Versión para imprimir

Secuencia de imágenes visibles de 1 km del GOES 8

La secuencia de imágenes visibles de 1 km tomadas por el GOES 8 a media tarde, entre las 19:45 y las 21:15 UTC del 18 de julio de 1996, ya muestra el desarrollo de tormentas convectivas aisladas pero intensas en las zonas del centro y norte central de Wisconsin. Los cúmulos de fuerte desarrollo vertical marcan la posición del frente frío que durante este período se extiende desde la tormenta en Wisconsin central hasta el extremo sureste de Minnesota. Una aglomeración de convección a lo largo del frente, indicada por la flecha en la última imagen de la secuencia, representa el comienzo de lo que eventualmente será una tormenta supercelular y, para las 00:05 UTC, generará el tornado de intensidad F5 en Oakfield.

Haga clic aquí para ver la animación.

Fotogramas de la secuencia del canal VIS del GOES 8

Secuencia de agua precipitable

Examine la secuencia de imágenes de productos derivados de vapor de agua precipitable total de 10 km del GOES 8 de las 11:46 a las 20:46 UTC. Ésta y las siguientes secuencias de imágenes de productos derivados de la sonda atmosférica del GOES capturan bien la evolución del ambiente antes del desarrollo de la tormenta. Las masas de aire húmedas y secas se resaltan por medio de un código de colores (rojo a amarillo a azul a beige), mientras que las nubes se muestran en tonos de gris. Observe los altos valores de humedad (50 mm o más) que se extienden de Nebraska y Kansas hasta Indiana y el sur de Michigan. La animación de la secuencia ayuda a ver el flujo cálido y húmedo que se origina en el Golfo de México.

Observe además las regiones localizadas de contenido muy alto de agua precipitable (55 mm o más) en Wisconsin central. A medida que la humedad se evapora del suelo saturado por las fuertes lluvias de la noche anterior en el sur y el suroeste de Wisconsin y el norte de Illinois, esa humedad adicional se transporta hacia la región de Wisconsin central. Durante este período, el aire más seco (< 30 mm) del estado de Dakota del Sur se ve transportado hacia el extremo oeste central de Wisconsin. Esto indica el avance de un flujo en altura más seco y más fuerte proveniente del oeste que contribuirá a desestabilizar aún más la masa de aire delante del frente frío.

Imagen de producto derivado de agua precipitable de la sonda atmosférica del GOES 8
de las 11:46 UTC del 18 de julio de 1996

Haga clic aquí para ver la animación.

Imagen de producto derivado de agua precipitable de la sonda atmosférica del GOES 8
de las 20:46 UTC del 18 de julio de 1996

Secuencia de índice de elevación

A continuación se muestran las imágenes de productos derivados de índice de elevación para el mismo período de las 11:46 a las 20:46 UTC. La estabilidad atmosférica en las zonas de recuperación despejadas se indica mediante un código de colores en el cual el marrón y beige indican aire estable y el rojo indica el aire más inestable. Aquí también las nubes se presentan en gris. Durante este período se nota desestabilización y aire generalmente inestable delante del frente que se extiende desde Wisconsin central hasta Nebraska. Observe que más adelante en el período se forman concentraciones de fuerte inestabilidad (índice de elevación de -8 a -10 °C) sobre Wisconsin central, dentro del sector cálido. También se observa la llegada de aire estable (índice de elevación de +2 °C) en la zona oeste de Wisconsin central.

Imagen de producto derivado de índice de elevación de la sonda atmosférica del GOES 8
de las 11:46 UTC del 18 de julio de 1996

Haga clic aquí para ver la animación.

Imagen de producto derivado de índice de elevación de la sonda atmosférica del GOES 8
de las 20:46 UTC del 18 de julio de 1996

Imágenes visibles de 1 km

Examine las dos imágenes visibles de 1 km tomadas a las 20:45 y las 23:45 UTC. Las tormentas sobre Wisconsin central han seguido desarrollándose delante del frente frío y han llegado al este del estado. Ahora se están formando numerosas tormentas supercelulares a lo largo de las zonas del este central y noreste de Wisconsin. A las 00:05 UTC, 20 minutos después de que se tomara esta imagen, un poderoso tornado de intensidad F3/F4 tocó tierra justo al oeste de Oakfield, Wisconsin, que está a 15 km al sur-suroeste de la punta sur del lago Winnebago. El tornado arremetió contra el poblado a las 00:15 UTC provocando graves daños, aunque afortunadamente no alcanzó la intensidad máxima de F5 sino hasta después de haber pasado al este de la ciudad. Note que para las 23:45 UTC la tormenta grande visible a las 20:45 UTC en Wisconsin central se había desplazado al norte del lago Winnebago. La tormenta de Oakfield se desarrolló y se desplazó hacia el sureste al sur de esa primera tormenta grande.

Observación de gradientes de humedad en secuencias de agua precipitable

Examine las imágenes de productos derivados de agua precipitable de las 23:46 UTC. Observe que a medida que el frente frío atravesaba Wisconsin, las tormentas en el este de Wisconsin permanecieron en el gradiente de humedad. Los valores de agua precipitable obtenidos por radiosonda a las 00 UTC coinciden bastante bien con las imágenes de productos derivados de la sonda atmosférica del GOES. Cabe observar que los patrones de humedad que se notan en seguida en las imágenes de productos derivados de alta resolución horizontal, incluidos los ejes húmedo y seco, no son tan evidentes a partir de las observaciones mucho más aisladas de la atmósfera superior.

