1. Objetivos del Programa e Hipótesis Científicas
El experimento
del monzón de Norteamérica (NAME) es un proyecto internacionalmente coordinado
por los programas CLIVAR-GEWEX, con los objetivos específicos de determinar
los orígenes y los límites de la predecibilidad de las lluvias de verano
en América del Norte. El enfoque principal consiste en observar y determinar
las componentes fundamentales del sistema monzónico de Norteamérica, incluyendo
su dinámica dentro del contexto de la variabilidad del ciclo anual en su
interacción atmósfera-oceáno-superficie terrestre. NAME busca mejorar la
comprensión y entendimiento de los procesos físicos más importantes que puedan
ser numéricamente parametrizados con el objetivo de mejorar las simulaciones
y predicciones mediante el empleo de modelos determinísticos acoplados. Asimismo,
NAME considera que es necesario trabajar bajo un marco de “multiescalas”
que se enfoque principalmente en el monitoreo, actividades de diagnóstico
y modelación en la región central del monzón, en la escala regional y en
la escala continental.
Los objetivos científicos
del proyecto NAME residen fundamentalmente en contar con un mejor entendimiento
y con simulaciones más realistas de:
·
Los procesos convectivos
que ocurren en la temporada de lluvias (verano) en terrenos con topografías
complejas.
·
La variabilidad
intra-estacional del monzón.
·
La respuesta de
la circulación atmosférica del verano y patrones de lluvia debido a las variaciones
lentas en las, potencialmente predecibles, condiciones de frontera de la
superficie (p.e., humedad del suelo y temperatura superficial del ocano-
STT).
·
La evolución del
sistema monzónico de América del Norte y su variabilidad.
Para cumplir con
estos objetivos, se ha procedido a la planeación con la intención de alanzar
lo siguiente:
·
Estudios empíricos
y de modelación que se encuentran bajo la iniciativa conjunta del Programa
US CLIVAR/GEWEX Warm Season Precipitation (2000 onward) y
el inicio de nuevos elementos.
·
Un Período de Observaciones
Intensas bajo el proyecto NAME durante los meses de junio, julio, agosto,
y septiembre del 2004. incluyendo la implementación, trabajo de campo y fases
de análisis y modelación
Se encuentra disponible
una versión en línea del Plan Científico de NAME en el sitio WEB de NAME
en la Oficina Conjunta de Soporte Científico (NCAR/EOL por sus siglas en inglés)
perteneciente al programa de Corporación Universitaria para Investigaciones
Atmosféricas (UCAR por sus siglas en inglés): http://www.eol.ucar.edu/projects/name/
El estudio
se enfocará principalmente a responder las hipótesis, preguntas clave y aspectos
relacionados
La hipótesis fundamental
del NAME reside en que la circulación monzónica de América del Norte proporciona
una base física para determinar el grado de predecibilidad de la estación
de verano en la región de estudio. NAME enfatiza la importancia de las características
y procesos atmosféricos, oceánicos y de superficie terrestre, en la distribución
y la cantidad de precipitación. Por ejemplo, las influencias topográficas,
procesos de memoria en la superficie terrestre-suelo, corrientes en chorro
de bajo nivel, surgencias de humedad; y el papel del forzamiento oceánico
en las anomalias continentales del clima (p.e., STT’s locales v.s. remotas;
influencias antecedentes; influencia de patrones de gran escala en la variabilidad
del clima, incluyendo al El Niño Oscilación del Sur- ENSO, Oscilación Madden-Julian-MJO,
Oscilación Decadal del Pacífico-PDO).
Las preguntas científicas
de NAME se originan principalmente del hecho que las actividades actuales
de monitoreo y pronóstico para la estación de lluvias o de verano, no tienen
los suficientes rangos de precisión. Esto se debe principalmente a que existen
todavía huecos en el entendimiento básico de la convección monzónica en esta
región. Por esta razón, NAME ha organizado equipos de trabajo de observación
y modelación que faciliten la unión entre estos grupos de tal forma que se
desarrollen esfuerzos que muestren las correlaciones entes las diferentes
escalas espaciales que se han descrito previamente a través de la modelación
numérica. Este equipo está conformado por especialistas en: trabajo de campo,
modelación numérica y procesos de parametrización física. Algunas preguntas
que serán planeadas, incluyen:
En
la escala mayor
·
¿Cuáles son los
mecanismos que controlan el ciclo de vida (inicio, mantenimiento y decaimiento)
del monzón de verano de América del Norte?
·
¿Qué tan bien simulado
y predecible es el ciclo de vida del monzón de verano de América del Norte?
·
¿Cómo es la evolución
del régimen de precipitación de la estación cálida comparado con la evolución
estacional de las condiciones de frontera continentales y oceánicas?
·
¿Pueden los modelos
reproducir la precipitación observada de verano en años promedio y en años
con influencia del ENSO?
Al
nivel de los procesos regionales de mesoescala-microescala
- ¿Cuáles
son las características dinámicas y microfísicas de los sistemas de
precipitación, sus distribuciones de calor latente asociadas, y el
comportamiento diurno de la convección dentro de la región del monzón?
