AEMET EN LA ANTÁRTIDA

Un informe realizado por el grupo antártico de AEMET

1.- INTRODUCCIÓN

En enero de 1988 España abre su primera base antártica, llamada Juan Carlos I, en la isla Livingston del archipiélago de las Shetland del Sur, próxima a la Península Antártica. Ya en 1987, AEMET había enviado personal para la investigación del fenómeno meteorológico que había sido descubierto unos años antes, el agujero de la capa de ozono. Con la apertura de la Base Antártica Española (BAE) Juan Carlos I (isla Livingston), AEMET instaló un elemento común en todas las bases antárticas, un observatorio meteorológico. Desde entonces ha estado funcionando y se han añadido otros nuevos como consecuencia de las necesidades de los diferentes grupos de investigación que trabajan en la región.

Años más tarde, en 2005, AEMET instaló un nuevo observatorio meteorológico automático en la BAE de Gabriel de Castilla (Isla Decepción).

Todas las ramas de la ciencia dedicadas a estudios en zonas polares necesitan de datos meteorológicos para el desarrollo de sus investigaciones. La vigilancia de los glaciares, estudios de geodesia, de permafrost, ecología o de biología terrestre o marina utilizan este tipo de datos en un planeta que está inmerso en un fenómeno de calentamiento global.

El archipiélago de las Shetland del Sur se sitúa en una zona geográfica y meteorológicamente compleja, permanentemente afectada por depresiones que se forman, se desplazan o se disipan en sus inmediaciones. Precisamente una de las regiones de la Tierra más afectadas por dicho calentamiento es la Península Antártica a cuyo entorno pertenecen las islas de las bases españolas, las cuales tienen unas temperaturas veraniegas ligeramente superiores a los 0º C, lo que implica que leves cambios en la temperatura pueden afectar enormemente desde el punto de vista ecológico, y ello hace que sea un lugar ideal para el estudio del calentamiento global.

2.CAMPAÑAS Y TAREAS DE AEMET EN LA ANTÁRTIDA

Cada año, con la llegada del verano austral, AEMET participa activamente en las campañas Antárticas que tienen lugar entre los meses de diciembre y marzo. Durante las mismas se desarrollan numerosos proyectos científicos de diversos programas del Plan Estatal de Investigación Científica, Técnica y de Innovación, y otros varios. A tal efecto ejerce un papel importante en la logística de cada campaña, la Unidad de Tecnología Marina del CSIC, que además gestiona la Base Antártica Española Juan Carlos I, y presta parte del apoyo logístico a la Base Antártica Gabriel de Castilla del Ejército de Tierra.

AEMET está representada a lo largo de cada campaña en sucesivas fases, por técnicos y predictores, que son apoyados y coordinados desde España por un grupo de profesionales de la propia Agencia.

Las principales actividades que se desarrollan en territorio antártico son fundamentalmente las siguientes.

2.1.- ACTIVIDADES TÉCNICAS (observación y mantenimiento de sistemas meteorológicos, operación del observatorio mediante transmisión de partes Synop y recuperación de datos de distintas estaciones).

2.1.1.- Tareas de un técnico de AEMET en la Antártida

El trabajo desarrollado por el personal técnico de AEMET en la Antártida conlleva largas horas de trabajo al exterior, muchas veces bajo duras condiciones meteorológicas agravadas en aquellos trabajos manuales minuciosos que impiden el uso de guantes. Otras veces se necesita la colaboración de todo el personal disponible en la BAE para desenterrar de la nieve la estación automática del glaciar tras una invernada, lo que supone mover a mano más de 20 m³ de nieve. Todo ello obliga a revisar concienzudamente antes de cada salida todo el equipamiento necesario para estar bien protegido en todo momento sin dejarse llevar nunca por la apariencia bonancible del tiempo en un momento dado, puesto que en la Antártida los cambios de tiempo se producen a menudo de forma súbita. Como ejemplo está la entrada rápida de nubes bajas o estratos denominada “Whiteout” o “Blanqueo” que anula por completo la visibilidad dando una agobiante sensación de ceguera blanca y deja como única opción para volver a la BAE el uso de la ruta grabada en el GPS que garantiza que no se va a pasar cerca de ninguna de las temidas zonas de grietas.

El objetivo principal del técnico en las campañas antárticas consiste en procurar el correcto funcionamiento de todos los sistemas de adquisición de datos meteorológicos, certificar la calibración de los equipos y realizar los mantenimientos necesarios para lograr recabar la mayor de cantidad de datos de todas las estaciones con la mayor calidad posible. Estas tareas al desarrollarse en el entorno antártico resultan mucho más complejas que si se realizaran en otros entornos más amigables como los que se presentan en el territorio español.

