Análisis de la dinámica oceánica durante el impacto del huracán Matthew utilizando el acoplamiento océano-atmósfera

Contenido principal del artículo

Liset V. Proveyer
Maibys Sierra Lorenzo
Roberto C. Cruz Rodríguez
John C. Warner

Resumen

El objetivo principal de esta investigación es mejorar la comprensión del acoplamiento océano-atmósfera durante la ocurrencia de huracanes. El presente trabajo implica la incorporación de la componente de acoplamiento océano-atmósfera del Coupled Ocean-Atmosphere-Wave-Sediment Transport Modeling System en el Sistema de Pronóstico Inmediato (SisPI). Se realizaron tres experimentos: Primero, usando una temperatura superficial del mar dinámica, que consiste en una actualización diaria en el modelo atmosférico Weather Research and Forecast (SisPI); segundo, usando el modelo oceánico Regional Oceanic Modeling System y tercero, usando un acoplamiento dinámico entre los modelos oceánico y atmosférico. El sistema acoplado introdujo mejoras en el pronóstico de trayectoria con respecto al SisPI. El empleo del modelo oceánico permite una representación más detallada de la temperatura superficial del mar. Mediante el acoplamiento, en la capa de mezcla oceánica, se obtiene con mayor precisón el ciclo diurno del flujo superficial de calor.

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Cómo citar
ProveyerL. V., Sierra LorenzoM., Cruz RodríguezR. C., & WarnerJ. C. (1). Análisis de la dinámica oceánica durante el impacto del huracán Matthew utilizando el acoplamiento océano-atmósfera. Revista Cubana De Meteorología, 28(1). Recuperado a partir de http://rcm.insmet.cu/index.php/rcm/article/view/608
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Alaka, G. J.; Sheinin, D.; Thomas, B.; Gramer, L.; Zhang, Z.; Liu, B.; Kim, H. S. & Mehra, A. 2020. “A hydrodynamical atmosphere/ocean coupled modeling system for multiple tropical cyclones”. Atmosphere, 11(8): 1-22, ISSN: 20734433, DOI: 10.3390/ATMOS11080869.
Aristizabal-Vargas, M. F.; Miles, T.; Glenn, S.; Kim, H. S. & Mehra, A. 2020. “Validation of the HWRF-POM and HWRF-HYCOM hurricane forecasting systems during Hurricane Dorian using glider observations”. In: Global Oceans 2020: Singapore - U.S. Gulf Coast, DOI: 10.1109/IEEECONF38699.2020.9389066. , [Consulted: May 12, 2021].
Ballester, M. & Rubiera, J. 2016. Temporada ciclónica de 2016 en el Atlántico Norte. Hurricane Season Report, Website of the Cuban Institute of Meteorology. Available: , [Consulted: June 02, 2021].
Chen, S. S.; Price, J. F.; Zhao, W.; Donelan, M. A. & Walsh, E. J. 2007. “The CBLAST-Hurricane Program and the Next- Generation Fully Coupled Atmosphere-Wave-Ocean Models for Hurricane Research and Prediction”. Bulletin of the American Meteorology Society, 88: 311-317. DOI:10.1175/BAMS-88-3-311.
Egbert, G. D. & Erofeeva, S. Y. 2002. “Efficient inverse modeling of barotropic ocean tides”. Journal of Atmospheric and Oceanic Technology, 19(2): 183-204, ISSN: 07390572, DOI: 10.1175/1520-0426(2002)019<0183:EIMOBO>2.0.CO;2.
Gemmill, W.; Katz, B. & Li, X. 2007. Daily Real-Time, Global Sea Surface Temperature - High-Resolution Analysis: RTG_SST_HR. Technical Note 260, NOAA/NWS/NCEP/MMAB, 39 pp. Available: , [Consulted: March 12, 2021].
Grell, G. A. & Freitas, S. R. 2014. “A scale and aerosol aware stochastic convective parameterization for weather and air quality modeling”. Atmospheric Chemistry and Physics, 14: 5233-5250, DOI: 10.5194/acp-14-5233-2014.
