Artículo Original

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Valoración de la influencia de la circulación oceánica y el aporte de los ríos Sudamericanos en la actividad ciclónica, utilizando los re-análisis HYCOM

Valuation of the ocean circulation influence and the Southamerican river discharged on the cyclone activity, using the HYCOM re-analysis

Ida Mitrani-Arenal [*]

Javier Cabrales-Infante

Yoandy Alonso-Díaz

 

Instituto de Meteorología, Loma de Casablanca, Apdo. 17032, cp 11700, La Habana, Cuba.

  [*] Autor para correspondencia: Ida Mitrani Arenal. E-mail: ida.mitrani@insmet.cu

RESUMEN

Se presenta un análisis de la circulación oceánica en el área atlántica y caribeña (de 5 a 25oN y de 45 a 95oW), mediante el uso del modelo HYCOM, tomando como estudio de caso, las temporadas ciclónicas muy activa de 2005, poco activa de 2009 e intermedia de 2013. Se analizan las variables principales (temperatura, salinidad y componentes de las corrientes), a partir de los re-análisis de entrada en HYCOM, libremente disponibles, desde superficie hasta 1500 m. Se describe la distribución espacio-temporal de las variables y sus peculiaridades, con especial atención a la presencia de torbellinos ciclónicos y anticiclónicos. Se aprecia que las particularidades de la circulación de las aguas y el comportamiento de la estructura termohalina, está en correspondencia con la alternancia de anomalías positivas y negativas de las descargas desde la cuenca amazónica hacia el norte de Atlántico Central Tropical, lo cual depende de su régimen de lluvia, fundamentalmente en la zona central de la cuenca; una situación semejante también se observa en los aportes del Orinoco hacia el Caribe. Los resultados muestran que las particularidades de la circulación en esta área, de conjunto con la estructura termohalina, influyeron de forma notable en el comportamiento de las temporadas ciclónicas analizadas, por lo que se recomienda incluir en los pronósticos de temporada la valoración de las salidas de modelos oceánicos, atendiendo no solo a la temperatura superficial, sino también al espesor de las aguas cálidas, la salinidad y al comportamiento de los torbellinos.

Palabras clave: 

circulación oceánica; estrutura termohalina; actividad ciclónica; ríos sudamericanos.

ABSTRACT

An analysis of the oceanic circulation on the Caribbean and Tropical North Atlantic areas (5-25 oN and 45-95 oW) is presented, using the HYCOM model re-analysis inputs and taking as study cases, the tropical cyclone seasons of 2005 (very active), 2009 (weak) and 2013 (medium). The behavior of the principal oceanographic variables (water temperature, salinity and streams) is analyzed, from the surface to the 1500 m depth. The time-space evolution and peculiarities of those variables are described, with special attention to presence of the cyclonic and anti-cyclonic eddies inside the Caribbean Sea. Is is observed that the water circulation and the thermohaline structure behavior are in correspondence with the fresh water discharges from the Amazonian Basin and, in lest measure, from the Orinoco ones, principally depending of the rainfall regimes over the central zone of the Amazonian Basin. The obtained results show that the activity of the analyzed cyclonic seasons were intense affected by the surface thermohaline circulation, son it is recommended that this fact will take into account to make the habitual forecast of the tropical cyclone season.

Key words: 

ocean circulation; cyclone activity; thermohalina structure; Southamerican rivers.

La presente investigación se desarrolló en el marco del PCTI “Meteorología y Desarrollo Sostenible del País”, dentro del proyecto de Investigación Científica “Modelación numérica de la circulación en los mares adyacentes a Cuba, tomando en cuenta la influencia de los ríos sudamericanos y su posible enlace con la actividad ciclónica a mediano y largo plazo”. El colectivo de autores pertenece al Centro de Física de la Atmósfera, al Centro de Pronósticos y al Centro Provincial de Holguín, del Instituto de Meteorología.

Se presentan como principales antecedentes nacionales, la ejecución de cinco proyectos ejecutados en ell INSMET desde finales del siglo XX hasta el presente, cuyos principales resultados fueron reflejados en el libro de Mitrani et al. (2017). Por otra parte, existe la obra de Ballester (2009), acerca del pronóstico de temporada de ciclones tropicales, donde como uno de los principales predictores, figura la temperatura del mar en el Atlántico Tropical Central.

