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Impacto de los errores de la Corriente del Golfo en los pronósticos

Se describe el trabajo reciente en ECMWF para evaluar el impacto de tales errores de la SST en los pronósticos de S2S utilizando una metodología de corrección de sesgo de SST

Imagen de la temperatura superficial del océano, SST, estimada por satélite en el Atlántico Norte. NASA Wikipedia

El ECMWF Integrated Forecasting System (IFS) incluye una representación del estado del océano en 3D que evoluciona en el tiempo. Este acoplamiento a un modelo oceánico dinámico mejora la representación de las interacciones aire-mar y se ha demostrado que mejora los pronósticos en el rango de tiempo subestacional a estacional (S2S, de aproximadamente 2 semanas a aproximadamente 2 meses). Sin embargo, la inclusión de procesos oceánicos adicionales también introduce la posibilidad de errores sistemáticos en la temperatura de la superficie del mar (sea-surface temperature , SST), que pueden tener un impacto negativo en la calidad del pronóstico.

Los modelos oceánicos con un espaciado de cuadrícula de aproximadamente 25 km, como se usa en el IFS, luchan por simular con precisión la ubicación y estructura de la Corriente del Golfo y sus fuertes gradientes asociados en SST.

Aquí describimos el trabajo reciente en ECMWF para evaluar el impacto de tales errores de SST en los pronósticos de S2S utilizando una metodología de corrección de sesgo de SST en línea. El experimento S2S de referencia (CTRL) es un conjunto de 15 miembros inicializado el 1 y el 15 de cada mes de un período de invierno extendido (noviembre-marzo) de 1989 a 2015 (es decir, 270 fechas de inicio). El experimento con corrección de sesgo (BCFC) es el mismo que el CTRL, pero las SST observadas por la atmósfera en la región del Atlántico Norte se ajustan por el sesgo de SST del modelo derivado de CTRL, que varía en función de la ubicación, la fecha de inicio del calendario y tiempo de entrega previsto.

Impacto de la corrección del sesgo de la SST en la habilidad de pronóstico del viento meridional a 200 hPa. Los cambios en la puntuación de habilidad de probabilidad clasificada continua (CRPSS; sombreado) y la correlación de anomalías (espaciado de contorno gris de 0,1) se muestran para las anomalías medias semanales derivadas de los días de pronóstico 26 a 32. Los contornos amarillos resaltan la posición de la guía de ondas del hemisferio norte diagnosticada a partir del gradiente meridional de vorticidad absoluta. (Consulte la Figura 3 del artículo en Geophysical Research Letters.

Resultados del experimento

La corrección de sesgo aplicada reduce efectivamente los sesgos de SST en la región del Atlántico Norte. El desplazamiento resultante hacia el sur de la Corriente del Golfo impulsa cambios en la precipitación convectiva y el movimiento vertical (no se muestra), lo que tiene consecuencias para la predictibilidad atmosférica que se extiende más allá del Atlántico Norte. En particular, encontramos que la reducción de los sesgos de SST del Atlántico norte conduce a pronósticos S2S significativamente mejorados de anomalías de la circulación atmosférica en Europa. Además, los impactos se extienden más allá del Atlántico Norte y Europa y circunnavegan el globo a lo largo de la guía de ondas subtropical del hemisferio norte (la figura muestra un ejemplo). Esta respuesta es típica de la propagación de la actividad de la onda de Rossby estacionaria a lo largo de la corriente en chorro.

Curiosamente, este impacto de los sesgos de SST en la habilidad de pronóstico está modulado por la Oscilación Madden-Julian (MJO). Los pronósticos con una MJO activa en las condiciones iniciales exhiben un impacto más fuerte sobre Europa y a lo largo de la guía de ondas del hemisferio norte, mientras que los pronósticos sin una MJO activa tienen una respuesta más fuerte sobre la Corriente del Golfo y el Atlántico Norte. Esta sensibilidad no está relacionada con los cambios en la habilidad de pronóstico de la OMJ, que no es sensible a los sesgos de la TSM del Atlántico Norte. En cambio, especulamos que este efecto es una consecuencia del impacto de la OMJ en el estado de fondo y sus teleconexiones asociadas que dirigen u obstruyen la actividad de las ondas planetarias que se inicia en la región del Atlántico Norte.

En conclusión, los resultados de estos experimentos de sensibilidad proporcionan evidencia importante de los beneficios potenciales para los pronósticos ECMWF de modelos oceánicos de mayor resolución (es decir, con un espaciado de cuadrícula de menos de 10 km) que pueden resolver mejor la posición de la Corriente del Golfo. Dichos modelos serán investigados en ECMWF durante los próximos años como parte del proyecto Horizon 2020 NextGEMS recientemente financiado.

Se puede encontrar más información sobre el impacto de los sesgos de la SST en los pronósticos del ECMWF en un artículo de los autores titulado:

Hemispheric impact of North Atlantic SSTs in sub‐seasonal forecasts’ in Geophysical Research Letters, https://doi.org/10.1029/2020GL091446.

Christopher D. Roberts, Frédéric Vitart, Magdalena Balmaseda

ECMWF

Esta entrada se publicó en Noticias en 28 Nov 2021 por Francisco Martín León