Resumen de Transiciones tropicales en el Atlántico Norte: génesis y simulaciones numéricas
Una transición tropical (TT) es el proceso por el cual un ciclón baroclino de núcleo frío pierde su asimetría y gradualmente adquiere características típicas de ciclones tropicales de núcleo cálido y simétricos, finalizando en un ciclón tropical puro. Es justamente el proceso opuesto a una transición extratropical.
Dados los impactos asociados a TTs que afectan a la sociedad en múltiples aspectos, estos procesos de transición de ciclones han recibido gran atención por la comunidad científica y los pronosticadores en las últimas décadas. Esta tesis doctoral tiene como objetivo analizar la génesis y evolución de TTs en el Atlántico Norte en clima presente utilizando bases de datos de reanálisis atmosféricos y simulaciones numéricas para mejorar el conocimiento general sobre ciclones que han experimentado estos procesos de transición.
Los diferentes estudios que componen esta tesis doctoral se han centrado, en primer lugar, en la elaboración de una climatología de TTs. Se ha estudiado la energía cinética asociada a esos sistemas atmosféricos analizando el espectro energético asociado tanto a reanálisis como a simulaciones de diversas TTs. Además, se ha analizado la resolución efectiva que presentan varios modelos de área limitada al simular estos sistemas comparándola con la resolución obtenida de base de datos de reanálisis. Los modelos numéricos que se han utilizado para la simulación TTs han sido el WRF-ARW y el HARMONIE-AROME. Finalmente, se ha llevado a cabo la verificación de simulaciones de TTs realizadas por dichos modelos mediante diversas técnicas tradicionales y por objetos.
En esta tesis doctoral se han analizado los ambientes sinópticos de ciclones que han experimentado un proceso de TT en el Atlántico Norte utilizando la base de reanálisis ERA5, diferenciando entre el Atlántico central y oriental. Los resultados obtenidos indican que las TTs en el Atlántico Norte están caracterizadas por un patrón de bloqueo anticiclónico al norte de una baja en superficie con incremento de espesor geopotencial evidenciando el desarrollo del núcleo cálido. Los ciclones en el Atlántico Norte oriental transicionan en ambientes más hostiles para la formación de ciclones tropicales que en el Atlántico Norte central.
Se ha analizado la curva del espectro de la energía cinética turbulenta en el reanálisis atmosférico ERA5 en distintas bandas latitudinales del hemisferio norte y en el Atlántico Norte. Los resultados muestran que ERA5 es capaz de reproducir apropiadamente el espectro de energía cinética a escala sinóptica, sin reproducir correctamente las densidades energéticas en rangos mesoescalares. Debido a este hándicap, se han simulado numéricamente varios ciclones tropicales que han experimentado un proceso de TT para analizar y evaluar la importancia de cada uno de los términos que componen la tendencia del espectro. Los resultados obtenidos indican que el modelo HARMONIE-AROME (WRF-ARW) muestra un mayor filtrado disipación numérica (sobreenergiza). La energía cinética está principalmente gobernada por los términos asociados a fuertes ascensos y procesos convectivos húmedos en la cascada de energía y otros procesos de transferencia de energía.
La verificación llevada a cabo de las simulaciones de TTs realizadas por los modelos HARMONIE-AROME y WRF-ARW muestra unos resultados muy similares en la evaluación de la trayectoria de las TTs simuladas y una sobreestimación general en ambos modelos en la velocidad máxima del viento a 10 m. El modelo HARMONIE-AROME (WRF-ARW) reproduce con mayor exactitud la precipitación en la fase previa (posterior) de la TT. No obstante, el modelo WRF-ARW (HARMONIE-AROME) presenta más eficiencia al simular la temperatura de brillo en comparación con los datos observacionales del SEVIRI-MSG en la fase previa (posterior) de la TT. Por lo tanto, es difícil establecer qué modelo numérico tiene más eficiencia al simular los ciclones con proceso de TT.
