Las ondas de gravedad, el tiempo y el clima

Las ondas de gravedad se forman en la atmósfera como resultado de procesos desestabilizadores, por ejemplo en los frentes meteorológicos, durante las tormentas o cuando las masas de aire golpean sobre las cordilleras.

Pueden verse ocasionalmente en el cielo como bandas de nubes. Para el pronóstico del tiempo y los modelos del tiempo y climáticos, sin embargo, son en su mayoría "invisibles" debido a su corta longitud de onda.

Los efectos de las ondas de gravedad sólo pueden tenerse en cuenta al incluir componentes especiales adicionales en los modelos. La unidad de investigación "MS-GWaves", financiada por la Fundación Alemana de Investigación y dirigida por la Goethe University Frankfurt, ha desarrollado estas parametrizaciones y las probará en el segundo período de financiación.

Aunque las ondas de gravedad tienen longitudes de onda comparativamente cortas de entre unos pocos cientos de metros y varios cientos de kilómetros, a veces influyen en el transporte del vapor de agua, así como los vientos a gran escala y las distribuciones de temperatura en un grado considerable. Este efecto es más fuerte en las capas superiores de la atmósfera.

Estas, a su vez, tienen un efecto significativo en las capas inferiores que un modelo realista del tiempo y clima de la atmósfera debería tenerlas en cuenta.

En el primer período de financiación, los diez institutos de investigación que participaron en el proyecto documentaron en detalle la formación de ondas de gravedad en una de las mayores campañas de medición realizadas, utilizando láser, radar de alto rendimiento, cohetes y aviones de investigación. También refinaron la hipótesis sobre la formación y dispersión de las ondas de gravedad hasta el punto de que su desarrollo puede ahora ser reproducido de manera mucho más fiable en modelos numéricos de alta resolución.

En un paso más, la unidad de investigación dirigida por el profesor Ulrich Achatz del Departamento de Ciencias Atmosféricas y Ambientales de la Goethe University de Frankfurt ha utilizado estos hallazgos para mejorar las parametrizaciones, que sirven para describir la influencia de las ondas de gravedad en los modelos meteorológicos y climáticos de resolución más gruesa.

Han refinado el modelo ICON de tiempo y de clima utilizado por el Servicio Meteorológico Nacional de Alemania (DWD) y el Instituto Max Planck de Meteorología.

El nuevo modelo, UA-ICON, permite predicciones más precisas para la atmósfera superior y puede ser operado con diferentes resoluciones, de modo que las ondas de gravedad pueden simularse en ella para fines de prueba o deben parametrizarse en el modo operativo. Las parametrizaciones avanzadas están siendo integradas en este modelo y probadas en el segundo período de financiación.

El proyecto también se centrará en los impactos sobre la predicción del tiempo y el modelado del clima. Un aspecto importante en este contexto es una mejor descripción de la interacción entre las ondas de gravedad y las nubes de hielo (cirros), realizada en cooperación con la Universidad de Mainz. Bien podría ser que este desempeña un papel importante para el clima.