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1. Pronósticos de Nubosidad, Niebla y Llovizna José Manuel Gálvez SRG and NOAA / NWS / NCEP/WPC/DTB-International Desks y Mike Davison NOAA / NWS / NCEP/WPC/DTB-International Desks Agosto 2013

2. ¿Cuán relevante es esto? Importancia de estudiar nubosidad, nieblas y llovizna: En la costa sur de Ecuador, Perú y norte de Chile, aparte de las lluvias durante El Niño y de las crecidas anuales de los ríos, estos temas les siguen en importancia con respecto a impactos. Impactos (1) Niebla y llovizna ● Críticos para el sensible Ecosistema de Lomas (Ecología / Biología) ● Cierres en el Aeropuerto de Lima (Transporte Aéreo) ● Problemas de tránsito incluyendo accidentes (Transporte Terrestre) ● Planeamiento de actividades para >1/3 de la población de Peru (Logística / Confort) (2) Efectos a escala climática Anomalías persistentes pueden afectar el sistema a nivel clima: ● Radiación y temperatura  cambios en fenología de cultivos(Agricultura) ● Afloramiento SSTs vida marina (Industria Pesquera)

3. Ejemplos Niebla y llovizna en la costa Central de Perú http://e.peru21.pe/102/ima/0/0/3/0/2/302635.jpg http://huaralnoticias.com.pe/wp-content/uploads/2013/03/neblina-en-lima.jpg Reverdecimiento anual del desierto (Ecosistema de Lomas)  http://www.panoramio.com/photo_explorer#view=photo&position=82&with_photo_id=68121824&order=date_desc&user=6478303 http://visitingparadise.com/wp-content/uploads/2012/12/lomas-de-lachay-peru.jpg

4. Niebla ● Arreglo de gotas de agua (y/o cristales de hielo) que reducen la visibilidad a menos de 1km. -- La neblina es diferente ya que resulta en visibilidades mayores a 1km. ●La niebla es simplemente una nube cerca a la superficie. ¿Cómo se forma una nube?

5. Formación de nubes Ingredientes: (a) Humedad (vapor de agua) (b) Una superficie a qué adherirse (núcleos de condensación) Estos ingredientes no son suficientes. Para forzar el agua de un estado gaseoso al líquido se necesita (c) acercarse a la saturación = incrementar humedad relativa (HR) cerca al 100% = minimizar la diferencia entre la temperatura T y el rocío Td 1 2 Vapor de Agua Agua líquida Incremento de HR (Enfriamiento y/o humedecimiento) Núcleo de Condensación

6. ¿Qué limita la nube a la superficie? Una fuerte inversión térmica cerca a la superficie. ●Inversión = Incremento de temperatura con la altura ●Implica la presencia de una masa fría y densa (pesada) por debajo de una masa cálida y liviana. La estabilidad es extrema y la mezcla vertical es inhibida. ●Como un tapón atrapando la masa densa cerca a la superficie. Ejemplo: corte de temperatura (en Celsius) Masa liviana Inversión Masa densa 19 16 14 18 11 14 11 12 Distancia

7. Resumen: Ingredientes generales para niebla (1) Inversión muy llana Inversiones atrapan masas de aire debajo de ellas favoreciendo expansión horizontal. Una inversión muy llana forzará a una nube a permanecer cerca al suelo, y limitará la mezcla con el aire seco de encima. Esto ayuda a mantener la saturación y preservar la nube. Altura Rocío Temperatura (2) Alta humedad relativa cerca al suelo Masa de aire cercana a la saturación favorece conversión de vapor de agua a agua líquida para formar una nube cerca al suelo. (3) Muchos núcleos de condensación El agua se condensa mucho más rápido en superficies que en aire claro. La formación de nubes es favorecida cuando una masa de aire contiene muchas partículas diminutas. Ejemplos: Sal de mar, polvo de desierto. Temp