Haidvogel, D. B.; Arango, H.; Budgell, W. P.; Cornuelle, B. D.; Curchitser, E.; Di Lorenzo, E.; Fennel, K.; Geyer, W. R.; Hermann, A. J.; Lanerolle, L.; Levin, J.; McWilliams, J. C.; Miller, A. J.; Moore, A. M.; Powell, T. M.; Shchepetkin, A. F.; Sherwood, C. R.; Signell, R. P.; Warner, J. C. & Wilkin, J. 2008. “Ocean forecasting in terrain-following coordinates: Formulation and skill assessment of the Regional Ocean Modeling System”. Journal of Computational Physics, 227(7): 3595-3624, ISSN: 10902716, DOI: 10.1016/j.jcp.2007.06.016.
Hegermiller, C. A.; Warner, J. C.; Olabarrieta, M. & Sherwood, C. R. 2019. “Wave - Current Interaction between Hurricane Matthew Wave Fields and the Gulf Stream”. Journal of Physical Oceanography, 49: 2883-2900, DOI: 10.1175/JPO-D-19-0124.1.
Hunter, J. D. 2007. “Matplotlib: A 2D Graphics Environment”. Computing in Science & Engineering, 9: 90-95. DOI: 10.1109/MCSE.2007.55
Jones, P. W. 1999. “First-and second-order conservative remapping schemes for grids in spherical coordinates”. Monthly Weather Review, 127(9): 2204-2210. DOI: 10.1175/15200493(1999)127%3C2204:FASOCR%3E2.0.CO;2
Kim, H. S.; Lozano, C.; Tallapragada, V.; Iredell, D.; Sheinin, D.; Tolman, H. L.; Gerald, V. M. & Sims, J. 2014. “Performance of ocean simulations in the coupled HWRF-HYCOM model”. Journal of Atmospheric and Oceanic Technology, 31(2): 545-559, ISSN: 07390572, DOI: 10.1175/JTECH-D-13-00013.1.
Landsea, C. W. & Franklin, J. L. 2013. “Atlantic hurricane database uncertainty and presentation of a new database format”. Monthly Weather Review, 141(10): 3576-3592, ISSN: 00270644, DOI: 10.1175/MWR-D-12-00254.1.
Larson, J.; Jacob, R. & Ong, E. 2005. “The model coupling toolkit: A new Fortran90 toolkit for building multiphysics parallel coupled models”. International Journal of High Performance Computing Applications, 19(3): 277-292, ISSN: 10943420, DOI: 10.1177/1094342005056115.
Lee, C. Y. & Chen, S. S. 2012. “Symmetric and asymmetric structures of hurricane boundary layer in coupled atmosphere-wave-ocean models and observations”. Journal of the Atmospheric Sciences, 69(12): 3576-3594, ISSN: 00224928, DOI: 10.1175/JAS-D-12-046.1.
Lim, J.-O. J.; Hong, S. & Dudhia, J. 2004. “The WFR Single-Moment Microphysics Scheme and Its Evaluation of the Simulation of Mesoscale Convective Systems”. In: 20th Conference on Weather Analysis and Forecasting / 16th Conference on Numerical Weather Prediction, USA: American Meteorological Society, pp. 1-15. Available: , [Consulted: May 01, 2021].
Maturi, E.; Harris, A.; Merchant, C.; Mittaz, J.; Potash, B.; Meng, W. & Sapper, J. 2008. “Noaa’s sea surface temperature products from operational geostationary satellites”. Bulletin of the American Meteorological Society, 89(12): 1877-1888, Available: .
Michalakes, J.; Dudhia, J.; Gill, D.; Henderson, T.; Klemp, J.; Skamarock, W. & Wang, W. 2005. “The weather research and forecast model: software architecture and performance”. In: Eleventh ECMWF Workshop on the Use of High Performance Computing in Meteorology, World Scientific, pp. 156-168, DOI: 10.1142/9789812701831_0012. , [Consulted: May 12, 2021].
Millman, K. J. & Aivazis, M. 2011. “Python for Scientists and Engineers”. Computing in Science & Engineering, 13: 9-12. DOI: 10.1109/MCSE.2011.36.