Índice de elevación del GOES con datos de radiosondas superpuestos

Esta imagen de producto derivado de índice de elevación de las 23:46 UTC también coincide en general las imágenes de productos derivados de la sonda atmosférica y las observaciones de radiosondas de las 00 UTC. Observe que aunque tiende a haber más nubosidad al este y al sur del frente que ahora se encuentra en el este de Wisconsin, los gradientes en el campo de estabilidad alineado con el frente son aún evidentes, como lo son también las concentraciones aisladas de aire inestable delante del frente y las tormentas severas.

Comparación de imágenes VIS e índice de elevación del GOES 8

La figura anterior muestra las imagen visible de 1 km del GOES 8 tomada a las 23:45 UTC sobre Wisconsin central (arriba) y la imagen de producto derivado antecedente de la sonda atmosférica del GOES 8 de las 20:46 UTC (abajo). El tornado de Oakfield ocurrió a las 00:15 UTC justo al sur del lago Winnebago, en el este de Wisconsin. La flecha marca la posición de Oakfield en la imagen visible. Observe que el índice de elevación presenta una zona aislada de aire inestable (-7 °C) sobre Wisconsin central que se localizaba delante de las tormentas en fase de desarrollo. Incluso con la nubosidad al sur y al este de la zona, podemos tener un alto nivel de confianza en que cualquier tormenta capaz de penetrar el aire inestable podría desarrollarse rápidamente y volverse severa. Una alerta emitida a tiempo por el Servicio Nacional de Meteorología (National Weather Service, o NWS) de EE.UU. ayudó a prevenir la pérdida de vidas, pese a los fuertes daños a la propiedad.

Resumen

Este caso ilustra los puntos siguientes:

• Las imágenes derivadas de los productos de la sonda atmosférica (imágenes de productos derivados) pueden representar gradientes espaciales y cambios de humedad y estabilidad atmosférica sobre regiones extensas. Esta información es particularmente esencial en las áreas donde se producen cambios rápidos en los campos de humedad y estabilidad.
• Cuando se combinan, las imágenes del generador de imágenes y las imágenes de productos derivados de la sonda atmosférica del GOES pueden brindar una visión más completa y detallada de los eventos que ocurren antes de la tormenta de lo que obtenemos al usar sólo datos convencionales.
• Las nubes tienen un impacto negativo en la cobertura de las imágenes de productos derivados, ya que los canales infrarrojos de la sonda atmosférica no pueden percibir a través de las nubes. Sin embargo, la información sobre las nubes se puede usar para el producto nubes del sistema ASOS.
• La disponibilidad horaria de imágenes de productos derivados aumenta enormemente la oportunidad de resolver tendencias importantes y gradientes de mesoescala, especialmente cuando las nubes comienzan ocultar ciertas áreas a una hora determinada de observación.

Volver al comienzo de la página

5.3 22 de mayo de 1995: línea seca sobre las planicies del sur

Cobertura y tendencias de humedad atmosférica en las imágenes de productos derivados de la sonda atmosférica

Introducción

Los datos de la sonda atmosférica del GOES han sido probados en el diagnóstico de los cambios horarios de estabilidad atmosférica y humedad alrededor de las fronteras y las zonas de convergencia. Se realizó un análisis del proyecto VORTEX del conjunto de datos correspondiente a un caso ocurrido el 22 de mayo de 1995, cuando se formaron tormentas convectivas dispersas delante de una fuerte línea seca en el norte de Texas y Oklahoma occidental. Usando como primera aproximación los pronósticos de 6 a 12 horas del modelo NGM y los datos de superficie sinópticos horarios (imagen de la izquierda anterior), se derivaron los perfiles de temperatura y humedad recuperados de las radiancias horarias de la sonda atmosférica del GOES 8. Los datos recuperados se procesaron con una resolución de 30x30 km para compararlos con los sondeos de mesoescala del proyecto VORTEX (imagen de la derecha anterior). Además, las estimaciones de campos de visión individuales (10x10 km) de agua precipitable se realizaron mediante un algoritmo físico y no lineal de recuperación de datos. Estos datos recuperados individuales de CdV se usan para las imágenes de productos derivados. Para este caso, se muestran los datos recuperados de primera aproximación superpuestos a las imágenes de agua precipitable derivadas para el período de 6 horas que comienza a las 17:45 UTC.

Comparación del campo de primera aproximación de agua precipitable del modelo NGM con los datos recuperados del GOES y los datos de superficie

En las primeras dos imágenes de agua precipitable (arriba), se compara el campo de inicialización del modelo NGM (izda.) con los datos recuperados del GOES 8 (dcha.) a las 17:46 UTC. Los números pequeños en las imágenes corresponden a la primera aproximación (izda.) y a los datos de 30x30 km recuperados por el GOES (dcha.). Los números más grandes corresponden a los lugares de las observaciones de radiosonda. La imagen de producto derivado se genera a partir de los datos de campos de visión (CdV) individuales recuperados a una resolución de 10x10 km. Las nubes se muestran en gris y blanco, con el brillo proporcional a la altura (más altas=más frías=más brillante).