8. ¿Qué diferentes situaciones generan niebla? • Saturación cerca a la superficie: cuando la temperatura (T) se aproxima a la temperatura de punto de rocío (Td) • Lo podemos lograr de dos maneras (o combinándolas) (1) Añadiéndole agua a la capa límite (2) Enfriando manteniendo Td casi constante Ejemplo de varias opciones: • Enfriamiento por radiación • Aire cálido sobre agua fría (estratifica y satura la base) • Aire frío sobre agua cálida • Aire frío/seco atrapa humedad e induce mezcla turbulentica • Circulación de brisa de mar • Niebla sobre el océano advectada tierra adentro según la tierra se calienta • Inducida por terreno • Ascenso forzado resulta en enfriamiento adiabático • Capa limite se satura (por lluvia, por ejemplo)

9. Ejemplos de Niebla

10. Tipos de Niebla más comunes • Niebla por Radiación • Niebla por Advección • Influencia Frontal • Influencia Marítima • Lima, Peru

11. Niebla por Advección vs. Radiación • ¿Por qué es importante diferenciar entre niebla por radiación vs. advección? • Niebla por radiación tiende a abarcar un área mas pequeña que la niebla por advección. • Impacto operacional tiende a ser más localizado

12. Precondiciones para Niebla por Radiación • Vientos calmos o ligeros • Típicamente menos de 5 nudos • Subsidencia a gran escala (estable) • Humedad en capas bajas • Mecanismos para enfriamiento rápido • Tardes/noches despejadas permiten liberación de radiación de onda corta

13. Precondiciones para Niebla por Radiación

14. Sondeo Niebla por Radiación

15. Sonda Típica de Niebla por Radiación

16. Efecto de la Contaminación y Partículas Suspendidas (Núcleos de Condensación) • Ayudan a formar gotas de agua cuando los valores de humedad relativa son más bajos. • Ello genera bruma, o reducción de la visibilidad a humedades relativas tan bajas como, por ejemplo, 75%.

17. Precondiciones para Niebla por Advección • Trayectoria de las parcelas sobre una fuente de humedad • Mezcla convectiva dentro de la capa límite • Diferencias en calor entre la superficie y la masa que esta siendo advectada • Circulación anticiclónica a gran escala en superficie y en altura • Subsidencia

18. Precondiciones para Niebla por Advección

19. Evolución Sondeo de Advección

20. Sondeo de Advección

21. Influencia Frontal

22. Niebla Prefrontal(Cálido)

23. Niebla Post-Frontal (Frío)

24. Frentes Estacionarios • Niebla se puede formar al norte/sur del frente estacionario • Flujo en capas bajas paralelo al frente • Advección débil a neutral • Transporte húmedo en niveles superiores • Poco movimiento del frente resulta en eventos persistentes • Niebla/Estrato se disipara al pasar lo siguiente: • Se disipa el frente • La fuente de humedad es bloqueada • Forzamiento sinóptico induce el movimiento del frente

25. A Considerar • Estabilidad: • Estratificación de la capa limite (estáticamente estable), favorece formación de niebla. • Intensidad de la inversión y tendencia a fortalecerse tiene impacto en duración de niebla/estrato • Mezcla turbulentica, cuando presente ayudara a disipar la niebla/estrato • Temperatura • Fuerza/tipo de advección de temperatura • Cálidoascendiendo sobre frío favorece formación de niebla/estrato • Advección fría/seca disipa el estrato/niebla.

26. A Considerar • Humedad/Precipitación: • Advección húmeda o seca • Profundidad y contenido de agua de la masa fría presente. • Columna fría llana menos probable que resulte en estrato • Precipitación delante del frente prepara el medio ambiente para formación de niebla/estrato • Tipo de precipitación y duración. • Precipitación ligera de gran expansión ayuda a saturar los niveles bajos con niebla/estrato de gran cobertura

27. A Considerar • Tierra/Terreno • Condiciones del terreno, y subterráneas, tienen impacto en la formación. • Contenido de humedad de la tierra, vegetación, cobertura de nieve, etc. • En general, terreno húmedo favorece niebla/estrato • Flujo post frontal asciende o desciende por forzamiento topográfico • Flujo ascendente promueve formación • Flujo descendente inhibe formación

28. Influencia Marítima

29. Influencia Marítima • Grandes lagos y los océanos son fuentes de humedad que tienen impacto en la frecuencia de eventos de niebla. • Frecuentemente tienen una temperatura que contrasta grandemente con masas continentales debido al alto calor latente del agua (el agua tiende a preservar su temperatura). • La combinación de estos dos ingredientes, contraste de temperatura y humedad, puede producir niebla por enfriamiento o humedecimiento rápido de una masa de aire.

