Parámetros de imagen y sinópticos en la predicción de la lluvia
Authors:   , Rivera Amores Juan José 
Published: September 2023

:<br/><br/>Se analiza en el presente trabajo, la relación entre la intensidad de lluvia y parámetros anteriores a la caída de la misma, obtenidos a través de diversas fuentes: imágenes Meteosat, en los canales IR y WV, y parámetros sinópticos termodinámicos y dinámicos. <br/><br/>La zona de estudio corresponde a la Península Ibérica, las islas Baleares y Canarias, además de los Alpes suizos para unos episodios particulares y se utilizan 77 días con imágenes de satélite (de ellos, 39 días con imágenes en los canales IR y WV del Meteosat, y 13 con información sinóptica). <br/><br/>El análisis comprende tres etapas: en la primera se analiza el ajuste de una relación cuantitativa entre la lluvia medida en un intervalo de tiempo, se toman 1h y 2h, en un observatorio dado y los parámetros de imagen de satélite medidos con anterioridad a la lluvia y durante la misma sobre el observatorio y en un círculo de radio fijo alrededor del mismo. En la segunda etapa, se establece un conjunto de parámetros sinópticos y de imagen así como sus rangos de valores, que permiten predecir lluvias intensas con una antelación de 3h para una zona con un tamaño del orden de 100km de diámetro. En la tercera etapa, se establecen y caracterizan los parámetros de imagen de satélite que mejor permiten realizar un seguimiento y localización de las lluvias intensas para aquellos casos en que la predicción realizada indica la próxima aparición de las mismas.<br/><br/>Las conclusiones a las que se llega son las siguientes: <br/><br/>1.-No existe relación, que permita establecer un modelo matemático objetivo, entre la cantidad de lluvia caída en un observatorio durante una hora y los parámetros de imagen en los canales IR y WV del Meteosat, medidos en la vertical del propio observatorio o en un círculo de radio fijo. Por tanto, para una predicción de lluvia, es más adecuado considerar los sistemas nubosos completos y las condiciones atmosféricas que rodean al observatorio en las horas previas. <br/><br/>2.- Para que se produzcan lluvias intensas en un plazo de 3h en adelante, en una zona del orden de 100km de diámetro, se ha de dar en la zona el siguiente conjunto de valores para los diferentes parámetros sinópticos: Helicidad positiva, CAPE mayor o igual a 750 J kg-1, índice IK mayor o igual a 20ºC, índice LI menor que 0ºC, convergencia en 850hPa, situación de la zona donde lloverá, en la parte delantera de una vaguada en la superficie de 500hPa, humedad relativa media entre la superficie y 500hPa por encima del 70%, masa de agua precipitable en toda la troposfera por encima de los 20mm, convergencia de vapor de agua en niveles bajos, máximos de vorticidad potencial en 250hPa superiores a 3PVU ó en 500hPa superiores a 0.6PVU. Los máximos de vorticidad potencial se producen preferentemente en 250hPa, están situados a distancias de hasta unos 1000km ó 1500km corriente arriba de la zona de desarrollo de los sistemas nubosos en las horas previas a dicho desarrollo y van acompañados de bandas alargadas de aire seco estratosférico provocado por el hundimiento de la tropopausa que se detectan mediante el canal WV del Meteosat con varias horas de antelación al desarrollo de los sistemas nubosos. <br/><br/>3.- En las zonas donde se producen mezclas de sistemas aumenta considerablemente la probabilidad de lluvias intensas.<br/><br/>4.- La permanencia durante varias horas (>10h) de sistemas nubosos con temperaturas aparentes en el canal IR del Meteosat inferiores a -32ºC son suficientes en algunas ocasiones para producir lluvias de intensidades superiores a los 15mm/h. <br/><br/>5.- En los sistemas convectivos intensos, la utilización conjunta de los canales IR y WV del Meteosat permite la detección de entradas en la estratosfera (overshooting) que pueden enmascarar los núcleos fríos de las imágenes IR, debido al calentamiento que experimentan las zonas que entran en la estratosfera y, por tanto, permite localizar las zonas de intensa actividad convectiva con más precisión que la sola utilización del canal IR. Las entradas en la estratosfera se producen a partir de los -40ºC de temperatura aparente en el canal IR, haciéndose más intensas alrededor de los -60ºC. <br/><br/>6.- Para el seguimiento y localización de intensidades de lluvia altas, superiores aproximadamente a 17mm/h, sobretodo en aquellos sistemas convectivos de gran desarrollo, es más adecuada la observación y medición de las entradas en la estratosfera que la medición de las áreas de los núcleos fríos de los sistemas nubosos y sus variaciones de tamaño en el canal IR. La entrada en la estratosfera es una condición necesaria para la producción de lluvias intensas localmente pero no es suficiente ya que puede haber falta de humedad o que el sistema viaje demasiado deprisa.<br/>La magnitud del overshooting, medida ésta como diferencia de temperaturas aparentes entre los canales WV y IR del Meteosat, supera en ocasiones los 10K. <br/><br/>7.- Para un seguimiento adecuado de los sistemas convectivos intensos, es necesario utilizar las imágenes, tanto en el canal IR como en el WV, con una resolución temporal de media hora, como mínimo, ya que dichos sistemas experimentan cambios apreciables en ese periodo de tiempo, por ejemplo las entradas en la estratosfera.