Mitrani Arenal, I.; Pérez Bello, A.; Cabrales Infante, J.; Povea Pérez, Y.; Hernández González, M. & Díaz Rodríguez, O. O. 2019. “Coastal flood forecast in Cuba , due to hurricanes , using a combination of numerical models”. Revista Cubana de Meteorología, 25(2): 121-138, DOI: E-ISSN: 0864-151X.
Nelson, J.; He, R.; Warner, J. C. & Bane, J. 2014. “Air-sea interactions during strong winter extratropical storms”. Ocean Dynamics, 64(9): 1233-1246, ISSN: 16167228, DOI: 10.1007/s10236-014-0745-2.
Olabarrieta, M.; Warner, J. C.; Armstrong, B.; Zambon, J. B. & He, R. 2012. “Ocean-atmosphere dynamics during Hurricane Ida and Nor’Ida: An application of the coupled ocean-atmosphere-wave-sediment transport (COAWST) modeling system”. Ocean Modelling, 43-44: 112-137, ISSN: 14635003, DOI: 10.1016/j.ocemod.2011.12.008.
Oliphant, T. E. 2007. “Python for Scientific Computing”. Computing in Science & Engineering, 9: 10-20. DOI: 10.1109/MCSE.2007.58.
Pant, V. & Prakash, K. R. 2020. “Response of Air - Sea Fluxes and Oceanic Features to the Coupling of Ocean - Atmosphere - Wave During the Passage of a Tropical Cyclone”. Pure and Applied Geophysics, DOI: 10.1007/s00024-020-02441-z.
Peng, S. Q.; Liu, D. L.; Sun, Z. B. & Li, Y. N. 2012. “Recent advances in regional air-sea coupled models”. Science China Earth Sciences, 55(9): 1391-1405, ISSN: 16747313, DOI: 10.1007/s11430-012-4386-3
Pérez Bello, A.; Mitrani Arenal, I. & Díaz Rodríguez, O. O. 2014. Sistema de Predicción Numérica Océano-Atmósfera para la República de Cuba. Informe de Resultado Científico, 33 p., ISBN: 9788578110796, [Consulted: June 14, 2021].
Pérez-Bello, A.; Mitrani-Arenal, I.; Díaz-Rodríguez, O. O.; Wettre, C. & Hole, L. R. 2019. “A numerical prediction system combining ocean , waves and atmosphere models in the Inter-American Seas and Cuba”. Revista Cubana de Meteorología, 25(1): 109-120, ISSN: 2664-0880, Available: .
Renault, L.; Chiggiato, J.; Warner, J. C.; Gomez, M.; Vizoso, G. & Tintoré, J. 2012. “Coupled atmosphere-ocean-wave simulations of a storm event over the Gulf of Lion and Balearic Sea”. Journal of Geophysical Research: Oceans, 117(9): 1-25, ISSN: 21699291, DOI: 10.1029/2012JC007924.
Shchepetkin, A. F. & McWilliams, J. C. 2005. “The regional oceanic modeling system (roms): a split-explicit, free-surface, topography-following-coordinate oceanic model”. Ocean Modelling, 9(4): 347-404. DOI: 10.1016/j.ocemod.2004.08.002.
Sierra Lorenzo, M.; Ferrer Hernández, A. L.; Hernández Valdés, R.; González Mayor, Y.; Cruz Rodríguez, R. C.; Borrajero Montejo, I. & Rodríguez Genó, C. F. 2014. Sistema automático de predicción a mesoescala de cuatro ciclos diarios. Informe de Resultado Científico. 71 p., DOI: 10.13140/RG.2.1.2888.1127 Available: , [Consulted: March 12, 2021].
Sierra Lorenzo, M.; Borrajero Montejo, I.; Hinojosa Fernández, M.; Roque Carrasco, A.; Genó Rodríguez, C. F.; Vázquez Proveyer, L. & Ferrer Hernández, A. L. 2016. “Herramientas de detección , reporte y evaluación para salidas de modelos de pronóstico numérico desarrollado en Cuba Detection , reporting and evaluation tools for outputs from numerical forecast models developed in Cuba Introducción”. Revista Cubana de Meteorología, 22(2): 150-163, DOI: ISSN: 0864-151X.
