Implementación y evaluación de un sistema de asimilación de datos de radar meteorológico en escala convectiva para el desarrollo de un sistema de pronóstico por ensambles a muy corto plazo
El sudeste de Sudamérica y en particular la zona centro de Argentina son regiones caracterizadas por la ocurrencia de sistemas convectivos intensos que producen fenómenos meteorológicos con un gran impacto social y económico, como son precipitaciones intensas, fuertes vientos, granizo, inundaciones...
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| Autor principal: | |
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| Formato: | Tesis Doctoral |
| Lenguaje: | Español |
| Publicado: |
2022
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| Materias: | |
| Acceso en línea: | https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7321_Maldonado |
| Aporte de: |
| Sumario: | El sudeste de Sudamérica y en particular la zona centro de Argentina son regiones caracterizadas por la ocurrencia de sistemas convectivos intensos que producen fenómenos meteorológicos con un gran impacto social y económico, como son precipitaciones intensas, fuertes vientos, granizo, inundaciones y actividad eléctrica. Por lo tanto, avanzar en el conocimiento de estos fenómenos y en la capacidad de pronosticar en forma eficaz la ocurrencia de los mismos es una preocupación primordial en nuestra región y al mismo tiempo un desafío científico actual a nivel internacional. Un potencial enfoque que permite mejorar la condición inicial de los pronósticos de fenómenos severos es acoplar modelos numéricos regionales en alta resolución con sistemas de asimilación de datos y contar con observaciones que posean la suficiente resolución espacio tempo ral para capturar los procesos asociados a la escala convectiva. El objetivo general del presente trabajo es contribuir al desarrollo a nivel nacional y regional de un sistema de pronóstico por ensambles a muy corto plazo de eventos meteorológicos de alto impacto que, a su vez, sea factible de ser transferido para su uso operativo. Para ello se implementó un sistema de asimilación de datos de radar basado en el filtro de Kalman por ensambles transformado y localizado (LETKF) que permite asimilar observaciones de velocidad radial y reflectividad. Se evaluó su desempeño en dos situaciones de convección húmeda profunda, considerando diferentes modos de organización de la convección y empleando dos modelos numéricos de la atmósfera para explorar distintos aspectos en el diseño experimental, como es la aplicación de una estrategia de asimilación utilizando dominios anidados. Por un lado, se acopló el LETKF con el modelo de mesoescala Weather Research and Forecasting (WRF) para asimilar observaciones sintéticas de radar. Se exploró la sensibilidad del sistema WRF-LETKF a las perturbaciones aleatorias empleadas para generar un ensamble de condiciones iniciales y de borde en escala convectiva y también la sensibilidad a parámetros del método LETKF, como son la localización y la inflación de la matriz de covarianza de los errores. Por otro lado, se acopló el LETKF con el modelo regional Scalable Computing for Advanced Library and Environment (SCALE-RM) para asimilar observaciones reales del radar RMA1-Córdoba perteneciente al SIstema NAcional de RAdares Meteorológicos (SINARAME). Se analizó el desempeño del sistema SCALE-LETKF para un caso de estudio de una tormenta supercelular que tuvo lugar durante la campaña de medición Remote sensing of Electrification, Lightning, And Mesoscale/microscale Processes with Adaptive Ground Observations (RELAMPAGO). Los resultados obtenidos muestran que la asimilación de datos de radar impacta positivamente la representación de la ubicación, intensidad y tiempo de ocurrencia de los sistemas convectivos, a la vez que contribuye en forma eficaz en el pronóstico de fenómenos severos como lluvias intensas y ráfagas en superficie. El sistema WRF-LETKF presenta gran sensibilidad al tipo de perturbaciones empleadas para generar el ensamble de condiciones iniciales y de borde, y una mayor sensibilidad a modificaciones en la escala de localización horizontal que en el parámetro de inación. El sistema SCALE-LETKF reproduce en forma acertada y consistente la dinámica de la supercelda simulada, por lo que el conjunto de datos generado resulta de gran valor para el estudio detallado de los procesos asociados a convección húmeda profunda en nuestra región. De esta forma, los experimentos numéricos realizados permiten destacar aspectos que resultan relevantes para el diseño de un sistema de asimilación de datos de radar en escala convectiva, ponen en evidencia la factibilidad de su implementación con los recursos computacionales adecuados y demuestran el enorme potencial de este método para el desarrollo de un sistema de pronósticos por ensambles en escala convectiva en nuestro país. |
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