A las 17:46 UTC los campos de agua precipitable de la primera aproximación, del GOES 8 y de las observaciones de radiosondas coinciden bastante bien cerca de los lugares de las observaciones de radiosonda. Los datos recuperados por el GOES 8 realzan la información, intensificando el gradiente entre los lugares de las observaciones de radiosonda. Una reducción de los valores de agua precipitable es aparente a lo largo del norte de Texas hasta Nuevo México (los valores bajaron desde cerca de 30 hasta 10 mm o más). Observe que los datos recuperados del GOES 8 intensifican el gradiente en esta área aumentando el campo de agua precipitable a más de 30 mm (35 mm como máximo) en la región entre Ardmore, Oklahoma y Amarillo, Texas. El campo de primera aproximación es mucho más uniforme en esta área, con valores de 30 mm o menos.

Encontramos otra zona de cambio cerca de Lubbock, Texas, donde los datos recuperados del GOES 8 han agregado un poco de humedad justo al este de dicha ciudad. Más importante, sin embargo, es el hecho de que el GOES ha reducido a 8 mm los valores de agua precipitable de la primera aproximación justo al oeste de Lubbock, que oscilaban entre 12 y 16 mm. Esta cantidad de desecación es importante y revela la presencia de un gradiente mucho más fuerte a lo largo de la línea seca.

Comparación del paso de una línea seca: datos del GOES y de superficie frente a imágenes del modelo NGM

En las figuras siguientes, a la izquierda se muestran las imágenes de agua precipitable horarias de la aproximación del modelo NGM entre las 17:46 y las 22:46 UTC y a la derecha las correspondientes imágenes de agua precipitable del GOES. Tanto en el modelo NGM y como en los datos recuperados del GOES, el agua precipitable muestra claramente el lento movimiento hacia el este de la línea seca. La línea seca desarrolla un abultamiento o curva y avanza más hacia el este justo al sur de la región al norte de Texas, al este de Lubbock (LBB). Los detalles en la intensificación del gradiente y el movimiento de la línea seca son más aparentes en los sondeos del GOES. Las tormentas convectivas comienzan al norte de este lugar.

Comparación del agua precipitable de primera aproximación del modelo NGM (izda.)
y la imagen de producto derivado de agua precipitable de la sonda atmosférica del GOES 8
de las 17:46 UTC del 22 de mayo de 1995

Haga clic aquí para ver la animación.

Comparación del agua precipitable de primera aproximación del modelo NGM (izda.)
y la imagen de producto derivado de agua precipitable de la sonda atmosférica del GOES 8
de las 22:46 UTC del 22 de mayo de 1995

Comparación de gradientes de humedad: datos del GOES y de observaciones de radiosondas frente a imágenes del modelo NGM

En las dos imágenes de esta figura, se compara el campo de primera aproximación de agua precipitable del modelo NGM (izda.) con el agua precipitable recuperada por el GOES 8 (dcha.) a las 23:46 UTC. En ese momento, el impacto de los datos recuperados por el GOES 8 sobre el campo de agua precipitable es incluso más drástico, ya que en los datos recuperados del GOES el gradiente es mucho más intenso a lo largo de la línea seca en el oeste de Texas. Ciertos datos de las observaciones de radiosonda para Lubbock, cuyo valor de agua precipitable ha bajado de 18 mm a las 18 UTC a 9 mm a las 00 UTC, corroboran la desecación. Tanto la primera aproximación como los valores del GOES 8 son algo más húmedos que las observaciones de radiosonda tomadas sobre Lubbock. Los valores del GOES 8 son ligeramente más húmedos sobre Nuevo México, pero más secos al oeste de Amarillo.

La corrección más importante se realiza al este de Amarillo y Lubbock, a lo largo de la línea seca. En estas áreas, los datos recuperados por el GOES 8 han aumentado los valores de agua precipitable a más de 30 mm, con un valor máximo de 34 mm. Esto representa un aumento de 5 a 8 mm sobre una zona bastante grande. Más al este, los datos recuperados de agua precipitable del GOES 8 muestran un sesgo hacia la humedad cerca de Fort Worth (GOES=36, aproximación del modelo NGM=30, observaciones de radiosondas=28). Sin embargo, cerca de Ardmore, los valores del GOES se acercan más (GOES=32, aproximación del modelo NGM=29, observaciones de radiosondas=33).

Comparación de gradientes de humedad: datos del GOES y observaciones de radiosondas

Las dos imágenes de la figura anterior muestran los datos de superficie sobre la imagen de agua precipitable del GOES de las 17:46 UTC (izda.) y las 23:46 UTC (dcha.). Los datos de punto de rocío en la superficie respaldan los valores de mayor humedad de los datos recuperados por el GOES 8 inmediatamente al este de la línea seca desde Amarillo hasta el sur de Midland, Texas. Los puntos de rocío en la superficie muestran que los altos valores de humedad se extienden desde el este de Texas a lo largo de todo el estado de Oklahoma. Observe que los datos de superficie por si solos no muestran la profundidad del campo de humedad en sentido vertical. Los datos recuperados del GOES agregan mucho detalle al campo de agua precipitable, ya que resaltan el gradiente en el área de la línea seca.

