En este otro ladrillo, CAPE, discutimos el uso de la Convective Available Potential Energy para predecir el riesgo de tormentas y, en general, fenómenos convectivos como supercélulas, tornados, etc. La CAPE es un índice integrado (es decir, que tiene en cuenta todos los niveles de la atmósfera) para determinar la estabilidad de la atmósfera sobre un punto determinado en un instante dado. Pero que la atmósfera sea inestable no significa que necesariamente se vaya a producir, se dispare, la convección. La CAPE predice la inestabilidad atmosférica, no predice la convección. ¿Por qué?
Predecir la convección es complicado. La razón es que la mayoría de modelos numéricos, en particular los modelos globales y los modelos a escala mesoscópicas, son hidrostáticos. Eso quiere decir que suponen que la atmósfera se halla permanentemente en equilibrio hidrostático, es decir, que la fuerzas hacia arriba sobre una lámina de aire debida a la diferencia de presión atmosférica entre la base y la cara superior de la lámina (recuerda que la presión atmosférica disminuye siempre con la altura) está exactamente compensada por el peso del aire de la lámina. En otras palabras, una lámina de aire flota en el aire que la rodea. Puesto que en esta aproximación la fuerza neta en sentido vertical es nula no hay movimiento vertical del aire. Y la convección es el movimiento vertical del aire...
Así que modelos globales como el GFS no pueden predecir la convección. El movimiento vertical del aire en estos modelos ha de inferirse a posteriori analizando los mecanismos de forzamiento dinámico como la advección de temperatura y la advección diferencial de vorticidad (esto está explicado en detalle en el capítulo 5 del libro de meteoroligía, e incluso con mucho más detalle aquí). Esta figura es un resumen del tipo de modelos numéricos que existen y los fenómenos meteorológicos para los que son adecuados en función de las escalas espacial y temporal de los mismos:
Como vemos, modelos hidrostáticos como el GFS no son adecuados para predecir fenómenos convectivos como tormentas eléctricas, tornados, etc. Es el usuario de esos modelos quien ha de complementarlos para hacer tales predicciones, utilizando la CAPE y el resto de índices de estabilidad, el conocimiento de le meteorología local, herramientas más sofisticadas coo la diagnosis del movimiento vertical a partir de los mecanismos de forzamiento dinámico, la ecuación Omega, los vectores Q, etc.
La predicción directa de la convección por parte del modelo numérico requiere modelos no-hidrostáticos, modelos que no utilicen la suposición de que la atmósfera se encuentra en equilibrio hidrostático permanente. Tales modelos no existen a escala global porque un modelo global no-hidrostático requeriría una potencia de computación aun no disponible hoy día para poder ser resuelto. Pero empiezan a existir modelos no hidrostáticos locales de alta resolución. En particular el modelo OpenWRF cuyas salidas, en formato Grib, están disponibles gratuitamente aquí. Estas son las zonas cubiertas por el modelo a día de hoy:
Este modelo proporciona, al igual que los modelos globales, la CAPE, es decir, predice las propiedades de estabilidad de la atmósfera medidas por este índice integrado. Pero también proporciona predicciones de la convección, es decir, predicciones que indican si esa convección se disparará o no. ¿Cómo lo hace, cómo proporciona esas predicciones y qué herramienta podemos utilizar para analizarla? Este es el objetivo del resto de este ladrillo que continuaré en el siguiente post para que puedas descansar un rato, ir al baño, comer, etc, no te vaya a sentar mal este ladrillo si te lo jincas de una sola sentada.
