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Capa límite atmosférica
Los umbrales de la capa límite atmosférica nos acercan correlato de las relaciones entre las direcciones y temperaturas de las corrientes marinas y los vientos que siguen sus caminos.
Las aguas someras de las riberas estuariales cargan suficiente energía, a pesar de sus ajustados anchos, como para provocar que los vientos que operan inmediatamente sobre ellas, ajusten su dirección considerando la dirección de sus derivas; y de aquí, afectando la dirección de arribo de las olas a las riberas.
Para los catecúmenos de la "ola Oblicua", devotos de un catecismo medioeval que ha tergiversado los rumbos de la propia sedimentología, esta ola es la madre de la deriva litoral y de los cordones litorales.
Dífícil imaginar algo más errado e imposible de contabilizar sus consecuencias en millones de obras funestas en todo el planeta por causa del ensalzamiento de una ola.
Si la ola está orientada en buena medida por el viento y este lo fuera en las soleadas horas diurnas en ajustada medida por las convecciones que arrancan de las franjas caldas de las aguas someras de las riberas, ¿a qué imaginar fuera la ola la que origina la dirección de la deriva litoral; apurada esta en sus mismos orígenes por la energía sin par de las mareas?; a tal punto que más allá de sus horarios conserva hipersincronicidad con ellas.
Si a esto sumamos en la interfaz entre la deriva litoral y los flujos que le siguen, -ya sean los del corredor de flujos en descenso o las advecciones mareales-, la afortunada participación de la capa límite térmica que allí opera provocando la precipitación sedimentaria que asiste la formación del delicado cordón litoral de borde cuspidado merced al löss fluvial que las aguas de salida tributarias hasta allí llevan; fácil resulta entrar a un nuevo escenario para comprender cómo se va resolviendo sin necesidad de ola alguna, la salida protegida del tributario por convección natural interna, que termina montada en la deriva litoral potenciando sus propias energías convectivas.
El caso es que para pisar este escenario no sólo hay que reconocer herramientas de termodinámica, sino aceptar que los ingenieros hidráulicos de todo el planeta, habiendo errado en millones de circunstancias, serán los últimos en aterrizar.
El propio Ronald Waterman que sorprende a sus colegas con la mención a las "costas blandas", aún no ha conceptualizado la peculiaridad de los mecanismos velados que esas "costas blandas" delatan, precisamente porque su conceptualización implica echar mano a termodinámica.
Si la meteorología estuviera así atada a imágenes caprichosas del más viejo de los catecosmos de mecánica de fluidos, dónde estaría!
Si en los niveles inferiores de la capa límite planetaria no descubriéramos las extraordinarias interacciones que alimentan las temperaturas superficiales de las aguas y las riberas, a qué dudar que las transferencias de energía entre segmentos de flujos guardan sorpresas mayores por haber estado nuestra mente detenida por siglos rompiéndonos los sesos en las quimeras de una ola oblicua y en los laboratorios que a ella cortejan.
La principal fuente de energía para toda la atmósfera es la radiación solar, la cual en su mayor parte es absorbida por el suelo y transmitida al resto de la atmósfera por procesos de capa límite.
Cerca del 90% de la radiación neta absorbida por los océanos causa evaporación que alcanza cerca de 1 metro de agua por año sobre todas las áreas oceánicas del planeta.
El calor latente almacenado en el agua da cuenta del 80% del combustible que conduce los movimientos atmosféricos. Algo de esta energía cumple su tarea entre los segmentos de flujo y para nada necesita pensarse en una ola oblicua.
Las células de Benard hubieran ayudado a rescribir con más cuidado la segunda ley de la termodinámica describiendo la delicadeza de los gradientes que permiten encender los procesos convectivos. Sin embargo no sabemos cuál es el motivo que impide mejorar su enunciado.
La superficie del planeta es un límite en el medio atmosférico. Los procesos de transporte en esta interfaz dejando huellas en los primeros 100 a 3000 mts de la atmósfera, conforman lo que se da en llamar la capa límite planetaria PBL o capa límite atmosférica ABL. Planetary or atmospheric boundary layer.
Capa límite atmosférica es aquella parte de la tropósfera directamente influenciada por la presencia de la superficie de la tierra, respondiendo a estímulos de superficie dentro de una escala de tiempo de alrededor de 1 hora o menos.
