Introducción

Esta lección explica un proceso para pronosticar la turbulencia en aire claro (TAC) y lo aplica a un caso ocurrido sobre Norteamérica en 2016. El caso que se presenta en la lección se centra en los Estados Unidos, pero los conceptos serán útiles para el personal de meteorología aeronáutica de cualquier país.

El proceso ilustrado en este caso de estudio implica los pasos siguientes:

  • aplicar técnicas de reconocimiento de los patrones de onda larga a la identificación de las áreas de probable turbulencia;
  • usar los índices de turbulencia y los productos de guía de los modelos de predicción numérica del tiempo para confirmar o perfeccionar la ubicación de las áreas con potencial de turbulencia;
  • usar las secciones verticales de los índices de turbulencia para determinar a qué altitud podría experimentarse turbulencia;
  • usar los informes de piloto (PIREP) para determinar si habrá turbulencia moderada o mayor;
  • colaborar y coordinar con otros centros de meteorología aeronáutica y compartir importantes datos meteorológicos en relación con la turbulencia.

Los patrones que pueden producir turbulencia en aire claro y los productos y las herramientas empleados para pronosticar dichas condiciones se presentan como parte del caso en torno al cual se desarrolla la lección. Los mismos se explican en secciones opcionales «A fondo» pensadas para familiarizarse con ciertos conceptos, o repasarlos. La prueba que acompaña la lección abarca los puntos principales de dichas secciones.

Varios índices de turbulencia y productos de guía de los modelos de predicción numérica del tiempo (PNT).

Incluso con la variedad de índices y otras herramientas que tenemos a nuestra disposición, pronosticar la turbulencia en aire claro sigue siendo un proceso subjetivo. Esto se debe en parte a cómo verificamos este fenómeno: los PIREP son las únicas observaciones que realmente indican la existencia de TAC y no están siempre disponibles para confirmarla. Esto puede dificultar nuestra capacidad de relacionar los patrones atmosféricos, los parámetros pronosticados y los valores precisos de los índices con la presencia real de turbulencia. Con el tiempo y la experiencia, podemos aprender a reconocer ciertos patrones que permiten pronosticar condiciones de turbulencia significativa en aire claro para brindar apoyo meteorológico a la aviación. La habilidad de comprender los patrones de las imágenes satelitales, las observaciones aerológicas y la salida de los modelos numéricos puede ayudarnos a pronosticar la posición y la altitud de las regiones de turbulencia en aire claro.

Nota: en esta lección se mencionan varias regiones de los Estados Unidos que no todo el mundo conoce y cuyos nombres no permiten necesariamente hacerse una idea de la zona que describen. Este mapa de referencia, que también se puede abrir desde el menú a la izquierda, muestra la extensión aproximada de algunas de estas zonas e incluye los nombres de todos los estados con sus abreviaturas de dos letras y algunos de los ríos principales.

1.er paso: reconocer los patrones de las áreas de probable TAC

1.er paso: reconocer los patrones de las áreas de probable TAC » Patrones que producen TAC

En la troposfera superior, la circulación media del viento sigue el patrón de onda larga a lo largo del cual fluyen los vientos de la corriente en chorro. Donde la corriente en chorro es más vigorosa —es decir, donde genera máximos de viento—, se forman zonas de convergencia, divergencia y advección horizontal de temperatura que, a su vez, producen las regiones de flujos cortantes horizontales y verticales en las cuales se desarrolla la turbulencia en aire claro o TAC. La capacidad de identificar los patrones de onda larga y las regiones asociadas con la turbulencia es fundamental y constituye el paso inicial para diagnosticar la TAC.

Varios patrones sinópticos provocan turbulencia en aire claro, siendo los principales las vaguadas definidas (o cerradas), las dorsales o cuñas en expansión, las depresiones aisladas en altitud, las corrientes en chorro (por cizalladura) y las corrientes en chorro confluyentes. Utilizamos los mapas de altura y las imágenes satelitales para identificar dichos patrones y las zonas relacionadas donde puede ocurrir turbulencia moderada o mayor.

Para aprender dónde se desarrolla la turbulencia asociada con estos patrones y cómo identificarla en los mapas de altura y las imágenes satelitales, estudie esta serie de apartados «A fondo». En la próxima página examinaremos algunos datos para identificar cualquiera de estos patrones que se presente.

A menudo, cuando se forma una vaguada definida en la circulación de onda larga en altitud, los máximos de viento de la corriente en chorro capaces de producir turbulencia en aire claro entre moderada y severa están embebidos corriente abajo y al este del eje de la vaguada, o bien corriente arriba y al oeste de dicho eje.

Mapa de altura

NAM: viento, isotacas y altura a 300 hPa, patrón de vaguada intensa en la circulación de onda larga en altura.

Corriente abajo de una vaguada

Dibujo conceptual de una corriente en chorro corriente abajo de la vaguada; el sombreado de rayas rojas indica la región donde es probable que haya turbulencia entre moderada y severa.

Corriente arriba de una vaguada

Dibujo conceptual de máximo de velocidad en la corriente en chorro situado corriente arriba de una vaguada en fase de intensificación; el sombreado de rayas rojas indica la región donde es probable que haya turbulencia entre moderada y severa.

El mapa de altura y la primera representación conceptual (las primeras dos pestañas) muestran un máximo de viento de corriente en chorro situado corriente abajo de una vaguada definida en altura. Es probable que haya una región de turbulencia en aire claro en el lado frío de este máximo de viento y en la «garganta» de la vaguada bien definida en altura. Esto comprende una zona de divergencia y una región de curvatura pronunciada cerca de la base de la vaguada, así como el lado hacia el polo del eje de la corriente en chorro en el fuerte gradiente formado por las isotacas.

Los máximos de viento ubicados corriente arriba del eje de la vaguada (como en el ejemplo de la tercera pestaña) a menudo crean turbulencia hacia el lado del polo de la corriente en chorro en el fuerte gradiente formado por las isotacas, en la región de curvatura pronunciada cerca de la base de la vaguada y en la zona de convergencia corriente abajo del máximo de viento de la corriente en chorro.

En las imágenes de vapor de agua, las regiones que se oscurecen (lo cual implica calentamiento) con gradientes muy marcados en una vaguada indican la presencia del eje de una intensa corriente en chorro o del máximo de viento de una corriente en chorro y, por tanto, constituyen posibles regiones de turbulencia.

Gracias a su sensibilidad al vapor de agua en niveles altos, los gradientes de vapor de agua visibles en las imágenes de 6,2 µm (banda 8) del GOES-R se asocian con los máximos de viento de las corrientes en chorro de la alta troposfera. Los máximos de viento que se extienden hacia abajo hasta los niveles medios o que se encuentran en dichos niveles son más nítidos en las imágenes de 6,9 µm, porque la banda 9 es más sensible al vapor de agua en niveles medios.

Use esta herramienta para comparar las dos bandas.

GOES-16: imagen de vapor de agua de 6,2 µm con altura y viento a 300 hPa a las 00 UTC del 03 de ene. de 2019 GOES-16: imagen de vapor de agua de 6,9 µm con altura y viento a 300 hPa a las 00 UTC del 03 de ene. de 2019

Cerca de una dorsal madura en expansión, es más probable encontrar TAC entre moderada y severa en proximidad del máximo de viento de la corriente en chorro si la dorsal es de gran amplitud. Las circulaciones anticiclónicas se intensifican hasta alcanzar un límite superior a partir del cual comienzan a deshacerse y a desequilibrarse, lo cual puede conducir a turbulencia. La turbulencia es más probable en la región donde el núcleo de la corriente en chorro experimenta el mayor grado de desplazamiento latitudinal en la dorsal en expansión.

Esta representación conceptual muestra una dorsal en altura en fase de expansión con probable turbulencia entre moderada y severa en la región con sombreado de rayas rojas.

Dibujo conceptual de una dorsal en expansión en altura; el sombreado de rayas rojas indica la región donde es probable que haya turbulencia entre moderada y severa.

En las imágenes satelitales, estas regiones de turbulencia se encuentran en zonas donde los cirros «fluyen» por encima de la cresta de la dorsal, como en las cataratas, o bien en regiones de estrías en los filamentos entre cirros.

