Portal del mes: recuperando mapas históricos de modelos numéricos de predicción

Introducción

¿Has pensado alguna vez analizar el campo de 700 hPa de una inundación o nevada histórica de tu interés? ¿Te has preguntado cuanto valía el LI (Lift Index) en las lluvias torrenciales del 20-22 de octubre de 1982 y cual era el valor del agua precipitable?. Hasta ahora solo disponíamos de algunos portales donde ver solo el mapa de 500 hPa, 850 hPa y superficie, y nada más. Esto se acabo, lo verás e este artículo.

En el presente número de la RAM, comentaremos un portal donde podremos sumergirnos e indagar en sucesos meteorológicos pasados, nos haremos historiadores de lo meteorológico y, en ultima instancia, rescataremos situaciones meteorológicas que nos hayan producido un gran estremecimiento, curiosidad e interés. Al final del artículo os presentaremos dos ejemplos prácticos muy diferentes: el temporal del 16-20 de diciembre del 1953 en las Islas Canarias y las inundaciones del 20-22 de octubre del 1982.

La aplicación nos puede proporcionar una serie de campos básicos y derivados hechos a medida de nuestras necesidades de diversa utilidad, que comienzan desde el año 1948 y acaban en nuestros días. Veámoslo por pasos.

El portal lo encontraremos alojado en El Centro para el Diagnóstico del Clima (CDC), una subdivisión de la NOAA, y llegaremos a través de la siguiente dirección:

http://www.cdc.noaa.gov/cdc/data.ncep.reanalysis.html

Las características de éste y sus campos tanto básicos como derivados son los siguientes:

La cobertura espacial que ofrece: Mapas hechos a tu medida

• 2.5-grados de latitud x 2.5-grados de longitud mundial.

• 90N-90S, 0E-357.5E

Este hecho es fundamental pues no estamos “encorsetados ” ver mapas con zonas geográficas predefinidas por el portal de origen: como veremos posteriormente, somos nosotros los que podemos confeccionar nuestra zona de interés y elegir el área predeterminada de nuestro estudio.

Cobertura temporal: desde 1948 con análisis cuatro veces al día

• Desde 1/1/1948 – llegando al presente con salidas cada 6 horas.

Tenemos a nuestra disposición, campos básicos o derivados cada seis horas: 00, 06, 12 y 18. ¿Quién da más?

Niveles: 17 niveles y más

• 17 niveles de presión (hPa): 1000, 925, 850, 700, 600, 500, 400, 300, 250, 200, 150, 100, 70, 50, 30, 20, 10.

• Algunas variables no están definidas para todos los niveles, por ejemplo datos al nivel de la tropopausa.

Este hecho es asombroso, ya no estamos obligados a elegir 500 ó 850 hPa, podemos visualizar otros niveles en los que podamos estar interesados.

Variables básicas y derivadas: otro elemento destacable

• Temperatura del aire, temperatura potencial, presión a nivel del mar, geopotenciales, humedad relativa, humedad específica, velocidad vertical, índice de inestabilidad (LI, índice por ascenso) agua precipitable, etc.

Notar que podemos recuperar no solo campos básicos de temperatura y geopotencial en diferentes niveles, sino además campos derivados de situaciones históricas: índices de inestabilidad, contenido de agua atmosférica, etc.. Esto es lo novedoso de este portal.

Notas preliminares antes de comenzar

Veremos que al tratarse de mapas históricos reanalizados sus unidades vendrán representadas en función de cómo se hacia en la época, etc. Los mapas de superficie atenderán a la unidad del Pascal y no al milibar o hectopascal y caso semejante pasará con la temperatura en los diferentes niveles, las cuales aparecerán en décimas de grados kelvin, no obstante desde la RAM, ofrecemos unos links hacia páginas que gestionan este tipo de conversiones, para que el interesado le sea mas cómodo trabajar.