Una breve lectura de las primeras 25 páginas del libro que sigue nos da algunas pautas del atraso obligado que cargamos por mirar sólo con mecánica de fluidos. Que ya para entender los movimientos de las aguas en cursos de agua de planicies de menos de 4 cm x Km hemos hecho en mecánica de fluidos, abuso de extrapolaciones exageradísimas;
e ignorado toda consideración a capa límite térmica e hidroquímica venimos errando con las salidas del Aliviador del Reconquista al Luján y la salida falsa del Riachuelo al estuario, cuyo diagnóstico sigue desde Abril de 1786 esperando,
ya no lucidez, sino elemental sinceridad para analizar la pérdida de 8 cm de profundidad anual dentro del curso, la muerte de los flujos y la desprotección de las advecciones mareales que entran sin reparo con sus aguas frías en la cuenca provocando lo que cualquiera podría comenzar a imaginar si no siguiera aferrado como ciego a mecánica de fluidos.
Francisco Javier de Amorrortu, 30.5.09
Llega a Bariloche el principal instrumento del satélite argentino; La Nación, 2 de junio del 2009
El Aquarius es la pieza más importante del laboratorio espacial SAC-D, de altísima complejidad capaz de estimar desde el espacio la salinidad de los océanos y la humedad de los suelos en escala global, y cuyo costo ronda los 100 millones de dólares.
La salinidad es una característica fundamental del océano. Los contenidos de este mineral en los mares influyen en el cambio climático y desempeñan un papel protagónico en el ciclo hidrológico de evaporación y precipitación.
El SAC-D es también portador de un radar para medir la rugosidad del océano; parámetro clave para generar una imagen virtual precisa de la superficie del mar.
El 70% de la Tierra es agua; el agua domina el clima. Cuanto más entendemos el océano, mejor comprendemos el clima.
Mi primer comentario
Sin embargo, todo este despliegue de ingenio se tiene que enfrentar a las miserias de algunos funcionarios que consideran mejor esconder la cabeza en el suelo como los avestruces. ¿Cómo se explica que las imágenes de las riberas estuariales y los cursos de agua tributarios aparezcan en el Google Earth velados? tapando las plumas de vertidos y los viajes que estas descubrían hacia los lugares más insospechados; tales como las tomas de agua de Palermo o de Bernal. ¿Cuál es el motivo para que Google acceda a ocultar información básica, siendo que sus principios son otros? He visto estos mismos ocultamientos en las costas de Holanda que tanto se precia de su sapiencia sobre estos temas. Algo anda mal con los catecismos de mecánica de fluidos que quedan totalmente desactualizados con los progresos de la meteorología en las corrientes convectivas. Francisco Javier de Amorrortu
Ver http://www.alestuariodelplata.com.ar/segmentosdeflujo.html
Mi segundo comentario
Las imágenes Google alcanzan resolución de hasta 1 m por pixel y aún más altas. Las del CONAE pancromáticas sólo 16 m por pixel. Y las cromáticas 30 m por pixel. Si uno aplica la resolución de Google para mirar los problemas estuariales y seguir los viajes espeluznantes de las plumas de contaminantes hacia los lugares menos imaginables en términos sanitarios, agradece a Google estas herramientas didácticas que hace 10 años ningún científico hubiera menospreciado. Los que hablan de bases militares no han advertido que mis miradas sólo apuntan al agua de las riberas estuariales urbanas del Plata. Sé de la cantidad de layers que ofrece Google para despabilarnos, con inclusión de los archivos de imágenes anteriores. Tengo de estas áreas miles de imágenes trabajadas en laboratorio digital para extraerles la mayor información. Y hace dos años ningún pixelado extraño aparecía en la superficie del estuario; salvo en la zona del Delta Central sobre las islas que acompañan el desarrollo insular de Oyarbide. Ese pixelado no responde a falta de información, sino a información velada. Tengo imágenes de los efectos de las plumas con los reflujos dentro del curso del río Luján. La salida del Aliviador del Reconquista, hoy no muestra lo que antes. El estuario aparece pintado de azul. Sólo hay resolución en los primeros 200 mts de la orilla para estudiar la deriva litoral. Vayan al sitio recomendado y después me cuentan si es material didáctico o subversivo. Atte. Francisco J. de Amorrortu
Introducción a la meteorología de capa límite
Roland Stull
Departamento de Meteorología de la Universidad de Wisconsin
Parte del entusiasmo en meteorología de capa límite es el desafío asociado a flujo turbulento –uno de los problemas no resueltos en la física clásica.