El marcado gradiente en el vapor de agua y los filamentos de cirros que se observan hacia el lado del ecuador en las imágenes de las bandas 8 y 9 (6,2 y 6,9 µm) de vapor de agua del GOES-16 indican la presencia de un intenso máximo de viento de corriente en chorro en niveles medios y altos, una configuración que se valida mediante un análisis de isotacas y viento.

Use la herramienta para superponer un análisis de isotacas y viento a la imágenes de las bandas 8 y 9.

 GOES-16: imagen de vapor de agua de 6,2 µm a las 21 UTC del 30 de diciembre de 2018 GOES-16: imagen de vapor de agua de 6,2 µm con altura, viento e isotacas (kn) a 300 hPa a las 21 UTC del 30 de diciembre de 2018

 GOES-16: imagen de vapor de agua de 6,9 µm a las 21 UTC del 30 de diciembre de 2018 GOES-16: imagen de vapor de agua de 6,9 µm con altura, viento e isotacas (kn) a 300 hPa a las 21 UTC del 30 de diciembre de 2018

Las depresiones aisladas en altura, o bajas segregadas, se forman a partir de un patrón de vaguada definida. Se encuentran condiciones de TAC moderada o mayor en las áreas de difluencia corriente arriba de la baja cerrada y en las áreas de confluencia corriente abajo del centro de baja presión. La turbulencia en aire claro también es probable en regiones de flujos contrarios, como en la «garganta» de la baja (la región con sombreado de rayas rojas) y del lado del polo de una baja presión que se ha separado por completo.

Dibujo conceptual de una depresión aislada en la circulación en altura; el sombreado de rayas rojas indica la región donde es probable que haya TAC entre moderada y severa.

En este ejemplo, las imágenes de vapor de agua indican la presencia de un fuerte máximo de viento de corriente en chorro en el lado corriente abajo (al este) de una depresión aislada en niveles altos, una región donde cabe esperar que exista turbulencia. En la región corriente abajo de la baja se nota un flujo confluente (convergencia de velocidades), mientras que corriente arriba de la baja se observa difluencia (divergencia de velocidades). Ambas regiones pueden apoyar la formación de turbulencia en niveles altos. Hay otra zona propicia para la turbulencia al norte de la baja en altura, donde se nota una región delgada de flujos contrarios.

Use la herramienta para ver las imágenes de vapor de agua con altura y vientos a 300 hPa superpuestos.

Vapor de agua, banda 8 300 hPa Vapor de agua, banda 8 300 hPa, ampliación

En proximidad del máximo de viento de una corriente en chorro que avanza con el patrón de onda larga, es probable que se desarrolle turbulencia en aire claro moderada o mayor en las regiones de cizalladura más fuerte. Dichas regiones presentan el gradiente más intenso en las isotacas del lado de aire frío de la corriente en chorro.

Dibujo conceptual del patrón de TAC alrededor de una corriente en chorro; el sombreado de rayas rojas indica la región donde es probable que haya turbulencia entre moderada y severa.

El corte vertical de la figura siguiente presenta una corriente en chorro y el frente asociado, con las zonas de TAC a lo largo, por encima y por debajo de la región de fuerte gradiente en las isotacas. Observe que se trata de una gráfica «estirada», porque para destacar las estructuras en torno a la corriente en chorro las distancias verticales abarcan unos 15 kilómetros, mientras que las distancias horizontales abarcan cientos de kilómetros. El frente en altura asociado con la corriente en chorro está en el lado frío del núcleo de dicha corriente. Es probable que haya turbulencia entre moderada y severa en las regiones de color celeste. Note que la turbulencia es paralela a las áreas de mayor cizalladura del viento, principalmente en el lado frío del núcleo de la corriente en chorro asociada con el frente en altura o a lo largo del límite de la tropopausa por encima y a la derecha del núcleo de la corriente en chorro.

Corte vertical a través de un frente en altura con las regiones de probable turbulencia moderada o severa resaltadas en azul.

En las dos imágenes de vapor de agua siguientes, captadas con las bandas 8 y 9 (6,2 µm y 6,9 µm, respectivamente) del satélite GOES-17, se distinguen claramente el eje o máximo de viento de la corriente en chorro y el frente en altura asociado en los intensos gradientes horizontales del vapor de agua. Los ejes de las corrientes en chorro suelen alinearse con los gradientes más marcados, con aire más seco (tonos grises más oscuros y naranja) y una tropopausa más baja detrás del frente en altura, hacia el lado del polo del eje, y una banda cargada de humedad (tonos grises más claros y azules) que forma la extensa zona de nubes en el lado del ecuador del eje. Cabe observar que esta orientación de estructuras de nubes y de vapor de agua corresponde a las corrientes en chorro del oeste y a los máximos de viento que suelen formarse en las regiones de latitudes medias y altas. Las corrientes en chorro del este, que no se cubren en esta lección, presentan patrones de nubes y vapor de agua diferentes de los que describen aquí.

Use la herramienta para superponer un análisis de alturas en 300 hPa, vientos e isotacas a las imágenes de las bandas 8 y 9.

GOES-17: imagen de vapor de agua de 6,2 µm 21 UTC del 4 de febrero de 2019 GOES-17: imagen de vapor de agua de 6,2 µm con altura, viento e isotacas (kn) a 300 hPa a las 21 UTC del 4 de febrero de 2019

Las imágenes de vapor de agua de la banda 9 pueden ayudar a validar la extensión vertical de los vientos intensos del máximo de viento y también la cizalladura asociada. En este ejemplo, los vientos más fuertes parecen extenderse hacia abajo hasta la troposfera media.

GOES-17: imagen de vapor de agua de 6,9 µm a las 21 UTC del 4 de febrero de 2019 GOES-17: imagen de vapor de agua de 6,9 µm con altura, viento e isotacas (kn) a 300 hPa a las 21 UTC del 4 de febrero de 2019

Las interacciones entre los máximos de viento de dos corrientes en chorro presentan una configuración similar al patrón de corrientes en chorro confluyentes ilustrado a continuación. En esta situación, existen varias capas de flujo y la cizalladura vertical y horizontal del viento puede ser considerable. Esto crea el potencial para la formación de turbulencia moderada o más fuerte a través de una capa profunda.

Por ejemplo, los máximos de viento de las corrientes en chorro polares y subtropicales ocurren en niveles distintos, siendo los chorros polares típicamente más bajos que los subtropicales. Este patrón, que es común en las latitudes medias, conduce a la formación de varias capas de cizalladura vertical en la región de interacción entre las dos corrientes en chorro.

Dibujo conceptual del patrón de corrientes en chorro confluyentes; el sombreado de rayas rojas indica la región donde es probable que haya TAC entre moderada y severa.

En este ejemplo, los patrones de nubes y vapor de agua indican la presencia de dos corrientes en chorro distintas. La de origen polar se encuentra al oeste de una vaguada de onda larga, mientras que la otra, de origen subtropical, se halla junto al lado este de la vaguada. El análisis de viento e isotacas muestra que los vientos máximos de ambas se alinean bien con los fuertes gradientes del vapor de agua y el manto de cirros. Esto ayuda a identificar los lugares donde cabe esperar cizalladura horizontal fuerte, especialmente junto al lado del polo de cada máximo de viento.

Use la herramienta para superponer a las imágenes de las bandas 8 y 9 un análisis de altura, viento e isotacas a 300 hPa.

GOES-16: imagen de vapor de agua de 6,2 µm a las 18 UTC del 10 de abril de 2019 GOES-16: imagen de vapor de agua de 6,2 µm con altura, viento e isotacas (kn) a 300 hPa a las 18 UTC del 10 de abril de 2019

GOES-16: imagen de vapor de agua de 6,9 µm a las 18 UTC del 10 de abril de 2019 GOES-16: imagen de vapor de agua de 6,9 µm con altura, viento e isotacas (kn) a 300 hPa a las 18 UTC del 10 de abril de 2019

Las estructuras de las nubes en las imágenes visibles, infrarrojas y de vapor de agua contienen numerosos indicadores de la presencia de turbulencia en aire claro. Las configuraciones que se describen a continuación presentan condiciones favorables para el desarrollo de TAC moderada o mayor.

