Academic literature on the topic 'Capa límit (Meteorologia)'

Abstract Maximum altitudes of soaring migration for White Pelicans (Pelecanus onocrotalus), White Storks (Ciconia ciconia), Lesser Spotted Eagles (Aquila pomarina), and Honey Buzzards (Pernis apivorus) were measured in central west Israel and compared to the upper boundary of thermal convection and thermal intensity as predicted by the convection model ALPTHERM. The model predictions of upper boundary of convection explained at least 20% of the variance in maximum altitudes of migration for each species studied. Each species used thermal convection differently. White Pelicans, with the largest wing loading, used 54% of the thermal boundary layer, as calculated by dividing the maximum flight altitude by the modeled thermal depth. White Storks and Lesser Spotted Eagles used 69% and 65%, respectively; Honey Buzzards, with the lowest wing loading, used 95% of the thermal boundary layer. Mean lift rate of convection had a stronger effect on maximum altitudes of flight or the proportion of the thermal boundary layer used by Lesser Spotted Eagles and Honey Buzzards, than it did on storks and pelicans. Honey Buzzards, which combine flapping with soaring flight, were not confined to the thermal boundary layer. Changes in migration altitudes within a species and differential use of thermal convection between species were related to a combination of upper boundary of thermal convection, average lift rate, migratory behavior, wing loading, topography, and additional local meteorological conditions. Uso Diferencial de la Convección Térmica por Aves que Realizan Vuelos Planeados Elevados Sobre Israel Central Resumen. Se midieron las alturas máximas de planeo elevado durante la migración al oeste de Israel central para Pelecanus onocrotalus, Ciconia ciconia, Aquila pomarina y Pernis apivorus, y se compararon con el límite superior de la convección y la intensidad térmica predicho por el modelo de convección ALPTHERM. Las predicciones del límite superior de convección del modelo explicaron al menos el 20% de la varianza en alturas máximas de migración para cada especie estudiada. Cada especie utilizó la convección térmica de una forma diferente. Pelecanus onocrotalus, la especie con la mayor carga alar, utilizó el 54% de la capa térmica límite, lo que se calculó dividiendo la altura máxima de vuelo por la profundidad térmica modelada. Ciconia ciconia y A. pomarina usaron el 69% y 65% de la capa térmica límite, respectivamente; P. apivorus, la especie con menor carga alar, utilizó el 95%. La tasa promedio de fuerza ascensional de convección tuvo un efecto más marcado en las alturas máximas de vuelo o la proporción de la capa térmica utilizada en A. pomarina y P. apivorus que en P. onocrotalus y C. ciconia. Pernis apivorus, que combina el aleteo con el vuelo planeado, no estuvo confinada a la capa térmica límite. Los cambios en las alturas de migración dentro de una especie y el uso diferencial de la convección térmica entre especies estuvieron relacionados con una combinación del límite superior de la convección térmica, la tasa promedio de fuerza ascensional, el comportamiento migratorio, la carga alar, la topografía y condiciones meteorológicas locales adicionales.

