Figura 1: Modelo conceptual de relación entre centro ciclónico y lluvia fuerte. El centro ciclónico organiza la alimentación de la convección.
En este trabajo se cruza información procednte de bases de datos sistemáticas e independientes de ciclones, lluvias fuertes y sistemas convectivos de mesoescala (SCM) en el área del Mediterráneo occidental, a la búsqueda de relaciones entre esos fenómenos. En particular, se contrasta con los datos la idea de que los ciclones mediterráneos, incluso débiles y pequeños, juegan un papel relevante en la localización, arranque y sostenimiento de las lluvias fuertes (y SCMs) de la región. Para ello, se hace un triple estudio de simultaneidades, lluvia fuerte y centro ciclónico cercano, lluvia fuerte y SCM presente y SCM y centro ciclónico cercano. Resultan muy frecuentes las simultaneidades primera y tercera, lo que valida la idea enunciada.
1. Modelo conceptual y antecedentes
Hace ya tiempo que venimos planteando la idea de que la localización y frecuencia relativamente alta de las grandes lluvias mediterráneas, una de las manifestaciones más trascendentes de la singular meteorologional regional, tiene una estrecha relación con la generación y posición de ciclones (depresiones) mesoescalares. En este apartado se expone sucintamente el modelo conceptual que concreta la anterior idea y se recuerdan algunos trabajos previos que han ido consolidándola.
1.1. Modelo conceptual
Queda gráficamente expuesto en la Figura 1. En ambiente de inestabilidad convectiva o próximo a ella, la presencia de un ciclón, incluso pequeño y poco intenso, organiza el flujo de nivel bajo y proporciona alimentación cálido-húmeda, intensificada y delimitada, inestabilización, por la propia alimentación cálido-húmeda, y mecanismo de disparo, por la delimitación y organización de la advección cálido-húmeda, resultando convección focalizada y persistente, no necesariamente muy profunda, ni severa, pero capaz de arrojar grandes precipitaciones. Obsérvese que la localización adecuada del centro ciclónico respecto de la lluvia fuerte ha de ser tal que el flujo organizado esté formado por el aire mediterráneo más cálido y húmedo. Para lluvias fuertes en pleno mar o en las costas occidentales y septentrionles, esa localización adecuada estará hacia el sur (SW-SE).
1.2. Antecedentes
La argumentación previa más sólida en favor del modelo conceptual arriba expuesto nos la dan los experimentos numéricos realizados sobre los casos de lluvia fuerte Gandía 1987 y Mallorca 1989 (Jansà y otros, 1991; Rodriguez y otros, 1991): resultó de los experimentos que cuanto más capaz es el modelo numérico de reproducir fielmente el meso-ciclón presuntamente implicado, más realista es la predicción de lluvia fuerte que hace dicho modelo.
Anteriormente habíamos visto, utilizando diagnóstico cuasi-geostrófico sobre distintos tipos de análisis, que sólo cuando el análisis reproduce y situa adecuadamente la depresión supuestamente implicada el diagnóstico identifica adecuadamente la existencia-localización de la zona de forzamiento asociada
a la lluvia fuerte (Jansà y otros, 1986). Resúmenes generales sobre este planteamiento, aportando, además otros ejemplos, expuestos sinópticamente, pueden verse en Jansà (1987), Jansà (1992), Jansà (en prensa), Jansà y otros (1994), Jansà (1995) y Jansà y otros (1995).
Todas las referencias anteriores, no obstante, se refererían o aportaban casos individuales específicos. Hacía falta contrastar las hipótesis con una investigación más sistemática y general, lo que constituye el objeto del presente trabajo.
2. Bases de datos: ciclones, lluvias y vientos fuertes, SCMs.
El presente trabajo se fundamenta en el cruce de bases de datos obtenidas independiente y sistemáticamente. Se describen a continuación, sucintamente, esas bases de datos.
2.1. Base de datos de ciclones.
En el CMT de Baleares, dentro del Programa PEMMOC, desde finales de 1991 se vienen archivando datos sobre ciclones observados en el Mediterráneo occidental, incluso pequeños y débiles, incluyendo localización y presión central y en periferias a 200 y 400 km y magnitudes derivadas (intensidad y vorticidad), publicándose gran parte de los datos en el Boletín PEMMOC. La base de partida son análisis subjetivos, reanalizados, a las 00 y 12 UTC de cada día. La base de datos hasta final de 1995 contiene varios miles de registros (ciclones detectados).
Realizan los análisis operativos los Analistas-Predictores del GPV de Baleares y reanalizan y extraen información J. Campins, A. Genovés (coordinadora del trabajo) y M.A. Picornell. Los datos obtenidos son grabados sobre soporte informático por I. López Becerra.