  • En zonas de frontera muy marcadas entre los cirros y el máximo de una corriente en chorro que avanza siguiendo el patrón de onda larga; tales fronteras ocurren en la región del frente en altura y pueden indicar la posición de las zonas de turbulencia.
  • En regiones de estrías o filamentos de cirros; indican regiones donde se han formado remolinos turbulentos en relación con la turbulencia en aire claro.
  • En el lado del polo de una zona de marcada curvatura anticiclónica en los cirros a lo largo de una corriente en chorro, especialmente si presenta bordes festoneados o recortados; esto indica una zona de mezcla turbulenta activa relacionada con la turbulencia en aire claro.
  • En proximidad de nubes onduladas en los cirros cerca de la corriente en chorro.

Compare estas imágenes del GOES-16, una visible y otra de vapor de agua. En la imagen visible, las bandas transversales de cirros son muy delgadas, de modo que las estructuras son más difíciles de identificar; además, las imágenes solo están disponibles en las horas de luz solar.

Esto contrasta con las imágenes de vapor de agua, las cuales son más sensibles a los cirrus delgados y, por tanto, representan mejor los cirrus y sus estructuras, tanto de día como de noche. Las bandas transversales y los filamentos nubosos asociados en las imágenes indican posibles zonas de turbulencia significativa en la alta troposfera. Los informes de piloto validaron la presencia de turbulencia entre moderada y severa a lo largo de la zona en el centro de la imagen que se extiende hacia el este desde Kansas oriental, a través de Misuri, Illinois e Indiana, hasta Ohio.

before after

Estas indicaciones adicionales de TAC corresponden específicamente a las imágenes de vapor de agua.

  • Es posible encontrar turbulencia entre moderada y severa cerca de regiones oscuras que se tornan más oscuras con el tiempo.
  • El oscurecimiento detrás del eje de la vaguada indica subsidencia, plegamiento de la tropopausa o advección de aire frío, todos factores que pueden contribuir al desarrollo de TAC.
  • Los gradientes intensos indican discontinuidades en la densidad que pueden contribuir al desarrollo de TAC.

Se está estudiando la creación de herramientas de detección de TAC basadas en datos satelitales. Por ejemplo, se están comenzando a superponer los datos de los modelos numéricos (como el número de Richardson y la tendencia a la divergencia) a imágenes sintéticas de vapor de agua a fin de identificar la posición de la turbulencia en aire claro con precisión en y cerca de las corrientes en chorro y en las dorsales en expansión.

Simulación de WRF de una imagen de vapor de agua (6,9 micrómetros) con índices de predicción de turbulencia superpuestos.

Los mapas de altura (400-100 hPa) de los modelos de predicción numérica del tiempo se utilizan para identificar los patrones sinópticos comunes asociados con la turbulencia en aire claro y los aportes de la cizalladura a su desarrollo.

La formación de TAC es probable en los siguientes escenarios:

  • en zonas donde se fortalece una circulación anticiclónica;
  • en el lado frío de un núcleo de corriente en chorro de 70 kn o más, especialmente en zonas de fuertes gradientes en las isotacas con cambios en la velocidad del viento de al menos 50 kn a través de una distancia de 100 millas náuticas o menos;
  • cerca de discontinuidades de densidad entre masas de aire en niveles altos, que se identifican por frontogénesis, gradientes y transporte de temperaturas, gradientes y transportes de humedad, y discontinuidades en el gradiente térmico vertical;
  • en áreas de desplazamiento de masas y flujo desequilibrado en el campo de viento, como las regiones de deformación y estiramiento, de convergencia y divergencia, de entrada y salida de corrientes en chorro, de traslación o intensificación de máximos de viento de corriente en chorro y de flujo curvado.

Este ejemplo muestra el eje de una corriente en chorro y las zonas de TAC y cizalladura.

NAM: vientos e isotacas en altura con un eje de la corriente en chorro y zona de discontinuidad.

1.er paso: reconocer los patrones de las áreas de probable TAC » Análisis de los datos

Mapas de altura

Vapor de agua realzado

Preguntas

Pregunta 1

¿Qué patrones de onda larga son evidentes en los datos? (Elija todas las opciones pertinentes).

Las opciones correctas son a), b) y d).

Como muestran los mapas de altura, el flujo medio en altura cambia continuamente. Se observa un patrón de vaguada definida sobre los Grandes Lagos con máximos de viento de la corriente en chorro situados corriente arriba y al oeste y corriente abajo y al este. Con el transcurso del tiempo, los máximos de viento avanzan a lo largo del patrón de vaguada definida y el flujo hacia el este de la vaguada se torna más anticiclónico a medida que la dorsal se expande.

Las imágenes satelitales muestran bordes nítidos y estrías en las nubes asociadas con la estructura del máximo de viento corriente abajo, una región de desecamiento en el lado frío del máximo de viento corriente arriba y de expansión de la dorsal. El oscurecimiento que se observa con el tiempo indica aire descendente y los fuertes gradientes indican la separación entre el aire descendente más seco y los niveles de humedad más altos relacionados con el aire ascendente.

Escoja al menos una opción.

Pregunta 2

Dados estos patrones, ¿dónde espera encontrar regiones de TAC? Dibuje el contorno de las áreas donde espera turbulencia en el mapa de altura.

Herramienta: Tamaño: Color:

La respuesta a esta pregunta forma parte de la próxima respuesta.

Pregunta 3

¿Qué regiones incluyó entre las zonas de TAC? (Elija todas las opciones pertinentes).

Las opciones correctas son a) y c).

Como muestra la figura siguiente, se esperan zonas de TAC a lo largo del lado del polo de los máximos de viento en la corriente en chorro situados corriente arriba y corriente abajo de la vaguada. Es probable que exista TAC más intensa en la zona de la curvatura anticiclónica a lo largo del máximo de viento situado corriente abajo, en la dorsal en expansión.

NAM: viento, isotacas y altura en 300 hPa cerca del nivel de vuelo FL300 a las 1200 UTC del 16 de febrero de 2016, anotada para un ejercicio.
Escoja al menos una opción.

2.º paso: confirmar las áreas de probable turbulencia con índices y otros productos

2.º paso: confirmar las áreas de probable turbulencia con índices y otros productos » Introducción

Usaremos los índices y productos del modelo de predicción numérica del tiempo que se describen a continuación para confirmar o mejorar la posición de las áreas donde existe el potencial de turbulencia.

  • El índice de Ellrod, el número de Richardson, la cizalladura global y la energía cinética turbulenta identifican el aporte de la cizalladura del viento a la formación de la turbulencia en aire claro; en estos índices, busque áreas de máximo relativo.
  • Los índices de tendencia a la divergencia y vorticidad absoluta identifican el aporte del flujo desequilibrado al desarrollo de la turbulencia en aire claro; en estos índices, busque áreas de máximo relativo y valores negativos, respectivamente.
  • Los índices combinados de guía gráfica de turbulencia (Graphical Turbulence Guidance, GTG) y Ellrod-Knox identifican los aportes de la cizalladura y del flujo desequilibrado en un único campo; en estos índices, busque áreas de máximo relativo o valores negativos.

Encontrará información adicional acerca de estos productos en las secciones «A fondo» de esta página.

Notas

  • Las áreas de valores máximos en los índices tienen mayores probabilidades de ser regiones de turbulencia más intensa.
  • Los valores específicos empleados para identificar la TAC en cada índice dependen en gran medida del espaciado de malla de los modelos que los generan. Cuanto más apretada sea la malla, tanto mayores tienen que ser los valores del índice para confiar en que ocurra turbulencia en aire claro moderada o mayor. En las fórmulas empleadas por los índices, en lugar de usar los valores de los puntos de malla individuales, estos se suman a través del área donde se calcula el índice, lo cual conduce a valores más altos cuando la malla es más apretada.
  • La turbulencia ocurre a escalas espaciales y temporales del orden de 10 a 100 metros y de 10 a 100 segundos, respectivamente. Dichas escalas están muy por debajo de la escala de malla resoluble de los actuales modelos de predicción numérica del tiempo. Esto significa que los índices que se presentan en esta sección no resuelven las ondas turbulentas, sino que solamente resaltan amplias regiones donde pueden formarse áreas de turbulencia.
  • Todos estos productos llevan superpuestos los contornos blancos de las unidades centrales de servicio meteorológico o CSWU (Central Weather Service Unit) del NWS de los Estados Unidos.