Página principal:

http://www.srh.noaa.gov/elp/wxcalc/wxcalc.shtml

Referente a temperaturas y cambios de unidades de presión:

http://www.srh.noaa.gov/elp/wxcalc/tempconvert.shtml

http://www.srh.noaa.gov/elp/wxcalc/pressureconvert.shtml

Generando unos campos básicos: Un ejemplo sobre Canarias

También, y debido a que el portal es extremadamente grande, nos centraremos en utilizar y conocer cómo acceder a las herramientas más interesantes y atractivas que nos propone. Para ello nos desplazaremos por la pagina hasta encontrar los links siguientes:

Las descripciones del Reanálisis NCEP/NCAR están aquí subdivididas en grupos de datos separados.

Estos son actualmente:

* A. Pressure Level Data Datos de Nivel de Presión

* B. Surface Data Datos de superficie

* C. Surface Flux Data Datos de Flujo en Superficie

* D. Other Flux Data Datos de otros

* E. Tropopause Level Data T62 Spectral Coefficients

Si pinchamos en Pressure Level Data (Datos de Nivel de Presión), la página nos conducirá automáticamente hacia la siguiente:

Pressure Level Data (datos de Nivel de Presión)

Parámetros de los archivos: Los nombres de los archivos están compuestos por la variable en uso y el año.

Estos datos se refieren a variables que recorren y muestran toda la vertical de la troposfera, por ejemplo si elegimos altura de Geopotencial, lo tendremos para 17 niveles y lo mismo pasará con los demás campos. Importante aquí, ver en que unidades trabaja. Pues bien cliquemos en altura de Geopotencial.

Se nos abrirá la siguiente ventana:

Ésta nos propone realizar la petición de un campo por día o 4 al día, los niveles serán los mismos para ambos y la cobertura espacial y temporal idéntica.

Nosotros en esta ocasión elegiremos el de abajo (actualización de 4 veces al día). Seleccionamos Create a plot (crear un grafico) y se nos abrirá la siguiente ventana.

Aquí es donde definiremos las dimensiones y demás valores que nos crearán el campo final. Veamos que sencillo e intuitivo es de manejar.

Como caso particular, vamos a realizar la petición del campo de geopotencial de 500 hPa, de fecha 16 de Diciembre de 1953; se refiere a un temporal que sacudió a las Islas Canarias durante aquel año, veamos como estaba el entorno sinóptico en este nivel.

• En primer lugar configuraremos las dimensiones de nuestra ventana. En este caso en particular y para ver información tanto de las Islas Canarias como de su parte occidental (Océano Atlántico) hemos optado por estas coordenadas: 50W-10E y 15N-50N.

• A continuación elegiremos el nivel del geopotencial que queremos visualizar y la fecha del mismo: Geopotencial de 500 hPa y 16-12-1953.

• En opciones de salida, lo dejaremos en “Create a Plot”, la otra opción es para una salida numérica no gráfica, donde es necesario de otros programas para permitir su visualización.

Y en las opciones de salida del grafico, podemos optar por:

- Gráfico con fondo en negro.

- Gráfico con fondo en blanco.

- Salida del grafico con formato Gif

- Estereografía polar.

- “Fill/Shade”, nos permite visualizar el geopotencial en color.

- “Scale plot” Nos permite aumentar vectorialmente el gráfico.

- Generar la imagen en formato PS (Postscript)

Y finalmente ya podemos ir a la ultima opción (Create Plot or Subset of Data) para que nos genere el campo.

Salidas del ejemplo práctico: Temporal del 16-20/12/53 en las Islas Canarias.

El 16/12/53 00z se puede observar no afirmar sin análisis de imágenes de WV (vapor de agua, no mostradas aquí), un chorro fuertemente advectivo que descuelga una DANA (Depresión Aislada en Niveles Altos), inicialmente. Luego la baja en altura llega a tener reflejo en superficie de 992 hPa. Transcurriendo los días, ya como “Baja fría” adopta un comportamiento retrógrado hasta que finalmente entorno al 20/12/53 00z comienza a interactuar su chorro de salida (parte del chorro polar con el subtropical) y el sistema en altura comienza a ingresar lentamente hacia el desierto del Sahara, integrándose mas tarde en la circulación general del oeste.

Mapas de superficie 18-19/12/53 00z:

Una potente borrasca de 964 hPa situada el día 15/12/53 al Norte de Azores, se traslada rápidamente hacia el SE; mas tarde cambia de rumbo hacia el Sur, hasta colocarse encima de las Canarias. Durante este recorrido la baja se tropicalizó y se inestabilizó aun mas todo su perfil termodinámico, al suministrarse mas vapor de agua y encontrarse temperaturas mas altas.