Sierra Lorenzo, M.; Borrajero Montejo, I.; Ferrer Hernández, A. L.; Morfa Ávalos, Y.; Morejón Loyola, Y. & Hinojosa Fernández, M. 2017. Estudios de sensibilidad del SisPI a cambios de la PBL, la cantidad de niveles verticales y, las parametrizaciones de microfísica y cúmulos, a muy alta resolución. Informe de Resultado Científico. 26 p., DOI:10.13140/RG.2.2.29136.00005 .Available: , [Consulted: March 14, 2021].
Van der Walt, S.; Colbert, S. C. & Varoquaux, G. 2011. “The NumPy Array: A Structure for Efficient Numerical Computation.”. Computing in Science & Engineering, 13: 22-30. DOI: 10.1109/MCSE.2011.37.
Vázquez Proveyer, L.; Sierra Lorenzo, M.; Cruz Rodríguez, R. C. & Bezanilla Morlot, A. 2017. “Estudios de sensibilidad en la interacción numérica océano-atmósfera”. Ciencias de la Tierra y el Espacio, 18(1): 59-70. ISSN 1729-3790. Available: http://www.iga.cu/wp-content/uploads/2019/05/estudios-de-sensibilidad-en-la-interacci%C3%B3n-num%C3%A9rica-oc%C3%A9ano-atm%C3%B3sfera_2doenv.pdf
Virtanen, P.; Gommers, R.; Oliphant, T.E.; Haberland, M.; Reddy, T.; Cournapeau, D.; Burovski, E.; Peterson, P.; Weckesser, W.; Bright, J.; Van der Walt, S.J.; Brett, M.; Wilson, J.; Millman, K.J.; Mayorov, N.; Nelson, A.R.J.; Jones, E.; Kern, R.; Larson, E.; Carey, C.J.; Polat, I.; Feng, Y.; Moore, E.W.; VanderPlas, J.; Laxalde, D.; Perktold, J.; Cimrman, R.; Henriksen, I.; Quintero, E.A.; Harris, C.R.; Archibald, A.M.; Ribeiro, A.H.; Pedregosa, F.; Van Mulbregt, P. & SciPy 1.0 Contributors. 2020. SciPy 1.0: Fundamental Algorithms for Scientific Computing in Python. Nature Methods, 17(3), 261-272. DOI:10.1038/s41592-019-0686-2.
Wallcraft, A.; Carroll, S.; Kelly, K. & Rushing, K. 2003. Hybrid coordinate ocean model (hycom) version 2.1.User’s Guide. Guidebook Report, USA: Naval Research Laboratory, 77 p. Available: , [Consulted: March 12, 2021].
Warner, J. C.; Armstrong, B.; He, R. & Zambon, J. B. 2010. “Development of a Coupled Ocean-Atmosphere-Wave-Sediment Transport (COAWST) Modeling System”. Ocean Modelling, 35(3): 230-244, ISSN: 14635003, DOI: 10.1016/j.ocemod.2010.07.010.
Warner, J. C.; Schwab, W. C.; List, J. H.; Safak, I.; Liste, M. & Baldwin, W. 2017. “Inner-shelf ocean dynamics and seafloor morphologic changes during Hurricane Sandy”. Continental Shelf Research, 138: 1-18, ISSN: 18736955, DOI: 10.1016/j.csr.2017.02.003, Available: .
Weatherall, P.; Marks, K. M.; Jakobsson, M.; Schmitt, T.; Tani, S.; Arndt, J. E.; Rovere, M.; Chayes, D.; Ferrini, V. & Wigley, R. 2015. “A new digital bathymetric model of the world’s oceans”. Earth and Space Science, 2(8): 331-345. DOI: 10.1002/2015EA000107.
Zambon, J. B.; He, R. & Warner, J. C. 2014a. “Investigation of hurricane Ivan using the coupled ocean-atmosphere-wave-sediment transport (COAWST) model”. Ocean Dynamics, 64(11): 1535-1554, ISSN: 16167228, DOI: 10.1007/s10236-014-0777-7.
Zambon, J. B.; He, R. & Warner, J. C. 2014b. “Tropical to extratropical: Marine environmental changes associated with Superstorm Sandy prior to its landfall”. Geophysical Research Letters, 41(24): 8935-8943, ISSN: 19448007, DOI: 10.1002/2014GL061357.

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