Las estaciones de AEMET en la Antártica son en estos momentos un observatorio convencional, dos estaciones meteorológicas automáticas y un observatorio de radiación solar en la Base Juan Carlos I, y otra estación meteorológica automática en la Base Gabriel de Castilla.

Además se envían periódicamente cada 6 horas, los partes sinópticos meteorológicos en formato BUFR, vía satélite desde la estación de Juan Carlos I, para su ingestión en el sistema global de comunicaciones.

También se mantienen y extraen datos de otras estaciones automáticas vinculadas a diversos proyectos de investigación de diversas instituciones, entre las que cabe destacar una situada en el Glaciar Hurd y otra en la península de Byers.

Sólo un científico de campo sabe lo que cuesta un dato. En este caso, un dato meteorológico es todavía mucho más valioso si cabe, al existir muy pocos en la zona. Los datos recogidos de las estaciones, son recopilados tras su depuración en una base de datos de AEMET que está a disposición de la Comunidad Científica para su uso.

2.1.2.- Especificaciones generales del equipamiento meteorológico de AEMET en la Antártida.

Estación Meteorológica Automática (EMA) WMO 89064

Consta de un datalogger Campbel CR-1000. Instalado durante la campaña 2015/2016 y permite una mejora sustancial de la adquisición y transmisión de partes de datos durante todo el año. Esta EMA genera partes SYNOP directamente en BUFR que un transmisor DCP (Data Collection Plataform) marca OTT HDR M3 envía al satélite METEOSAT para la difusión a la red mundial de comunicaciones meteorológicas con el indicativo WMO 89064. Esta AWS es accesible vía WiFi desde la red LAN de la Base. Esta EMA está apoyada en paralelo con otra EMA gemela propiedad de la UTM.

La Estación Automática actualmente consta de los siguientes sensores:

-Velocidad y dirección del viento (Anemoveleta Young).

-Temperatura y Humedad Relativa del aire (Sonda Vaisala).

-Presión atmosférica (Sensor Vaisala)

-Radiación Global (Piranómetro Kipp&Zonen).

-Temperatura junto al suelo (Sonda T107 Campbell)

-Duración de la Insolación (Piranómetro Kipp&Zonen)

-Pluviómetro (Young).

Éste modelo de Estación Automática está presenta en las dos BAEs españolas, Juan Carlos I y Gabriel de Castilla.

Observatorio de radiación (Base Juan Carlos I)

Desde la campaña 1997-1998 existe un observatorio de radiación para la medida de radiación global, difusa, directa, y radiación neta o albedo. En 1999-2000 se montó un sensor de Uvb. Desde 2008-2009 se añadió un sensor de infrarroja, en diciembre de 2011 se añade un sensor PAR y todo el conjunto de sensores se montó sobre un seguidor solar automático marca Eko. Los datos son adquiridos por dos dataloggers (THIES y DATATAKER) dotados de acceso WI-Fi para la descarga y el posterior proceso.

El Observatorio actualmente consta de los siguientes sensores:

-Radiación Global, piranómetro CM11 de Kipp&Zonen.

-Radiación Difusa, piranómetro CM11 de Kipp&Zonen.

-Radiación Directa, pirheliómetro CH1 de Kipp&Zonen.

-Radiación Neta, radiómetro CNR1 de Kipp&Zonen.

-Radiación Ultravioleta B, radiómetro UVb-1 de Yankee Environmental.

-Radiación Infrarroja pirgeómetro CGR4 de Kipp&Zonen.

-Radiación fotosintética PAR.

Observación convencional (Base Juan Carlos I)

El observatorio se complementa con los siguientes instrumentos convencionales manuales de apoyo y referencia para los automáticos:

-Registrador semanal de temperatura y humedad relativa,

-Registrador semanal de presión atmosférica,

-Pluviómetro ordinario tipo Hellman,

-Barómetro digital Druck,

-Heliógrafo Campbell-Stokes,

-Termómetros de máxima y de mínima.

AEMET también procede tras cada campaña a la depuración y archivo de datos de sus estaciones para elaboración de climatologías, realizar estudios posteriores o suministrarlos a los investigadores que lo soliciten.

2.2.- Predicción meteorológica en la Antártida (zonas terrestres y marinas).