El índice de Ellrod constituye una técnica objetiva para pronosticar la turbulencia en aire claro. El índice se calcula a partir de la salida del modelo numérico multiplicando la suma de la deformación horizontal DEF más la convergencia atmosférica CVA por la cizalladura vertical del viento CVV calculada a partir del viento pronosticado en niveles altos:

Índice de Ellrod = CVV x (DEF + CVA)

Este índice es muy útil para identificar la presencia de turbulencia, pero su habilidad para evaluar la intensidad de la turbulencia es limitada. Dado que no tiene en cuenta la estabilidad estática de la atmósfera, un factor que puede jugar un papel importante en determinar la intensidad, se necesitan índices e indicadores adicionales para predecir la intensidad de la TAC en el patrón de dorsal en expansión y en las regiones de circulación anticiclónica del patrón de corriente en chorro.

Cuando utilice este producto, busque áreas de máximo relativo, las cuales muestran dónde ocurrirán la cizalladura vertical del viento y la deformación (estiramiento) más marcadas. En este ejemplo, los máximos relativos cerca de la costa de California y sobre los estados de Misuri, Iowa, Illinois y Wisconsin (a la derecha del centro de la imagen) indican zonas donde es probable la formación de TAC.

Índice de Ellrod en FL240-300; válido a las 1500 UTC del 1 de marzo 2016.

Los valores de tendencia a la divergencia y de vorticidad absoluta permiten identificar el aporte del flujo desequilibrado al desarrollo de la turbulencia en aire claro.

Un valor elevado de tendencia a la divergencia indica las áreas donde la divergencia/convergencia o un flujo ageostrófico aumentan la turbulencia. Los valores tienden a ser más altos en proximidad de vaguadas, crestas, regiones de salida de la corriente en chorro, zonas de translación de corrientes en chorro y corrientes en chorro en etapa de intensificación.

Un número de Richardson bajo indica una zona donde la estabilidad es lo suficientemente débil en una región de cizalladura para amplificar las ondas e intensificar la mezcla turbulenta.

Las áreas donde los valores de vorticidad absoluta son menores que cero marcan aquellos lugares donde pueden formarse ondas de gravedad debido al colapso espontáneo de la circulación anticiclónica y a estabilidad inercial. Normalmente, este proceso se asocia con una dorsal en altura que se expande.

Cuando combinamos estos productos, las áreas donde coinciden son zonas probables de TAC.

Índices de tendencia a la divergencia, número de Richardson y vorticidad absoluta en FL240-300; válido a las 1800 UTC del 30 de dicembre de 2014.

En este ejemplo, los máximos en las isolíneas cian sobre parte del norte de la región del Medio Oeste de los EE. UU. (el norte de Illinois, el sur de Wisconsin y el sur del lago Michigan) indican zonas donde la vorticidad absoluta es menor que cero en una región de curvatura anticiclónica, lo cual producirá ondas de gravedad. Las isolíneas color magenta en el centro del continente (sobre Kansas, Misuri y el sudoeste de Iowa) indican las áreas con tendencia a la divergencia que ocurren en la base de una vaguada, donde la convergencia/divergencia y el ajuste geostrófico provocan un flujo desequilibrado. Es probable que las ondas de gravedad que se formen se trasladen hacia el noreste, hacia la región de cizalladura que acabamos de mencionar. Las isolíneas verdes indican los valores de número de Richardson entre 0 y 1. En estas zonas, la estabilidad estática es tan débil que las ondas pueden aumentar en amplitud y descomponerse en remolinos turbulentos.

La producción y disipación de la energía cinética turbulenta o TKE (por la siglas del inglés turbulent kinetic energy) por encima de la capa límite es en gran parte el resultado de la cizalladura vertical del viento CVV. Por tanto, en niveles altos utilizamos una versión simplificada de la verdadera ecuación de TKE que se calcula a partir del término de producción de la cizalladura del viento de la ecuación de la energía cinética turbulenta: CVV x CVV. Dado que CVV se eleva al cuadrado, un cambio pequeño en el viento con la altura produce un valor de TKE positivo, lo cual enfatiza su aporte a la generación de TAC en niveles altos. El índice TKE se parece al de Ellrod en el sentido de que un valor más alto no corresponde necesariamente a turbulencia de mayor intensidad, sino a turbulencia de mayor frecuencia.

Cuando utilice este índice, busque áreas de máximo relativo, las cuales indican las regiones donde la cizalladura vertical del viento es más fuerte. Los valores de TKE de 30 10-3 J/s o más indican áreas de turbulencia moderada o mayor.

En este ejemplo, los máximos relativos cerca de la costa de California y sobre Misuri, Iowa, Illinois y Wisconsin indican zonas de probable formación de TAC.

Índice de energía cinética turbulenta (turbulent kinetic energy, TKE) en FL240-300; válido a las 1500 UTC del 1 de marzo 2016.

La cizalladura global (bulk shear en inglés) es la simple resta vectorial del viento en los niveles superior e inferior de una capa dada y es un indicador del aporte de la cizalladura del viento al potencial de turbulencia. Por lo general, un máximo relativo en el campo de cizalladura global indica un mayor potencial de turbulencia, siendo un valor de 50 kn o más a través de una capa de 50 hPa una indicación del potencial de turbulencia moderada o mayor. La cizalladura global no toma en cuenta la estabilidad atmosférica ni los procesos de flujo desequilibrado, de modo que conviene evaluar esta magnitud en combinación con otros índices.

NAM: magnitud de cizalladura (kn/km) en la capa de 250-200 hPa, 24 de enero de 2015.

La guía gráfica de turbulencia (Graphical Turbulence Guidance, GTG) es un índice compuesto que combina muchos procesos de turbulencia en una sola medida de la tasa de disipación de la turbulencia o tasa de disipación turbulenta (Eddy Dissipation Rate, EDR). Dicha guía genera una representación gráfica en cuatro dimensiones de las áreas donde es probable la formación de turbulencia ligera, moderada y severa.

El índice GTG se genera a partir de numerosos índices del modelo Rapid Refresh de la NOAA, que se verifica y se calibra regularmente con datos de PIREP y de disipación turbulenta in situ. Entre los índices se incluyen los de evolución y disipación de turbulencia, cizalladura, deformación, tendencia a la divergencia, número de Richardson, vorticidad absoluta, advección de vorticidad negativa, frontogénesis, transporte de temperaturas, advección de calor y fuentes de turbulencia inducida por la flotabilidad.

Cuando utilice el GTG, busque áreas de máximo relativo o valores positivos asociados con el viento atmosférico y los patrones de isotacas en niveles altos, los cuales se asocian con turbulencia en aire claro moderada o mayor. Debido al número de campos que se integran para calcular este índice, las zonas con potencial para TAC tienden a ser más extensas que en otros índices de TAC.

En este ejemplo, las regiones color salmón indican la presencia de tasas de disipación turbulenta de intensidad moderada sobre los estados de Washington y Colorado, así como en la región entre Texas, los Grandes Lagos y Canadá, al noreste.

Índice de guía gráfica de turbulencia (Graphical Turbulence Guidance, GTG) en FL240-300; válido a las 1500 UTC del 1 de marzo 2016.

La confianza en los pronósticos de turbulencia aumenta cuando los procesos de cizalladura y flujo desequilibrado se superponen. El índice Ellrod-Knox agrega al índice de Ellrod la tendencia a la divergencia y de este modo combina ambos procesos en una sola medida. Esto resalta las zonas donde coexisten varios mecanismos de generación de ondas, lo cual aumenta la probabilidad de turbulencia.

Índice Ellrod-Knox = (CVV x deformación) + tendencia a la divergencia

Cuando utilice este producto, busque áreas de máximo relativo, las cuales muestran donde coexisten la cizalladura, la deformación y la tendencia a la divergencia más intensas. En este ejemplo, los máximos relativos cerca de la costa de California y sobre Misuri, Iowa, Illinois y Wisconsin indican zonas de probable formación de TAC.