2.2. Base de datos de lluvias fuertes y vientos fuertes.
También en el CMT de Baleares, dentro del PEMMOC y desde finales de 1991 se archivan datos de episodios de lluvia fuerte y viento fuerte en la región mediterránea occidental española, francesa y argelina. Se toma como umbral de lluvia fuerte, 60 mm/24 h en España y Francia y 30 mm/24 h en Argelia. Umbral de viento fuerte, rachas de 80 km/h en España (salvo Tarifa) y Argelia y 100 km/h en Tarifa y Francia. A. Genovés coordina la operación y han seleccionado episodios y suministrado datos el CMT Catalunya (A. Mtnez Albaladejo y L. Vázquez), CMT Valencia (Víctor Alcover y Mercedes Alemán), CMT Murcia (Fermín Gallego y Ramón Garrido), CMT Andalucía Oriental (J.L. Rmez Olalla), CMT Andalucía Occidental (L. López Muñoz, F. Montero y L.F. López Cotín), Météo-France, DIRSE (J.C. Rivrain) y Off. Nat. de la Météorologie (Argelia) (B. Hamadache). Muchos de los casos seleccionados son incluidos y referenciados, incluso ilustrados, en el Boletín PEMMOC, siendo, además, grabados sobre soporte informático.
2.3. Base de datos de Sistemas Convectivos a Mesoscala.
Mediante un método de detección y selección objetiva a partir de imágenes de satélite desarrollado por el STAP (Riosalido, 1991, Carretero y otros, en prensa, etc), dicho Servicio viene archivando sistemáticamente abundantes datos sobre Sistemas Convectivos de Mesoescala (SCM), desde 1989, aunque solamente durante los periodos de Campaña PREVIMET MEDITERRANEO, 15-Ago/30-Nov, aproximadamente. Para el presente trabajo ha sido utilizado un subconjunto de la amplia base de datos existente, limitada en el tiempo a las campañas Previmet Mediterráneo 1992, 1993 y 1994, y, en cuanto a contenido, a posición trihoraria de los SCMs observados.
La base de datos de SCM ha venido siendo construida por M. Canalejo, O. Carretero, F. Elizaga, F. Martín y R. Riosalido. Todos los casos y parte de la información están publicados en Notas Técnicas del STAP (Nos 1 -1991-, 9 -1993-, 12 -1993-, 14 -1994- y 15 -1994-).
3. Presencia y localización de ciclones en simultaneidad con lluvia fuerte.
Este es el primer conjunto de resultados obtenidos a partir del cruce entre las tres bases de datos mencionadas. Se ha procedido del siguiente modo:
El area terrestre bajo estudio (zonas costeras mediterráneas de Francia, España y Argelia) ha sido departamentalizado (departamentos, provincias, islas, regiones) en la forma que se reproduce en la Figura 2. Se ha definido como episodio al dia pluviométrico (07 h del día a 07 h del día siguiente) en que se ha superado el umbral de lluvia fuerte en cualquier punto de un departamento. Un mismo día puede haber varios episodios, correspondientes a varios departamentos.
A partir de la base de datos de lluvias fuertes y vientos fuertes, se han detectado los episodios a considerar. Para cada departamento y cada episodio, identificados por fecha (día D) y localización (centro geográfico del departamento afectado) se ha explorado la base de datos de ciclones, buscando posibles ciclones observados en la misma fecha del episodio a las 12 UTC o el día D+1 a las 00 UTC, es decir, dentro del día pluviométrico del episodio. De todos los centros ciclónicos encontrados, se ha reservado el más próximo a la localización -situación e intensidades- como presuntamente implicado en la lluvia fuerte. El resultado son, para cada localización, matrices de frecuencias de posición relativa lluvia-ciclón y de intensidad de centros ciclónicos simultáneos a lluvia fuerte. (Intensidad de un centro ciclónico es, aquí, la diferencia de presión entre la periferia -200 ó 400 km- y el centro del ciclón. No se han considerado ciclones de intensidad menor a 1 hPa para alguno de los dos radios).
Al mismo tiempo, para cada localización y para comparación, se han explorado y detectado todos los ciclones observados, con o sin lluvia fuerte, reservándose el más cercano de cada fecha, si hay varios.
El proceso se ha repetido para localizaciones agrupadas (áreas más extensas que el departamento). También, para todo el área estudiada, en conjunto.
Se ha repetido, también, para otro umbral de lluvia fuerte (>100 mm/24 h), tanto en localizaciones concretas como agrupadas, incluso todo el área.
La Tabla 1 resume algunos de los resultados obtenidos, para localizaciones concretas y agrupadas y distintos umbrales.
