VORTICIDAD ASOCIADA A UNA VAGUADA

Y SU ADVECCION

Sr. A. Gil

Sr. M. Davison

Sr. W. Munch

1. Síntesis: En el presente informe se mostrará el campo de vorticidad relativa del viento asociada a la circulación alrededor de un eje de vaguada, y la advección de la misma por el viento. Ello se evaluará en el nivel de 500 hPa y por medio de secciones transversales. También se mostrará la relación existente con los movimientos verticales. Para ello se utilizarán datos del Pronóstico del modelo Global de Aviación del NCEP, graficados mediante el programa PCGRIDDS.

2. Referencias:

a. Archivo WAF16JAN.00Y, válido para 36hr, disponible para rescatarlo vía Internet en

http://140.90.50.22/pub/international/waffiles

b. Guía South American Desk, Gutierrez y Davison, enero 1995.

c. Guía de Análisis Sinóptico Basado en el Uso de PCGRIDDS, Leyton y Davison sept 1997.

d. Vaguada Fría. Guía para su Análisis Basado en el Uso de PCGRIDDS, Vásquez, Davison y Gil. ene 1998.

e. Advección. Conceptos Teóricos, Gil, Davison y Munch marzo 1998.

3. Definiciones:

Vorticidad: Es el rotacional del vector velocidad. En el Hemisferio Sur, el giro en sentido horario indica vorticidad ciclónica (valores negativos), giro antihorario, indica vorticidad anticiclónica. (valores positivos).

Advección de un escalar: La advección de un escalar por el viento, depende de la intensidad del viento, de la magnitud del gradiente del escalar y del ángulo entre la dirección de ambos vectores. La advección resultante es directamente proporcional a estos factores.

Advección de Vorticidad: Es el proceso mediante el cual, el componente rotacional del viento (vorticidad), es transportado por un vector, en este caso, el viento total. También puede ser evaluado como el cambio de la vorticidad respecto del tiempo, en un punto dado.

En el Hemisferio Sur (HS) transporte negativo, implica advección de vorticidad ciclónica, mientras que transporte positivo, implica advección de vorticidad anticiclónica.

4. Discusión: Tal como se describe en el documento de referencia Vaguada Fría, un sistema así, debe ocupar toda la tropósfera; debe esperarse un aumento de vorticidad ciclónica con la altura, con un máximo en los niveles medios-superiores, cerca de la tropopausa, mientra que delante del eje, debe haber convergencia del viento en los niveles bajos y divergencia del viento en los niveles superiores.

Para esta descripción se ha tomado una situación en la cual una vaguada, que en 500 hPa, se extiende desde el Atlántico Sur-Occidental, continúa al norte a lo largo de los 63°O y luego sobre el continente a través del norte de la Patagonia alcanzando el sur de la Zona Central de Argentina tal como se ve en la figura 1.

En ella, se hallan representados los contornos geopotenciales de 500 hPa (línea contínua en color amarillo) y la vorticidad en dicho nivel. Nótese la vorticidad ciclónica (contornos rojos discontínuos y valores negativos) con valores mínimos asociados al eje de la vaguada, presentando un mínimo extremo cerca de 42°S 63°W. Mientras que se observa vorticidad anticiclónica (contornos azules discontínuos y valores positivos) delante y detrás de la vaguada, cuyos valores máximos se hallan alineados a lo largo de los ejes: 37°S 69°O - 47°S 68°O y 39°S 56°O - 48°S 50°O.

En la figura se resalta el eje de la vaguada con una línea sólida color verde y coincidiendo con el núcleo de vorticidad ciclónica. Si asumimos un fluido paralelo a las isohipsas y siguiendo la aproximación geostrófica, se debe esperar advección de vorticidad ciclónica al este del eje, con el fluido advectando valores mínimos de vorticidad corriente abajo. Mientras que al oeste del eje debe esperarse advección de vorticidad anticlónica, con el fluido transportando valores máximos anticiclónicos positivos desde su izquierda.

En la figura 2 se han representado nuevamente los contornos geopotenciales de 500 hPa y se ha añadido el análisis objetivo de la advección horizontal de vorticidad relativa por el viento total. Como se había asumido previamente, delante del eje de la vaguada, se aprecia una variación negativa (contornos rojos discontínuos), indicando un incremento de la rotación ciclónica con la máxima variación negativa cerca de 43°S 60°O.

Inmediatamente hacia el Oeste del eje de la vaguada, pueden verse contornos (en color azul y en trazos discontínuos) que indican una variación positiva, de lo que se deduce un aumento de la rotación anticiclónica. La máxima variación positiva se halla cerca de 42°S 61°O.

En este análisis también se consideran las áreas de vorticidad ciclónica y anticiclónica en la vertical y sus efectos en los movimientos verticales. La figura 3 representa una sección transversal entre los puntos 45°S 75°O y 45°S 45°O. En ella puede verse claramente que el eje de la vaguada, indicado por la rotación de los vientos, está alineado a lo largo de los 61°O.

De acuerdo a las definiciones anteriormente expuestas, cuanto más perpendicular sea el vector del viento a los contornos de la vorticidad relativa, más fuerte será la advección de la vorticidad, mientras que cuando el vector del viento sea paralelo a los contornos, la advección será neutra.