2.2.1.- Tareas de un predictor de AEMET en la Antártida

Debido a la adversidad del clima antártico y la exposición a los rigores del mismo por parte del personal científico y técnico, además de las limitaciones de los medios para hacer frente a cualquier emergencia, la predicción meteorológica en las bases antárticas se presenta como una actividad fundamental para garantizar la seguridad del personal desplazado, y en segundo lugar, de gran utilidad para la programación y optimización de las actividades de mantenimiento y funcionamiento de las propias Bases y de los programas científicos. El personal de la AEMET designado para prestar sus servicios en las Campañas Antárticas Españolas trabaja desde la Base Antártica Española Juan Carlos I, atendiendo cualquier requerimiento de información meteorológica procedente de personal español o extranjero que lo solicite.

Los productos de análisis, vigilancia y predicción meteorológica más utilizados proceden directamente de AEMET, tanto a través de envíos automatizados por correo electrónico como a través de consultas remotas a la propia VPN de AEMET donde se encuentra información específica previamente desarrollada. Cada vez se demandan más predicciones particularizadas y muy concretas y delimitadas en tiempo y espacio, lo que hace que la exigencia sea alta y el predictor ponga todos sus conocimientos como experto en el afinamiento de las previsiones. Cada vez más se va disponiendo de información con mayor cobertura temporal, para poder conseguir esta mejora continua, pero desde luego se requiere que el predictor sea experto en el conocimiento de la meteorología de la zona.

En general la labor de los predictores es muy apreciada por el personal de las BAEs, ya no sólo para programar actividades logísticas y proveer información de previsión particularizada para los distintos proyectos que allí se desarrollan, sino como apoyo para la toma de decisiones locales que persiguen la salvaguarda de personas y bienes, sobre todo debido a situaciones adversas frecuentes en aquella zona.

Por ejemplo fue decisiva la predicción válida para el 16 de febrero de 2016, día afectado por un temporal de viento del este que azotó la Base Juan Carlos I. El viento desplazó unos paneles de más de 200 kilos, y movió otros de unos 50 kilos, a más de 100 metros de distancia, aparte de destrozar uno de los iglús. La responsable del temporal fue una ciclogénesis explosiva que se produjo en el seno de una depresión previa que se desplazaba lentamente hacia el este. La presión cayó entre 26 y 28 mb en 24 horas. El factor orográfico y los efectos locales conocidos por predictores expertos en la zona, hicieron que localmente se produjeran rachas de viento persistentes muy intensas, con un valor máximo puntual de 75 Kt.

2.2.2.- Tiempo y clima en la Antártida

La Antártida es el continente más alto, seco, frío y ventoso del planeta, con un clima que difiere enormemente entre la alta meseta interior, la costa y la Península Antártica, que es la región más cálida del continente. Los sistemas de bajas presiones, que forman un anillo de mal tiempo en las regiones costeras del continente, se forman sobre el océano y se mueven en dirección SE hacia la costa. La precipitación cae principalmente en forma de nieve, aunque algunas zonas costeras reciben agua en forma líquida durante el verano. Excepto en la costa, el aire es extremadamente seco.

Distintos elementos influyen para que el clima antártico sea el más extremo de la Tierra. La radiación solar que llega es escasa debido a la oblicuidad de los rayos solares por la escasa altura que alcanza el sol sobre la línea del horizonte. Además la cobertura de hielo del continente devuelve al espacio por reflexión un 75% aproximadamente de la energía que llega a la superficie. La altura media sobre el nivel del mar del Continente Antártico es la mayor de todos los continentes, lo que influye mucho en la baja temperatura. Las temperaturas menores se registran en el centro geométrico de la Antártida con una capa de hielo que asciende hasta los 4.000 metros de altura sobre el nivel del mar. La mínima mundial que se haya registrado tuvo lugar en el polo sur con -88.3° C, el 24 de agosto de 1960 en la base rusa Vostok.

El mar ejerce un efecto atemperante de las marcas térmicas por lo que las mínimas invernales en el extremo de la Península Antártica y en las islas que la circundan son mayores a las que se registran en zonas más alejadas del mar.

La presión atmosférica alcanza su máximo en la meseta provocando la instalación de un anticiclón que emite permanentemente vientos secos y fríos hacia el anillo de centros de baja presión que rodea el continente. Por el contrario, los sistemas ciclónicos que se forman en el océano suelen moverse lejos de la masa continental, provocando mucha nubosidad y mal tiempo en los mares circundantes e introduciéndose a veces en las tierras bajas de la Antártida Occidental.