Tabla 1: Resumen sobre simultaneidad entre lluvia fuerte y ciclón próximo para diferentes localizaciones y zonas:
|
umbral lluvia mm/dia |
codigo-zona |
n. casos |
presencia próxima de centros ciclónicos | |
| frecuencia % de casos | direcciones dominantes | |||
| 60 | 20-Corcega | 29 | 94 | NW,sw,se |
| 60 | 06-Francia | 22 | 85 | SW,SE |
| 60 | 30-Francia | 33 | 73 | SW,se |
| 60 | 48-Francia | 21 | 72 | SW,se |
| 60 | Francia SE | 190 | 82 | SW,SE |
| 60 | BACataluña | 33 | 88 | SW,se,nw |
| 60 | GICataluña | 36 | 78 | SE |
| 60 | TACataluña | 23 | 87 | NW,se |
| 60 | Cataluña | 110 | 85 | SE,nw,se |
| 60 | AL-Valencia | 41 | 90 | SW,se |
| 60 | CS-Valencia | 22 | 86 | SE,SW |
| 60 | VA-Valencia | 52 | 92 | SW,SE |
| 60 | ValenciaMu | 131 | 90 | SW,se |
| 60 | Andalucia | 39 | 62 | SW,se |
| 60 | PMBaleares | 61 | 93 | SW,nw,ne |
| 60 | Baleares | 75 | 95 | SW |
| 30 | R2-Argelia | 12 | 39 | NE,nw |
| 30 | R3-Argelia | 20 | 49 | NE |
| 30 | Argelia | 45 | 43 | NE |
| 60/30 | TODAS | 721 | 79 | SW,se |
| 100 | TODAS | 204 | 89 | SW,se |
4. Presencia y localización de SCMs en simutaneidad con lluvia fuerte.
A partir de un subconjunto de la base de datos de lluvias fuertes, temporalmente coincidente con datos de SCMs (15 de agosto a 30 de noviembre, 1992-93-94), se han identificado los episodios, por fecha (día pluviométrico), localidad por localidad, y se ha explorado la base de datos de SCMs, buscando presencia de SCMs a las 09, 12, 15, 18 o 21 UTC del día de la fecha o a las 00, 03 o 06 UTC del día siguiente, seleccionándose como SCM presumiblemente responsable de la lluvia el más cercano de los hallados, si había alguno, siempre que estuviera a menos de 150 km de la localidad a cualquiera de las horas citadas.
Resulta que sólo el 7% de los episodios de lluvia fuerte mediterráneos se presentan en simultaneidad con un SCM. En la inmensa mayoría de los casos no hay SCM asociable. No obstante, para interpretar los resultados hay que tener en cuenta que la base de datos de SCMs está sesgada, en el sentido de que no es exhaustiva para el S, E y NE de la zona: en esas zonas puede haber habido lluvias fuertes en coincidencia con SCM, sin que haya constancia del SCM. Por otra parte, la base de datos de lluvias fuertes no distingue entre los episodios en función de la extensión de la lluvia fuerte. En muchos de los casos la lluvia fuerte es sólo local. En estos casos no es probable que haya un SCM asociado.
El porcentaje de simultaneidad lluvia fuerte-SCM casi se duplica cuando aumentamos el umbral de 60/30 mm/dia a 100 mm/dia. Resulta ser del 13%, todavía bajo.
Procediendo a la inversa, hemos encontrado que 34 días de los estudiados ha habido SCMs que han pasado sobre tierra (a menos de 150 km del centro de alguno de los departamentos). En 18 de dichos días (53%) SÍ consta lluvia fuerte (>60 mm/ 24h) en alguna de las localidades potencialmente afectadas
Por otro lado, no es posible saber cuantos casos hay de SCMs pasando a menos de 150 km del centro de alguno de los departamentos que, no habiendo dado lluvia fuerte en tierra, la hayan dado sobre el mar
5. Presencia y localización de ciclones en simultaneidad con SCMs
Del archivo de SCMs se han tomado todos los casos observados a 00 y 12 UTC, con consignación de posición del centro del SCM y de la fecha. Con la fecha (y hora) se ha buscado en el archivo de ciclones la posición simultánea del más próximo (si lo hay). Los resultados aparecen en la Figura 4.
6. Conclusiones.
En la inmensa mayor parte de los episodios de lluvia fuerte mediterráneos (casi 80%) aparece un centro ciclónico cercano (a menos de 600 km). El porcentaje aumenta al 90% para el SE de Francia, Baleares y Valencia-Murcia. El porcentaje también aumenta al 90% para toda la región si sólo se consideran las lluvias más fuertes (> 100 mm/ 24 h).
