas en la Pampa Húmeda, con un enfoque principalmente espacial. Las características de la circulación atmosférica regional y global asociadas a las heladas se abordan desde una perspectiva tanto sinóptica como climática. El estudio está basado en la temperatura mínima de las estaciones meteorológicas situadas en el centro-este de Argentina de los años 1961-1990, para lo cual se identifican y clasifican las heladas en tres categorías: aisladas, parciales y generalizadas. Asimismo, se definen los períodos de máxima y mínima frecuencia de ocurrencia de las heladas en sus distintas categorías, examinando las diferencias en la circulación entre ambos casos extremos a nivel estacional y mensual, utilizando los reanálisis de NCEP/NCAR. En particular se estudia la generación y evolución de los eventos de heladas generalizadas (HG) durante el invierno y a partir de los resultados surgidos del análisis observacional se proponen los mecanismos físicos responsables, los que son validados mediante simulaciones numéricas empleando un modelo baroclínico de circulación global. Por otra parte, escogiendo los episodios más representativos espacialmente - heladas parciales y generalizadas-, se realiza una caracterización de las situaciones en superficie de acuerdo a la frecuencia de ocurrencia de los tipos sinópticos principales que las representan. Esta clasificación se realiza para la totalidad de los inviernos y para los años El Niño, La Niña y Neutro del mismo período, empleando las observaciones de presión en superficie de las estaciones meteorológicas del cono sur del continente y los océanos adyacentes. Gran parte de la variabilidad interanual de la circulación del hemisferio sur está relacionada con los cambios en la convección tropical asociada al ENOS, como así también una importante componente de la variabilidad intraestacional está vinculada a la convección tropical. Se comprueba que la variabilidad interanual en la frecuencia de ocurrencia de heladas está condicionada al menos en parte, por la ocurrencia de las fases cálida y fría del ENOS, con un mayor (menor) número de heladas durante La Niña (El Niño). En particular el estado básico de máxima frecuencia de ocurrencia de HG, representado por el promedio de los inviernos respectivos, muestra características coincidentes con los años La Niña, junto con una mayor actividad convectiva en el Pacífico tropical occidental. Mediante simulaciones numéricas se examina el rol de la convección tropical cuya respuesta es la propagación de ondas de Rossby extratropicales que constituyen un mecanismo importante en la generación de HG. La mayor o menor frecuencia de ocurrencia de las HG está condicionada por el flujo básico en el cual se propagan dichas ondas. Los inviernos de máxima frecuencia de ocurrencia de tales eventos están caracterizados por un estado básico que acentúa el rol del jet subtropical y polar como eficientes guías de ondas. Ellas se generan en lugares remotos que están determinados por el flujo básico y se propagan en trayectorias zonales a lo largo de ambos jets, los que alcanzan una gran extensión longitudinal hasta las proximidades del continente. Al acercarse al mismo, las fases de ambos trenes de onda coinciden en el momento previo a los eventos más conspicuos de HG, provocando una sostenida y marcada advección de aire polar sobre todo el cono sur, reforzada por una anomalía ciclónica extendida meridionalmente en el Atlántico Sur frente a la costa. La mayor persistencia del evento está en relación directa con la intensidad de la anomalía anticiclónica sobre Sudamérica y el carácter cuasi-estacionario que la misma alcanza. En cambio los eventos de menor persistencia muestran un patrón de propagación con un único tren de ondas que alcanza América del Sur. La anomalía anticiclónica que afecta el continente junto a la ciclónica corriente abajo, siguen una trayectoria en forma de arco conforme el sistema evoluciona hacia el noreste a sotavento de los Andes. En el estado básico representado por los inviernos de mínima frecuencia de ocurrencia de HG no aparece un definido jet polar, a lo que se suma el hecho que la propagación de las ondas de Rossby está inhibida en particular en la región preferencial de ingreso de los sistemas sinópticos al continente Sudamericano. Estas diferencias entre ambos estados básicos se traducen en una mayor o menor ocurrencia de HG y a su vez explican la generación de los eventos más frecuentes y persistentes. The most intense cold surges in South America are accompanied by important changes in the synoptic and hemispheric scale atmospheric circulation throughout the entire troposphere. These changes are evidenced as high and low frequency variations as a consequence of the seasonal and interannual variability, whose role in modulating the large scale features associated to the cold surges over the Pampa Húmeda is studied mainly from a spatial distribution point of view. A synoptic as well as a climatic perspective are applied to the study of the regional and global scale atmospheric circulation features. The study is based on the minimum temperature from the weather stations on central-east Argentina during the period 1961-1990, from which the frost events are identified and classified in three categories: isolated, partial and generalized frosts. Also, the periods of maximum and minimum frequency of frosts of the three categories are defined, and the differences in the atmospheric circulation between the two extremes are examined on a monthly and seasonal time scale by using the NCEP/NCAR reanalysis. In particular, the study focuses on the development and evolution of generalized frosts (GF) during wintertime, and based on the results of the observational study, their physical mechanism is proposed and tested by means of numerical simulations with a baroclinic general circulation model. By choosing the most representative cases in terms of spatial distribution, i.e. partial and generalized frosts, the surface weather situations are characterized according to the frequency of occurrence of the main synoptic patterns that represent the frosts. The classification is made for the winters of the entire period as well as those of El Niño, La Niña and Neutral years based on the sea level atmospheric pressure from the weather stations over the southern cone of the continent and the adjacent oceans. A large portion of the interannual variability in the southern hemisphere atmospheric circulation is associated to changes in ENSO-related tropical convection, just as a significant component of the intraseasonal variability is associated to tropical convection. It is found that the interannual variability of frost frequency is in part conditioned by the ENSO phases, since there is a larger (smaller) number of frosts during La Niña (El Niño) events. In particular the basic state of maximum GF frequency, represented by the respective averaged winter, shows similar characteristics to La Niña years, as well as enhanced convective activity over the western tropical Pacific Ocean. The role of tropical convection is examined by means of the numerical simulations, whose response is the propagation of extratropical Rossby waves that become an important mechanism for generating GF. The basic state flow, through which the Rossby waves propagate, is the one that determines a larger or smaller number of frosts. Winters with maximum frost frequency are characterized by a basic state flow that highlights the role of the subtropical and polar jets as efficient wave guides. Rossby waves are generated remotely at locations determined by the basic state and they propagate through zonal trajectories along both jets, which show large longitudinal extensions that reach the proximities of the continent. When approaching the continent, the phases of both wave trains coincide immediately before the most conspicuous GF events, giving rise to sustained polar air advection all over the southern cone, reinforced by a cyclonic anomaly located off the coast over the South Atlantic Ocean, with a large meridional extension. The persistence of frost events is in direct relationship to the intensity of the anticyclonic anomaly over South America and its cuasi-stationary degree. Instead, the less persistent events display a Rossby wave propagation pattern with only one wave train reaching South America. The anticyclonic anomaly that affects the continent, together with the cyclonic anomaly located downstream, both move to the northeast leeward to the Andes mountains. The basic state corresponding to winters with minimum frost frequency does not show a well-defined polar jet, in addition to which there are regions that inhibit the Rossby wave propagation, in particular one is located in the preferred region where the synoptic systems enter the continent. The differences between the two basic states translate into larger or smaller frost frequencies and at the same time they explain the development of the most frequent and most persistent frost events. Fil:Müller, Gabriela Viviana. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. |
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