Determinación de la variación de los parámetros críticos ...
Los efectos de la convección en la gran...
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Los efectos de la convecci Los efectos de la convecci ó ó n n en la gran escala en la gran escala
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Los efectos de la convecciLos efectos de la conveccióón n en la gran escalaen la gran escala
Celeste Celeste SauloSaulo –– CyMCyM, 2009, 2009
FormulaciFormulacióón de ecuaciones y tn de ecuaciones y téérminos rminos que involucran a la conveccique involucran a la conveccióónn
RpQCpsecL
pss
ts
+∂
′′∂−−+
∂∂
−∇⋅−=∂∂ ωω )(V
pqec
pqq
tq
∂′′∂
−−−∂∂
−∇⋅−=∂∂ ωω )(V
I II III IV
I II III
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El efecto neto de la convecciEl efecto neto de la conveccióónn⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛∂∂
−−=−=psecLQQQ RC'')(11
ωpLqecLQ
∂∂
−−−=−'')(2
ω
HSLgdpQTwCL
gdpQ
gdpQ
Ps
PtRPsPp
Ps
PtR
Ps
Pt
++=′′++≡ ∫∫∫ = Pr)(Pr1 ρ
Flujo de Precipitaciónen superficie
Flujo de calor sensible en superficie
pvQ h
∂′′∂
≡rr ω
3
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En tEn téérminos netos:rminos netos:El calor integrado en la columna sólo puedecambiar por radiación, flujos de calor sensible desde la superficie y precipitaciónEl vapor de agua integrado en la columna sólopuede modificarse mediante la remoción de la precipitación que cae a la superficie y el aportede los flujos de humedad desde la superficieLa cantidad de movimiento total sólo puedemodificarse por fricción (es una fuerza externa al sistema). Por lo tanto, el transporte convectivoCONSERVA LA CANTIDAD DE MOVIMIENTO
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El efecto de la convecciEl efecto de la conveccióón n profunda sobre la gran escalaprofunda sobre la gran escala
QQ1c1c y Qy Q2 2 son lo que son lo que YanaiYanai y otros (1971) denominan la fuente y otros (1971) denominan la fuente aparente de calor y el sumidero aparente de humedad. aparente de calor y el sumidero aparente de humedad.
Tropical Pacific
Yanai et al., 1973, JAS
Tropical Atlantic
Yanai and Johnson, 1993
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El El efectoefecto de la de la convecciconveccióónn chatachatasobresobre la la grangran escalaescala
Nitta and Esbensen, 1974, MWR-2
500
600
700
800
900
1000-2 0 2-10 -6-14
Q2
Q1QR
(K/day)
P(hP
a)
Diferencia de q en simulacionescon y sin convección chata
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estructura
EfectosEfectos sobresobre la la grangran escalaescala cuandocuandola la convecciconveccióónn se se organizaorganiza
Efecto sobre el calentamiento
700
-2 (K/day)
convective
mesoscale
total
1000
500
200
100
2 4 60P(
hPa)
300
Yanai and Johnson, 1997
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El aporte de cada tEl aporte de cada téérmino segrmino segúún n un modelo que trabaja en escala un modelo que trabaja en escala
de nube (CRM)de nube (CRM)
Q1c: Q1c: eses dominadodominado porpor la la condensacicondensacióónnQ2 : el Q2 : el transportetransporte y la y la condensacicondensacióónn son son igualmenteigualmente importantesimportantes
10
10
5z (k
m)
(K h-1)-1 2
c-e
Q1-QRtransp
c-e
Q2
10
5z (k
m)
transp
-1-2 0 21
a bCaniaux, Redelsperger,
Lafore, JAS (1994)
Q1c y Q2 representan la retroalimentación de los procesos convectivos sobre la escala resuelta por el modelo y es lo que debemos parametrizar
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PromedioPromedio zonalzonal de Q1 de Q1 segsegúúnn el el modelomodelo IFSIFS
P (h
Pa)
Latitude
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El El conceptoconcepto del del cuasicuasi--equilibrioequilibrioArakawa y Schubert (1974) postularon que el nivel de actividadde la convección es tal que su efecto estabilizador equilibra la desestabilización que producen los procesos de gran escala
Evidencia Observacional:
GARP Atlantic Tropical Experiment (1974)
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SSííntesisntesisLa La convecciconveccióónn eses de de importanciaimportancia crucial crucial parapara el el balance global de balance global de energenergííaa y y aguaaguaLa La convecciconveccióónn genera y o genera y o influenciainfluencia unauna cantidadcantidad de de fenfenóómenosmenos importantesimportantes parapara el el pronpronóósticostico((tormentastormentas, , precipitaciprecipitacióónesnes intensasintensas, , huracaneshuracanes))En En escalasescalas horizontaleshorizontales mayoresmayores, la , la convecciconveccióónn se se encuentraencuentra en en cuasicuasi--equilibrioequilibrio con los con los forzantesforzantes de de grangran escalaescalaUn Un parparáámetrometro importanteimportante parapara la la intensidadintensidad de la de la convecciconveccióónn eses el el CAPECAPELa La convecciconveccióónn afectaafecta la la atmatmóósferasfera a a travtravééss de la de la condensacicondensacióónn / / evaporacievaporacióónn y el y el transportetransporteturbulentoturbulento
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SSííntesisntesisEl El efectoefecto de la de la convecciconveccióónn sobresobre laslas escalasescalasmayoresmayores dependedepende del del tipotipo de de convecciconveccióónn y de la y de la situacisituacióónn sinsinóópticapticaLa La convecciconveccióónn chatachata estestáá presentepresente sobresobre grandesgrandesextensionesextensiones ((mayormentemayormente oceoceáánicasnicas), ), determinadetermina la la rere--distribucidistribucióónn de los de los flujosflujos de de superficiesuperficie y el y el tranportetranporte de vapor y de vapor y cantidadcantidad de de movimientomovimiento desdedesdelos los subtrsubtróópicospicos haciahacia la la zonazona de de convergenciaconvergencia interinter--tropicaltropicalQ1, Q2 and Q3Q1, Q2 and Q3 son son cantidadescantidades queque reflejanreflejan el el efectoefectomediomedio (en (en tiempotiempo y y espacioespacio) de la ) de la convecciconveccióónn((escalaescala no no resueltaresuelta) y del ) y del calentamiento/secamientocalentamiento/secamientoestratiformeestratiforme ((escalaescala resueltaresuelta))
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Material complementarioMaterial complementario
DerivaciDerivacióón completa de la temperatura n completa de la temperatura potencial equivalentepotencial equivalente
La convección en un diagrama Ө ; -p
θ
Θe(T,q)Θesat(T)
Θe se conserva en un ascenso ad. húmedo
CAPE
GATE Sounding
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Importancia del tipo de proceso Importancia del tipo de proceso adiabadiabáático en el CAPEtico en el CAPE
CAPE CAPE –– adiabadiabááticotico reversible sin reversible sin congelamientocongelamiento vs. vs. adiabadiabááticotico irreversibleirreversible
Emanuel, 1994