Índice Ellrod-Knox en FL240-300; válido a las 1500 UTC del 16 de febrero de 2016.

2.º paso: confirmar las áreas de probable turbulencia con índices y otros productos » Análisis del aporte de la cizalladura del viento: Ellrod, cizalladura global, TKE

Ellrod

Energía cinética turbulenta

Pregunta

Identifique las áreas de valores máximos relativos de cada índice que ayudan a identificar las zonas de TAC. (Elija todas las opciones pertinentes).

Las opciones correctas son a), c) y d).

El índice de Ellrod muestra áreas de fuerte deformación y cizalladura vertical del viento sobre el este de las planicies centrales y el este de los Grandes Lagos.

El índice TKE también indica el aumento de la cizalladura a través del noroeste del Pacífico conforme un nuevo máximo de viento en altura atraviesa la región hacia las montañas Rocosas del norte.

Los valores elevados de los índices en estas regiones se deben a los entornos de fuerte deformación y cizalladura asociados con los máximos de viento de la corriente en chorro corriente arriba y corriente abajo. En el este de los Grandes Lagos, la dorsal en expansión y la curvatura anticiclónica coincidente con el máximo de viento de la corriente en chorro están generando valores de cizalladura, deformación y convergencia incluso mayores, lo cual conduce a valores más altos de estos índices.

La combinación de estos índices sugiere que es probable encontrar TAC moderada o mayor en el este de las planicies centrales y en el este de los Grandes Lagos.

Escoja al menos una opción.

2.º paso: confirmar las áreas de probable turbulencia con índices y otros productos » Análisis del aporte de un flujo desequilibrado: tendencia a la divergencia y vorticidad absoluta

Preguntas

Pregunta 1

Según los valores máximos relativos de tendencia a la divergencia, número de Richardson y vorticidad absoluta, ¿dónde es probable la formación de TAC moderada o mayor? (Elija todas las opciones pertinentes).

Las opciones correctas son a) y c).

La región de valores negativos de vorticidad absoluta sobre el este de los Grandes Lagos que existe en respuesta a la «deformación anticiclónica» en la circulación coincide con una zona con valores de Richardson favorables para la turbulencia. Al mismo tiempo, una gran zona con tendencia a la divergencia se extiende desde los montes Apalaches hasta el este del valle del río Ohio. Esto ocurre en una zona de divergencia y ajuste ageostrófico al este del eje de la vaguada. En esta zona se formarán ondas de gravedad que viajarán hacia el norte con la circulación principal hasta la zona existente de fuerte cizalladura. Esto aumentará el potencial de turbulencia sobre el este del valle del Ohio y el este de los Grandes Lagos.

Sobre el este de las planicies centrales se nota un fuerte máximo en la tendencia a la divergencia en la zona de convergencia de la región de salida asociada con el máximo de viento de la corriente en chorro al oeste del eje de la vaguada. Esto generará ondas de gravedad en la zona existente de fuerte cizalladura y aumentará el potencial de turbulencia.

En el sur de las planicies centrales, los números de Richardson indican una región favorable para el crecimiento de las ondas y la turbulencia en aire claro, pero es probable que se mantenga en el rango de leve a moderado, porque ninguno de los otros índices apoyan esta posibilidad.

Sobre el estado de Washington, los valores bajos de tendencia a la divergencia y los valores de número de Richardson algo favorables ocurren en una zona de cizalladura débil, pero la magnitud baja de los valores limitará el potencial de TAC.

Escoja al menos una opción.

Pregunta 2

¿Qué miden los índices para ayudarnos a diagnosticar la turbulencia en aire claro? (Elija todas las opciones pertinentes).

Las opciones correctas son a), c) y f).

La tendencia a la divergencia indica las áreas de flujo desequilibrado, donde para reestablecer el equilibrio se produce rotación local en el flujo. Por tanto, aquí existe el potencial de mezcla vertical y desarrollo de turbulencia en aire claro.

Los valores de vorticidad absoluta menores que cero se usan para identificar las áreas donde la vorticidad anticiclónica vence la vorticidad planetaria a escala local e indica el potencial para el desarrollo de ondas de gravedad. Estos valores son siempre muy locales debido a la magnitud de los valores de vorticidad anticiclónica necesarios.

El número de Richardson indica condiciones favorables de estabilidad atmosférica en relación con la intensidad de la cizalladura; los valores entre 0 y 1 indican las áreas donde existe un mayor potencial de turbulencia.

Estos índices miden factores que, pese a su magnitud pequeña, pueden sumarse a la cizalladura y contribuir a la turbulencia en aire claro. Conviene cotejar estos índices con los índices de cizalladura para identificar las zonas donde ocurren simultáneamente varios procesos propicios para la formación de turbulencia en aire claro.

Escoja al menos una opción.

2.º paso: confirmar las áreas de probable turbulencia con índices y otros productos » Análisis de los aportes de cizalladura y flujo desequilibrado: GTG y Ellrod-Knox

GTG

Ellrod-Knox

Preguntas

Pregunta 1

Según los valores máximos relativos de los productos GTG y Ellrod-Knox, ¿dónde es probable la formación de TAC moderada o mayor? (Elija todas las opciones pertinentes).

Las opciones correctas son a) y b).

Los valores de GTG en el nivel de vuelo FL240-300 indican el desarrollo de turbulencia moderada sobre el norte del Medio Oeste (Minnesota, Wisconsin y Michigan) y la región de los Grandes Lagos.

El índice Ellrod-Knox en el nivel de vuelo FL240-300 presenta máximos relativos coincidentes sobre la misma región, lo cual apoya la noción de desarrollo de TAC en esos lugares.

Tanto en el GTG como en el Ellrod-Knox, los valores y la concentración de los máximos relativos sobre los estados de Texas y Washington son mucho más bajos, lo cual indica probabilidades menores de turbulencia en aire claro.

Escoja al menos una opción.

Pregunta 2

Elija todas las opciones pertinentes: dada la evolución de los dos índices a lo largo del tiempo, para las 03 UTC del 17 de febrero es más probable que la turbulencia moderada o mayor...

Las opciones correctas son a) y c).

Como se observa en las animaciones, se espera que las áreas de turbulencia en aire claro moderada o mayor sobre la región del Medio Oeste y los Grandes Lagos disminuyan conforme la vaguada profunda se debilita y avanza hacia el este. Al mismo tiempo, la turbulencia en aire claro aumentará sobre el noreste y continuará sobre la región del Atlántico Medio. El potencial de TAC sobre Texas disminuye durante la animación y al final vemos otra posible zona de TAC que llega al noroeste del Pacífico.

Escoja al menos una opción.

2.º paso: confirmar las áreas de probable turbulencia con índices y otros productos » Integración de los productos

Ellrod

Ellrod-Knox

Energía cinética turbulenta

Tendencia a la divergencia, número de Richardson y vorticidad absoluta

Guía gráfica de turbulencia

Vapor de agua


Estas son las áreas donde esperábamos turbulencia en aire claro moderada o mayor sobre la base de los mapas de altura y las imágenes satelitales.

NAM: viento, isotacas y altura en 300 hPa cerca del nivel de vuelo FL300 a las 1200 UTC del 16 de febrero de 2016, anotada para un ejercicio.

Pregunta

¿Qué índices y productos confirman estas zonas de turbulencia anticipada? (Elija todas las opciones pertinentes).

Todas estas opciones son correctas.

Los índices de Ellrod y Ellrod-Knox apoyan nuestra evaluación previa de que puede ocurrir turbulencia en aire claro sobre el este de las planicies centrales.

Los índices TKE, GTG y los valores de vorticidad absoluta apoyan nuestra evaluación previa de que la turbulencia en aire claro es probable cerca de los Grandes Lagos y al sur de ellos. No obstante, no apoyan su formación en el este de las planicies centrales.