En el plano internacional, algunos autores han abordado el rol regulador de la Amazonía en la estructura termohalina del Atlántico Central y cómo a su vez, la estructura termohalina regula a la temporada ciclónica en esa área (Nobre et al 1991, Carton et al. 1997, Souza et al. 2000, Anthes 2006, Rueda et al. 2010, Hounsou-gbo et al. 2015, Rudzin et al. 2019)

Será de gran utilidad para la nación cubana, la profundización en los conocimientos acerca del comportamiento de la circulación oceánica en los mares inter-americanos y su gran influencia en el desarrollo de los ciclones tropicales, que generan inundaciones costeras en el territorio nacional, así como el mejoramiento de la calidad de los medios disponibles para su simulación y pronóstico.

Por tales razones, se define el siguiente OBJETIVO GENERAL:

Establecer, mediante representación numérica, las características de la circulación y estructura termohalina de las aguas adyacentes a Cuba y el Caribe, bajo la influencia de los aportes de los ríos sudamericanos y su posible enlace con la actividad ciclónica a mediano plazo.

De este objetivo general se derivaron los OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

  1. A partir de re-análisis numéricos con el modelo oceánico HYCOM, analizar tres años de temporadas ciclónicas de diferente actividad, para comparar diferencias entre la circulación oceánica y la estructura termohalina en cada caso.

  2. Analizar la evolución anual y la distribución espacial de la circulación oceánica desde el Atlántico Central hacia el área caribeña, así como su comportamiento desde superficie hasta las aguas profundas.

  3. Valorar la influencia del aporte de los ríos sudamericanos al Caribe y al Atlántico Central, en la evolución de las temporadas ciclónicas

Para analizar la circulación oceánica y la estructura termohalina desde la zona tropical central del Atlántico hasta los mares aledaños a Cuba, se dispone de las siguientes fuentes de información:

  1. Batimetría y configuración de la línea costera a partir del Atlas GEBCO (2009), con una resolución de 900 m, lo cual permitió determinar las fronteras entre aguas profundas y costeras. El área de interés está comprendida entre 5 y 25 0N, y entre 40 y 95 0 W.

  2. Mapas de medias climáticas de la temperatura superficial desde 1971 hasta 2000 y anomalías anuales, calculadas sobre estos valores promedio, de los archivos de NHC (2019)

  3. Re-análisis del modelo numérico oceánico HYCOM, que permite representar las características oceanográficas en áreas de interés.

  4. Descripción geográfica y particularidades locales del clima, desde diversas fuentes bibliográficas.

  5. Información acerca de las temporadas ciclónicas de 2005, 2009, y 2013, de los archivos del INSMET y del National Hurricane Center, libremente disponibles. De las Figuras 1a,b,c se aprecian las trayectorias de los huracanes y se puede distinguir una temporada muy activa, una poco activa y una intermedia, que según Ballester y Rubiera (2014) debio ser más activa.

  6. Base de datos oceanográficos del Atlas Oceanográfico de Mitrani et al. (2008), que contiene datos del período 1996-2000, acerca de la temperatura, la salinidad y la densidad del agua de mar, desde superficie hasta 1000 m de profundidad, así como el análisis de las corrientes termohalinas en el entorno cubano, realizado por especialistas de la empresa GEOCUBA (aparece en Mitrani et al 2017).

  7. Manejo de lenguajes computacionales sobre sistema LINUX libremente disponibles, para el análisis de las variables oceanográficas estudiadas y presentación gráfica de su distribución espacial, como son FORTRAN, GRADS y NCVIEW. El software NCVIEW permitió ver la continuidad de todas las imágenes de los campos, nivel por nivel, con lo que se pudo apreciar la evolución espacio-temporal de cada variable , mientras que con GRADS se elaboraron las figuras individuales que reflejan los detalles de interés de los campos.

Figura 1. 

Trayectorias de los ciclones tropicales (Ballester y Rubiera, 2006, 2011, 2014; NHC, 201

De la representación numérica de los campos de circulación superficial, temperatura y salinidad en los re-análisis de entrada del modelo HYCOM, se confirma que las descargas del Amazonas y del Orinoco pueden influir notablemente en el estado de la superficie marina del Atlántico Central Tropical y del Caribe respectivamente, modificando la distribución de estas variables, lo cual influye a su vez en el comportamiento de las temporadas ciclónicas y de los ciclones tropicales en particular. Se observa un sistema de circulación en el Caribe, delimitado por dos torbellinos anticilónicos desde la desembocadura del Amazonas hasta el Canal de Yucatán; en el área oriental del Caribe, la descarga del Orinoco a su vez modula a la estructura termohalina, pero a escala más local.

Figura 2. 

La circulación superficial el 1 de abril de 2005.