- ¿Cuáles
son los procesos principales que controlan en ciclo diurno de la
convección sobre la superficie terrestre y el océano.
- ¿Qué
tan bien los modelos simulan la ocurrencia de la precipitación convectiva
en terrenos con topografía compleja y qué procesos requieren adecuaciones
en su representación numérica para mejorar los modelos de clima?
- ¿Cuál
es la conexión entre variabilidad sinóptica (p.e. ondas del este), el
desarrollo de las surgencias en el Golfo de California y la precipitación
continental?
- ¿Cuáles
son las características de las surgencias del Golfo de California, su
estructura, evolución y frecuencia; y cómo son los intercambios aire-mar
y transportes de humedad dentro en el Golfo modulados por estos fenómenos?
- ¿Cuáles
son los nexos entre la intensidad del monzón en América del Norte con
la distribución de lluvia de verano sobre la región central de los Estados
Unidos?
La atención a estas
preguntas ayudará a identificar las necesidades de observaciones adicionales.
Relación de las metas científicas de CLIVAR y GEWEX
EL proyecto NAME
responde directamente a los objetivos científicos de CLIVAR. En mayo de 2001,
el Panel Panamericano recomendó que el programa US CLIVAR se uniera con los
programas US GAPP y VAMOS, de tal forma que se implementara el proyecto NAME
para el estudio de los procesos de la estación cálida (verano) del monzón
de América del Norte considerando un Período Intenso de Observaciones durante
el 2004. Los intereses principales de CLIVAR y las contribuciones para NAME
fueron enlistados en el reporte de dicha reunión. Estos intereses conducen
a los siguientes propósitos de CIVAR-NAME:
·
Modelos climáticos
mejorados, acoplados y que sean capaces de predecir la variabilidad del monzón
de América del Norte, antecediéndose en forma mensual y estacional.
·
Un entendimiento
más comprensivo de la variabilidad climática del verano en América del Norte
y su predecibilidad.
·
Infraestructura
para observar y monitorear el sistema monzónico de América del Norte.
·
Contribuciones relevantes
a la evaluación de la variabilidad climática y los cambios de clima de largo
plazo en la región considerada.
·
Reforzar la colaboración
científica multinacional en las Américas.
El proyecto NAME
también será responsable de cumplir los objetivos de GEWEX sobre la modelación
numérica con respecto a las parametrizaciones y la física de nubes. Específicamente,
los estudios de observación y de modelación integrados en NAME contribuirán
al Programa de Estudio de Sistemas Nubosos de GEWEX (GCSS por sus siglas
en inglés). También se hará una contribución directa a los sistemas de precipitación
producidos por nubes convectivas. En estudios previos, se han realizado investigaciones
sobre la convección en el Pacifico Occidental (TOGA CORE) y en la parte continental
de los Estados Unidos (ARM CART). El proyecto NAME dará a GCSS una oportunidad
sin precedentes para considerar en su agenda, los efectos de la topografía
compleja en zonas costeras.
2. Objetivos
Científicos:
Los objetivos principales
son: (1) Generar los campos de viento, temperatura y humedad a las resoluciones
temporales y espaciales necesarias alrededor del Golfo de California, de
tal forma que sea posible definir la estructura media de la troposfera y
su variabilidad en escalas del tipo mensual, sinóptica, y diurna; y (2) describir
y entender la organización convectiva, dinámica, microfísca y el ciclo de
vida de los sistemas de precipitación en la región central del monzón, incluyendo
su variabilidad diurna. El objetivo de este esfuerzo, considera entender
mejor los regímenes asociados con la variabilidad intra estacional de la
convección durante el período de julio a agosto en dicha región y sus interacciones
con la precipitación en el suroeste de los Estados Unidos, incluyendo las
influencias de: surgencias, corrientes en chorro, ondas del este, flujos
de superficie y bloqueo topográfico.
Los objetivos
específicos incluyen:
- Observar y
describir estadísticamente el ciclo diurno regular de la lluvia convectiva
que ocurre en la Sierra Madre Occidental, a lo largo de sus laderas
en el oeste y el este, en la planicie costera y región sur del Golfo
de California.
- Aclarar la relación
entre las pendientes de ambos lados de la Sierra Madre Occidental y
el transporte de vapor de agua desde el Golfo de México y el Golfo
de California.
- Observar y
diagnosticar los mecanismos principales que forzan o mantienen los
sistemas de lluvia de mesoescala de tal forma que los efectos de estos
puedan ser adecuadamente representados en los modelos (p.e., generación
de albercas de agua fría debidas a convección, frentes de brisas marina
y terral, microfísica, otros aspectos que varían diurnamente y/o que
tienen influencias topográficas).
- Observar y
describir estadísticamente la estructura (propiedades cinemáticas y
microfísicas) y posición geográfica de los sistemas de precipitación,
incluyendo a los sistemas convectivos de mesoescala dentro del ciclo
diurno.
- Observar el
desarrollo y propagación de surgencias del sur y las asociadas corrientes
en chorro de bajo nivel en el Golfo de California en un contexto regional
más amplio de las ondas tropicales del este y el paso de vaguadas del
oeste en latitudes medias.