30. Niebla marina más común: Niebla de Advección • Formación de niebla/estrato se favorece en áreas donde hay un gran contraste entre la temperatura del mar y el aire sobre ella • Ingredientes críticos incluyen: • Advección de masa de aire cálida y húmeda sobre aguas frías. • Presencia de fuertes gradientes de Temperatura Superficial del Mar (TSM), usualmente debido a afloramiento (ascenso de agua fría desde el fondo del mar) o encuentro de corrientes oceánicas. Inversión llana Aguas frías de afloramiento T=20 Td=18 T=18 Td=18

31. ¿Dóndeestánestosocéanosfríos? Donde hay advección de aguafríay/o afloramientocostero. Usualmentelascostasoestes en el subtrópico. Africa Noroccidental Corriente de Canarias Namibia/Angola Corriente de Benguela Oeste de Norteamérica Corriente de California Chile-Peru-Ecuador Corriente de Humboldt

32. Islas Canarias Corriente de Canarias California, USA Corriente de California Peru, Chile Corriente de Humboldt Namibia Corriente de Benguela

33. Ascenso de Agua Fría (Afloramiento) Inducido por Flujo Cálido Mar Afuera

34. Ascenso de Agua Fría (Afloramiento) Inducido por Flujo Cálido Mar Afuera

35. Ascenso de Agua Fría (Afloramiento) Inducido por Flujo Cálido Mar Afuera

36. Ascenso de Agua Fría (Afloramiento) Inducido por Flujo Cálido Mar Afuera

37. “Seasmoke” : AdvecciónFría sobre Agua Cálida ●Ocurre cuando aire frío es advectado sobre agua cálida y la diferencia de temperaturas es grande (> 9°C). Por ello es un fenómeno usualmente de latitudes altas. ●Esto genera condensación violenta y, por ser inestable, la nube asciende muy rápido ● Para persistir, requiere la advección continua de aire frío/seco antártico sobre aguas cálidas

38. Condiciones Generalespara Pronósticos de Niebla Marina

39. A Considerar para Niebla Marina • TSM: • Monitoree las anomalías • Gradientes de TSM apretados son importantes para nieblas de advección • Advección cálida con temperaturas de rocío mayores que la TSM son especialmente favorables para formación de niebla • Variaciones locales en TSM puede resultar en variaciones en la densidad/intensidad de la capa de niebla.

40. A Considerar para Niebla Marina • Vientos: • Monitoree flujo de regiones cálidas a frías • Se han observado eventos de niebla marítima aún con vientos de 20-30 kts. • Fuertes vientos pueden inducir que la niebla se levante y forme una capa de estrato • Cuando hay niebla en el océano, el cambio de flujo a tierra adentro (brisa de mar) es probable que la advecte a la costa. • Convergencia costera puede inducir eventos súbitos de niebla

41. A Considerar para Niebla Marina • Estabilidad • Subsidencia a gran escala • Mas común en la periferia este de estas altas/dorsales donde usualmente ocurren los movimientos descendientes más fuertes • Intensidad de la inversión. • Si se debilita, mezcla de aire puede aumentar disipando la niebla o favoreciendo formación de estrato. • Altura de la inversión. • Si se eleva favorece la formación de estratos en vez de niebla. Se necesita un mecanismo que la mantenga cerca al suelo. • Para regiones costeras, evalúe si la masa esta suficientemente estable para sustentar niebla por advección.

