Nota técnica 27 de AEMET

Autores:Carlos Santos Burguete1,Álvaro Subías Díaz-Blanco2,Alejandro Roa Alonso2

1 AEMET / Dirección de Producción e Infraestructuras / Centro Nacional de Predicción
2 AEMET / Dirección de Producción e Infraestructuras / Área de Técnicas y Aplicaciones de Predicción

RESUMEN

Las clasificaciones sinópticas ayudan a entender la variabilidad y complejidad de los llamados patrones meteorológicos a la escala sinóptica. Hay una gradación de clasificaciones, desde las subjetivas, con caracterizaciones conceptuales y diagnósticas, hasta las clasificaciones objetivas, basadas en soporte numérico y con un amplio abanico de familias de algoritmos asociados, pasando por clasificaciones intermedias que tienen carácter mixto. En este estudio se revisa la clasificación objetiva de Ribalaygua y Borén (1995) y se recupera con detalle la clasificación subjetiva de Font (2000, 1983) que propone 23 patrones sinópticos, ilustrados con situaciones de 23 fechas concretas, en general de la década de 1970-1980.

Se utilizan los reanálisis ERA40 (Uppala et al., 2005) del Centro Europeo de Predicción a Plazo Medio (European Centre for Medium-range Weather Forecasts, ECMWF) correspondientes a esas 23 fechas y se dibujan los campos básicos con las herramientas actuales y estilo de visualización de predicción operativa de AEMET. Se compara así el llamado querer de la mano con el querer de la máquina y se muestra la clasificación completa de Font con ambos estilos visuales y texto detallado, intentando ser lo más completo posible. Se trata, en resumen, de recuperar un conocimiento conceptual y valioso, el de Font, conectándolo con el potencial de las herramientas numéricas actuales para, en definitiva, ver qué podemos aprender.

INTRODUCCIÓN

Los fenómenos meteorológicos se presentan en un amplio abanico de escalas espaciales y sus correspondientes escalas temporales. De forma sencilla puede resumirse que las escalas planetaria, sinóptica, mesoescala y microescala abarcan fenómenos desde los 10 000 km hasta los centímetros y, en correspondencia, desde meses o semanas hasta segundos. La escala sinóptica alberga fenómenos de orden de magnitud de 1000 km y días de duración. Como ejemplo, pueden citarse las vaguadas y dorsales en niveles medio-altos y los anticiclones y borrascas en niveles bajos de la troposfera. Las llamadas meteorología sinóptica y climatología sinóptica (Font 2000, 1983) caracterizan, respectivamente, el tiempo y el clima en dicha escala basándose en los diversos factores que configuran tanto el tiempo como el clima. En meteorología sinóptica se presta especial atención a los diversos patrones de circulación atmosférica, tarea que, por la complejidad y cantidad de los mismos, requiere un esfuerzo importante de síntesis.

Estas clasificaciones de patrones sinópticos espaciales resultan útiles para el tiempo y el clima como herramientas tanto analíticas y predictivas como didácticas y de comunicación. Existen, por un lado, clasificaciones subjetivas (Linés, 1981; Font, 2000, 1983; Sánchez Rodríguez; 1993) basadas tradicionalmente en el conocimiento y la experiencia de profesionales de la predicción o la climatología, de carácter fundamentalmente cualitativo y con fuerte conexión con los efectos que produce cada patrón sobre el tiempo sensible. Por otro lado, desde la aparición de las técnicas de clustering o agrupamiento (Hartigan, 1975) con soporte computacional, existen clasificaciones objetivas basadas en algoritmos de similitud morfológica (Calvo 1993; Petisco y Martín, 1995; Ribalaygua y Borén, 1995; Gutiérrez y col., 2004). Ambos enfoques, subjetivo y objetivo, son importantes y aportan conocimiento y utilidad complementarios. Ofrecemos aquí dos ejemplos, uno de cada enfoque la clasificación subjetiva de Font (2000, 1983) y la objetiva de Ribalaygua y Borén (1995). Por un lado, estos dos ejemplos son suficientes para entender las bases, resultados y conclusiones de ambos métodos; por otro lado, ambos han sido utilizados en el anterior INM o en AEMET y, aunque no sean de publicación reciente, sí representan parte de la historia de AEMET como institución. Más allá de estas consideraciones, la consistencia entre ambos enfoques puede resultar una aproximación interesante para futuros estudios. En Tveito et al (2011) puede encontrarse una exposición exhaustiva y comparativa de distintas clasificaciones de tipos de tiempo sobre Europa, así como aplicaciones de las mismas y formas de evaluarlas. Estas clasificaciones, más allá de la interpretación sinóptica para fines operativos pueden permitir, por ejemplo, evaluar modelos numéricos (Casado et al., 2011 y 2012).
En la sección 2 mostramos las clasificaciones subjetivas, dando el ejemplo de la clasificación de Font (2000, 1983). En la sección 3 revisamos los fundamentos de las clasificaciones objetivas, ilustrándolas con el ejemplo de la clasificación de Ribalaygua y Borén (1995). En la sección 4 se recupera la clasificación de Font con una presentación o visualización moderna. Siguen las conclusiones y las referencias.

CLASIFICACIONES SUBJETIVAS

Masas de aire

En la caracterización meteorológica de los patrones sinópticos es crucial el concepto de masa de aire. Una región del planeta suficientemente grande y meteorológicamente homogénea, que llamaremos región fuente o manantial, puede conferir a la masa de aire que soporta propiedades particulares de opacidad, humedad, temperatura, etc. Esta masa de aire viajará y conservará estas propiedades un tiempo, durante el cual podrá afectar a otras regiones. La tabla 1 (Font, 2000, 1983) ofrece un detalle de aquellas masas de aire que afectan principalmente a la península ibérica. El indicativo de cada masa de aire se compone de una letra minúscula que indica su origen (m marítimo, c continental) y una mayúscula que denota su carácter (T Tropical, P Polar, A Ártica).