Una atracción adicional viene dada por la rica diversidad de temas y métodos de investigación que aparecen bajo el mismo paraguas protector de “meteorología de capa límite”.
Desafíos capturados en este libro de texto de Kluwer Academic Publishers
faltan las páginas 5 y 6
Faltan las páginas 12 y 13
Faltan las páginas 19 y 20
AMS Journals Online
The Atmospheric Boundary Layer above the Agulhas Current during Alongcurrent Winds.
M. Rouault, A. M. Lee-Thorp, and J. R. E. Lutjeharms
Department of Oceanography, University of Cape Town, Rondebosch, South Africa, February 8, 1999
ABSTRACT
The response of the marine atmospheric boundary layer to the strong sea surface temperature (SST) gradient across the warm Agulhas Current was studied in the Agulhas Current Air–Sea Exchange Experiment, south of Port Alfred, South Africa. Shipboard meteorological and oceanographic measurements and radiosonde ascents are used to describe this response for wind regimes that are approximately parallel to the current. Surface heat fluxes increased by over 200 W m−2 from the shelf to the current while the sensible heat flux reversed sign. A characteristically stable boundary layer over the cool shelf waters was replaced by an unstable convective boundary layer over the current. The mean specific humidity and potential temperature of the boundary layer increased significantly over the current by 25% and 10% with a concomitant boundary layer deepening of 40 m (°C)−1 SST. In the presence of alongcurrent winds an atmospheric moisture and thermal front developed over the inshore SST front. This is attributed to the horizontal gradient in the surface heat fluxes. The strong SST front owes its presence here to the juxtaposition of the warm current and an inshore kinematically driven subsurface upwelling cell whose surface expression is modulated by the wind stress
Coupling of a High-Resolution Atmospheric Model and an Ocean Model for the Baltic Sea
Nils Gustafsson, Leif Nyberg, and Anders Omstedt
Swedish Meteorological and Hydrological Institute, Norrkoping, Sweden
December 15, 1997
ABSTRACT
The coupling between a high-resolution weather forecasting model and an ocean model is investigated. It is demonstrated by several case studies that improvements of short-range weather forecasting in the area of the Baltic Sea require an accurate description of the lower boundary condition over sea. The examples are taken from summer situations without sea ice as well as from winter situations with extreme sea ice conditions. It is shown that the sea state variables used in the model influence the weather forecast both directly on the local scale due to the local impact of surface fluxes of latent and sensible heat and on regional and larger scales. The convective snowbands during winters with cold airmass outbreaks over the open water surfaces of the Baltic Sea are extreme examples of the influence of sea state variables on a regional scale.
It is furthermore demonstrated that the sea state conditions may change considerably within forecasting periods up to 48 h. This implies the necessary application of ocean models, two-way interactively coupled to the weather forecasting model. The coupling of an advanced 2.5-dimensional ice–ocean model to the operational Swedish Meteorological and Hydrological Institute (SMHI) weather forecasting model HIRLAM is described. The ice–ocean model includes two-dimensional, horizontally resolved ice and storm surge models and a one-dimensional, vertically resolved ocean model applied to 31 Baltic Sea regions. The coupled model system is applied operationally in a data assimilation system at the SMHI. No data assimilation is applied in the operational ocean component; manual modifications to the sea state variables are introduced a few times every winter season.
The application of this operational coupled model data assimilation system to the mesoscale reanalysis for the Baltic Sea Experiment (BALTEX) shows that it is necessary to apply data assimilation for the sea state variables in order to avoid drift of the coupled model system toward less realistic model states. A successful application of a simple assimilation of SST observations is presented. The observed SSTs are first subject to a horizontal filter in order to minimize the effects of observational errors and to restrict the influence to a larger horizontal scale. Then the differences between these filtered temperature observations and the model SSTs are used to construct a modified sensible heat flux that is applied as a form of a “nudging” term to the ocean model. It turns out that this “nudging” is successful in avoiding the drift away from realistic sea state conditions. The described atmosphere and ocean data assimilation scheme has been applied in a rerun of the BALTEX mesoscale reanalysis for the cold winter 1986/87. The quality of this reanalysis was assessed through the successful simulation of the convective snowbands in January 1987.