It is analyzed in this work, the relationship between the rain intensity and parameters previous to the fall of the same one, obtained through diverse sources: Meteosat images, in the channels IR and WV, and thermodynamic and dynamic synoptic parameters. <br/>The study area corresponds the Iberian Peninsula, the Balearic islands and Canarias, besides the Swiss Alps for some particular episodes and 77 days they are used with satellite images (of them, 39 days with images in the channels IR and WV of the Meteosat, and 13 with synoptic information). <br/><br/>The analysis understands three stages: in the first one it is tried to obtain a quantitative relationship among the rain measured in an interval of time, they take 1h and 2h, in a given observatory and the parameters of satellite image measured previously to the rain and during the same in the observatory and in a circle of fixed radio around the same one. In the second stage, they set up a group of synoptic and images parameters as well as its ranges of values that allow to predict intense rains with an advance of 3h for an area with a size of the order of 100km of diameter. In the third stage, they set up and they characterize the parameters of satellite image that better they allow to carry out a pursuit and localization of the intense rains for those cases in that the carried out prediction indicates the next appearance of the same ones.<br/>The conclusions they are the following ones: <br/>1.- No relationship exists that allows to establish an objective mathematical model, among the quantity of fallen rain in an observatory during one hour and the image parameters in the channels IR and WV of the Meteosat, measured in the vertical of the own observatory or in a circle of fixed radio. Therefore, for a rain prediction, it is more appropriate to consider the complete cloudy systems and the atmospheric conditions that surround to the observatory in the previous hours. <br/><br/>2. - So, that intense rains take place starting from 3h, in an area of the order of 100km of diameter, it must be given in the area the following group of values for the different synoptic parameters: positive helicity, CAPE bigger or similar to 750 J kg-1, index IK bigger or similar to 20ºC, index LI smaller than 0ºC, convergence in 850hPa, situation of the area where it will rain, in the front part of a trough in the surface of 500hPa, humidity relative between the surface and 500hPa above 70%, precipitable water in the whole troposfera above the 20mm, convergence of water vapour in low levels, maxima of potential vorticity in 250hPa superiors to 3PVU or in 500hPa superiors to 0.6PVU. The maxima of potential vorticity take place preferably in 250hPa, they are located at distances of until about 1000km or 1500km current up of the area of development of the cloudy systems in the previous hours to this development and they go accompanied by lengthened bands of dry air stratospheric caused by the sinking of the tropopause that they are detected by means of the channel WV of the Meteosat with several hours of advance to the development of the cloudy systems. <br/>3. - In the areas where produces merge of systems it increases the probability of intense rains considerably.<br/>4. - The permanence during several hours (>10h) of cloudy systems with apparent temperatures in the channel IR next to -32ºC is enough in some occasions to produce rains of superior intensities at the 15mm / h. <br/>5. - In the intense convective systems, the combined use of the channels IR and WV of the Meteosat allows the detection of entrances in the stratosphere (overshooting) that can mask the cold nuclei of the IR images , due to the heating of the areas that they enter in the stratosphere and, therefore, it allows to locate the areas of intense convective activity with more precision than the single use of the channel IR. The entrances in the stratosphere take place starting from the -40ºC of apparent temperature in the channel IR, being made more intense around the -60ºC. <br/>6. - For the pursuit and localization of high rain intensities, superiors approximately at 17mm/h, overalls in those convective systems of great development, is more appropriate the observation and mensuration of the entrances in the stratosphere that the mensuration of the areas of the cold nuclei of the cloudy systems and its size variations in the channel IR. The entrance in the stratosphere is a necessary condition for the production of local intense rains but it is not sufficient condition since it can have too low humidity or that the system travels too quickly.<br/>The magnitude of the overshooting, measure this like difference of apparent temperatures among the channels WV and IR of the Meteosat, it overcomes in occasions the 10K. <br/>7. - For an appropriate pursuit of the intense convective systems, it is necessary to use the images, so much in the channel IR as in the WV, with a temporary resolution of half hour, as minimum, since this systems experience appreciable changes in that period of time, for example the entrances in the stratosphere.