The atmospheric boundary layer in stably-stratified conditions and over non-homogeneous terrain becomes a complex system with many interactions of physical processes occurring in a wide range of different spatial and temporal scales. During clear sky night-time or in any stably-stratified conditions intermittent turbulent events and gravity waves are usually present in the stable boundary layer (SBL), which can substantially modify the flow structure. In addition, the circulations in stable flows can be strongly driven by the underlying and surrounding topography, generating katabatic winds, density currents and low level jets, which in turn, trigger gravity waves and turbulence. This thesis aims to contribute to a better comprehension of some of the processes and phenomena occurring in the SBL and over complex terrain areas. In order to understand and quantify the unknown atmospheric processes one can distinguish three different procedures that are very well connected: theoretical descriptions, experimental campaigns and numerical modeling. The numerical models allow us to further understand the experimental data, to test the theoretical relationships or to simulate processes which are very difficult to measure. Principally, in this thesis we have used numerical models to deal with the uncertainties that arise in stably-stratified flows and over heterogeneous terrain and to explore the model capabilities and limitations to resolve them. These numerical weather prediction models (NWP) contain the primitive equations of the atmosphere to describe and forecast the flow motions and properties. In this thesis we have employed one of the worldwide known NWP model, the Weather Research and Forecasting (WRF) model, using two different approaches: the mesoscale approximation and the large eddy simulation (LES). While the mesoscale methodology has allowed us to investigate the flow circulation patterns in a wide range of scales, the LES approximation has enabled us to explicitly resolve the turbulence and describe its structure. In this thesis each methodology has been applied to investigate these different purposes. Using the WRF model with the mesoscale approach we have determined the origin of a density current that generated internal gravity waves over the "Centro de Investigaciones de la Baja Atmosfera"(CIBA) site. We have seen that the long distance mesoscale sea-breeze circulation and the night-time katabatic flows originated at the surrounding complex topography were the origin of the density current which generated displacement in the air parcels and periodic oscillations. In this thesis we have also investigated the vertical turbulence structure using the LES approximation of the WRF model. As a previous step, we have first validated the WRF-LES model in the SBL with a reference case by a comparison of the first and second order moments profiles. Using different wind speed initial conditions we reproduce neutrally and stably stratified flows. However, different from the reality, stably stratified flows are strongly coupled with the surface and turbulence is always maintained. We have shown how the turbulence intensity increases sharply with the wind speed at each height above ground but the rate of increase (slope) is not maintained, as we would expect. It seems that the the top domain potential temperature inversion affects the flow turbulence structure over the whole domain. Finally, we have studied topographically generated gravity waves over the Pyrenees and specifically simulated a trapped lee wave event using the mesoscale approximation with WRF. We have seen that the model is able to reproduce the gravity waves at the lee side of the mountain range with periodic oscillations in all magnitudes. We have seen that 1-km horizontal resolution is necessary to capture the wave field. We have also showed that upstream conditions have to be well represented to capture the adequate wave characteristics.<br>La capa límit atmosfèrica és la part més baixa de l'atmosfera terrestre on s'hi desenvolupa la vida humana. En condicions d'estratificació estable i sobre terreny no homogeni esdevé un sistema molt complex amb múltiples interaccions dels processos físics que hi tenen lloc. Per a entendre i quantificar algunes de les incerteses que planteja l'atmosfera a la capa límit en aquesta tesi principalment hem utilitzat eines de simulació numèrica. Els models numèrics permeten la comprensió més enllà de les dades experimentals, així com testejar les descripcions teòriques, a més de simular fenòmens que són molt difícils de mesurar. L'objectiu és, doncs, contribuir a la comprensió dels fenòmens que tenen lloc a la capa límit en condicions d'estratificació estable i sobre àrees de terreny complex i explorar les capacitats i les limitacions de la seva modelització numèrica. D'entre els principals resultats, fent ús del model WRF en l'aproximació de mesoscala, hem determinat l'origen d'una corrent de densitat que va donar lloc a ones de gravetat interna en la zona del Centro de Investigaciones de la Baja Atmósfera (CIBA). Hem vist que una massa d'aire amb origen de brisa marítima juntament amb els vents catabàtics originats a les cadenes muntanyoses del voltant són l'origen de la corrent de densitat que genera ones de gravetat al seu pas per l'àrea del CIBA. Per altra banda, hem explorat l'estructura vertical de la turbulència en condicions neutrals i estables fent ús del model WRF en l'aproximació LES (WRF-LES). S'han investigat els règims de intensitat de turbulència en funció de la velocitat del vent i s'ha obtingut una relació semblant a les observacions en situació de forta turbulència. Veiem les condicions de contorn del model a la superfície i al límit superior poden afectar molt significativament l'estructura dels remolins. Finalment, l'estudi de les ones de muntanya sobre la orografia complexa del Pirineu amb el model WRF en el mode mesoscalar ha permès avaluar la capacitat del model per a representar l'esdeveniment i la variació en els resultats en funció de les seves diferents opcions físiques i de configuració.

