1. Pronósticos de Nubosidad,
Niebla y Llovizna
José Manuel Gálvez
SRG and NOAA / NWS / NCEP/WPC/DTB-International Desks
Agosto 2013
y
Mike Davison
NOAA / NWS / NCEP/WPC/DTB-International Desks
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. http://visitingparadise.com/wp-content/uploads/2012/12/lomas-de-lachay-peru.jpg
Niebla y llovizna en la
costa Central de Perú
Reverdecimiento anual del desierto
(Ecosistema de Lomas)
http://huaralnoticias.com.pe/wp-content/uploads/2013/03/neblina-en-lima.jpg
http://e.peru21.pe/102/ima/0/0/3/0/2/302635.jpg
http://www.panoramio.com/photo_explorer#vie
w=photo&position=82&with_photo_id=6812182
4&order=date_desc&user=6478303
Ejemplos
4. Niebla
●La niebla es simplemente una nube cerca a la superficie.
● 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.
¿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 Vapor de Agua
Núcleo de Condensación
2 Agua líquida
Incremento de HR
(Enfriamiento y/o
humedecimiento)
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.
Distancia
Ejemplo: corte
de temperatura
(en Celsius)
12
18
14
19
16
11
14
11
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.
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.
(3) Muchos núcleos de condensación
Temp
Altura
Masa de aire cercana a la saturación favorece
conversión de vapor de agua a agua líquida
para formar una nube cerca al suelo.
(2) Alta humedad relativa cerca al suelo
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)
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
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
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
– Cálido ascendiendo 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
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.
T=20
Td=18
T=18
Td=18
31. ¿Dónde están estos océanos fríos?
Chile-Peru-Ecuador
Corriente de Humboldt
Oeste de Norteamérica
Corriente de California
Africa Noroccidental
Corriente de Canarias
Namibia/Angola
Corriente de Benguela
Donde hay advección de agua fría y/o afloramiento
costero. Usualmente las costas oestes en el subtrópico.
32. Peru, Chile
Corriente de Humboldt
Namibia
Corriente de Benguela
California, USA
Corriente de California
Islas Canarias
Corriente de Canarias
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” : Advección Fría 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
39. • 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.
A Considerar para Niebla Marina
40. • 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
A Considerar para Niebla Marina
41. • 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.
A Considerar para Niebla Marina
42. • 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.
A Considerar para Niebla Marina
43. • 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.
Disipación e inhibición sobre agua cálida
44. • 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
Disipación sobre agua fría
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.
51. Reglas Convencionales usando el
Método de la Temperatura de Paso
• Niebla, inicialmente, se puede formar, cuando la
temperatura del sensor llega a la temperatura de paso.
• Cuando la temperatura del sensor cae un par de grados
por debajo de la temperatura de paso, pronostique el
rápido descenso de la visibilidad y el techo.
– Con la visibilidad frecuentemente cayendo a menos de 1,600
metros (1 NM).
– Ojo que este método no toma en consideración la temperatura
del subsuelo, o el terreno, lo cual puede llevar a resultados no
predecibles.
• Si la temperatura del terreno es menor que la temperatura de paso,
el riesgo de formación de niebla es mayor.
• Si la temperatura del terreno es mayor que la temperatura de paso,
el riesgo de formación de niebla es menor.
52. ¿Qué condición domina sobre territorio
Peruano?
• Por el efecto de las aguas frías en la corriente de
Humboldt, la característica marítima advectiva es la
que domina las planicies costeras de Perú.
• Efectos frontales y regiones de leve ascenso
adiabático pueden resultar en formación de niebla y
estrato al este de los Andes
55. ¿Cual de los siguientes procesos ayudan a
precondicional la atmósfera para un evento de
niebla/estrato sobre tierra?
Seleccione todas las que aplican
• Advección fría/seca seguida por advección cálida
• Superficies cálidas del mar
• Fuerte flujo tierra adentro
• Superficie de tierra fría
• Capa marítima saturada
• Superficie de tierra seca
56. ¿Cual de los siguientes procesos ayudan a
mantener/sustentar un evento de niebla y estrato?
Seleccione todas las que aplican
• Fortalecimiento de la inversión en capas bajas
• Advección Cálida
• Fuerte flujo tierra adentro
• Capa marítima saturada
• Advección de aire seco/frio
57. Formación de niebla/estrato en un medio ambiente
marítimo se favorece cuando las siguientes
condiciones están presente:
Seleccione todas las que aplican
a) Advección de aire cálido sobre agua cálida
b) Temperatura de roció de la masa es mayor o igual que
la TSM
c) Temperatura de roció es menor o igual que la mas fría
TSM
d) Advección de aire cálido sobre agua fría
e) Presencia de corrientes oceánicas frías o regiones de
ascenso
f) Gradientes apretados de TSM
58. ¿Disipación de niebla/estrato puede ser acelerado
por cual de los siguientes procesos?
Seleccione todas las que aplican
a) Bloqueo inducido por terreno/topografía
b) Cambio en trayectoria del aire la cual decrece el
tiempo una masa de aire pasa sobre una fuente de
humedad
c) Subsidencia a gran escala
d) Interacción/Llegada de un sistema dinámico
e) Mezcla turbulentica, o, transferencia de momento de
por encima de la inversión.
59. Preguntas
• ¿Qué impacto tiene el nivel, o la altura, de la
inversión en la formación de estratos y niebla?
• ¿Qué impacto tiene la advección de aire cálido y
húmedo sobre agua fría (estabilidad, nivel de
saturación)?
• ¿Por qué es operacionalmente importante el
diferenciar entre niebla por radiación vs
advección?
60. • ¿Qué características comparten los eventos de
niebla por radiación con los de advección?
• ¿Qué impacto tendría en un evento de niebla
por radiación el que la velocidad del viento
aumente a más de cinco nudos?
• ¿Bajo que condiciones se favorece la formación
de roció sobre la formación de niebla?
• ¿Si la temperatura del terreno es menor que la
temperatura de paso, que impacto puede tener
en la formación de niebla por radiacion?
Preguntas
