ECI 2019v: Energía de Lorenz en el entorno sinóptico de las Líneas de Inestabilidad Amazónicas, Vannia Aliaga Nestares (USP, Brasil)

Energía de Lorenz en el entorno sinóptico de las Líneas de Inestabilidad Amazónicas

Vannia Aliaga Nestares^1,2, Rosmeri Porfirio da Rocha²

¹ Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología del Perú, Jesus María-Lima, Perú

² Universidad de Sao Paulo, Butanta-Sao Paulo, Brasil

Resumen

Las líneas de inestabilidad (LI) representan un importante sistema de precipitación en la Amazonía, principalmente durante la estación seca [1]. Buscando mejorar la comprensión y el pronóstico de este tipo de sistema, el objetivo de este estudio fue, utilizando el ciclo de energía de Lorenz, evaluar los mecanismos que favorecieron o no la propagación de las LI [2]. Por ello, el ciclo de energía de Lorenz fue analizado en los episodios de LI. Los análisis de Global Forecast System (GFS), con resolución horizontal de 0.5°, fueron utilizados para el análisis sinóptico y para el cálculo de energía de Lorenz usando los esquemas cuasi-Lagrangiano y Euleriano. Entre Abril y Agosto de 2014 e 2015 se identificaron 21 episodios de LI usando imágenes del canal infrarrojo do GOES-13. Estos episodios fueron clasificados en LI Costera (LIC), cuando permanecieron cerca de la costa de América del Sur (AS) trasladándose menos de 10° para el oeste, e LI Amazónica (LIA), las cuales se originan en la costa de AS y se propagan por la Amazonía (más de 10°).

Las características promedio de las LIC y LIA fueron, respectivamente, 12 y 18 m s-1 de velocidad de propagación, 15 e 23 horas de tiempo de vida, 630 y 1400 km de distancia recorrida hacia el oeste, 175 e 250 km de ancho, 1450 e 1980 km de largo. La mayoría de las LI inició entre 15:00 y 18:00 UTC. En el análisis sinóptico, dos sistemas anticiclónicos en niveles altos configuraron vientos más intensos durante una LIA que LIC, favoreciendo así el desplazamiento para el oeste de la LIA. En los 850 hPa, la convergencia del flujo de humedad y los vientos fueron más intensos en una LIA que en una LIC. Los perfiles verticales del viento mostraron la presencia de un jet de bajos niveles durante la formación de las líneas y también durante el traslado por la Amazonia de la LIA. Se observó también la ocurrencia de cizallamiento vertical de velocidad en niveles bajos durante la LIA y de cizallamiento direccional en niveles altos durante la LIC, contribuyendo a su inhibición hacia el oeste.

En términos energéticos, se obtuvo mayor intensidad del término de energía cinética zonal (KZ) comparado con los otros términos de energía y con valores superiores durante la LIA que la LIC. El segundo término de mayor intensidad fue el de la energía cinética de los disturbios (KE) que aumentó durante a ocurrencia de los dos eventos, con valores mayores en la LIA (en toda la tropósfera) que en la LIC (sobre los 500 hPa). El término baroclínico actuó en todas las capas troposféricas durante la LIA, mientras que durante la LIC estaba activo en la capa de 200-400 hPa. El término barotrópico presentó valores similares al baroclínico, indicando también su importancia para las LI en la Amazonía. Mayores valores del flujo de energía por las fronteras fueron observados en la LIA que en la LIC.

Descriptores: Energía de Lorenz, líneas de inestabilidad amazónicas, análisis de GFS.

Abstract

Squall lines (SL) represent an important precipitation system in the Amazon basin, especially during the dry season [1]. To improve the understanding and forecasting of these SL, the main objective of this work was, through the Lorenz Energetic Cycle (LEC) to evaluate the mechanisms favoring the propagation of SL, or not [2]. For this, the LEC was analyzed in two SL episodes. The analyses of Global Forecast System (GFS) model, with 0.5° of horizontal grid, were used for synoptic analysis and calculation of Lorenz energetic in the quasiLagrangian and Eulerian approaches. Between April and August 2014 and 2015 were identified 21 episodes of SL using GOES-13 imagery in the infrared channel. These episodes were classified as Coastal Squall Lines (CSL), when the SL has remained near to South America’s (SA) coast and moved less than 10° westward from the start point, and Amazonian Squall Lines (ASL), when the SL originated over northern coast of SA and propagated over the Amazon basin (more of 10°).

The mean features of these CSL and ASL were, respectively, 12 and 18 ms-1 of propagation speed, 15 and 23 hours of lifetime, 630 and 1400 km of inland propagation, 175 and 250 km of width, 1450 and 1980 km of length. The majority of them started between 15:00 and 18:00 UTC. In the synoptic analysis, at upper levels were observed two anticyclonic systems configuring more intense winds over ASL than in CSL, thus favoring the westward displacement of ASL. At 850 hPa, the wind and moisture convergence were more intense in ASL than in CSL. The vertical profiles of wind showed a low-level jet during the formation of the SL and displacement the ASL over the Amazon. It was also observed: the occurrence of vertical wind speed shear at low-levels during the ASL and vertical directional shear at upper levels during CSL, contributing to inhibit their westward movement.

In energetic terms, it was obtained larger intensity of the zonal kinetic energy term (KZ) compared to the other terms of the LEC and the values were higher in ASL than in CSL. The second most intense term was the eddy kinetic energy (KE), which increased during the squall lines occurrence, with higher values in ASL (in all the troposphere) than in CSL (only above 500 hPa). The baroclinic term prevailed in all troposphere during the ASL occurrence, while in CSL it was active only in 200-400 hPa layer. The barotropic term reached values similar of the baroclinic term, emphasizing the importance of this term in Amazon SLs. The boundary energy fluxes had higher values in ASL than in CSL.

Keywords: Lorenz Energy Cycle, Amazon squall lines, GFS analysis.

Referencias