Patrones nubosos en imágenes satelitales

En las imágenes satelitales pueden observarse dos patrones nubosos relacionadas con el SALLJ:

  1. Calles de nubes: se trata de nubes cumuliformes generalmente organizadas en calles paralelas a la dirección del viento en capas bajas y comúnmente se observan dentro del aire cálido y húmedo. Su presencia indica advección cálida de temperatura en la troposfera baja.
  2. Sistemas Convectivos de Mesoscala (MCSs, de sus siglas en inglés): estos sistemas aparecen brillantes tanto en imágenes visibles (VIS) como infrarrojas (IR) debido a que se trata de nubosidad con un gran desarrollo vertical y con topes muy fríos. Los MCSs pueden presentar un aspecto casi circular, elongado o con forma de zanahoria. La estructura espacial usualmente depende de la intensidad de la cortante media en el espesor de la nube (0-6 km) y de los vientos en capas altas

1. Calles de nubes

La figura muestra un esquema de nubes cúmulus organizadas en líneas paralelas al vector del viento en capas bajas. Estas son el resultado de la presencia de rollos convectivos dentro de la Capa Límite Planetaria (PBL, de sus siglas en inglés).

Las siguientes imágenes VIS e IR captadas por el satélite GOES-12 son ejemplos del aspecto que presentan las nubes organizadas en calles y asociadas con advección húmeda de capas bajas. Las mismas se extienden desde el norte de Bolivia y hasta el centro de Argentina, donde se observa el desarrollo de convección húmeda profunda.

Las imágenes de vapor de agua (WV) no se presentan dado que estas muestran el contenido de vapor de agua en los niveles medios y altos de la troposfera, y por lo tanto no detectan las calles de nubes (características de capas bajas).

21 Octubre 2008/17.45 UTC - imagen GOES 12 VIS 0.6

21 Octubre 2008/17.45 UTC - imagen GOES 12 IR 10.7

21 Octubre 2008/18.00 UTC - imagen NOAA 18/AVHRR RGB (R:0.63-G:0.86-B:10.8). El rectángulo rojo indica la imagen ampliada que se muestra a la derecha.

21 Octubre 2008/18.00 UTC - imagen NOAA 18/AVHRR RGB (R:0.63-G:0.86-B:10.8)

2. Sistemas Convectivos de Mesoescala

  • En las imágenes VIS, IR y WV, los MCSs se caracterizan por presentar tonalidades blancas brillantes en las regiones con convección profunda donde las nubes se extienden hasta la tropopausa.
  • Los bordes de los MCSs están generalmente bien definidos corriente arriba. En situaciones con fuertes vientos en altura, las partes más altas (justo por debajo de la tropopausa) y más frías de las nubes son transportadas corriente abajo, formando un extenso y blanco manto ("yunque") que se puede observar en la imagen IR, pero la imagen VIS muestra solamente una textura fibrosa gris clara. La parte más densa y activa del MCSs es la más brillante.
  • Los topes emergentes ("overshooting tops") están relacionados con las celdas más intensas de los MCSs y se encuentran dentro del yunque. Estos pueden observarse frecuentemente en las imágenes VIS, especialmente durante la mañana y la tarde debido a las sombras proyectadas sobre el mismo yunque.

6 Diciembre 2012/20.45 UTC - Imagen GOES 13 VIS 0.6

6 Diciembre 2012/20.30 UTC - Imagen GOES 13 WV 6.7

6 Diciembre 2012/20.45 UTC - Imagen GOES 13 IR 10.7

6 Diciembre 2012/20.45 UTC - Imagen realzada GOES 13 IR 10.7

La siguiente secuencia de imágenes muestra el desarrollo de convección profunda entre las primeras horas del 6 de diciembre y la mañana del 7 de diciembre de 2012 sobre la región central de Argentina. En las primeras etapas, el desarrollo de los MCSs esta relacionado al intenso Jet de Capas Bajas (LLJ, de sus siglas en inglés). Luego la convección profunda organizada se mantiene en el tiempo debido a la presencia de un frente frío que avanza hacia el norte.

