Modelització de precipitacions intenses en zones d'orografia complexacasos d'estudi al Pirineu Oriental

Resumen

Els episodis de precipitació intensa en zones de muntanya sovint es veuen afavorits pels efectes orogràfics que actuen com a mecanismes que modifiquen la precipitació. Aquest treball vol contribuir a millorar el coneixement dels processos fonamentals que afecten la precipitació quan aquesta té lloc en una zona d'orografia complexa com és el cas de la zona oriental dels Pirineus, situada a la Mediterrània nord-occidental. En aquest treball de tesi, a partir de modelitzacions numèriques d'alta resolució realitzades amb els models WRF i MESO-NH de nou casos d'estudi diferents, s'investiguen les condicions sinòptiques i mesoescalars que afavoreixen el desenvolupament dels sistemes de precipitació als Pirineus Orientals. Entre d'altres, s'ha analitzat l'episodi del 7 novembre de 1982, que es troba entre els més intensos a Europa durant el període 1950-2005, en concret a Andorra, aquest ha estat l'episodi de risc que ha causat més morts al país. Els resultats obtinguts de les simulacions amb passos de malla horitzontal a 2,5 i 2 km reprodueixen estructures de precipitació amb una distribució i intensitat en concordança amb les observacions. Tot i això, també s'ha examinat la incertesa associada a la sensibilitat que mostra la modelització a variacions en les condicions inicials i a la microfísica. L'anàlisi mesoescalar s'ha dut a terme tant per a episodis caracteritzats per fluxos estables com condicionalment inestables. A la primera part del treball s'ha examinat l'efecte de l'orografia en la localització i intensitat dels sistemes de precipitació. L'anàlisi s'ha fet a partir de l'aplicació dels resultats extrets tant de simulacions numèriques idealitzades com de casos d'estudi en altres regions muntanyoses. Pels episodis condicionalment inestables amb condicions atmosfèriques que evolucionen molt ràpidament com és el cas de les ciclogènesis mediterrànies, l'anàlisi de dos dels paràmetres adimensionals (activació de la convecció i el nombre de Froude humit) reflecteix la complexitat d'aplicar aquests resultats teòrics. En canvi, pels episodis hivernals de nord sota condicions estables, el camp de precipitació mostra una dependència segons el nombre de Froude representatiu del flux incident. Els comportaments identificats s'han resumit en forma de model conceptual. A la segona part, l'anàlisi mesoescalar centrat en la descripció de la interacció entre el flux i la complexa orografia dels Pirineus ha permès identificar diferents factors tant dinàmics com microfísics que contribueixen a reforçar la precipitació orogràfica. Les retrotrajectòries basades en els traçadors eulerians passius, indiquen que l'ascens orogràfic directe és el principal mecanisme que desencadena la formació dels sistemes de precipitació als Pirineus. Mentre que, sota condicions atmosfèriques estables, les simulacions detecten la formació d'un màxim de vent al vessant nord paral•lel a la serralada a causa del marcat efecte de bloqueig exercit pels Pirineus. En canvi, per certes situacions mesoescalars, a l'extrem est de la serralada es forma una zona de confluència molt marcada que al mateix temps afavoreix la formació d'un corrent de densitat molt ben organitzat. La influència dels processos microfísics implicats en el reforç de la precipitació s'ha estudiat per mitjà de l'anàlisi de la distribució vertical dels hidrometeors. Les estructures verticals descrites són coherents amb els models conceptuals proposats a partir de les campanyes observacionals realitzades en altres regions muntanyoses com poden ser els Alps. Un dels mecanismes suggerits com a dominants en el procés d'intensificació de la precipitació està relacionat amb la formació del calabruix. S'ha realitzat l'anàlisi lagrangiana del flux d'alimentació dels sistemes de precipitació en episodis condicionalment inestables. Els resultats de les simulacions indiquen una important dependència de la intensitat de la precipitació als Pirineus amb dos factors: el component del vent perpendicular a la serralada i el transport d'humitat cap als Pirineus a la baixa troposfera. S'han suggerit diferents rangs de valors per tal de discriminar els episodis segons la intensitat de la precipitació orogràfica. En conjunt, i d'acord amb els resultats obtinguts a partir de simulacions idealitzades, es pot dir que com més fort sigui el camp de vent incidint perpendicular a la serralada i més elevada l'advecció d'humitat, més intensa serà la precipitació als Pirineus. Per l'episodi hivernal estudiat més intens, la detecció d'un corrent atmosfèric en forma de banda estreta i allargada amb un transport molt elevat d'humitat provinent de latituds equatorials (550 kg/m•s; atmospheric river en anglès) va contribuir clarament en la forta nevada. Una situació similar però molt més perillosa, va succeir el 1982 quan gràcies a la presència d'un màxim de vent de 30 m/s a 1500 m, la part càlida i molt humida situada davant una pertorbació Atlàntica va incidir directament sobre els Pirineus Orientals i va persistir durant més de 10 h. Per aquest darrer episodi, també s'ha comprovat la contribució limitada del Mediterrani com a font local d'humitat (2-3 g/kg), en contraposició a l'elevada quantitat d'humitat (7-9 g/kg) provinent de les fonts remotes (latituds subtropicals Atlàntiques i nord d'Àfrica).