PROGRAMA METEOROLOGÍA Y CLIMATOLOGÍA:

El programa de Meteorología y Climatología tiene como objetivo analizar los factores y procesos (a escala sinóptica y regional) que rigen las situaciones de riesgos meteorológicos en la cuenca occidental del Mediterráneo, a fin de mejorar su conocimiento y predicción. Para ello se trabaja en varios objetivos específicos:

Este programa se articula en dos líneas de investigación, climatología y riesgos meteorológicos.

§      Climatología

Objetivo/Definición: Son varios los objetivos en los que se trabaja en esta línea:

§ Generación, gestión y mantenimiento de una macrobase de datos meteorológicos y de contaminación atmosférica, de carácter interdepartamental.

§ Mantenimiento de la web meteorológica CEAMET, de la Fundación CEAM.

§ Ampliación, gestión y mantenimiento de la red de torres meteorológicas de la Fundación.

§ Ampliación, gestión y mantenimiento de la red de colectores de agua de niebla, así como de las instalaciones afines.

§ Gestión y mantenimiento de una base de datos de temperatura superficial del mar Mediterráneo.

Resultados destacables:

a)    Dentro del campo de gestión, ampliación y mantenimiento de las redes de monitorización de variables meteorológicas de la Fundación CEAM, en la actualidad, y tras las torres y colectores que se han instalado en 2010, la red cuenta con 62 estaciones meteorológicas (32 torres, 23 colectores de niebla y 7 torres de la Entidad de Sanejament de Aigües Residuals, cuya gestión de los datos es realizada por la Fundación) distribuidas por todo el litoral mediterráneo de la Península Ibérica.

b)   Mientras que la mayoría de las torres meteorológicas se encuentran instaladas dentro de la Comunidad Valenciana, la red de colectores de niebla se ha extendido por toda la franja mediterránea peninsular, desde los Pirineos hasta el Cabo de Gata, ya que el gran reto de esta red (amparada por el Proyecto NIEVA, Ministerio de Ciencia e Innovación), es exportar las potenciales aplicaciones del agua de  niebla a otros puntos del área mediterránea con similares problemas hídricos, tales como Cataluña, Murcia o Andalucía.

Fig. 72.- Red de torres meteorológicas y captadores de niebla de la Fundación CEAM

RED DE TORRES METEOROLÓGICAS Y CAPTADORES DE AGUA DE NIEBLA DE LA FUNDACIÓN CEAM

 

 

c)    Construcción en taller e instalación en campo de 14 colectores de niebla. El proceso de construcción de un captador de niebla ha sido de unas 2-3 semanas, más una semana adicional de comprobación del equipo, por tanto de un total de 3-4 semanas. Una vez construido y comprobado su correcto funcionamiento, los colectores han sido instalados en campo, en salidas programadas de 2-3 días de trabajo. Por tanto, cada captador ha supuesto aproximadamente un mes de trabajo.

d)   Creación de una base de datos de la red de colectores de niebla. Cada uno de los captadores de niebla instalados en campo ha supuesto la generación de nuevos datos meteorológicos, los cuales ha habido que gestionar de manera adecuada. A modo ilustrativo, cada colector de niebla de la red registra, cada diez minutos, los siguientes datos meteorológicos:

1.    Velocidad de viento

2.    Dirección de viento

3.    Racha máxima de viento

4.    Temperatura del aire

5.    Humedad relativa del aire

6.    Nivel de humectación

7.    Lluvia acumulada

8.    Niebla acumulada

e)    Para realizar una gestión eficaz de los registros meteorológicos, se ha trabajado en generar una base de datos meteorológicos con dos objetivos fundamentales: en primer lugar, disponer de una herramienta eficaz para el tratamiento y posterior interpretación de los datos obtenidos, y en segundo lugar, detectar lo antes posible fallos en la adquisición de los datos meteorológicos.

f)     Se ha desarrollado un entorno web para la consulta de los datos obtenidos en algunos de los colectores. Aquí se muestran algunos de los enlaces a los mismos:

·     http://www.ceam.es/ceamet/observaciones/ceam/219/semanal219.html

·     http://www.ceam.es/ceamet/observaciones/ceam/220/semanal220.html

·     http://www.ceam.es/ceamet/observaciones/ceam/221/semanal221.html

g)   Con el objetivo de caracterizar isotópicamente el agua de niebla, en julio de 2010 se inició una campaña de muestreo en siete colectores de la red, la cual durará un año completo. Estos siete colectores están distribuidos por toda la región de estudio, de tal manera que la explotación de los resultados permitirá realizar un perfil latitudinal de toda la vertiente mediterránea de la península. El interés de este análisis y su aplicación forestal ha llevado a la firma de un Convenio de Colaboración con la Unitat d'Ecologia Global CREAF-CEAB-CSIC (Centre de Recerca Ecològica i Aplicacions Forestals-Universitat Autònoma de Barcelona), Dr. Peñuelas i Reixach.