El 70-80% de los centros ciclónicos simultáneos a lluvia fuerte se encuentran situados de modo compatible al modelo conceptual expuesto al principio (en más del 60% de todos los episodios de lluvia fuerte) y por tanto son presuntamente asociables a la lluvia fuerte. La mayor parte de los centros ciclónicos asociables a lluvia fuerte son débiles o moderados. Las localizaciones preferentes para los centros ciclónicos asociables a lluvia fuerte son Alborán-Palos-Argelia, Mar Balear, León-Provenza, Mar Catalano-Balear y norte de Pirineos. Los centros ciclónicos situados en sur de Pirineos y sur de Alpes-Génova (los más frecuentes del Medi-terráneo) raramente son asociables a lluvia fuerte.
De los datos disponibles se desprende que la inmensa mayor parte (más del 90%) de los episodios de lluvia fuerte mediterráneos NO llevan aparejada la presencia de SCMs. Sólo una pequeña parte de las lluvias fuertes mediterráneas se explica por la presencia de un SCM. Hay que tener en cuenta, no obstante, un sesgo de la base de datos de SCMs, que infravalora la presencia de dichos SCMs, al menos en el S y NE de la región y, sobre todo, que el porcentaje de simultaneidad SCM-lluvia fuerte se duplica al aumentar el umbral de lluvia a 100 mm/24 h. Sería interesante, además, ver cómo cambian los porcentajes cuando se pueda incluir la variable extensión con referencia a la lluvia fuerte.
Al menos el 50% de los SCMs observados en tierra o cerca SÍ llevan aparejada lluvia fuerte sobre tierra. Otros pueden haberla dado sobre el mar. Se puede presumir que un alto porcentaje de SCMs viajando sobre el mar den lluvia fuerte, aunque no es comprobable.
La mayor parte (casi 70%) de los SCMs observados tienen cerca un centro ciclónico. En más del 80% de esos casos (60% de todos los SCMs) el centro ciclónico está situado de un modo compatible con el modelo conceptual expuesto al principio, de modo que puede ser asociable al SCM.
Se puede considerar validado el modelo conceptual expuesto en relacion con muchas de las lluvias fuertes mediterraneas y muchos de los SCMs de la region: Existe un centro ciclonico cercano, generalmente mesoscalar, responsable de organizar el flujo, garantizando y focalizando la alimentacion calido-humeda necesaria para generar y sostener la lluvia fuerte (o el SCM).
No fue un error, por tanto, considerar que el estudio de las especificidades mediterráneas, en particular, en relación de fenómenos adversos, debía ser globabili-zador, entrelazando ciclogénesis y alteraciones mesos-calares de la presión con lluvia fuerte (y viento fuerte), como se hizo al diseñar el PEMMOC.
La importancia de los ciclones mediterráneos, incluso débiles y mesoscalares, resulta resaltada y con ello la necesidad de un buen análisis y predicción de tal tipo de configuraciones.
Referencias.
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Jansà, A. 1987. Saharan advections in the West Mediterranean. WMO PSMP Rep. Ser. No. 26, pp 51-67.
Jansà, A., J.A. García-Moya y E. Rodríguez 1991. Numerical experiments on heavy rain and Mediterranean cyclones. WMO/TD No 420, pp 37-47.
Jansà, A. 1992. Severe weather and cyclogenesis: a Western Mediterranean look. ICS/ICTP/WMO Internat. Workshop on Mediterranean Cyclones Studies, Trieste, pp 51-56.
Jansà, A. (en prensa). Ciclogénesis y lluvia fuerte en el Mediterráneo, hechos, incertidumbres y problemas. III Simposio Nacional de Predicción del INM, pp 531-540.
Jansà, A., D. Radinovic, P. Alpert, A. Genovés, J. Campins y M.A. Picornell 1994. Mediterranean cyclones: Subject of a WMO Project. The Life Cycles of Extratropical Cyclones, Bergen, vol 2, pp 26-31.
Jansà, A. 1995. Peculiaritats meteorològiques de la Mediterrània occidental. Butll.Soc.Cat.Ciènc., vol XV, pp 91-97.
Jansà, A., A. Genovés, J. Campins y M.A. Picornell 1995. Mediterranean cyclones and Alpine heavy-rain flood events. MAP Newsletter, n. 3, pp 35-37.
Riosalido, R. 1991. Caracterización mediante imágenes de satélite de los sistemas convectivos de mesoscala durante la campaña Previmet Mediterráneo-89. II Simposio Nacional de Predicción del INM, pp 135-150.
Rodríguez, E., J.A. García-Moya y A. Jansà 1991. Resultados de experimentos numéricos en casos de episodios de lluvias fuertes en el Mediterráneo. II Symposio Nacional de Predicción del INM, pp 205-218.
Agradecimientos
Este trabajo no hubiera sido posible sin la contribución de todas las personas que han trabajado en la generación de las bases de datos de ciclones, fenómenos adversos y SCMs, que son los que se citan en el texto (apartado 2).
Este trabajo se encuadra en el Proyecto CLI95-1780, parcialmente subvencionado por la CICYT.