La figura 1.a (Font, 2000, 1983), ilustra las trayectorias de las masas de aire que principalmente afectan a la península ibérica (PI). Ésta, a su vez, puede actuar sobre las masas de aire, modificando sus propiedades, si éstas permanecen el tiempo suficiente sobre la misma.

Vórtice circumpolar

La configuración de flujo planetario y sinóptico en niveles medios-altos de la troposfera (500 hPa) y sus variaciones son cruciales para la meteorología y la climatología sinópticas. En latitudes medias (aproximadamente 30º-60º) predominan los vientos de componente oeste en casi todos los niveles por encima de 700 hPa, configuración que viene a llamarse vórtice circumpolar, ilustrado en la figuras 1.b (anual), 2.a y 2.b (media de enero y julio, respectivamente).

Las intensidades máximas (típicamente 300 km/h) se encuentran en las inmediaciones de la tropopausa (altitudes de 8-12 km) en la denominada corriente en chorro (jet stream). El chorro, al no tener posiciones fijas en el planeta, no aparece usualmente en los mapas climatológicos, en los que se realiza un promedio temporal, aunque sí aparece en los mapas meteorológicos. El vórtice circumpolar es más intenso en invierno que en verano. Además, sufre fluctuaciones no periódicas (esencialmente caóticas) entre lo que se denomina flujo zonal, siguiendo aproximadamente los paralelos y flujo meridiano u ondulado con componentes meridionales. En la figura 3.a se ofrece una primera ilustración de estos dos flujos sobre el entorno de Europa occidental, elaborada con datos del reanálisis del NCEP/NCAR (Kalnay et al., 1996).

En el flujo ondulado se desarrollan bajas frías (así como altas cálidas, referido al nivel de 500 hPa) en altura a latitudes usualmente más bajas que las borrascas del frente polar. Un caso particular muy importante en España es la estructura denominada depresión aislada en niveles altos (DANA) que favorece precipitaciones intensas en el Mediterráneo peninsular (fenómeno denominado popularmente gota fría, denominación que puede dar lugar a confusión). En general, las bajas pueden o no tener reflejo en superficie y, en caso de tenerlo, la parte superior suele estar retrasada (posición más al oeste) con respecto a la de superficie en el estado inicial. Así mismo, el vórtice circumpolar desarrolla de forma no periódica contracciones y expansiones que desplazan los máximos de viento al norte o al sur. De forma muy general (ilustrada en la figura 3.b), podemos decir que la circulación zonal en altura va asociada a pequeñas borrascas de paso rápido que, si pasan sobre la PI, pueden dejar precipitación y, si pasan más al norte de la PI, es más probable que dejen tiempo seco. La circulación meridiana, según la posición relativa de los meandros puede, por un lado, traer aire frío en altura que, en conjunción con el flujo del Mediterráneo relativamente cálido, puede generar condiciones muy inestables; o bien puede, por otro lado, traer aire subtropical cálido y más seco.

Denominamos tipo de tiempo a la distribución particular de los sistemas de presión y de las masas de aire sobre una región geográfica especificada, asociados con características generales típicas de los fenómenos meteorológicos. En las clasificaciones de tipos de tiempo, los miembros de un mismo grupo comparten características comunes y presentan grandes diferencias entre los distintos grupos, normalmente en las variables climáticas típicas y, singularmente, la precipitación. La clasificación sinóptica de tipos de tiempo sobre la PI es compleja y, en el caso de clasificaciones tradicionales, subjetiva. Un ejemplo famoso es la clasificación de Font (2000, 1983).

2.3. Clasificación subjetiva de Font (2000, 1983)

Font utiliza dos factores: el primero, la contracción-expansión del vórtice circumpolar que va asociada a la posición de la circulación en altura del oeste. En el caso de darse la misma en latitudes medias, se añade un segundo factor que es el tipo de circulación (zonal, meridiana o depresión fría). Se distingue además, cuando se da el caso, si es predominantemente invernal o más bien estival. Ver tabla 2.

Estudiando las situaciones meteorológicas de la década 1970-1980 aproximadamente, atendiendo a estos factores combinados citados, Font encuentra 23 grupos subjetivos que representan tipos de tiempo. Estos tipos mantienen sus rasgos generales tres días o más, con periodos de transición muy difícilmente caracterizables. En Font (2000, 1983) se presentan estos tipos de tiempo mostrando los mapas delineados manualmente (lo que se llamaba en la época el querer de la mano1), correspondiendo cada caso a una fecha del citado periodo 1970-1980. Se muestra un ejemplo en la figura 4.a y una panorámica de los 23 patrones en la figura 4.b

1La expresión el querer de la mano no se refería tanto a que los mapas estuvieran realizados en su versión final por delineantes, sino a que cuando se enseñaba a analizarlos manualmente a partir de los datos transcritos, algún profesor animaba a suavizar el contorneado porque así el flujo del aire no hacía “picos”. Esta técnica puede valer hasta cierto punto para mapas de altura, pero no en superficie donde, a escala sinóptica, en los frentes sí que puede decirse que el flujo “hace picos” (Nota de Ángel Rivera).

En la segunda parte:

CLASIFICACIONES OBJETIVAS y RECUPERACIÓN DE LA CLASIFICACIÓN DE FONT (2000, 1983)