Haga clic aquí para ver la animación.

Fotogramas de una secuencia de agua precipitable de la sonda atmosférica del GOES 8
entre las 17:46 y las 23:46 UTC del 22 de mayo de 1995 con los valores de agua precipitable
de las observaciones de radiosondas y de superficie superpuestos

Examine el agua precipitable del GOES más los datos de superficie en la secuencia de la derecha tomada entre las 17:46 y las 23:46 UTC. Observe el mayor detalle espacial que agregan las imágenes de productos derivados de agua precipitable del GOES, especialmente en comparación con los datos disponibles de las observaciones de radiosondas. La animación subraya el hecho de que los datos recuperados por el GOES cada hora brindan un buen grado de continuidad entre los dos momentos. La capacidad de seguir el movimiento y la evolución de los detalles del campo de humedad en y alrededor de la línea secas y los frentes puede ayudarnos a producir boletines y advertencias a corto plazo de mayor exactitud para la actividad convectiva.

Resumen

Este caso ilustra los puntos siguientes:

• El uso de las imágenes de productos derivados de la sonda atmosférica del GOES permite realzar la resolución espacial y la cobertura de humedad atmosférica.
• Los datos de agua precipitable recuperados por la sonda atmosférica del GOES y las imágenes de productos derivados agregaron importantes detalles de mesoescala al campo de humedad cerca de una línea seca activa sobre el oeste de Texas.
• La disponibilidad de información más detallada sobre la variabilidad espacial de la humedad a intervalos horarios permitió mejorar el seguimiento del movimiento y la evolución de la línea seca.
• Aunque este caso se centra en la evolución de una línea seca, los datos de agua precipitable recuperados por el GOES se pueden usar en muchas otras situaciones (frentes, límites de corrientes de salida, etc.).

Volver al comienzo de la página

5.4 20 de marzo de 1996: agua precipitable sobre el Golfo de México

Resolución y cobertura espacial

Introducción

La figura siguiente muestra el agua precipitable del modelo NGM a las 12 UTC empleado como campo de primera aproximación para la recuperación de agua precipitable de la sonda atmosférica del GOES 8. Los valores trazados se interpolaron de la malla de 40 km del modelo NGM para que coincidieran con el campo de visión (CdV) de 5x5 (50x50 km) de las áreas de recuperación de la sonda atmosférica del GOES 8. Observe que sólo se han trazado aquellos valores de la aproximación del modelo NGM ubicados con éxito cerca de un valor recuperado del GOES 8. Los números de tamaño más grande son las correspondientes observaciones de radiosonda para agua precipitable y la imagen de fondo es la imagen de 10 km del canal 8 de ventana infrarroja tomada a las 11:46 UTC por la sonda atmosférica del GOES 8.

Los valores trazados están codificados con los siguientes colores:

Se generaron estadísticas de comparación formando parejas de los datos de la primera aproximación y las observaciones de radiosonda ubicados dentro de 0,25 grados de latitud/longitud uno del otro. Este proceso generó 36 parejas para la región indicada. Observe que al menos sobre tierra y a lo largo de las regiones costeras la primera aproximación de agua precipitable del modelo NGM exhibe un sesgo hacia la sequedad de 4,2 mm en comparación con las observaciones de radiosonda del agua precipitable. ¿Es posible que exista un sesgo del modelo de al menos la misma magnitud sobre el Golfo de México, donde contamos con pocas observaciones de radiosonda?

Comparación del agua precipitable del GOES y de las observaciones de radiosondas

La figura anterior presenta los datos de agua precipitable recuperados por la sonda atmosférica del GOES 8 con los valores correspondientes al CdV de 5x5 de cada área de recuperación. La imagen de fondo fue tomada con el canal 8 de la sonda atmosférica del GOES 8 a las 11:46 UTC. La comparación de los valores de agua precipitable recuperados por el GOES 8 con las observaciones de agua precipitable de radiosonda revela que los datos recuperados por el GOES se aproximan mucho más a los valores de las observaciones de radiosonda. El sesgo de 1,1 mm (hacia la humedad, en este caso) de los datos recuperados por el GOES para las 36 comparaciones con las observaciones de radiosonda es mucho menor.

Compare el agua precipitable del GOES con el agua precipitable de la aproximación del modelo NGM de la figura anterior. Los datos recuperados por el GOES sobre el Golfo de México indican una atmósfera considerablemente más húmeda, que se aproxima a los 10 mm en ciertas zonas. Esta comparación entre los datos del GOES y de la aproximación del modelo NGM nos permite derivar dos puntos importantes: los datos de agua precipitable recuperados por el GOES agregan información esencial acerca del campo de humedad y mejoran la aproximación de agua precipitable de los modelos numéricos que ahora incorporan datos satelitales. La información adicional resulta particularmente importante en las regiones tales como el Golfo de México, donde contamos con pocos datos. ¿Existe otra fuente de información sobre la humedad que pueda ayudar a corroborar los datos recuperados por el GOES? Siga leyendo para obtener más información.