Los vientos en la Antártida son muy fuertes gran parte de año. Su dirección no depende, como ocurre en gran parte del planeta, de la configuración isobárica. La pérdida de calor por radiación ocasiona aquí una capa poco profunda de aire intensamente frío, dentro de la cual el sentido de la circulación del aire está muy relacionado con la pendiente de la superficie. Las tormentas de viento arrastran y elevan la nieve depositada haciendo muy difícil la respiración y la visión. Uno de los vientos responsables de este fenómeno es el viento blanco o blizzard, pero otros vientos -catabáticos- como los que se desplazan en sentido radial, del centro hacia las costas, son muy intensos al deslizarse por valles y depresiones siendo comunes las velocidades que oscilan entre 100 y 200 kilómetros por hora.

La mayor parte de las precipitaciones se producen en forma de nevadas a excepción del la zona oeste de la Península y la zona marítima adyacente, donde se producen algunas lluvias. La nubosidad es bastante persistente, disminuyendo su frecuencia al aumentar la latitud, pero en términos generales puede decirse que un alto porcentaje de los días son nublados en todo el ámbito continental. En Georgias del Sur los registros son de 1.300 mm anuales y temperaturas mínimas y máximas medias de -1,6° y 5,1° C, respectivamente

2.2.3.- Tiempo y clima en las Shetland del Sur

El archipiélago Shetland del Sur y el sector noroccidental de la Península Antártica, son regiones con un clima claramente delimitado del resto del continente. Es el más templado de los climas antárticos debido a la influencia atemperadora de las aguas marinas libres de hielos, que se deja sentir a lo largo de todo el año.

La localización de la región justo al sur del paralelo 60°S condiciona las características del campo de presión, siendo una zona de elevada ciclogénesis. La región se encuentra ligeramente al norte de la posición media del cinturón circumpolar de bajas presiones, que se ubica por término medio entorno a los 66°S.

El valor anual de la presión se sitúa en torno a 990 hpa en verano (y ligeramente superior en invierno), fruto del constante tránsito de ciclones. Sufre grandes variaciones diarias. Un fenómeno que ocurre con cierta frecuencia es un descenso brusco de presión (en ocasiones de más de 40 hPa), seguidos de ascensos similares, sin variación aparente de viento.

La temperatura del aire en verano suele estar de media por encima de 0º C, con máximos que superan los 10º C y mínimos absolutos entre -5 y -10º C. Durante el resto del año las temperatura media está en torno a -3º C, con mínimas absolutas entre -30 y -35º C.

La precipitación en esta zona climática es de carácter frontal y se produce normalmente en forma nivosa aunque, durante el verano, cuando las temperaturas superan con frecuencia los 0° C, pueden caer en forma de lluvia líquida. La precipitación es mucho más abundante en la costa oeste de la Península, al estar enfrentada a los vientos dominantes de esa dirección, con gran recorrido marítimo (se registran 1100 mm anuales en Melchior y unos 600 mm en Decepción). No obstante en la Antártida es más fiable hablar de días de precipitación al año que de cantidades precipitadas, debido a la dificultad que entraña la medida de precipitación sólida. La precipitación se puede registrar en algunos lugares hasta en casi un 90% de los días.

La nubosidad es muy elevada, siendo la mediana anual el 63 % aproximadamente, gracias al abundante vapor de agua disponible y al paso frecuente de ciclones móviles sobre la región. La visibilidad suele ser buena, sólo disminuida por la presencia de precipitación. No obstante es abundante la presencia de neblinas. Esporádicamente aparecen de forma rápida e intensa, nieblas de advección al presentarse vientos flojos, húmedos y más cálidos que el agua del mar. Debido a la alta nubosidad en la zona, la insolación es muy baja, difícilmente alcanzando el 20% del tiempo sin nubosidad.

El viento es un elemento fundamental, pues de su predicción depende en muchas ocasiones la posibilidad de realizar expediciones y trabajos en el exterior de las BAE. En la zona dominan los sistemas de baja presión que continuamente circulan hacia el este o sureste, salvo las depresiones que pasan del mar de Bellinghausen al de Weddell a través de la Península Antártica. Esto hace que se produzcan cambios bruscos en las condiciones meteorológicas, al pasar de vientos flojos a fuertes o al contrario, lo que modifica el estado del mar y produce ventiscas sobre tierra. Por ello los vientos de componente norte son los dominantes durante el año. Es frecuente la existencia de temporales de viento que superan los 100 ó 120 km/h en el verano antártico, siendo la dirección predominante la del primer cuadrante, NE, seguido del tercero y cuarto. Hay que tener en cuenta que la orografía de la zona puede desviar el flujo y modificar su velocidad…