Antofagasta (23.4° S, 70.4° W) se encuentra ubicada en uno de los bordes de la zona de estratocúmulos (Sc) del sector Este del Anticiclón del Pacífico Sur. Esta cubierta de nubes tiene un gran efecto sobre el sistema climático, afectando el balance radiativo del planeta. Existen distintos estudios en esta zona que han caracterizado y buscado mecanismos que puedan explicar las variaciones en la Capa Límite (CL) de Antofagasta. Sin embargo, muchos de éstos estudian las variables por separado y en distintos periodos de tiempo. En este trabajo se intenta hacer un análisis más integral que relacione la variabilidad de superficie, la inversión de subsidencia y la nubosidad en la zona. Para que esta caracterización fuera lo más consistente posible, se generó una base de datos validada de radiosondeos para Antofagasta entre los años 1957 y 2008. Con esta base de datos, además de las observaciones de superficie realizadas por la Dirección Meteorológica de Chile en el aeropuerto de Cerro Moreno, se definieron parámetros que describen la CL en la zona. Se comenzó con la identificación de la inversión de subsidencia, principalmente de la base de ésta (Zb), que se consideró como el tope de la CL. Esta altura se concentra entre los 700 y 1200 metros sobre el nivel de mar (msnm). El ciclo diario de Zb es más marcado en la estación de primavera, en la cual presenta una menor altura en la tarde (00Z) en comparación a la mañana (12Z), posiblemente, debido en parte al aumento en la tarde de la divergencia del flujo zonal sobre la inversión, lo que aumentaría la subsidencia y se sumaría al descenso de gran escala. El ciclo anual de Zb mostró que las menores alturas se encuentran en invierno y primavera con promedios alrededor de 850 msnm, mientras que las mayores alturas medias se concentran en verano, con medias alrededor de 1100 msnm. La nubosidad, caracterizada a partir del techo nuboso, tiene una ocurrencia más frecuente en la primavera y durante las noches. Las variables termodinámicas promediadas en la CL muestran un pronunciado ciclo estacional caracterizado por menor temperatura potencial, mayor humedad relativa (HR) y menor razón de mezcla (q) en el periodo invierno-primavera. Luego de la caracterización general de algunos parámetros de la CL, se identificaron las diferencias entre tener noches con y sin nubes. Para las variables de superficie las principales diferencias fueron: un descenso mayor de la temperatura y por consiguiente una mayor HR en el caso de noches sin nubes, debido principalmente a un mayor enfriamiento radiativo. Como consecuencia de lo anterior, el nivel de condensación por ascenso resulta más bajo en el caso de las noches despejadas. La altura de la base de la inversión no muestra una diferencia importante bajo las dos condiciones de nubosidad nocturna en verano; no así en primavera, donde esta altura es menor en el caso de noches despejadas. Sólo en primavera la razón de mezcla con noches nubladas es prácticamente constante con la altura dentro de la CL lo que indicaría una buena mezcla. La componente zonal del viento no presenta diferencias importantes bajo los 1500 m para ambas estaciones ni condiciones nubosas. En cambio, la componente meridional del viento bajo los 1000 m presenta en primavera viento del sur más intenso en el caso despejado. En verano no se observaron cambios entre ambas condiciones nubosas. Los resultados más destacados del análisis de las series temporales son una tendencia al descenso de la base y del tope de la inversión, así como de la altura del techo nuboso, de16, 22 y 84 m/década, respectivamente. Estos resultados sugieren que el espesor de los estratocúmulos puede haber aumentado en los últimos años. Las inversiones superficiales han ido aumentando su frecuencia a lo largo del tiempo, lo que podría tener una relación con una disminución de la cobertura nubosa.