Comparación del agua precipitable del SSM/I y de las observaciones de radiosondas

La figura anterior muestra los datos de agua precipitable recuperados con el sensor especial y generador de imágenes de microondas (Special Sensor Microwave/Imager, o SSM/I) sobre el Golfo de México. Los valores de agua precipitable de las observaciones de radiosondas de las 12 UTC se muestran en amarillo fuerte. Esta imagen de agua precipitable del SSM/I ayuda a validar los valores de humedad más altos indicados por el agua precipitable detectada por el GOES sobre el Golfo de México y genera confianza en la información agregada por la sonda atmosférica del GOES. El instrumento SSM/I muestra el sesgo evidente de la primera aproximación del modelo NGM hacia condiciones más secas sobre el Golfo de México, no sólo respecto de las observaciones de agua precipitable de las radiosondas y del GOES, sino también respecto de las mediciones de agua precipitable del SSM/I.

Necesitamos mejor información de humedad sobre el Golfo de México y otras áreas donde contamos con pocos datos, por muchos motivos. Los actuales modelos de PNT están volviéndose más sofisticados y para generar pronósticos exactos de humedad y precipitación requieren información exacta de humedad para la totalidad de su dominio. Los datos de humedad recuperados por la sonda atmosférica del GOES y el instrumento SSM/I pueden ayudar a suministrar la información que los modelos necesitan y para analizar los campos de humedad en tiempo real. El Servicio Nacional de Meteorología (National Weather Service, o NWS) de EE.UU. puede usar la información de humedad de los satélites GOES y DMSP para realizar mejores análisis de la humedad disponible a la hora de pronosticar la intensidad y duración de los eventos de precipitación. Una de las prioridades de las actividades de modernización del NWS consiste en proporcionar mejores pronósticos cuantitativos de la precipitación.

Resumen

Este caso ilustra los puntos siguientes:

• La capacidad de generar mejores pronósticos cuantitativos de la precipitación depende de la disponibilidad de descripciones más detalladas y más exactas de los campos de humedad atmosférica.
• Los datos recuperados por la sonda atmosférica del GOES y el instrumento SSM/I proporcionan información esencial sobre humedad para el NWS y los modelos de predicción numérica, especialmente sobre las regiones para las cuales contamos con pocos datos.
• La disponibilidad de datos recuperados por los satélites permite a los pronosticadores y a los modelos numéricos mejorar sus análisis de humedad disponible al pronosticar la cantidad y duración de los eventos de precipitación.

Volver al comienzo de la página

5.5 28 de mayo de 1996 y 22 de octubre de 1997: repercusiones en el modelo Eta

Campos de vientos y humedad

Introducción

La capacidad de las sondas atmosféricas de los satélites GOES 8 y GOES 9 de mejorar los campos de humedad y vientos que requieren los modelos de predicción numérica del tiempo (PNT) representa una contribución importante al proceso de pronóstico. El impacto de los datos del GOES es particularmente pronunciado sobre las regiones para las cuales contamos con pocos datos, como los océanos, donde las observaciones satelitales a menudo representan la única fuente de información sobre temperatura atmosférica, humedad, vientos y nubes. Recuerde la comparación de los datos recuperados por el GOES con los del modelo que vimos en la sección Calidad y utilidad de los productos derivados: distribución geográfica, donde la falta de datos de radiosondas sobre el Golfo de México y el Mar Caribe tuvo un fuerte impacto negativo en la asimilación de datos del modelo NGM (Eta). Esto produjo grandes diferencias entre los datos recuperados por el GOES y la primera aproximación de agua precipitable total del modelo NGM (Eta).

Existen varias maneras de determinar la cantidad de información que las sondas atmosféricas proporcionan más allá de la que ya está disponible de otras fuentes. En la sección Calidad y utilidad de los productos derivados: agua precipitable comparamos las observaciones de radiosonda y un análisis del modelo NGM para las 00 horas. La asimilación del modelo numérico brinda otra forma de evaluar la calidad y el impacto de los productos de la sonda atmosférica. Si el pronóstico del modelo mejora, los datos de la sonda atmosférica han agregado información útil.

Presión en la cima de las nubes y campo de agua precipitable de 12 horas del modelo Eta

Hemos progresado considerablemente en la asimilación de los sondeos de cielo despejado y propiedades de nubes en regiones nubosas, tanto para los modelos de pronóstico operativos como para los de investigación. Este progreso, junto con la mejor calidad y la mejor cobertura espacial y temporal de las observaciones de la sonda atmosférica del GOES, sentó las bases de las pruebas de impacto en los modelos realizadas en 1996. El éxito de dichas pruebas, cuyos resultados se resumen en las secciones que siguen, llevó a la incorporación de los sondeos de humedad del GOES en el modelo operativo NAM (North American Mesoscale) de pronóstico regional a partir de octubre de 1997.