- Clarificar la
relación de las ondas y surgencias del sur al forzamiento, organización
y propagación de la lluvia producida por convección.
El dominio del
experimento se centra en el Golfo de California, esto de debe a que esta
región es el punto focal de un número de procesos atmosféricos que aún no
están bien entendidos, y que se consideran relevantes para el desarrollo
de la circulación monzónica. Estudios previos han relacionado a las surgencias
del Golfo y subsecuentes incrementos de lluvia en el SW de los Estados Unidos
a rasgos de tipo sinóptico tales como el paso de las ondas de este, y el
paso de vaguadas del oeste en latitudes medias. Sin embargo, los detalles
de los cambios asociados a la circulación no han sido documentados apropiadamente.
El inicio de tales surgencias puede ser resultado de los frentes fríos provocados
por convección profunda en la parte sur del Golfo, esto necesita ser verificado
a través de muestreos y observaciones mediante los sistemas de monitoreo
existentes. Por otra parte, surgencias menores en el Golfo, típicamente confinados
de la mitad del Golfo al norte pueden ocurrir al paso de los Sistemas Convectivos
de Mesoescala provenientes del territorio Mexicano.
Otro aspecto incierto
en el desarrollo del monzón es el origen de la humedad necesaria para el
desarrollo de la convección en el SW de los Estados Unidos y en el NW de
México. Se estima que las surgencias del Golfo proporcionan una fracción
significante de transporte de humedad de bajo nivel hacia esta región. Por
otra parte, se ha discutido ampliamente en la comunidad científica que la
principal fuente de humedad en niveles altos proviene del Golfo de México.
Otra fuente de humedad a niveles medios puede originarse por el transporte
vertical de las tormentas que se desarrollan por el flujo diurno del Golfo
de California hasta las pendientes o laderas de la Sierra Madre Occidental
(SMO). Aunque mucha de esta humedad se precipita en forma de lluvia, queda
residente otra porción en forma de evaporación y reciclaje que pudiera transportarse
hacia el norte.
En el dominio experimental,
el prominente ciclo diurno de la convección tiene implicaciones aún mayores
para el monzón, aunque los detalles del ciclo diurno no están bien entendidos.
Por su parte, experimentos previos tales como el SWAMP (South-West Area Monzón
Project) han documentado la estructura vertical de la corriente en chorro
de bajo nivel en el norte del Golfo de Baja California, no está claro cómo
las circulaciones de bajo nivel a lo largo del Golfo y en la ladera oeste
de la SMO se relacionan con el ciclo diurno de la humedad y la convección.
De hecho, el ciclo de vida típico de la lluvia diurna convectiva no ha sido
documentado apropiadamente, incluyendo el sitio del desarrollo de la convección
a lo largo de las laderas en el oeste de la SMO, y la evolución y decaimiento
de los sistemas conforme estos se mueven hacia el oeste sobre el Golfo. Debido
a que la amplitud del ciclo diurno es un régimen independiente, es importante
entender la naturaleza de las relaciones entre el ciclo diurno, la cambiante
circulación atmosférica y los consecuentes patrones de precipitación.
Como se discutió
anteriormente, las mediciones que se proponen (consisten en un red compuesta
de estaciones de sondeo, perfiladores verticales y radares; centrados en
la boca del Golfo de California) son las herramientas únicamente disponibles
en la actualidad para dirigir y resolver los objetivos científicos planteados
previamente.
3. Diseño del experimento y requisitos para las observaciones
Para el experimento
que se propone, se ha programado un incremento en las observaciones desde
los meses de junio a septiembre de 2004, considerando los dominios a los
que se hace referencia en las Figuras 1, 2 y 3.
3.1 Redes
regionales
La Figura 1 muestra
el esquema propuesto para la instalación de las redes de radiosondeo (azul)
y de globos piloto (rojo). El lanzamiento de las radiosondas estará a cargo
del Servicio Meteorológico Nacional (SMN) a una frecuencia mínima de dos
lanzamientos diarios a partir de junio y hasta septiembre de 2004. Todas
las radiosondas son de manufactura Vaisala, que cuentan con ayuda de navegación
del tipo GPS y que son además muy confiables por la alta calidad de los datos
que miden y transmiten. Durante este período, en otros sitios adicionales
coordinados por el grupo de NAME, se lanzarán globos piloto cuando menos
cuatro veces al día. Estos puntos de lanzamiento tendrán una mayor cobertura
en el área experimental. No obstante de las limitaciones de la información
extraída de los globos piloto, ésta es importante para describir las condiciones
del flujo del viento en zonas con topografía irregular.
Figura
1. Red ampliada de
radiosondeos (azul) y Globos Piloto (rojo)
En la Figura 2
se muestra un mapa de la región experimental y los sitios propuestos para
instalar los equipos. Cuatro sistemas de radiosondeo integrados (ISS por
sus siglas en inglés) y un radar S-POL propiedad del Centro Nacional de Investigaciones
Atmosféricas (NCAR por sus siglas en inglés) se propone que se instalen en
esta región. El proyecto busca maximizar el uso de los sistemas de observación
que actualmente están en operación por el Servicio Meteorológico Nacional
(SMN) y complementados con equipo que actualmente se tiene en algunas agencias
de los Estados Unidos. Las categorías de los sitios son como sigue:
Perfilador
de viento UHF (1);
con capacidad de un sistema de sondeo radio-acústico (RASS)
Sistema
de sondeo virtual integrado (5); (radiosondeos
SMN + perfilador de viento UHF-RASS)
Sistemas
de sondeo integrados de NCAR (4); Perfilador
UHF-RASS+radionsodeo+estaciones de superficie.