En su pronóstico, ¿le parece oportuno resaltar las regiones donde los índices son débiles, como el este de las planicies centrales y la región del Medio Oeste? Para decidir, evalúe los mecanismos involucrados y decida si se combinan para aumentar el potencial de turbulencia. En nuestro caso, los valores bajos aún apoyan el potencial de turbulencia moderada o mayor sobre el este de las planicies centrales, porque la cizalladura y el flujo desequilibrado se combinan y generan simultáneamente las ondas turbulentas que contribuyen a la turbulencia.

Escoja al menos una opción.

3.er paso: determinar la altitud de las regiones de TAC

3.er paso: determinar la altitud de las regiones de TAC » Introducción

El análisis de patrones y los índices de turbulencia nos han permitido identificar la extensión horizontal de la turbulencia. El paso siguiente consiste en determinar el alcance vertical del peligro de turbulencia.

Utilizaremos una serie de secciones o cortes verticales para identificar las altitudes a las que podría haber turbulencia. En primer lugar, examinaremos cortes verticales a través de campos de viento (isotacas) para identificar los núcleos de la corriente en chorro y las zonas de cizalladura. Luego estudiaremos los cortes verticales a través de campos de temperatura para identificar la altura de la tropopausa. Finalmente, veremos los índices de turbulencia para evaluar la extensión vertical de la cizalladura y del flujo desequilibrado. Recuerde que los cortes verticales corresponden a la región marcada en esta carta por el transecto, la línea amarilla que une las ciudades de Denver (Colorado) y Boston (Massachussetts). Esta línea se escogió porque atraviesa la vaguada sinóptica y los máximos de viento que se forman a ambos lados de ella en la corriente en chorro.

NAM: viento e isotacas en 300 hPa; la línea amarilla corresponde a los cortes verticales, 1200 UTC del 16 de febrero de 2016.

Antes de pasar a la próxima página y trabajar con los datos, lea las dos secciones «A fondo» de esta página para aprender más sobre el uso de los cortes verticales y el impacto del nivel de la tropopausa en la turbulencia.

Es útil consultar cortes verticales de viento y temperatura entre la superficie y el nivel de la corriente en chorro para evaluar el frente y los gradientes de temperatura y la cizalladura del viento asociados. Las áreas donde las isotacas y las isotermas están muy apretadas indican la posición del núcleo de la corriente en chorro y las zonas de probable turbulencia. En el lugar donde el frente en altura interseca la tropopausa, el máximo de viento de la corriente en chorro puede inducir el plegamiento de la tropopausa y aumentar la turbulencia.

Corte vertical a través de un frente en altura con las regiones de probable turbulencia moderada o severa resaltadas en azul.

Típicamente, encontramos zonas de TAC en y a lo largo del frente en altura, por debajo del núcleo de la corriente en chorro y luego en una capa delgada a lo largo del límite de la tropopausa, justo por encima del núcleo de la corriente en chorro.

Observe que la zona de turbulencia significativa comienza cerca del nivel de la tropopausa y se extiende entre 900 y 1500 metros (3000-5000 pies) por encima de dicho nivel. No obstante, la tropopausa puede limitar la penetración de la turbulencia a tan solo 300-600 metros (1000-2000 pies). La base real de la zona de cizalladura (que es la altitud más baja de la turbulencia posible) varía según la corriente en chorro.

Cuando examine un corte vertical para identificar y pronosticar la extensión vertical de la turbulencia, busque las áreas de valores máximos.

Debido a la mayor estabilidad estática de la estratosfera, la tropopausa contiene de manera efectiva la turbulencia. La intensidad del gradiente de temperatura por encima de la tropopausa establece la distancia que la mezcla turbulenta puede alcanzar en la estratosfera.

Un fuerte gradiente de temperatura por encima de la tropopausa inhibe la mezcla turbulenta y amortigua las ondas, lo cual limita la turbulencia al nivel de la tropopausa o poco más allá. No obstante, la energía turbulenta se maximiza justo debajo de la tropopausa, lo cual produce ondas rompientes, remolinos turbulentos y mayor turbulencia. Por tanto, una tropopausa fuerte limita la altura de la turbulencia a la vez que aumenta su intensidad en el nivel de la tropopausa.

La menor estabilidad estática que existe cuando el gradiente de temperatura por encima de la tropopausa es débil permite que la mezcla turbulenta pase a la estratosfera y puede permitir que la turbulencia se extienda a varios miles de metros por encima de la tropopausa. No obstante, dado que la magnitud de la energía a la que la tropopausa opone resistencia es menor, se generan menos ondas rompientes y remolinos turbulentos y, por tanto, la intensidad de la turbulencia es menor. Es decir, aunque una tropopausa débil permite la formación de turbulencia a mayor altitud, la intensidad generalmente es menor.

3.er paso: determinar la altitud de las regiones de TAC » Identificación de la altura del núcleo de la corriente en chorro y la zona de cizalladura relacionada

El primer paso para diagnosticar la extensión vertical de la turbulencia consiste en comprender la estructura del viento en el nivel de la corriente en chorro. El corte vertical a través del campo de viento que se muestra a continuación permite identificar dos aspectos:

  • la altura del núcleo de la corriente en chorro, que proporciona una buena vista de conjunto de la altitud de la zona con potencial de turbulencia. Como primera aproximación, la turbulencia es más probable hacia el lado del polo del núcleo de la corriente en chorro y a entre 600 y 1200 metros (2000-4000 pies) por encima y entre 3000 y 3600 metros (10 000-12 000 pies) por debajo de ella;
  • la zona de cizalladura relacionada. Un examen del gradiente de isotacas en el corte vertical del viento permite realizar un diagnóstico aproximado de las zonas de cizalladura. Cuanto más apretadas estén las isotacas, tanto más intensa será la cizalladura y tanto mayor será el potencial de turbulencia.

Nota: pase el cursor sobre la imagen para agrandarla.

NAM: sección vertical a través de isotacas y alturas entre Denver (Colorado) y Boston (Massachussetts) el 16 de febrero de 2016 a las 12 UTC.

Pregunta

a) La altura del núcleo de la corriente en chorro situado al este de la vaguada (más cerca de BOS) es .
b) La altura del núcleo de la corriente en chorro al oeste de la vaguada (más cerca de DEN) es .

Las opciones correctas son FL310 y FL350.

La isotaca cerrada de mayor velocidad representa el núcleo de la corriente en chorro. En este caso, los núcleos de velocidad máxima al este y al oeste de la vaguada corresponden a los niveles de vuelo FL310 y FL350, respectivamente, y a velocidades aproximadas de 140 kn.

3.er paso: determinar la altitud de las regiones de TAC » Identificación de la altura de la tropopausa

A continuación identificaremos la altura de la tropopausa a fin de determinar el límite superior de la capa de turbulencia. Examine el corte vertical de temperatura y viento y luego conteste las preguntas. (Pase el cursor sobre la imagen para agrandarla).

NAM: sección vertical a través de la temperatura e isotacas, anotada para un ejercicio.

Preguntas

Pregunta 1

¿Cuál de las líneas representa la altura de la tropopausa?

La respuesta correcta es b).

La altura de la tropopausa coincide con la capa justo por encima de las temperaturas relativas más frías y donde la temperatura comienza a aumentar con la altura. Normalmente, esto ocurre a lo largo del núcleo de la corriente en chorro o un poco por encima del mismo. Note como la tropopausa se hunde en el centro del eje de la vaguada y los gradientes de temperatura cerca de los núcleos de la corriente en chorro, que con el tiempo producirán un calentamiento general en la estratosfera. Observe asimismo la «ruptura» en la tropopausa, cerca del núcleo de la corriente en chorro y por encima del frente en altura. Las zonas de ruptura de la tropopausa son regiones favorables para la turbulencia.

Escoja al menos una opción.

Pregunta 2

¿Cómo describiría la intensidad de los gradientes de temperatura por encima de la tropopausa y cerca de los dos núcleos de la corriente en chorro? (Elija todas las opciones pertinentes).

Las opciones correctas son b) y c).

Las isotermas más apretadas y la formación de una dorsal térmica por encima del máximo de viento de la corriente en chorro situado corriente abajo indican un gradiente más fuerte y mayor estabilidad estática por encima de la tropopausa en esa región. La mayor separación de las isotermas por encima del máximo de viento situado corriente arriba indica un gradiente menos intenso y menor estabilidad estática por encima de la tropopausa en ese lugar.