Se registraron fuertes precipitaciones, alcanzando los 200 mm en algunas localidades, ya que la actividad convectiva fue muy grande y generalizada como resultado de haber evolucionado la situación en altura. Los vientos huracanados y la presencia de nieve en el Observatorio Meteorológico de Izaña (2.367 m.s.n.m.) dejó bien patente la singularidad del temporal.

Obtención de campos históricos básicos y derivados. Situación del 20-22 de Octubre de 1982 a las 00 UTC

Vamos a mostrar prácticamente con otro ejemplo como podemos obtener campos básicos y derivados del archivo de reanálisis del CDC. Para ello nos fijaremos en una fecha: el 20 de Octubre del 1982 a las 00 UTC, horas antes de las lluvias torrenciales que destruyeron la presa de Tous. El ejemplo se puede repetir para cualquier lugar del mundo sin más que especificar correctamente las coordenadas, campos deseados, etc. Además mostraremos diferentes formatos de salida.

Tomaremos los capos básicos de geopotencial de 500 y 850 hPa, T en 850 hPa, presión en superficie. Los campos derivados elegidos son: El LI (Lift Index, campo de inestabilidad ) agua precipitable (contenido de agua en la atmósfera) y un campo de presión sobre la tropopausa (nos indica el grado e intensidad de una perturbación ciclónica a través del hundimiento que genera en la tropopausa: a mayor hundimiento, mayor es el nivel de presión donde ha llegado a hundirse esta capa). Se remite al lector a la bibliografía específica para una interpretación más detallada de estos campos.

Las acciones básicas a seguir para obtener un campo son las siguientes:

1.- Ir a la página en cuestión y seleccionar el campo o variable a visualizar.

2.- Seleccionar la zona geográfica, mediante las cajas y botones desplegables.

3.- Nivel deseado, fecha y periodo(s) horario(s). Aquí solo hemos seleccionado los datos de 00 UTC.

4.- Formato de salida. Recomendamos que presente los datos en polar estereográfica. Pruebe inicialmente con los intervalos, forma, etc.. de presentar los datos por defecto. Posteriormente elija los intervalos de contorneo , valores iniciales y finales, forma de rellenado, etc... Seleccione un ploteo de 125 %.

5.- Pulse la tecla de crear ploteo. Y ya está.

Si no queda contento con la salida, vuelva atrás y modifique los campos a modificar.

Esta aplicación solo muestra un campo a la vez. Por este motivo os recomendamos que memorice el área geográfica seleccionada y el tipo de proyección de la salida. Desgraciadamente cuando se vuelve al menú principal para seleccionar otra variable, los campos geográficos y temporales, vuelven a sus valores por defecto. Las salidas gráficas poseen dicha información en la propia imagen.

Ni que decir tiene que dicha página permite obtener otros campos, promedios, formatos, etc.. Solo hemos descrito los procesos básicos.

Y he aquí los resultados que hemos obtenidos:

a.- Campos básicos

Mapa de geopotencial de 850 hPa

Mapa de temperatura (ºK) en 500 hPa del día 20 de octubre del 1982 a las 00 UTC

Mapa de LI (Lift Index) promediados en las fechas indicadas en el mapa. Valores negativos están asociados a inestabilidad

Mapa del nivel de presión de la tropopausa en Pa. Las borrascas muy activas poseen zonas con hundimientos muy marcados, como la DANA (Depresión Aislada en Niveles Altos) al sur de la península. Dividiendo por 100 tendremos el nivel de presión donde llega el hundimiento de la tropopausa. 20 de octubre del 1982 a las 00 UTC

La facilidad de cambiar de zona geográfica y poder controlar los formatos de salida es una gran ventaja.

Confiamos desde la RAM que este portal despierte gran interés y ánimo hacia la búsqueda y exploración de Temporales Históricos pasados, así como que sirva de análisis y apoyo tanto para profesionales como aficionados.

Datos y mapas presentados son del NCEP suministrados por NOAA-CIRES Climate Diagnostics Center, Boulder, Colorado, USA, desde su página http://www.cdc.noaa.gov/