Fig. 73.- Colector de niebla instalado en el Parque Natural de Cabo de Gata – Níjar (Almería), con las garrafas de muestro químico en la parte inferior

Fig. 74.- Detalle de las garrafas de muestro químico, envueltas en plástico verde, instaladas en el colector de niebla del Parque Natural de Cabo de Gata – Níjar (Almería)

h)   Ampliación de la red de torres meteorológicas. Se ha instalado una nueva estación meteorológica en la cima de la Sierra de Aitana, así como se ha mantenido la estación meteorológica portátil instalada en Ayora, cuyos datos se están utilizando desde abril de 2009 en el proyecto de quema controlada realizado por la Fundación.

i)     Continuación en el trabajo de mejora, por parte de la Fundación, del software que permite la explotación informática de la base de datos así como en las comunicaciones. Los esfuerzos en este año 2010 se han centrado básicamente en la incorporación de las nuevas torres meteorológicas a las rutinas de control de calidad de los datos registrados.

j)     Control de calidad de los registros meteorológicos generados por las 62 estaciones de la red y mantenimiento en campo de las mismas. Los datos meteorológicos obtenidos por las estaciones de la red han sido utilizados por los diferentes grupos de la Fundación en sus investigaciones.

k)    Instalación en campo de un nuevo sensor para la medida de la precipitación en diferentes estaciones. Este sensor es más preciso y fiable que el anterior y mejorará la calidad de los registros meteorológicos. Se espera con el tiempo poder incorporar pluviómetros de este tipo en todas las estaciones.

Fig. 75.- Sensor de precipitación

l)     Continuación con la campaña de recolección de muestras de agua de niebla y lluvia en el monte Mondúver. Para la recogida de muestras se cuenta con la ayuda del personal de vigilancia forestal de la Consellería. Se considera importante darle continuidad en el tiempo a esta campaña, de modo que la interpretación de los resultados permita distinguir la calidad del agua de niebla y lluvia en las diferentes épocas del año.

m)  Se ha mantenido la línea de trabajo dentro de la Fundación que pretende difundir la información meteorológica generada vía radio, teléfono móvil y web. Para la difusión vía radio, se ha mantenido operativo el sistema que alimenta la aplicación (DIRIME, "Difusión por Radio de Información Meteorológica") que posibilita la distribución hablada de la información meteorológica. Con respecto a la telefonía móvil, se sigue trabajando en la optimización del envío de información meteorológica vía sms. Para ello, un estudiante está realizando su Proyecto Final de Carrera en esta área y esperamos que su esfuerzo de lugar a resultados positivos próximamente. Y con respecto a la vía web, se está trabajando en el desarrollo de una aplicación que permita visualizar en tiempo real los datos de las estaciones meteorológicas utilizando la cartografía de Google.

n)   Se ha finalizado el análisis de desagregación de la precipitación por componentes genéticos (situaciones convectivas, frentes atlánticos, frentes de retroceso) en toda la cuenca occidental del Mediterráneo.

o)   También dentro del proyecto CIRCE, durante el año 2010 se ha culminado el diseño y establecimiento de una base de datos de temperatura superficial del mar Mediterráneo. Esta base consta de datos de temperatura superficial del mar en un malla de 4 km de resolución espacial con dos valores diarios durante el periodo 1982-2009. Se han iniciado los trabajos para la elaboración de una climatología para el periodo de estudio así como el análisis preliminar de la distribución espacial de la temperatura superficial del mar a fin de establecer áreas que puedan actuar como fuentes de energía y humedad que favorezcan las precipitaciones torrenciales en la Comunidad Valenciana.

§      Riesgos Meteorológicos

Dos son los campos de investigación que se han desarrollado dentro de esta línea de riesgos meteorológicos. El primero de ellos es el campo de la modelización aplicada a la mejora de los pronósticos en situaciones de riesgo meteorológico, y el segundo está referido a la teledetección, tanto como herramienta de apoyo a las tareas de predicción, como a la alimentación del modelo de pronóstico en tiempo real.

MODELIZACIÓN DE RIESGOS METEOROLÓGICOS

Objetivo/Definición: Tres son los riesgos más importantes en los que el programa de Meteorología y Climatología está trabajando, las precipitaciones torrenciales, los incendios forestales y las temperaturas extremas (olas de frío y calor). Dentro de cada uno de ellos se trabaja en varios objetivos. A continuación se detallan los resultados más destacables obtenidos en el ejercicio 2010, en cada uno de estos campos.