Radares
Doppler del SMN-5 cm (4); 3
Enterprise con haz de 1.6º; 1 Eriksson 0.9º (en Cd. Obregón).
Radar
Polarimétrico Doppler 10 cm;
NCAR S-POL
Equipo
adicional de NOAA/ETL; en
el barco de la SEMAR, B/I Altair.
Pluviómetros
SMN/NAME (ver figura 6) Incluyendo
90-100, del tipo tipping bucket.
Detector
avanzado de rayos;
5 estaciones que ubican las tormentas eléctricas.
Figura 2.
Red de observaciones
que se propone. Los radares del SMN y de agencias de Estados Unidos están
indicados por estrellas rojas en la boca del Golfo pero tierra adentro, estaciones
de los perfiladores UHF por círculos negros/azul, radiosondeos solamente
por puntos amarillos; detectores de rayos con su holograma en amarillo; El
buque de investigacion estará localizado a la mitad la boca del Golfo de California
y el barco de la UNAM estará ubicado en el centro del Golfo de California
haciendo las mediciones con la estación de flujo NOAA/ETL; Los sitios de
los radares de la red NEXRAD se localizan a lo largo de la frontera México-US.
Además de la instrumentación previamente descrita, la red
incluye 10 estaciones perfiladoras (a través de una combinación de ISS’s,
VISS’s y el buque de investigacion) una red de seis radares (S-POL, buque de investigacion, y 4 del
SMN).
Observaciones
por el SMN
Como se muestra
en la Figura 2, existen cinco sitios de radiosondeo dentro de la región de
estudio, Obregón, Mazatlán, Torreon, Chihuahua y La Paz. Están instalados
cuatro radares tipo Doppler (5cm): Obregón, Guasave, Cabo San Lucas y Palmito.
Las estaciones de radiondeo del SMN estan trabajando normalmente, tal que
consideraciones del diseño experimental primeramente se concentran en la
frecuencia y programa de lanzamiento de las radiosondas y la provisión de
estas mismas conforme se requieran para el desarrollo del experimento. Todos
los radares son operacionales, sin embargo, ninguno cumple con las necesidades
estándar de calibración en 3D, información que es útil para investigación
científica. Las mejoras necesarias para estos radares, serán implementadas
por NCAR ATD y NCAR/EOL bajo financiamiento
de National Oceanographic and Atmospheric Administration/Office of Global
Programs (NOAA/OGP). Las pruebas del funcionamiento de las modificaciones,
se realizarán en el radar de Guasave en julio a agosto de 2003. Los cuatros
radares del SMN operarán en modo de investigación, cuando menos, hasta agosto
de 2004. Los radares tomarán datos de tal forma que se podrán haces estimaciones
cuantitativas de precipitación o incluso en forma cualitativa, dependiendo
del lugar y como resultado se espera sea posible deducir la estructura vertical
de la convección.
Red de Pluviómetros
La Figura 3 muestra
la red de pluviómetros que se propone y que se espera complemente a la que
ya existe, ésta componente del proyecto ya fue puesta en marcha con investigadores
del Instituto del Medio Ambiente y Desarrollo Sustentable de Sonora (IMADES)
y la Universidad de Arizona, Tucson (UA).
Figura
3. Se
indican en cortes transversales al eje de la SMO
los
primeros 60 de un total de 100 pluviómetros con puntos rojos y azules.
Estrategia
de la observación y fundamento científico
La concentración
de las observaciones en la región sur del Golfo se basó en un estudio climatológico
de lluvia, este estudio mostró el origen geográfico aparente de algunos eventos
de surgencias de humedad y también la influencia diurna en esta región para
que la lluvia de propague hacia el oeste, hacia la planicie costera y el
Golfo de California mismo: Más específicamente, el razonamiento científico
se enfoca en la región como sigue:
1.
La climatología
de la lluvia del monzón de América del Norte representa una combinación de
diferentes tipos de sistemas de lluvia de mesoescala que se desarrollan en
el curso de la estación de verano. Esta inherente variabilidad intra estacional,
o alternativamente sus discontinuidades han sido asociadas previamente con
condiciones sinópticas complementadas con la presencia y/o ausencia de las
surgencias existentes en Golfo. El objetivo primario, que está definido en
la Implementación del Plan del Proyecto científico de NAME, es el de adquirir
un mejor entendimiento acerca de la variabilidad intra estacional.
2.
El inicio de las
surgencias del Golfo y su intensidad asociada con el permanente chorro de
bajo nivel en el extremo norte del Golfo de California, pueden ser originados
por la convección sobre la SMO y/o los Sistemas Convectivos de Mesoescala
con las consecuentes divergencias que se generan cercanos a la boca del Golfo
de California.