Datos de la sonda atmosférica del GOES y pronósticos del modelo Eta

Las pruebas de impacto en los modelos demuestran que la asimilación de los datos de tres capas de humedad y total de agua precipitable derivados de la sonda atmosférica están mejorando los pronósticos de los modelos de PNT. Durante 18 días en mayo y junio de 1996, NCEP evaluó los sondeos de los satélites GOES 8 y 9 utilizando el modelo operativo Eta. Cada tres horas, se introdujeron en el modelo los sondeos de humedad con cielo despejado (a una resolución de 50 km). La cobertura del sondeo incluye el Océano Pacífico, el territorio continental de Estados Unidos, el Golfo de México y el Océano Atlántico entre 175 y 45°O de longitud y 50 a 10°N de latitud. Se asimilaron al análisis del modelo Eta los datos de tres capas de agua precipitable más el agua precipitable total de columna mediante la técnica de interpolación óptima.

Comparación de pronósticos de agua precipitable con y sin datos del GOES

En los siguientes tres apartados mostramos los resultados del pronóstico inicializado a las 12:00 UTC del 28 de mayo de 1996. Los contornos en la figura anterior representan los valores de primera aproximación de agua precipitable con los datos del GOES menos el agua precipitable sin la ventaja de los datos del GOES. La figura muestra dónde los datos del GOES afectaron el modelo Eta a las 12:00 UTC del 28 de mayo de 1996 tras la asimilación de los sondeos de humedad de los satélites GOES 8 y 9 de las doce horas anteriores. Sobre el territorio continental de Estados Unidos, donde el modelo ya cuenta con información confiable de la red de observación de radiosondas, el efecto de los datos del GOES es pequeño. Sin embargo, sobre los océanos, donde contamos con poca información, los datos recuperados por el GOES produjeron modestos reajustes en la primera aproximación de agua precipitable del modelo. Las áreas resaltadas indican que a lo largo del meridiano de 145° sobre el Pacífico se produjo una desecación en el orden de 5 a 7 mm, que sobre partes del Golfo de México hubo una desecación de 3 mm, y que sobre el Golfo de California la humedad aumentó a razón de 3 mm.

Repercusión de los datos de la sonda atmosférica del GOES en los pronósticos de precipitación de 24 horas

La figura anterior muestra el impacto de la información de humedad del GOES en el pronóstico de precipitación de 24 horas válido a las 12:00 UTC del 29 de mayo de 1996. Los contornos representan la precipitación del pronóstico con los datos del GOES menos el pronóstico de precipitación sin los datos del GOES. Los valores negativos indican una reducción en la precipitación del pronóstico al usar los datos del GOES, mientras que los valores positivos indican un aumento. Son evidentes los reajustes importantes en la cantidad y ubicación del pronóstico de precipitación sobre el norte de Kentucky y el Golfo de México, con valores que se aproximan a los 10 mm.

Observe que en ambas regiones un área mayor está cubierta por valores de precipitación reducidos que por valores de precipitación aumentados. Esto sugiere que uno de los impactos de la incorporación de los datos del GOES puede ser la reducción de la cobertura general de los pronósticos de precipitación del modelo Eta. La yuxtaposición de valores positivos y negativos sobre ambas regiones indica que los patrones del pronóstico de precipitación fueron desplazados hacia el norte cuando se incluyeron los datos de humedad del GOES.

La validación con una red de pluviómetros indica que los datos del GOES mejoraron el pronóstico de precipitación de 24 horas del modelo Eta. La entrada del 29 de mayo en el gráfico de barras a la derecha indica una reducción de la cantidad de cajas de malla que pronostican precipitación pero que no se pueden verificar (falsas alarmas). Los datos del GOES permitieron evitar las falsas alarmas de precipitación ligera (inferior o igual a 0,1 mm) en aproximadamente 20 cajas de malla (cada una con resolución de 80 km). Esto equivale a una mejora que cubre un área de 128.000 kilómetros cuadrados para el pronóstico experimental. Este nivel de mejora diaria en el pronóstico de 24 horas se mantuvo durante la mayor parte del período de prueba de 18 días.

También se registró un impacto uniforme positivo en los pronósticos de 12 horas de humedad relativa en todos los niveles entre 850 y 300 hPa. La inclusión de los datos del GOES mejoró las diferencias de media cuadrática con respecto a los valores de humedad relativa de las observaciones de radiosonda en un 3 a 4 % en todo el oeste de Estados Unidos y en un 1 % para los Estados Unidos en general. La uniformidad de la mejora quedó dentro del pronóstico de 24 horas, cerca de la mitad de los valores del pronóstico de 12 horas. Aunque estas mejoras son pequeñas, la coherencia de la mejora en cada nivel de la troposfera se considera significativa. Con toda probabilidad, la mejora más importante, en el oeste de Estados Unidos, se debe a la información proporcionada por el GOES 9 corriente arriba sobre el Océano Pacífico, una zona para la cual contamos con muy pocos datos.

Índice de amenaza equitativa y sesgos de amenaza mediante los datos de la sonda atmosférica del GOES

Los resultados positivos de la prueba del modelo Eta dieron lugar al uso operativo de los datos de agua precipitable total y de tres niveles recuperados por el GOES 8 y 9 cada tres horas a partir del 22 de octubre de 1997. Los resultados iniciales del modelo Eta operativo siguen siendo positivos. Los índices de amenaza equitativa (Equitable Threat Score, ETS) y los sesgos de amenaza para el pronóstico de precipitación acumulada en 24 horas del modelo Eta operativo indican un mejor rendimiento hasta el trimestre final de 1997. El índice de amenaza mejoró de cerca de 0,2 a alrededor de 0,3. Se muestran las pruebas de dos áreas de verificación, una para los 48 estados contiguos de EE.UU. y otra para la región del Oeste, centrada en el impacto del GOES 9. Observe que los resultados son similares para ambas regiones. Los valores se calcularon utilizando los datos de los pluviómetros de la red de los centros de pronósticos fluviales (River Forecast Center, o RFC) como validación.