Escoja al menos una opción.

Pregunta 3

¿Qué efecto tendrá el gradiente de temperatura en la tropopausa sobre la mezcla turbulenta en la estratosfera? (Elija todas las opciones pertinentes).

Las opciones correctas son a) y d).

El gradiente de temperatura más fuerte que ocurre por encima del máximo de viento situado corriente abajo produce mucha estabilidad estática, lo cual amortigua la mezcla turbulenta y limita el potencial de turbulencia en el nivel de la tropopausa. Esto es lo que ocurre a lo largo de la porción inclinada de la tropopausa, aproximadamente entre el nivel de vuelo FL290 en la región más cercana al eje de la vaguada y el nivel de vuelo FL370 al este y por encima del núcleo de la corriente en chorro. No obstante, existe el potencial de turbulencia más intensa, porque la energía turbulenta está concentrada en el nivel de la tropopausa, con lo cual las ondas rompen con mayor frecuencia y se forman remolinos turbulentos más fuertes.

Por otra parte, el gradiente más débil que existe encima del máximo de viento situado corriente arriba produce menos estabilidad estática y permite la mezcla turbulenta en la estratosfera inferior, a entre 900 y 1500 metros (3000-5000 pies) por encima de la tropopausa. En este caso, la inclinación de la tropopausa implica el desnivel entre FL290 cerca del eje de la vaguada y casi FL410 al oeste, por encima del núcleo de la corriente en chorro. Podría verse turbulencia hasta el nivel de vuelo FL340 en la región más cercana a la vaguada y hasta el nivel de vuelo FL450 por encima del núcleo de la corriente en chorro. No obstante, la turbulencia será generalmente menos intensa porque se concentra una menor cantidad de energía turbulenta en el nivel de la tropopausa.

Escoja al menos una opción.

3.er paso: determinar la altitud de las regiones de TAC » Examen de los cortes verticales de los índices de turbulencia

El paso final consiste en examinar los cortes verticales de varios índices de turbulencia. En combinación con su evaluación de los núcleos de la corriente en chorro y las alturas de la tropopausa, le ayudarán a diagnosticar la extensión vertical de los procesos de cizalladura y flujo desequilibrado y a perfeccionar su estimación de la altitud de las regiones de turbulencia. Después de examinar estos cortes verticales, conteste las preguntas. Escoja un botón de radio y luego haga clic en la imagen para agrandarla.

Ellrod/viento

NAM: sección vertical a través del índice de Ellrod e isotacas.

Número de Richardson

NAM: sección vertical a través del índice de número de Richardson e isotacas entre Denver (Colorado) y Boston (Massachussetts), a las 12 UTC del 16 de febrero de 2016.

Isotacas/alt.

NAM: sección vertical a través de isotacas y alturas entre Denver (Colorado) y Boston (Massachussetts) el 16 de febrero de 2016 a las 12 UTC.

Tendencia a la divergencia

NAM: sección vertical a través del índice de tendencia a la divergencia e isotacas entre Denver (Colorado) y Boston (Massachussetts), a las 12 UTC del 16 de febrero de 2016.

Ellrod-Knox

NAM: sección vertical a través del índice Ellrod-Knox e isotacas entre Denver (Colorado) y Boston (Massachussetts), a las 12 UTC del 16 de febrero de 2016.

Vorticidad absoluta

NAM: sección vertical a través del índice de vorticidad absoluta e isotacas entre Denver (Colorado) y Boston (Massachussetts), a las 12 UTC del 16 de febrero de 2016.

Energía cinética turbulenta

NAM: sección vertical a través del índice de energía cinética turbulenta (turbulent kinetic energy, TKE) y vientos entre Denver (Colorado) y Boston (Massachussetts), a las 12 UTC del 16 de febrero de 2016.

Temperatura e isotacas

NAM: sección vertical a través de la temperatura e isotacas, para un ejercicio (solo muestra la línea B).

Preguntas

Pregunta 1

Según los índices basados en la cizalladura (Ellrod y TKE), ¿cuál es la altitud más probable de los límites superior e inferior de la capa de turbulencia asociada con el máximo de viento situado corriente abajo (al este)?

La respuesta correcta es b).

Los máximos relativos de los valores de cizalladura abarcan desde encima del núcleo de la corriente en chorro, cerca del nivel FL410, hasta debajo del núcleo de la corriente en chorro, aproximadamente en el nivel FL170. Note que los valores de cizalladura más altos coinciden con la zona donde las isotacas están más apretadas en el campo de viento.

Escoja al menos una opción.

Pregunta 2

¿Cuál de los índices indica un aporte a la turbulencia por parte del flujo desequilibrado cerca de ambos máximos de viento de la corriente en chorro?

La respuesta correcta es d).

Los valores de tendencia a la divergencia indican un pequeño aporte a la turbulencia por parte del flujo desequilibrado. El potencial de turbulencia aumenta en las capas donde ocurren procesos de flujo desequilibrado en o cerca de la zona de cizalladura.

Escoja al menos una opción.

Pregunta 3

En el máximo de viento situado corriente abajo (al este), los valores de número de Richardson (entre 0 y 1) no se extienden por encima de la altura de la tropopausa, a pesar de que los índices de cizalladura indican que allí la cizalladura es intensa. ¿Qué indica esta situación acerca del potencial de turbulencia por encima de la tropopausa?

La respuesta correcta es b).

El número de Richardson mide la intensidad de la estabilidad estática en relación con la cizalladura disponible. Dada la intensidad del gradiente de temperatura por encima de la tropopausa que observamos antes, la estabilidad estática es muy alta. Esto produce valores de número de Richardson mayores que 1, una indicación de que las condiciones son demasiado estables para la turbulencia, ya que las ondas turbulentas se amortiguarían rápidamente.

Escoja al menos una opción.

Pregunta 4

Considere la altura de la tropopausa en el máximo de viento situado corriente abajo (al este): ¿qué efecto tendrá la gran estabilidad estática de la estratosfera inferior en su pronóstico de la altitud de la capa de turbulencia en el nivel de vuelo FL410 que indican los índices de Ellrod y TKE?

La respuesta correcta es c).

A pesar de que los índices basados en la cizalladura (Ellrod y TKE) indican que hay mucha cizalladura hasta el nivel de vuelo FL410, la turbulencia se verá limitada al nivel de la tropopausa o poco más allá, quizás hasta el nivel de vuelo FL370. No obstante, la concentración de la energía a lo largo de una tropopausa más fuerte podría significar que la turbulencia será más intensa.

Escoja al menos una opción.

4.º paso: determinar la intensidad de la TAC

Los patrones identificados en los mapas de altura, las imágenes satelitales y los índices de turbulencia han señalado la posición de las áreas de turbulencia. Ahora veremos los informes de piloto (PIREP) y la tasa de disipación de la turbulencia (Eddy Dissipation Rate, EDR) superpuestos a imágenes de vapor de agua realzadas para ver qué indican acerca de la intensidad de la turbulencia.

Vapor de agua y PIREP

Vapor de agua y con tasa de disipación de la turbulencia (EDR)

Mapa de altura (FL370)

Ellrod

Ellrod-Knox

Energía cinética turbulenta

Tendencia a la divergencia, número de Richardson y vorticidad absoluta

Guía gráfica de turbulencia

Temperatura e isotacas

NAM: sección vertical a través de la temperatura e isotacas, para un ejercicio (solo muestra la línea B).

Preguntas

Aquí tiene las zonas de turbulencia en aire claro que identificamos antes.

GOES13: imagen de vapor de agua sobre los Estados Unidos, a las 1100 UTC del 16 de febrero de 2016 anotada para un ejercicio.

Pregunta 1

De acuerdo con los PIREP y la tasa de disipación de la turbulencia (EDR), ¿cómo clasificaría la intensidad de la turbulencia en las zonas 1 y 2 a las 17 UTC (la imagen 21 de la animación) y en qué niveles de vuelo se encuentra?

a) En el área 1, hay turbulencia en el nivel de vuelo FL .
b) En el área 2, hay turbulencia en el nivel de vuelo FL .