3.
El forzamiento
sinóptico probablemente ayuda en el incremento de la actividad monzónica
durante el paso de las ondas tropicales del este, depresiones o ciclones
tropicales que alcanzan la porción central y sur de México, y que generalmente
incrementan su intensidad cerca de los 25º N. El dominio experimental se
ubica de tal forma que capture en detalle los procesos asociados con el acoplamiento
entre sistemas tropicales e incrementos en la actividad monzónica.
4.
Aunque la climatología
de lluvia indica menos lluvia sobre el Golfo de California que en la zona
adjunta de la SMO, se sabe que los sistemas convectivos de mesoescala periódicos
en el sur del Golfo se asocian directamente con la convección originalmente
localizada en la SMO. Los mecanismos propuestos sobre la física del desarrollo
de los sistemas de formación fuera de costa, convección diurna temprana o
típicamente nocturna producida por brisa marina o terral, ondas gravitacionales
producidas por el calentamiento del día y calentando sobre las partes altas
de la SMO son todavía temas de profundos debates.
5.
Para cumplir con
los objetivos planteados, es necesario contra con una base de datos en forma
continua y de alta resolución tanto espacial como temporal, información confiable
sobre lluvia troposférica, mediciones termodinámicas y de viento obtenidas
por radar, observaciones de los radiosondeos y perfiladores verticales sobre
porción del Golfo y la SMO que va de la mitad más hacia el sur; información
que es critica para la inicialización y validación de modelos tanto regionales
como aquellos que resuelven explícitamente la física de nubes. Además, datos
troposféricos completos permitirán realizar estimaciones sobre el balance
de humedad en la región considerada. Balances cuantitativos se llevarán a
cabo en la zona hexagonal centrada en la porción sur del Golfo. Balances
de humedad separados sobre el océano y tierra (considerando la topografía)
permitirán estudiar las propiedades contrastantes de la convección conforme
pase de la tierra hacia el océano. La ubicación de las estaciones de radiosondeo
y perfiladores ayudará a minimizar las incertidumbres en la significancia
de los datos de cada sistema de observación individual, esto es, cada uno
de estas plataformas brindarán el complemento requerido para todas las necesidades
de medición. Mediciones sobre el Golfo de California, incluyendo la temperatura
superficial del océano (SST) y flujos interfaciales son necesarios para balances
confiables y validación de modelos.
Para cumplir con
los objetivos científicos de NAME, se ha puesto especial énfasis en barcos,
boyas y observaciones en y cerca de las islas en el Golfo de California,
reconociendo que se requiere de series de tiempo sobre el Golfo para detectar
y cuantificar surgencias y corrientes en chorro asociadas; de tal forma que
sea posible diagnosticar el papel específico de las brisas marinas y terrales,
ondas, etc., para forzar y/o mantener eventos organizados de lluvia; y detectar
simples flujos interfaciales en condiciones estables e inestables. Debido
a la baja predecibilidad de los disturbios y su rápida evolución, se requiere
que las series de tiempo sean largas y que la resolución de las mediciones
de la troposfera y de la capa límite planetaria en el Golfo de California
sean muy finas. Por esta razón, se propone que se instalen perfiladores de
viento verticales UHF en varios sitios de la región del dominio I (que se
enfatiza en la parte sur del Golfo de California) para examinar la variabilidad
espacial y temporal de las surgencias a través del Golfo y también cuantificar
los efectos de terrenos inducidos por la acción del canal en la evolución
de la surgencia. Uno de estos instrumentos será colocado en la punta norte
del Golfo para monitorear la variabilidad temporal de la corriente en chorro
de bajo nivel y el transporte de humedad en esta región.
Se conducirán estudios
sobre balance de energía y humedad en presencia de convección profunda para
la zona hexagonal de la red de radiosondeos que rodean el sur del Golfo y
la SMO adyacente. En estas regiones, se realizarán radiosondeos troposféricos
a una frecuencia mínima de seis por día, en conjunto con los perfiladores
verticales UHF y las mediciones virtuales de temperatura RASS; los sondeos
de alta frecuencia son esenciales para resolver completamente el ciclo diurno.
Será posible conducir operaciones de menos de seis lanzamientos diarios por
hasta la mitad del período. Esto estará basado en pronósticos de supresión
fuerte, aunque se reconoce que existe muy poco si es que ninguna habilidad
en las predicciones específicas de convección. El proyecto considera que
sean capturados del orden de 10 períodos activamente convectivos en toda
su extensión y magnitud y que sus resultados se describan en series de tiempo
de seis a ocho semanas, de tal forma que se pueda caracterizar estadísticamente
la intensidad y la evolución de la convección en la zona de estudio.