Mean and turbulent structure of a baroclinic marine boundary layer during the 28 January 1986 cold-air outbreak (GALE 86)
Robert J. Wayland1, 2 and Sethu Raman1
http://www.springerlink.com/content/q524rg1458857p55/
Abstract Aircraft (NCAR Electra), ship (R/V Cape Hatteras), buoy (NCSU Buoy 2) and satellite (NOAA-7 and 9) measurements have been used to observe the structure of the Marine Boundary Layer (MBL) offshore of Wilmington, North Carolina, during the intense cold-air outbreak of 28 January, 1986, as part of the Genesis of Atlantic Lows Experiment (GALE). Air mass modification processes, driven primarily by the surface turbulent latent and sensible heat fluxes, caused the overlying air mass to warm and moisten as it advected over the warmer waters of the eastern United States continental shelf. Maximum observed total (latent + sensible) heat flux was 1045W/m2 (at a height of 49 m) over the core of the Gulf Stream. Heat flux values decreased both east and west of this region, primarily in response to changes in the air-sea temperature difference.
MBL height increased steadily in the offshore direction in response to increasing convection. The turbulent structure showed a buoyancy-dominated MBL between 0.1 z/h and 0.8 z/h; whereas shear was important above and below this level, vertical transport of kinetic energy (KE) was dominant as a source term only above 0.8 z/h. The normalized turbulent kinetic energy (TKE) budgets observed at different offshore locations showed general agreement at different flight levels. Thus the findings support the validity of the similarity relations under intense convective conditions.
Estimating Convective Atmospheric Boundary Layer Depth from Microwave Radar Imagery of the Sea Surface
Todd D. Sikora, George S. Young, and Hampton N. Shirer
Department of Meteorology, The Pennsylvania State University, University Park, Pennsylvania, Rick D. Chapman; Applied Physics Laboratory, The Johns Hopkins University, Laurel, Maryland, November 18, 1996
ABSTRACT
Kilometer-scale mottling seen on real and synthetic aperture radar imagery of the sea surface can be linked to the presence of microscale cellular convection (thermals) spanning the marine atmospheric boundary layer. In the current study, it is hypothesized that the typical scale of the mottling, found via standard Fourier spectral analysis, can be used to estimate the depth of the convective marine atmospheric boundary layer (zi) using a modified form of traditional mixed-layer similarity theory for these thermals’ aspect ratio. The hypothesis linking the typical scale of mottling to zi is substantiated using previously published boundary layer results and supporting meteorological and oceanographic data from a number of case studies
Internal boundary layer structure under sea-breeze conditions in Hong Kong
Heping Liu , , Johnny C. L. Chan and Andrew Y. S. Cheng
Department of Physics and Materials Science, City University of Hong Kong, 83 Tat Chee Avenue, Kowloon, Hong Kong, 14 June 2000.
Abstract
A three-dimensional atmospheric model is used for modelling the airflow pattern and internal boundary layer (IBL) development over the Hong Kong region that comprises hilly terrain and complex coastline. Observations used to verify the model are drawn from 32 meteorological stations and a ground-based lidar system. It is found that the modelled results are in good agreement with the observed airflow field and IBL development. Due to the interaction of complex terrain and sea-breeze circulations, several confluence zones of wind fields are found in different locations, depending on the background wind velocity and the differential-heating rate between land and sea. Subsequently, these kinds of wind field patterns give rise to a three-dimensional dome-shaped IBL distribution that forms an impediment to air-pollutant dispersion outside of the layer.
Author Keywords: Three-dimensional atmospheric model; Complex terrain in Hong Kong; Airflow field; Internal boundary layer height; Lidar measurements
Cap. 1 . 2 . 3 . 4 . 5 . 6 . 7 . 8 . 9 . 10 . 11 . 12 . 13 . 14 . 15 . 16 . 17 . 18 . índice . Prefacio . Preface . . Riachuelo 1 . 2 . 3 . 4 . 5 . 6 . 7 . 8 . 9 . 10 . 11 . 12 . 13 . . urgenciasatadas 1 . 2 . . emisarios 1 . 2 . 3 . 4 . 5 . 6 . 7 . 8 . 9 . . áreas nuevas 1 . 2 . 3 . . Costa del Plata 0 . 1 . 2 . 3 . 4 . 5 . 6 . . Costa del oro 1 . 2 . . acreencias . 1 . 2 . 3 . . contrastes 1 . 2 . . convexterna . . Plan maestro . . Parque Norte . 1 . 2 . . ribera . 1 . 2 . 3 . 4 . 5 . . flujos . . segmentos . . ABL 1 . 2 .