42. A Considerar para Niebla Marina • Terreno: • Humedad y temperatura del suelo. • Niebla de mar advectada sobre terreno húmedo durará/se mantendrá más que si es advectada sobre terreno cálido/seco. • Modificaciones de la termodinámica de la masa. • El terreno puede causar bloqueo y favorecer convergencia a barlovento, formando niebla. • Descenso adiabático y divergencia a sotavento ayuda a disipar la niebla.

43. Disipación e inhibición sobre agua cálida • Cuando temperatura del océano supera los 20°C, es raro que se forme niebla, y nunca con temperaturas más de 25°C. • La convección termal es más activa sobre superficies cálidas induciendo el ascenso y el debilitamiento de la inversión. • Al ascender la temperatura la presión del vapor aumenta, lo cual requiere más contenido de vapor de agua para llegar a saturación y condensación. • Banco de niebla advectado sobre aguas cálidas se disipa.

44. Disipación sobre agua fría • Disipación de niebla marítima que se forma sobre aguas frías puede darse bajo las siguientes situaciones: • Incremento de nubosidad sobre banco de niebla • Frecuentemente se asocia a perturbaciones sinópticas • Mezcla destruye la inversión y reduce enfriamiento de los topes • Cambio en la trayectoria del flujo • Banco de niebla se mueve sobre agua cálida • Masa seca continental contaminando el banco de niebla. • Aumento en el viento de capa límite, que puede forzar ascenso del banco de niebla y formación de ST/SC. • Varía mucho entre región a región, hay áreas donde la niebla puede persistir aun y cuando los vientos llegan a 30kts

45. Condiciones GeneralesPara Pronosticar Niebla

46. Observaciones de Superficie • Para niebla y estratos en capas bajas, este pendiente de la tendencia en los siguientes parámetros observados. • Temperatura/roció y su depresión. • Nivel de las nubes, cobertura y tipo • Tiempo presente/pasado • Visibilidad

47. Observaciones de Superficie • Las observaciones nos pueden indicar de varios factores que son conducibles al desarrollo de niebla: • Débil viento en superficie • Pequeñas depresiones de temperatura-punto de roció, con tendencia a hacerse mas pequeña con el paso del tiempo • Bruma “Seca” (Hz), precede la formación de niebla • Caracteriza presencia de núcleos de condensación • Tendencias del viento, particularmente su dirección, si esta viniendo de cuerpos de agua o si esta ascendiendo adiabáticamente bajo forzamiento por el terreno.

48. Excepciones • Qué el nivel de superficie este saturado, o cerca de saturarse, no es necesariamente conducible a la formación de niebla. • Frecuentemente le achacamos la culpa a la mezcla turbulenta el que no se forme niebla. • Pero evidencia empírica indica que la razón más importante radica en el perfil de humedad especifica: • Cuando la humedad especifica disminuye con la altura, niebla no se tiende a formar. • En lugar se forma rocío. • Escarcha se forma si esta suficientemente frío. • Ambas condiciones de rocío y escarcha tienen el efecto de secar la atmósfera baja.

49. Método de la Temperatura de Paso (Crossover Temperature) La temperatura de paso es la temperatura de punto de rocío más baja observada durante la parte más cálida del día. • En teoría, durante este periodo es cuando la masa de aire esta mas uniforme/mezclada. • La utilizamos para implicar el estado de humedad de toda la capa de niebla. • Conceptualmente esto representa la temperatura de roció a una altura de 200 pies sobre el terreno (unos 60 metros). Este es el método que los meteorólogos de la compañía UPS utilizan para pronosticar para los aeropuertos que ellos utilizan.

50. Método de Temperatura de Paso Asume que… • No hay advección fría o cálida • No se espera precipitación ni advección de humedad • No se espera advección de aire seco Tendencia diurna del rocío • El método evalúa la tendencia de la temperatura de punto de roció durante el día: • Si el roció disminuye según aumenta la temperatura, podemos inferir/asumir que el hay aire seco arriba. • Esto puede inhibir, o prevenir, formación de niebla. • Si el roció es constante, o aumenta, según aumenta la temperatura durante el día, podemos asumir que la humedad especifica aumenta con la altura o que es constante. • Esto promueve la formación de niebla, o puede facilitar su formación mas temprano de lo normal.

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