Dic 06 2012/00.00 UTC - Dec 07 2012/23.00 UTC GOES 13 IR 10.7 imagen realzada.

Aspecto de los MCSs en imágenes TRMM

El satélite TRMM (Tropical Rainfall Measuring Mission) con sus múltiples sensores resulta muy conveniente para analizar la estructura espacial de los sistemas convectivos de mesoescala con mayor detalle. En el ejemplo se muestran dos MCSs severos: uno sobre la provincia de Córdoba, cerca de las sierras, y otro sobre la provincia de Entre Ríos y oeste de Uruguay. En la figura de abajo se muestra la ubicación geográfica de la pasada del satélite [ancho de pasada del sensor VIRS (Visible and Infrared Sensor), línea azul) y ancho de pasada del sensor PR (Precipitation Radar), línea roja). El rectángulo negro indica la región mostrada en las imágenes siguientes.

  • La imagen IR muestra grandes áreas con topes fríos. La convección más intensa se encuentra a lo largo de la parte norte de esta área, como puede inferirse a partir de la distribución espacial de las descargas eléctricas.
  • En la imagen TRMM/VIRS IR 10.8, se puede observar un frente de ráfaga al noroeste de la convección más intensa y alejándose de la misma. En el punto donde este frente de ráfagas interactúa con otro, se desarrolla una nueva celda convectiva.
  • A la derecha de la imagen TRMM/VIRS IR 10.8, donde el sistema tiene sus celdas más activas, el frente de ráfagas no se presenta tan claramente como el anterior, debido a que permanece solidario a la región de corrientes ascendentes en el borde delantero del MCS. La teoría RKW (Rotunno et al., 1988) postula que el mecanismo que mantiene una línea de inestabilidad de larga vida es un balance entre la vorticidad horizontal producida por a) el gradiente de empuje a través del frente de ráfagas y b) la cortante vertical del viento en capas bajas. Esto explica porqué el frente de ráfagas se propaga solidario al MCS.
  • En las imágenes de temperatura, en 85 y 37 GHz, se observan diferentes regiones con valores muy bajos. éstas están relacionadas con áreas de fuertes corrientes ascendentes, intensas lluvias y granizo grande (Cecil, 2009).
  • Las imágenes correspondientes a la reflectividad máxima de la columna y a los cortes verticales muestran una estructura típica de línea de inestabilidad: la región convectiva con las celdas más intensas sobre el flanco delantero, por detrás la zona de transición y luego la región de precipitación estratiforme.

07 Diciembre 2012/05.40 UTC - Temperatura IR 10.8 (sensor TRMM/VIRS, sombreado) y localización de descargas eléctricas (sensor TRMM/LIS, puntos). 07 Diciembre 2012/05.40 UTC - Temperatura en 85 GHZ (sensor TMI, sombreado) y contorno de 210K (sensor VIRS IR 10.8, linea azul).

07 Diciembre 2012/05.40 UTC - Temperatura en 37 GHz (sensor TRMM/TMI, sombreado) y contorno de 210K (sensor TRMM/VIRS IR 10.8, linea azul). 07 Diciembre 2012/05.40 UTC - Reflectividad máxima de la columna (sensor TRMM/PR, sombreado) y contorno de 210K (sensor , linea TRMM/VIRS IR 10.8, linea azul). Las lineas negras indican la ubicación del corte vertical.

07 Diciembre 2012/05.40 UTC - Corte vertical de reflectividad a lo largo de la transecta A-B (sensor TRMM-PR). 07 Diciembre 2012/05.40 UTC - Corte vertical de reflectividad a lo largo de la transecta A'-B' (sensor TRMM/PR). La linea negra continua indica el borde esquemático de la nube.