Estructura térmica y dinámica de un ciclón subtropical típico en el Atlántico Norte

Abstract

Los ciclones subtropicales son sistemas atmosféricos de baja presión caracterizados por tener estructura térmica híbrida, a medio camino entre los ciclones tropicales y extratropicales. Debido a tanto el interés científico como a los impactos socio-económicos que provocan, estos sistemas han propiciado un auge en la investigación para la mejora de su modelización numérica, lo que ha repercutido en la precisión de la predicción. Esta tesis tiene como objetivo profundizar en los procesos dinámicos y térmicos que se llevan a cabo durante la génesis e intensificación de este tipo de ciclones, así como las características que los definen. Los diversos estudios que componen esta memoria se han centrado en el análisis de un ciclón subtropical típico, concretamente el desarrollado en octubre de 2014 en las inmediaciones de las Islas Canarias. De este ciclón se tiene información muy detallada debido a los daños provocados en la isla de Tenerife. Así mismo la Agencia Estatal de Meteorología ha proporcionado herramientas y campos de diagnóstico convectivo para caracterizar este fenómeno. Los modelos numéricos utilizados para la simulación del ciclón han sido el WRF (del inglés Weather Research and Forecasting) y HARMONIE-AROME (acrónimo del inglés, HIRLAM¿ALADIN Research on Mesoscale Operational NWP in Euromed - Applications of Research to Operations at Mesoscale). Se han seleccionado ciertos campos para el análisis mesoescalar y sinóptico del ciclón subtropical y se han evaluado las simulaciones frente a observaciones directas (sondeos e informes meteorológicos aeronáuticos) e indirectas (productos derivados de satélite). Diversos índices estadísticos han sido utilizados para evaluar la calidad predictiva del modelo, así como herramientas de categorización para clasificar al ciclón dentro de la fase termodinámica correspondiente. Los resultados obtenidos han permitido categorizar el sistema como ciclón subtropical e incluirlo en una base climatológica de ciclones subtropicales ya existente. Se ha realizado un análisis de sensibilidad a partir de distintos esquemas de parametrización del modelo WRF. Los esquemas de cúmulos, en particular, el esquema de cúmulos de Tiedtke, son muy importantes a la hora de simular el ciclón mostrando menores errores en el cálculo de la trayectoria, así como una mejor representación de su categorización térmica y dinámica. Adicionalmente, se destacan los buenos resultados obtenidos para el análisis realizado mediante un enfoque probabilístico, aconsejando su uso para la simulación de fenómenos convectivos de este tipo. Adicionalmente, en esta tesis se ha verificado el papel esencial que juegan los flujos de calor turbulentos (latente y sensible) en el desarrollo e intensificación del ciclón mediante la configuración de dos simulaciones del modelo WRF en la que se mantuvo y anuló la contribución de los mencionados flujos. A partir del análisis de diversos campos como cizalladura del viento y precipitación, las simulaciones en las que se anulaba la contribución de los flujos mostraron un carácter puramente frontal del sistema, no transicionando a ciclón subtropical. Por el contrario, con la contribución de los flujos se pudo observar un claro proceso de seclusión cálida, así como una definida transición a ciclón subtropical en los diagramas de fase. Cabe destacar que es la primera ocasión en que se identifica una estructura tipo Shapiro-Keyser en un ciclón subtropical sobre el Atlántico Norte oriental. Esta estructura se produjo durante la génesis del ciclón y posteriormente derivó en un proceso de seclusión cálida. Finalmente, el empleo en esta tesis del modelo HARMONIE-AROME y sus buenos resultados han puesto de relieve su gran potencial como modelo meteorológico numérico en el análisis y diagnóstico de la génesis de los ciclones subtropicales.