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TÓPICOS METEOROLÓGICOS Y OCEANOGRÁFICOS 59a. Parametrización Betts-Miller-Janjic (BMJ):ajusta el sondeo atmosférico a un perfilvertical de temperatura y viento de referencia,predeterminado y post-convectivo. SegúnJanjic (1994), BMJ genera convección si: i) haydisponibilidad de energía potencial convectiva(CAPE, por sus siglas en inglés), ii) el espesor de lanubes convectivas supera un determinado umbralclimatológico de referencia y iii) si los sondeosmodelados muestran humedad hasta al menos700 hectopascales (hPa). Esta parametrizaciónfue desarrollada por Betts-Miller (1986) ymodificada por Janjic (1994). La BMJ usa losperfiles de referencia basado en observacionesclimatológicas y estos son fijos, de modo queno permiten flexibilidad para cada situación depronóstico, como resultado pueden causar laeliminación de estructuras verticales importanteso eventos extremos.b. Kain y Fritsch (KF): está diseñado para redistribuirla masa de aire en una columna atmosférica, con elobjetivo de disipar la energía potencial disponible.Según Kain y Fritsch (1991), KF genera procesosconvectivos si los datos de las condiciones inicialesdisponen de CAPE -determinado por el sondeo-.c. Grell-Devenyi ensamble (GD): utiliza losradiosondeos como condiciones iniciales,partiendo de la propuesta de la PC Arakawa-Shubert simplificada. Para los cálculos de la capalímite utiliza el CAPE y finalmente utiliza flujosde masa ascendentes y descendentes basadosen el esquema de Grell (1994), es decir calculala profundidad de la nube basándose en losíndices de inhibición de estabilidad CIN, el CAPEy finalmente utiliza la derivada temporal de CAPE,este esquema fue propuesto por Grell y Devenyi(2002).parametrización tiene retroalimentación de laradiación y de la convección profunda.2. MetodologíaSe definieron tres dominios (áreas geográficas)anidados en doble vía, haciendo una reducción deescala dinámica: un primer dominio-inserto en elGFS- con una resolución espacial de 29,9 x 29,9 km,el segundo de 7,49 x 7,49 km y el tercero de 2,49 x2,49 km (figuras 2a y 2b).El dominio 1 -el cual abarca Centro Américaproporcionadatos cada 6 horas, el dominio 2 –centrado en Costa Rica- cada 3 horas y el dominio3 -que abarca el Valle Central y parte del PacíficoCentral- cada hora, el período fue de las 7 a.m. del15 de agosto hasta las 2 a.m. del 16 de agosto; enesta investigación solo se incluyeron los resultadoshorarios de las 5 p.m. a 11 p.m. (figura 2).El WRF-EMS se corrió con 4 parametrizaciones (BMJ,GD, G3 y KF), en los tres dominios mencionados(figura 2 a y b) manteniendo todas las característicasrestantes iguales; además, se hizo una quinta corridasin utilizar parametrización (SP) en el tercer dominio-Valle Central- manteniendo la PC de BMJ en los otrosdos dominios. Esta última configuración se realizócon base en estudios de Gilliland y Rowe (2007).d. Grell 3D (G3): se basa en la parametrizacióncreada por Grell-Devenyi (2001), sin embargo,ésta utiliza corrientes de aire ascendentes ydescendentes explícitas como disparador de laconvección, similar a GD, sin embargo, tambiénusa la subsidencia en columnas adyacentes,interconectando cada uno de las columnas deconvectivas. Según Grell y Devenyi (2002) esta
60Evaluación comparativa de un evento hidrometeorológico extremo en el Valle Central de Costa Ricautilizando diferentes parametrizaciones de cúmulos del modelo numérico del tiempo WRF-EMSa b cFigura 2. Dominios geográficos de la simulación del 15 de agosto de 2012: (a) Dominio 1: 29,9 km de resoluciónespacial, (b) Dominio 2: 7,47 km, (c) Dominio 3: 2,49 km. El recuadro en el Dominio “C” señala cinco lugares decontrol en el Valle Central.La resolución atmosférica vertical de los tresdominios, fue de 45 niveles atmosféricos. Se utilizóla microfísica de Goddard GCE de 6 clases la cual sebasa en la microfísica propuesta por Lin, Farley, &Orville (1983); la parametrización de la Capa LímitePlanetaria es la de la Universidad de Skamarock,Dudhia, Klemp, Gill, Barrer, Duda, Huang, Wang &Powers (2005). En todas las simulaciones se usó lamisma microfísica, Capa Límite Planetaria y se aplicóla aproximación no-hidrostática, además de utilizarselas coordenadas geométricas tipo sigma (σ).Se realizó la comparación de las cantidades delluvia, utilizando los datos de las 5 estacionesmeteorológicas de control, ubicadas en el ValleCentral. Se recurrió a las imágenes satelitales delGOES-13 y al hidroestimador del CAFFG para analizarla distribución espacial de la misma. Se calcularonlas correlaciones lineales entre la precipitación delmodelo y la lluvia real en cada una de las estacionesmeteorológicas de control. El nivel de significanciaestadístico utilizado fue 95%.Los datos horarios de lluvia (mm) de las estacionesmeteorológicas de control en el Valle Central, seobtuvieron de la base de datos del IMN. Se utilizaronlas estaciones meteorológicas ubicadas en: San José,Aeropuerto Internacional Juan Santamaría (Alajuela),Fabio Baudrit, Instituto Tecnológico de Cartago yAeropuerto Internacional Tobías Bolaños (Pavas),dado que representan la región central y oeste delGran Área Metropolitana (GAM) (figura 2c).Los datos de frontera fueron proporcionados por elmodelo Global Forecast System (GFS), de las 0600UTC (medianoche, hora local). Se compararon lossistemas convectivos y su distribución espacial,analizando las imágenes del GeostationaryOperational Environmental Satellite (GOES-13) yluego se contrastaron con las salidas de los modelos.Se utilizó además, el hidroestimador del CentralAmerica Flash Flood Guidance (CAFFG, siglas eninglés), el cual estima satelitalmente la lluvia, la cuales calibrada por catorce estaciones meteorológicasdistribuidas a lo largo del país.El software WRF-EMS fue obtenido del Science andTraining Resource Center (STRC) EnvironmentalModeling System (EMS), Centro de Investigación yDesarrollo de National Oceanic and AtmosphericAdministration (NOAA).3. Resultados y análisis3.1. Análisis de las líneas de corrientede escala sinóptica y localLas figuras 3 y 4 muestran que la atmósfera erafavorable -el día en estudio-para que se desarrollaranconvección profunda y aguaceros, dada la presenciay el acople de ciclones en los niveles más bajos -925.
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