Las
mediciones del radar Doppler detectarán posiciones del frente de las brisas,
surgencias y otras líneas convergentes bajo condiciones de cielo claro o nublado,
todo esto bajo un rango de alcance de aproximadamente 50 km. Tales mediciones
probablemente proveerán información crítica para el entendimiento y descripción
del ciclo diurno, especialmente las fases nocturnas de sistemas de regeneración
de lluvia donde el calentamiento solar es un mecanismo de forzamiento indirecto
con retardos de fase substanciales. Este conocimiento es esencial para mejorar
las representaciones de la variabilidad de la precipitación durante el ciclo
diurno en los modelos numéricos. Por otra parte, los campos de hidrometeoros
obtenidos por el radar S-POL (datos polarimétricos) permitirán comparaciones
detalladas con los modelos de escala convectiva para examinar la confiabilidad
de las parametrizaciones de microfísica de nubes.
El método de escaneo
estará intercalará barridos volumétricos de la forma estándar Plan Position
Indicator-PPI (sincronizados entre los radares del SMN a intervalos de 15
minutos) seguidos por escaneos dependientes del evento de forma que mejoren
la resolución espacial y temporal. Esta parte incluirá escaneos de sector
azimutal del tipo RHI (Range Height Indicator), este último es particularmente
importante en la identificación de rangos de brisa marina y terral y en la
discriminación del tipo de hidrometeoro, mediante el uso de algoritmos de
discriminación (Vivekanandan et al., 1999). El radar S-POL operará continuamente
durante el período de seis semanas dentro de la campaña. Una visita preliminar
se hará por Jon Lutz, ingeniero de NCAR/ATD, y ha indicado que el transporte
y operación del radar S-POL es completamente factible.
4. Algunas
Plataformas Especificas de Investigación
**Radares Doppler
del SMN (5 cm) proporcionan una
basta área de caracterización de los patrones de lluvia, su evolución a través
del ciclo diurno completo, y la identificación de sistemas organizados de
lluvia de mesoescala (CCM’s). Estos radares propiamente calibrados pueden
ofrecer estimaciones de lluvia sobre el área de cobertura; la incertidumbre
del equipo depende del rango o alcance de éste y también de la calidad del
horizonte electromagnético. Si el radar opera en modo doppler, es posible
detectar las propiedades cinemáticas de los frentes de brisa, surgencias,
y corrientes en chorro, en la ausencia de y en relación a las áreas de precipitación
cuando tales fenómenos ocurren en aire claro y se encuentran cerca del radar.
Junto con los pluviómetros, los radares del SMN serán una herramienta importante
para describir estadísticamente la distribución relativa y la estructura
vertical de la precipitación como una función del tiempo en el ciclo diurno
y en un régimen de flujo de escala regional. Con el objeto de cumplir con
los programas operativos requeridos por el SMN, estos radares rutinariamente
operarán únicamente en posición de escaneo volumétrico PPI cada 15 minutos,
24 horas al día, 7 dias por semana. Los datos obtenidos tendrán nominalmente
un rango de resolución del orden de 250 km – 300 km e incrementos azimutales
de 1º. Aplicaciones cuantitativas de datos estarán dentro del rango de los
100 km. de cada radar. Aplicaciones cualitativas de los datos para propósitos
de composición de imágenes se extenderá al máximo rango posible en cada instancia.
Los detalles de las secuencias de los escaneos, serán dependientes de los
requerimientos operacionales del SMN, el horizonte electromagnético local
y los atributos específicos del nuevo sistema de datos ATD.
**Buque de investigación
oceanográfico de la SEMAR- Altair será
equipado con un sistema de instrumentación de flujos interfaciales (océano-atmósfera)
y estará ubicado al norte del buque de investigacion en la boca del Golfo de California.
Equipo adicional de medición de flujos será proporcionado por NOAA ETL y
estará, además, acompañado de un perfilador UHF para monitorear el ciclo diurno
de la convección y las correspondientes surgencias del Golfo. En conjunto
con las mediciones del buque de investigacion y aquellos prefiladores colocados más hacia
en norte del Golfo, éste sistema permitirá estudiar la estructura y evolución
de las surgencias a lo largo del Golfo mismo.
**Avión de investigaciones
(NOAA WP-3D) será empleado para
medir los gradientes horizontales asociados con las circulaciones de bajo
nivel en el dominio central que se propone; Los datos tomados de este instrumento
serán de gran utilidad puesto que primordialmente éste volará sobre el Golfo
de California muestreando la atmósfera para verificar la existencia de las
surgencias ya antes mencionadas; asimismo, se muestrearán las etapas tempranas
de la convección sobre el parteaguas de la SMO y sus laderas en la sección
oeste de la sierra; con este equipo, será posible describir las trayectorias
de las anomalías de la vorticidad potencial y su precipitación asociada que
resulta de las tormentas convectivas de mesoescala.
5. Estructura de la Administración del Proyecto
La estructura de
la administración del proyecto NAME se compone de tres elementos:
·
Grupo de Trabajo
Científico (SWG) del NAME (enfoque científico)
·
Oficina del Proyecto
NAME (implementación en campo, bases de datos y logística)
·
Administración del
Programa NAME (agencias patrocinadoras)
La actividad científica
de NAME es coordinada por el Grupo de Trabajo Científico (SWG por sus siglas
en inglés) y que a su vez ha sido aprobado por el programa CLIVAR/VAMOS y
CLIVAR Pan American de común acuerdo con el programa U.S. GEWEX. Producto
de una encomienda del programa World Climate Research Program (WCRP), se
propone que se adhiera al calendario establecido dentro de un marco general
de investigaciones científicas que están relacionadas con el entendimiento
de los procesos climáticos.