En contornos rojos discontínuos se encuentra indicada la vorticidad ciclónica, coincidiendo con el eje de la vaguada. Los valores máximos ciclónicos o mínimos extremos, se hallan cerca del punto 45°S 61°O y a la altura de 400 hPa. Hacia el Este y el Oeste del eje de la vaguada, se observa vorticidad anticiclónica (contornos discontínuos en color azul). Un análisis subjetivo, nos sugiere que entre 61ºO-52ºO debería haber advección ciclónica, mientras que entre 70º y 61ºO debería haber advección anticiclónica. Esto lo podemos verificar objetivamente como se puede apreciar en la figura siguiente.

La figura 4 muestra, también a lo largo de la sección transversal antes mencionada, la advección de vorticidad y la circulación ageostrófica vertical en forma vectorial.

En la figura, se pueden apreciar dos máximos de variación negativa, es decir un aumento de la rotación ciclónica, cerca de 45°S 55°O, y aproximadamente a la altura de los 300 hPa, mientras que el otro se halla cercano al punto 45°S 57°O y a la altura de 400 hPa (ambos delante del eje de la vaguada). Hacia el Oeste del eje, es evidente un máximo de variación positiva sobre el punto 45°S 66°O y a la altura de 300 hPa. El análisis objetivo, nos permite identificar con certeza las áreas de advección ciclónica y anticiclónica. En esta figura se han superpuesto también los vectores que representan la circulación ageostrófica del viento, siendo su longitud proporcional a la intensidad del movimiento. Se puede ver claramente que los movimientos de ascenso, están fuertemente relacionados con el aumento de rotación ciclónica, mientras que los movimientos de descenso, se hallan relacionados con el aumento de rotación anticiclónica.

Para completar la descripción se incluye la figura 5, la cual muestra una sección transversal a lo

largo de la línea antes mencionada, en la que se muestra el campo de convergencia-divergencia del viento y nuevamente la circulación ageostrófica en forma vertical. Delante del eje de la vaguada, entre la superficie y aproximadamente los 500 hPa, se observa convergencia del viento (líneas rojas discontínuas, valores positivos) con valores extremos sobre el punto 45°S 51°O, y entre 850 y 700 hPa. También delante del eje de la vaguada, pero por encima de los 400 hPa y hasta cerca de los 150 hPa, el viento resulta divergente (líneas azules discontínuas y valores positivos), con valores extremos cerca del punto 45°S 54°O y entre 250 y 300 hPa. Detrás del eje de la vaguada se observa convergencia en niveles altos (entre 300 y 200 hPa) y divergencia en niveles medios-bajos (alrededor de los 700 hPa). Véase la estrecha relación entre el campo de convergencia-divergencia del viento y los movimientos verticales resultantes: fuertes ascensos delante del eje de la vaguada, y descensos detrás del mismo.

Figura 5: Representa la convergencia del viento total (líneas rojas discontínuas con valores negativos), la divergencia del viento total (líneas azules discontínuas con valores positivos) y la circulación ageostrófica vertical en forma de vectores (color verde) en una sección transversal.

5. Conclusión: Se demuestra que a la hora de elaborar el pronóstico, el meteorólogo deberá tener en cuenta que la advección de vorticidad es aún más importante que el valor del núcleo de vorticidad, sea ciclónica o anticiclónica, ya que la advección de vorticidad tiende a favorecer el desarrollo de movimientos verticales. Advección ciclónica favorece los movimientos de ascenso, mientras que la advección de vorticidad anticiclónica favorece los movimientos de descenso.

También deberá tener en cuenta la distribución de áreas de convergencia o divergencia ya que estos factores también pueden estar relacionados con la ocurrencia de movimientos de ascenso o descenso.

6. Referencias para la generación de los gráficos mediante el uso del programa PCGRIDDS:

a. Archivo: WAF16JAN.00Y

(1) Pronóstico para las 36hs. Comando: F36

(2) Area del gráfico: Centrada en 43°S 60°O, con una amplitud de 35 grados de latitud.

Comando: Area -43 60 35

b. Figura 1:

(1) Comandos: RVRT WIND GT00 CLR7 DASH/RVRT WIND LT00 CLR6 DASH

HGHT 500 CLR2 CI30/

c. Figura 2:

(1) Comandos; ADVT RVRT WIND WIND GT00 CLR7 DASH

ADVT RVRT WIND WIND LT00 CLR6 DASH/

HGHT 500 CLR2 CI30/

d. Para las restantes figuras se definió una sección transversal entre los puntos 45°S 75°O y 45°S 45°O. Comando: XSCT -45 75 -45 45

e. Figura 3:

(1) Comandos: RVRT WIND GT00 CLR7 DASH/RVRT WIND LT00 CLR6 DASH

BKNT CLR5/

XLBL.

f. Figura 4:

(1) Comandos: ADVT RVRT WIND WIND GT00 CLR7 DASH

ADVT RVRT WIND WIND LT00 CLR6 DASH/

ACRC AROW CLR5/

XLBL.

g. Figura 5:

(1) Comandos: DVRG WIND LT00 CLR6 DASH

DVRG WIND GT00 CLR7 DASH/

ACRC AROW/

XLBL.