Magíster en Meteorología y Climatología<br>Ingeniero Civil Matemático<br>Se ha sugerido que el espesor óptico de aerosoles (AOD) derivado a partir de sensores a bordo de satélites puede ser un complemento a las mediciones superficiales de concentración de aerosoles en la capa límite. Se explora si esto es aplicable en el caso de Santiago de Chile, comparando el producto de AOD derivado de la señal satelital del instrumento MODerate resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) con diez años de mediciones in situ de concentraciones de material particulado parcialmente respirable (PM10) y totalmente respirable (PM2.5). Para ello, se desarrolla y aplica un modelo numérico simple de AOD en base a mediciones de concentración de material particulado en superficie, altura de capa límite y propiedades de aerosoles obtenidas de la literatura junto con la información disponible de estos parámetros para la ciudad de Santiago. El modelo captura la variabilidad estacional del AOD cuando es comparado con las observaciones obtenidas con un fotómetro solar de la red AErosol RObotic NETwork (AERONET) y también captura la variabilidad diurna en el caso de una campaña de un día. La variabilidad estacional opuesta entre la altura de la capa límite y la concentración de material particulado en superficie son las principales responsables de una estacionalidad débil del AOD simulado. Se observa una marcada estacionalidad del AOD satelital opuesta a la estacionalidad de la concentración de material particulado en superficie. Por otro lado y debido a la poca cantidad de mediciones simultáneas de AERONET y MODIS, se incluyen las simulaciones en la comparación de AOD. Se observa una considerable diferencia entre el comportamiento estacional del AOD simulado y el derivado de MODIS. En trabajos anteriores se sugiere que la presencia de nubes cirrus es la causa de la estacionalidad opuesta. En este estudio se deduce que aparentemente esta estacionalidad no se debe a la presencia de nubes cirrus. Con el uso de un modelo de reflectancia de superficie y sus parámetros derivados de MODIS, se propone que la diferencia entre la variación estacional del AOD de MODIS y aquella simulada se explica en gran parte por estimaciones inadecuadas de la reflectancia de la superficie y en menor grado por la selección inadecuada de propiedades ópticas y de proporción de fracción fina del aerosol en el algoritmo de MODIS. Se muestra que esta proposición se sustenta observacionalmente en el caso de Buenos Aires, donde se compara el AOD de MODIS con el observado por AERONET.

La ciudad de Santiago (33.5 ºS, 70.6 ºW) presenta una compleja geografía que deriva en especiales características de las variables de capa límite, además de la ocurrencia de eventos de alta concentración de material particulado, asociados a estas características. El desarrollo de la capa de mezcla diurna en Santiago se documenta en este estudio, usando datos de un nefobasímetro ubicado en el centro de esta ciudad, para un período de 9 meses. Para complementar el análisis se utilizan, además, datos de estaciones meteorológicas automáticas ubicadas en la cuenca de Santiago, datos de un perfilador acústico y resultados de una simulación con el modelo numérico de mesoescala MM5, hecha para un período de ocurrencia de capas de mezcla someras en la cuenca. Se aplicó un algoritmo para diagnosticar, a partir de los perfiles de reflectividad del nefobasímetro, la altura de capa de mezcla (HCM) en Santiago, el cual tiene buenos resultados durante días mayormente despejados y con una significativa concentración de partículas en el aire. Este análisis muestra que la HCM media a las 14 HL fluctúa entre los 400 m durante otoñoinvierno y los 700 m durante primavera-verano, con mayor dispersión de valores durante este último período. Se encontró una relación directa entre el balance de energía superficial y la HCM a las 14 HL, con un porcentaje de entre 20% y 40% de radiación solar incidente ocupada en el crecimiento y calentamiento de la capa de mezcla (CM) diurna, indicativo de la gran influencia que tiene el balance de energía superficial en la evolución de CM. Por otro lado, se identificaron episodios en que la advección de capa límite marina costera parece afectar de manera importante el balance de energía de la cuenca, especialmente durante primavera-verano. La estabilidad nocturna en la cuenca también es un factor importante en la evolución de CM, dando lugar en algunos casos a eventos de CM muy someras durante invierno, asociados con gran calentamiento sobre la capa límite y el consiguiente aumento de la estabilidad cerca de la superficie. Los resultados de la modelación de mesoescala reproducen de buena forma estos eventos de CM someras, aunque asociados a una disminución del flujo de calor sensible superficial y a una moderada amplitud térmica a 10 m, a diferencia de las observaciones, que sugieren que estos eventos de CM someras responden a un calentamiento del aire sobre la capa límite, un incremento importante de la estabilidad en la masa de aire de la cuenca y una amplitud térmica superficial también alta.