Las opciones correctas son «moderada a severa en FL410-190 en el área 1» y «moderada a severa en FL380-210 en el área 2».

A las 15 UTC (imagen 15), los PIREP indican turbulencia moderada en el nivel FL240-360 sobre la región central del valle del Misisipi (área 1) y en el nivel FL240-390 cerca y al sur de los Grandes Lagos (área 2). A las 17 UTC (imagen 21), se observa turbulencia entre moderada y severa en ambas zonas. También se nota turbulencia moderada en el sur de las planicies centrales.

Los PIREP y las observaciones de disipación de la turbulencia (EDR) coinciden además con los valores altos de todos los índices, los cuales apoyan mayores intensidades y el desarrollo de curvatura anticiclónica en el flujo del máximo de viento de la corriente en chorro situado sobre el sudoeste de Canadá. Además, las observaciones de turbulencia llegaron al nivel FL380 en el área 2, justo por encima de la altura de la tropopausa en FL370. Esto coincide con la teoría de que el fuerte gradiente de temperatura por encima de la tropopausa limita la mezcla vertical hacia el interior de la estratosfera. En el área 1, los PIREP indican turbulencia hasta el nivel FL410. Aquí el gradiente de temperatura de la estratosfera inferior era un poco más débil, de modo que permitió más mezcla turbulenta por encima de la tropopausa.

Pregunta 2

¿Cuáles de los índices horizontales apoyan la intensidad del área 1? (Elija todas las opciones pertinentes).

Las opciones correctas son a), b), d) y e).

Los índices de Ellrod, Ellrod-Knox, GTG y la tendencia a la divergencia presentan máximos relativos coincidentes sobre el norte de la región del Medio Oeste, una indicación de probable turbulencia en aire claro.

Escoja al menos una opción.

Pregunta 3

¿Cuáles de los índices horizontales apoyan la intensidad del área 2? (Elija todas las opciones pertinentes).

Todas estas opciones son correctas.

Todos los índices presentan máximos relativos coincidentes cerca y al sur de los Grandes Lagos. Esto indica que varios procesos están aportando a la turbulencia en aire claro sobre esta zona, algo que debería conducir a mayor intensidad. Hay indicaciones de cizalladura más intensa hacia el lado del polo de la corriente en chorro (Ellrod y TKE), mientras que existe flujo desequilibrado debido a la divergencia y al flujo ageostrófico al este del eje de la vaguada (tendencia a la divergencia) y en la curvatura anticiclónica de la corriente en chorro (vorticidad absoluta menor que cero). Además, hay regiones con número de Richardson entre 0 y 1 en las mismas zonas, lo cual indica que son zonas favorables para el crecimiento de las ondas.

Escoja al menos una opción.

5.º paso: colaborar y coordinar

Es importante que el personal meteorológico aeronáutico comunique y colabore con sus pares para asegurar que los productos de pronóstico que cubren las áreas vecinas incluyan información coherente.

Pregunta

¿Qué información le parece importante compartir cuando es probable que haya turbulencia en aire claro moderada o mayor, como en este caso? (Elija todas las opciones pertinentes).

Todas estas opciones son correctas.

Toda esta información es esencial y se debe compartir, para que todos cuenten con la información más actualizada y puedan emitir productos coherentes y bien definidos que respondan a las necesidades de sus usuarios.

Escoja al menos una opción.

Bibliografía

Cornman, Larry, G. Meymaris y M. Limber, 2004: An update on the FAA Aviation Weather Research Program's in situ turbulence measurement and reporting system, Hyannis, MA.

Endlich, R. M., 1964: The mesoscale structure of some regions of clear-air turbulence. J. Appl. Meteor., 3, 261–276.

FAA, 2014: Aeronautical Information Manual: Official Guide to Basic Flight Information and ATC Procedures: http://www.faa.gov/atpubs.

Fujita, T. T., 1986: Mesoscale classifications: their history and their application to forecasting. En Ray, P.S. Mesoscale Meteorology and Forecasting. Boston: American Meteorological Society. 18–35.

Gary P. Ellrod y John A. Knox, 2010: Improvements to an Operational Clear-Air Turbulence Diagnostic Index by Addition of a Divergence Trend Term. Wea. Forecasting, 25, 789–798.

John A. Knox, 1997: Possible Mechanisms of Clear-Air Turbulence in Strongly Anticyclonic Flows. Mon. Wea. Rev., 125, 1251–1259.

McCann, D. W., 2001: Gravity waves, unbalanced flow, and clear air turbulence. Natl. Wea. Dig., 25, 3–14.

Schwartz, B., 1996: The quantitative use of PIREPs in developing aviation weather guidance products. Wea. Forecasting, 11, 372-384.

Sharman, R. D., L. B. Cornman, G. Meymaris, J. Pearson y T. Farrar, 2014: Description and derived climatologies of automated in situ eddy dissipation rate reports of atmospheric turbulence. J. Appl. Meteor. Climatol., 53, 1416-1432.

Colaboradores

Patrocinadores de COMET

MetEd y The COMET® Program forman parte de los Programas de la Comunidad de UCAR (University Corporation for Atmospheric Research Community Programs, UCP) y son patrocinados por elNational Weather Service (NWS) de la NOAA,

con fondos adicionales proporcionados por las siguientes organizaciones:

Para aprender más sobre nuestro programa, visite la página web de COMET.

Colaboradores del proyecto

Gerenta del programa
  • Dra. Elizabeth Mulvihill Page — UCAR/COMET
Dirección del proyecto y diseño instruccional
  • Marianne Weingroff — UCAR/COMET
  • Tony Mancus — UCAR/COMET
Asesoramiento científico
  • Patrick Dills - UCAR/COMET
  • William Bobb — NOAA
  • Wiliam Gough — NOAA
  • Jesse Sparks — NOAA
Diseño gráfico y animaciones
  • Steve Deyo — UCAR/COMET
  • Marianne Weingroff — UCAR/COMET
Diseño multimedia y de interfaz
  • Gary Pacheco — UCAR/COMET
  • Marianne Weingroff — UCAR/COMET
Traducción al español
  • David Russi — UCAR/COMET
Revisión de la versión en español
  • Janice M. Maldonado — Meteoróloga (NWS - Houston/Galveston, TX)

Personal de COMET, agosto de 2016

Oficina del director
  • Dr. Rich Jeffries, director
  • Dr. Greg Byrd, vicedirector
  • Lili Francklyn, epecialista de desarrollo empresarial
Administración de empresa
  • Dra. Elizabeth Mulvihill Page, gerenta de grupo
  • Lorrie Alberta, administradora
  • Hildy Kane, asistenta administrativa
Servicios de tecnología de la información
  • Tim Alberta, gerente de grupo
  • Bob Bubon, administrador de sistemas
  • Dolores Kiessling, ingeniera de software
  • Joey Rener, estudiante asistente
  • Malte Winkler, ingeniero de software
Servicios instruccionales y multimedia
  • Bruce Muller, gerente de grupo
  • Dr. Alan Bol, científico y diseño instruccional
  • Steve Deyo, diseño gráfico y 3D
  • Lon Goldstein, diseño instruccional
  • Bryan Guarente, diseño instruccional
  • Lindsay Johnson, estudiante asistente
  • Dr. Vickie Johnson, diseño instruccional (ocasional)
  • Gary Pacheco, diseño y desarrollo web
  • Sylvia Quesada, asistenta de producción
  • Sarah Ross-Lazarov, diseño instruccional (ocasional)
  • Tsvetomir Ross-Lazarov, diseño instruccional
  • David Russi, traducción al español
  • Andrea Smith, meteoróloga y diseño instruccional
  • Marianne Weingroff, diseño instruccional
Grupo científico
  • Wendy Schreiber-Abshire, gerenta de grupo
  • Dr. William Bua, meteorólogo
  • Dr. Frank Bub, oceanógrafo (ocasional)
  • Patrick Dills, meteorólogo
  • Matthew Kelsch, hidrometeorólogo
  • Dra. Elizabeth Mulvihill Page, meteoróloga
  • Amy Stevermer, meteoróloga
  • Vanessa Vincente, meteoróloga

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