Resumen

Este caso ilustra los puntos siguientes:

• La asimilación de los campos de humedad de la sonda atmosférica del GOES en los modelos de PNT ha llevado a mejoras en los pronósticos de humedad y precipitación.
• El impacto de los datos de la sonda atmosférica del GOES en la asimilación del modelo es más aparente sobre las áreas para las cuales contamos con pocos datos, como el Pacífico Occidental y el Golfo de México.
• Puede producirse un impacto positivo en los campos de pronóstico sobre el territorio continental de EE.UU., así como en las áreas para las cuales contamos con pocos datos.

Volver al comienzo de la página

5.6 10 de febrero de 1997: repercusiones en el modelo CRAS (de investigación)

Altura de las nubes y campos de humedad

Introducción

El impacto positivo de los datos de la sonda atmosférica del GOES en los modelos de predicción numérica del tiempo (PNT) se ha demostrado con el sistema regional de asimilación de CIMSS (CIMSS Regional Assimilation System, o CRAS). El agua precipitable total de la columna con cielo despejado y las alturas de las nubes en regiones nubladas de la sonda atmosférica se han utilizado para mejorar el pronóstico de vapor de agua y de nubes. La validación del pronóstico mejorado se realiza comparando en tiempo real las imágenes subsiguientes de ventana infrarroja y de vapor de agua del GOES. Los gradientes de nubes y vapor de agua brindan características fáciles de distinguir que se espera que el pronóstico CRAS reproduzca. Las figuras siguientes corresponden a un caso de estudio del 10 de febrero de 1997. La cobertura de los datos de la sonda atmosférica a las 00 UTC se ve en la figura anterior. Al proporcionar las alturas de las nubes en regiones nubladas y los perfiles de humedad en regiones despejadas, los datos de entrada de la sonda atmosférica del GOES abarcan casi toda el área de cobertura de la sonda atmosférica del GOES.

Comparación de pronósticos del modelo de nubes CRAS con y sin datos del GOES

La imagen de la ventana atmosférica tomada por el canal 8 de la sonda atmosférica del GOES 9 a las 03 UTC se utiliza para validar los dos pronósticos de nubes de tres horas. Al comparar los dos pronósticos con la imagen del canal 8, queda obvio que sin los datos del satélite el pronóstico de 3 horas del modelo CRAS no resuelve las nubes bajas cerca de la costa de California, aunque sí lo hace cuando utiliza los datos de la sonda atmosférica del GOES. Un análisis mejorado del campo inicial de nubosidad (y del campo de humedad) ayudó al modelo CRAS a producir un mejor pronóstico de nubosidad de 3 horas. Compare la imagen de la sonda atmosférica del GOES anterior con los pronósticos de nubes del modelo CRAS que utilizan y no utilizan los datos del GOES.

Comparación de pronósticos de vapor de agua del modelo CRAS con y sin datos del GOES

Una mejor definición del campo de humedad inicial mediante los datos de la sonda atmosférica del GOES permite generar un mejor pronóstico de la humedad en la troposfera media. La comparación visual de la imagen de vapor de agua del GOES 9 de las 03 UTC con el pronóstico de 3 horas confirma que la estructura de humedad del pronóstico mejora cuando se utilizan los datos del GOES en el modelo CRAS. Se obtiene claramente una mejor representación de la estrecha región seca de subsidencia cerca de la costa sur de California. Observe además la mejor definición de la depresión en altura. Compare la imagen anterior de la sonda atmosférica del GOES y el pronóstico de vapor de agua del modelo CRAS con y sin los datos del GOES.

Resumen

Este caso de impacto en el modelo ilustra el punto siguiente:

• La asimilación de los campos de humedad y de nubes de la sonda atmosférica del GOES en los modelos de PNT de investigación, como el modelo CRAS de CIMSS, demuestra que es posible obtener pronósticos de vapor de agua y nubes más exactos.

Volver al comienzo de la página

Matriz de aplicaciones en los casos de estudio

La siguiente matriz presenta un resumen de los productos de la sonda atmosférica del GOES y las aplicaciones que se han presentado en los distintos casos de estudio de esta sección del módulo.

Volver al comienzo de la página

6. Secuencia de 19 canales

Este formato de múltiples paneles muestra las radiancias de la sonda atmosférica del GOES sobre el este de EE.UU. en cada uno de los 19 canales espectrales. Observe que el canal visible (canal 19) aparece en la celda inferior derecha. Se ha aplicado el mismo realce de color a todos los 19 canales.

Haga clic aquí para ver la animación.