El
SWG desarrolla y coordina las investigaciones que conducen a cumplir con
los objetivos científicos de NAME, Los miembros actuales de este grupo son:
Jorge Amador (Universidad
de Costa Rica-UCR);
Hugo Berbery
(Universidad de Maryland-UM);
Richard Carbone
(NCAR);
Miguel Cortéz (Servicio
Meteorológico Nacional/México-SMN);
Art Douglas (Universidad
de Creighton-UC);
Michael Douglas
(NOAA/Laboratorio Nacional de Tormentas Severas-NSSL);
David Gutzler (Universidad
de Nuevo México- UNM);
Wayne Higgins,
Director de SWG (NOAA/Climate Prediction Center-CPC);
René Lobato (Instituto
Mexicano de Tecnología del Agua/México-IMTA);
Francisco Ocampo
Torres (CICESE/ Mexico)
Chet Ropelewski
(International Research Institute-IRI);
Jae Schemm (NOAA/Centro
de Pronóstico Climático-CPC);
Siegfried
Schubert (NASA/GSFC);
Jim Shuttleworth
(Universidad de Arizona-UA);
David Stensrud
(NOAA/National Severe Storms Laboratory-NSSL);
Chidong Zhang (RSMAS, Universidad de Miami-UM).
La Oficina del
Proyecto NAME dirigida por el Dr. C. B. Emmanuel, se ubica dentro del programa
del consorcio de universidades denominado Corporación Universitaria de Investigaciones
Atmosféricas (UCAR por sus siglas en inglés) y de la Oficina Adjunta de Soporte
Científico (NCAR/EOL por sus siglas en inglés), localizados en Boulder, Colorado;
y es responsable de las siguientes funciones:
·
Planeación del
Programa e Implementación de Campo: Proporcionar la
infraestructura para el diseño efectivo y la implementación de la Campaña
Experimental de NAME, incluyendo la administración de las operaciones en
campo.
·
Administración
de los datos científicos: Proporcionar todas
las facilidades para la recolección de datos y la distribución de la información
para el programa NAME.
·
Logística: Proporcionar
soporte logístico especializado para la implementación efectiva del trabajo
de campo de NAME, incluyendo el soporte administrativo, coordinación de los
talleres, seminarios y difusión (p.e. página WEB)
La oficina del
proyecto NAME y el SWG han organizado los Centros Binacionales Operativos
de Pronóstico NAME, además del Equipo Internacional de Soporte del Proyecto
NAME.
El lugar físico
del Centro Binacional de Pronóstico se ubicará simultáneamente en el SMN
en la Ciudad de México y en el National Weather Service (NWS) en Tucson, Arizona.
Los organismos comprometidos en este esfuerzo incluyen a las oficinas regionales
de NWS (Tucson, Phoenix, Flagstaff, El Paso, Las Vegas, Albuquerque y San
Diego), Centro de Predicción Hidrológica de NCEP, Centro de Predicción de
Tormentas, Centro Nacional de Huracanes y el Servicio Meteorológico Nacional
(equipo rotacional de pronóstico). El trabajo conjunto incluye reportes diarios,
discusiones meteorológicas conjuntas entre U.S. y México, simulaciones numéricas
y ensambles a tiempo real de los modelos MM5, FSL, Eta, GFS y otros.
El Equipo Internacional
de Soporte del Proyecto NAME (INPST) tiene la función
de preparar toda la logística necesaria para llevar a cabo la el trabajo
del campo del experimento. Los miembros son:
Dan Breed (NCAR/UCAR/USA)
Armando Rodríguez Davila (SMN/México)
Art Douglas (Universidad
de Creighton /USA) Dave Gochis (NCAR/ UCAR/USA)
René Lobato Sánchez
(IMTA/México) Francisco Ocampo Torres (CICESE/México)
José Meitín (NAME Project Office) Gus Emmanuel (NAME Project
Office)
Tabla 1. OBSERVACIONES DE CAMPO
DE NAME Y ASPECTOS RELACIONADOS
|
Plataforma / Datos
|
Instrumentación
|
Agencia
Patrocinadora (Status)
|
Investigadores Principales (PI’s)
|
|
Sistema de Sondeos Integrados/Radar
S-POL
Radares
del SMN, perfiladores, sondeos y barcos (ver detalle abajo)
|
4 Sistemas Integrados
de Radiosondeo; Radar Doppler S-POL, Radar Polarimétrico;
Actualizar
4 radares doppler del SMN; 6 perfiladores UHF; Buque Oceanográfico de Investigacion
|
NCAR/ATD -
NSF Instalación en campo
–
NOAA/ETL
y/o AL -NOAA/OGP
Propuesta
|
R. Carbone (NCAR),
R. Cifelli (CSU)
C. Fairall (NOAA/ETL)
K. Gage (NOAA/AL)
R. Johnson (CSU)
G. Kiladis (NOAA/AL)
M. Moncrieff (NCAR)
W. Petersen (UAH)
S. Rutledge (CSU)
|
|
Detectores de Rayos
|
5 sitios (México)
8 sitios (US)
|
NSF/Hidrología y meteorología
Física
Propuesta
|
W. Petersen (UAH)
R. Blakeslee (NASA)
S. Goodman (NASA)
P. Krider (UAZ)
S. Rutledge (CSU)
B. Maddox (UAZ)
|
|
Radiosondeos
(México)
|
17
sitios ( de 2 - 4 diarios)
|
NOAA/OGP
- Propuesta
|
M.
