Impacto en la predicción de la disminución de datos de aviones
La COVID-19 y la caída en el número de vuelos comerciales que resultó de la pandemia apenas ha cambiado el trabajo de los meteorólogos. Los modelos de pronóstico siguieron siendo de muy buena calidad
Con la llegada de la COVID-19 y los confinamientos, los vuelos de aviones han disminuido y también la toma de datos de dichos aviones en vuelo, que son fundamentales para la calidad de los modelos numéricos de predicción, o ¿no?.
Aviación y meteorología, una larga historia
Y recordemos, la aviación necesita meteorología por razones de seguridad (ya sea una cuestión de pronóstico de turbulencia o engelamiento, para pronósticos de despegue y aterrizaje) pero también por cuestiones de eficiencia: las rutas se eligen para maximizar los vientos de cola y minimizar los vientos en contra, la carga de combustible se elige en función del tiempo de vuelo previsto (¡con un margen de seguridad!).
Los modelos de pronóstico numérico permiten calcular el estado de la atmósfera en el futuro y entregar pronósticos que se encuentran, por ejemplo, en una aplicación o permiten a los meteorólogos escribir boletines. Uno de los puntos esenciales para que los modelos “funcionen” al máximo es la asimilación de datos. Se incorporan al modelo tantos datos medidos como sea posible para que pueda realizar un análisis de la situación desde el comienzo mismo de su proceso que sea lo más "justo y preciso" posible.
Los datos recogidos de los aviones participan en este proceso de asimilación. De lejos, estos no son los únicos datos: también podemos mencionar datos de satélites, estaciones terrestres, sondas de radio).
Entre marzo y abril de 2020, hubo una caída del 75% en los vuelos de todo tipo de aeronaves, lo que provocó una disminución similar en los datos o informes entregados por la aviación a los modelos de pronóstico numérico. Los aviones de largo recorrido en particular han caído mucho, los aviones de carga un poco menos. En julio, el número de vuelos aumentó un poco y se ha mantenido más menos constante desde entonces, sin embargo con fuertes variaciones regionales: el número de vuelos volvió a bajar en noviembre en Europa mientras que aumentó en el hemisferio sur.
Nótese que el número de vuelos es generalmente menor en el hemisferio sur, además que alrededor del 25% de los datos de aviación no se utilizan para asimilación porque su calidad no es suficiente para los modelos (por ejemplo, cuando los vuelos están cerca de la superficie).
Impacto de los datos de la aeronave
Para conocer la importancia en los modelos de los datos de aviación (o la falta de ellos), los experimentos se llevan a cabo "ejecutando" el modelo en el pasado. Por ejemplo, el Centro Europeo de Pronósticos Meteorológicos a Medio Plazo (ECMWF) hizo este experimento durante 3 meses en 2019, eliminando datos de aviones y comparando los resultados con un modelo que asimila todos los datos.
Estos experimentos muestran que el mayor impacto se encuentra en el hemisferio norte (latitud en el eje x de los gráficos), lo que refleja el hecho de que la mayoría de los datos se miden en el hemisferio norte. Este impacto también es mayor en altitud, alrededor de 7500-8000 m (es decir, el nivel de vuelo de 250 hPa). Por otro lado, es mayormente el viento, especialmente a una altitud de 250 hPa, el que muestra un error mayor que cuando todos los datos están presentes. El impacto sobre la temperatura es bajo.
¿Podemos ver un impacto de la falta de datos en 2020 en la calidad de los modelos de pronóstico?
¡No, no realmente! La calidad de los modelos de predicción se ha comprobado continuamente durante muchos años. Los puntajes de verificación establecidos en 2020 no muestran ningún descenso. Si comparamos la puntuación del viento del modelo centroeuropeo, no muestra una señal clara en comparación con 2019 o 2018, incluso a una altitud de 250 hPa donde se esperaría una caída. La variabilidad diaria muestra una señal que sigue siendo importante, del mismo orden de magnitud que la ausencia de datos y equivalente a años anteriores.
Hubo "discusiones" y estudios sobre el tema desde el inicio de la pandemia y el descenso del tráfico aéreo. En particular, había un artículo que indicaba que COVID-19 estaba poniendo en peligro el pronóstico del tiempo. Sin embargo, este artículo, sin duda, tuvo un enfoque algo simplificado del problema, no tuvo suficientemente en cuenta el hecho de que existe una gran cantidad de datos de asimilación que son proporcionados por satélites (el 87% de los datos asimilados provienen de satélites, el 4% de los aviones) y, por otro lado, no consideró variaciones en la "predictibilidad". (Algunas situaciones son "más fáciles de predecir que otras).
Sin embargo, los científicos no quedaron satisfechos con la situación, fueron a buscar otro tipo de datos de aviones y en particular comenzaron a procesar datos que originalmente no estaban pensados para el clima. Esto redujo la magnitud del problema de la brecha de datos. Entre las medidas tomadas por el ECMWF para mitigar la pérdida de datos se encuentra la asimilación de datos de viento "Mode-S" de aviones europeos; esto es muy denso y solo se utiliza el 5%. El uso de vientos Mode-S mejora el pronóstico y el mayor impacto vuelve a rondar los 250 hPa.
Para obtener más detalles: Aircraft data, Covid-19 and global weather forecasting by Bruce Ingleby, ECMWF Senior Scientist
16 de abril de 2021
Meteo Suisse