Todos los canales de la sonda atmosférica del GOES 8 a las 13:47 UTC del 7 de abril de 1998

Esta animación de 36 horas destaca la naturaleza temporal de la atmósfera, en constante estado de cambio, a la vez que resalta las características espaciales y espectrales aparentes en las imágenes en cualquier momento dado. Cabe hacer unas observaciones generales acerca de las imágenes:

• Aunque está en color, el canal visible (canal 19) brinda la indicación de cambio de noche a día.
• Los canales 1 y 2 muestran la inversión en el gradiente térmico asociado a la tropopausa.
• En el canal 3, sólo las nubes más altas son evidentes; la cubierta nubosa aumenta a medida que se sube de canal (4 a 8), que al aumentar se vuelven más sensibles a los niveles más bajos.
• Los canales 3, 12 y 15 son sensibles a alturas similares (rangos de color similares), pero en diferentes regiones espectrales y para distintas "bandas de absorción" (CO₂ y H₂O).
• Las nubes y características del suelo son evidentes en los canales de “ventana atmosférica” (6, 7, 8, 17 y 18).
• A lo largo del período de 36 horas, es posible observar el movimiento lento hacia el este de un patrón de dorsal térmica de gran escala en la troposfera (evidente en los canales 3 a 5), a la vez que un fuerte máximo de velocidad de la corriente en chorro y la dorsal en altura asociada (evidentes en los canales 10 a 12) comienzan a invadir la zona desde el oeste.

El gráfico anterior muestra la ubicación de los canales de la sonda atmosférica del GOES dentro del espectro de emisi�n de la Tierra y es útil para recordar dónde se encuentran los canales a nivel espectral y su grado relativo de sensibilidad a la absorción atmosférica, así como para asistir en la interpretación de las animaciones de las imágenes.

Observe que los números de los canales de la sonda atmosférica (canales infrarrojos 1 a 18) corresponden a las ubicaciones espectrales indicadas a partir del 1 en el extremo izquierdo hasta el 18 en el extremo derecho del espectro.

Volver al comienzo de la página

7. Resumen del módulo

Este módulo presenta los conceptos básicos de sondeo remoto mediante la sonda atmosférica del GOES, con un énfasis en las aplicaciones operativas. Se describen las ventajas y limitaciones de varios productos e imágenes de productos derivados de la sonda atmosférica y se presentan varios casos de estudio que utilizan dichos productos. Esta lista incluye los puntos específicos que se cubren en el módulo.

Canales espectrales de la sonda atmosférica

• Las sondas atmosféricas de los satélites GOES 8(I) a P miden las radiancias de un canal visible y 18 canales espectrales infrarrojos. Muchos de los canales espectrales son sensibles al dióxido de carbono, al vapor de agua y al ozono en la atmósfera.
• Los gases atmosféricos, principalmente el dióxido de carbono, el vapor de agua y el ozono, absorben radiación en regiones espectrales de radiancia emitidas por la Tierra y la atmósfera.
• Las ventanas atmosféricas son regiones espectrales en las cuales la absorción de los gases atmosféricos es mínima.
• Se utilizan los canales espectrales en distintas partes de las regiones de absorción de dióxido de carbono para medir el cambio en la temperatura atmosférica que se produce con la altura (sondeo).
• Los cambios de humedad con la altura se miden utilizando los canales de las regiones de absorción de vapor de agua.

Selección de los canales y funciones de ponderación

• Las funciones de ponderación indican las contribuciones a la radiancia saliente de varias capas de la atmósfera dentro de determinada región de longitud de onda.
• El sondeo se obtiene mediante un grupo de canales espectrales que detectan la radiación emitida por capas sucesivamente más altas en la atmósfera.
• Las contribuciones de los canales espectrales individuales provienen de capas profundas y superpuestas.

Actuación y calidad de los productos de la sonda atmosférica del GOES

• Con muy contadas excepciones, las sondas atmosféricas del GOES están satisfaciendo o superando las expectativas en materia de relación señal a ruido, calibración y navegación.
• Un estudio a largo plazo de recuperación de datos de los sondeos del GOES demuestra que los datos recuperados son más exactos que los pronósticos regionales de temperatura y humedad a corto plazo (6 a 18 horas) del NCEP, incluso en los lugares cercanos a los puntos de observación con radiosonda
• Los datos de sondeo recuperados por el GOES (perfiles de temperatura y humedad, imágenes de productos derivados y datos de radiancia para asimilación en los modelos) pueden ayudarnos a formular pronósticos y a mejorar los pronósticos numéricos del tiempo en los lugares donde contamos con poca o ninguna información de radiosonda o de otro tipo.
• Las observaciones de la sonda atmosférica del GOES pueden resolver características de humedad y estabilidad atmosférica de pequeña escala que nos permiten mejorar los pronósticos a corto y a más largo plazo.

Casos de estudio

Los seis breves casos de estudio presentan varias aplicaciones que muestran que los datos y productos de la sonda atmosférica mejoran los análisis y pronósticos de una gama de escenarios de pronóstico. Entre dichos escenarios se incluyen perspectivas de convección, análisis de humedad y estabilidad atmosférica en tiempo real, y pronósticos de humedad, nubes y precipitación del modelo.

Puede acceder a la matriz de aplicaciones que presenta un resumen de los productos y aplicaciones de la sonda atmosférica del GOES desde el menú Casos de estudio. Además, en la sección Casos de estudio se ha incluido un resumen al final de cada caso de estudio individual.

Volver al comienzo de la página