Cortez (SMN),
A.
Douglas(Creighton)
|
|
Globos
Piloto
|
6 sitios en USA y 25 sitios en
México
|
NOAA/OGP
- Propuesta
|
M.
Douglas (NSSL)
|
|
Avión
NOAA P-3
|
Radar
Doppler, dropsondas,
Humedad
|
NOAA
Propuesta
|
M.
Douglas (NOAA)
W. Cotton (CSU)
D. Jorgensen
(NOAA)
|
|
Red
de Observaciones en superficie (México)
|
79
estaciones sinópticas; 80 estaciones meteorológicas automáticas; 12 radares
doppler; 17 sitios de radionsondeo
|
SMN - N/A
|
N/A
|
|
Boyas
(México)
|
1
sitio (en el centro del Golfo de California)
|
CICESE - Funded
|
F.
O-Torres (CICESE)
|
|
GPS (Suominet)
|
3
sitios (NW México)
|
NOAA/OGP –
Propuesta
|
A.
Hahmann (UAZ)
R.
Kursinsky (UAZ)
C. Sosa (IMADES)
C.
Watts (IMADES)
|
|
Hydrometeorology
Network (Mexico, AZ)
Red
Hidrometeorológica (México, AZ)
|
Red
Geográfica Unificada (Terreno, Hidrografía, Suelo); Estaciones Agromet;
sensores de humedad de suelo (Walnut Gulch,AZ, Hermosillo, MX)
|
90-100 pluviómetros
tipping bucket
Patrocinado
por NOAA OGP CLIVAR/PACS
Otros
elementos propuestos, NASA
|
D. Gochis
(NCAR)
J. Shuttleworth
(UAZ)
C. Watts
(IMADES)
J. Garatuza
(ITSON)
D. Lettenmaier
(UW)
T Cavazos
(CICESE)
D. Lettenmaier
(UW)
T. Jackson
|
Table 2. ESTUDIOS DE DIAGNÓSTICO Y MODELACIÓN NUMÉRICA PARA NAME
|
Actividad
|
Enfoque
|
Patrocinador y status
|
Investigadores Principales (PI’s)
|
|
Equipo MM-OBS, Modelos
de Física de Nubes
|
Convección en forma
explícita; efecto del terreno; aspectos de mesoescala de las surgencias
|
Propuesto
|
M. Moncrieff (NCAR)
|
|
Proyecto
de verificación del NAME (NAMAP)
|
Monzón
de 1990
|
NOAA/OGP
–
Sin
recursos
|
D.
Gutzler (UNM)
(10
grupos de modelación)
|
|
Balance
de humedad en los mares Intra-americanos
|
Transporte
de humedad
|
NOAA/OGP
–
Patrocinado
|
C.
Zhang (RSMAS)
|
|
Balance
de humedad de NAME en los dominios 1-3
|
Transporte
de humedad / Lluvia
|
NOAA/OGP
- Patrocinaod
|
W. Higgins (NOAA/CPC)
E. Yarosh (NOAA/CPC)
|
|
Análisis
de precipitación Diaria en (US-México)
|
Monitoreo
y seguimiento de inundaciones y sequías
|
NOAA/OGP –
Patrocindao
|
W. Higgins (NOAA/CPC)
W. Shi (NOAA/CPC)
|
|
El
ciclo diurno y la lluvia
|
Conexión
con TRMM/GPM
|
NOAA/OGP
- Patrocinado
|
P. Arkin (U. Md.)
|
|
Variabilidad
sub-estacional
|
Papel
de la Oscilación Madden-Julian
|
NASA/IDS
- Propuesto
|
S. Schubert (NASA/GSFC)
|
|
Análisis
Regional e Impacto de los Datos de NAME
|
Análisis
de NCEP y pronósticos con el modelo Eta y con el sistema de asimilación
del modelo Eta (EDAS)
|
NOAA/OGP –
Propuesto
|
K. Mo (NOAA/CPC)
W. Higgins (NOAA/CPC)
F. Meisenger
(UCAR)
H. Berbery
(U. Md)
|
|
Interpretación
hidrológica de pronósticos mensuales y estacionales de precipitación
|
Relación
de la precipitación con las características de los escurrimientos.
|
NOAA/OGP
|
D.
Gochis (NCAR)
B.
Njissen (UAZ)
WJ Shuttleworth
(UAZ)
|
|
Evaluación
de la predecibilidad hidrológica de la superficie del suelo.
|
Extensión
retrospectiva de la base de datos de largo plazo de LDAS en los dominios
I y II
|
NOAA/OGP
|
D. Lettenmaier
(UW)
T. Cavazos-Perez
(CICESE)
|