Resultados destacables:

a)    En el proyecto "Forest Fires under climate, social and economic changes in Europe, the Mediterranean and other fire-affected areas of the world (FUME)" se ha establecido una base de datos combinada de temperaturas máximas e incendios forestales (número de incendios y área quemada) en la Comunitat Valenciana y se ha iniciado los análisis estadísticos tendentes a determinar posibles correlaciones entre clima e incendios forestales.

b)   Evaluación del modelo RAMS en pronóstico de riesgos. En relación con la modelización de episodios de precipitaciones torrenciales, se ha llevado a cabo un análisis del episodio de lluvias torrenciales ocurrido los días 11 y 12 de Octubre de 2007 en la Comunitat Valenciana.

Se han obtenido datos de viento medido desde satélite, que nos permiten describir mejor el evento simulado, así como validar los campos de viento obtenidos con el modelo RAMS.

c)    Mantenimiento y seguimiento del Convenio de colaboración con la Consellería de Sanidad para la Vigilancia en la Campaña de seguimiento de temperaturas extremas (Olas de calor, Campaña verano 2010 y Olas de frio- Campaña invierno 2009-10 y Campaña de invierno 2010-2011). El trabajo del Grupo de Meteorología se ha centrado no sólo en el mantenimiento del sistema de vigilancia y alerta regional para temperaturas extremas, sino también en la mejora del código fuente de la interfaz gráfica de usuario que permite el control remoto del sistema de previsión meteorológica en tiempo real, así como de la funcionalidad que permite controlar también en esta forma, los procesos del Sistema de Predicción y vigilancia de la Radiación UV para la Comunidad Valenciana.

Se ha diseñado e instalado en el nodo principal de este cluster una base de datos MySQL para el almacenamiento de las temperaturas máximas y mínimas diarias previstas por el modelo RAMS.

d)   Mantenimiento del contrato de Servicios con la Consellería de Medio Ambiente, Agua, Urbanismo y Vivienda para el diseño de un sistema de vigilancia y pronóstico de la Radiación UV, que es la que presenta los efectos más dañinos sobre la salud. Mejora de un modelo predictivo de transferencia radiactiva mejorando los parámetros de entrada, sobre todo los referidos a la columna de ozono.

Fig. 76.- Sistema de vigilancia de la radiación ultravioleta UV-B. http://www.ceam.es/ceamet

Los resultados experimentales permiten concluir que el nuevo sistema desarrollado es adecuado para la predicción del índice UV en la Comunidad Valenciana.

La principal conclusión del trabajo es que el ozono del modelo GFS es adecuado para la predicción del UVI en la Comunidad Valenciana.

e)    Las condiciones meteorológicas son un factor decisivo en la dinámica y evolución de los incendios.  Los esfuerzos en 2010 han estado centrados en evaluar su impacto en los incendios en nuestro territorio con el objetivo de analizar la viabilidad de implementar el pronóstico del índice en el modelo meteorológico RAMS. Los diferentes resultados de estos estudios han sido presentados en diversos congresos tanto nacionales como internacionales.

Fig. 77.- Topografía de la Comunidad Valenciana reclasificada para las elevaciones de estudio y celdas en las que se analizan los datos de reanálisis del NCEP/NCAR.

Fig. 78.- Evolución del HI y de sus términos en los incendios de Simat y Xàtiva a partir de los datos de ARL.

f)     El Grupo de meteorología del CEAM y la Universidad del País Vasco han colaborado para llevar a cabo el desarrollo de herramientas de apoyo a la investigación, relacionadas con episodios de precipitación.

TELEDETECCIÓN

Objetivo/Definición: En el campo de la teledetección, durante el ejercicio 2010, los esfuerzos se han centrado en:

§      continuar en la línea de apoyo a la predicción de los riesgos meteorológicos y generación de datos regionales como input del modelo RAMS en la predicción meteorológica,

§      exploración del contenido de vapor de agua en la atmósfera mediante teledetección como apoyo a la investigación de modos de acumulación y ciclo hídrico en el mediterráneo,

§      desarrollo del último año del proyecto “Generación de mapas a tiempo real de la temperatura del aire mediante imágenes MSG y su aplicación en un sistema de vigilancia y alerta de temperaturas”.financiado por el Ministerio de Educación y Ciencia.

Resultados destacables:

a)    Se ha mantenido la generación sistemática de imágenes de la temperatura superficial del agua del mar en la región mediterránea occidental para su publicación en la página web del CEAM y su inclusión en el modelo de pronóstico atmosférico RAMS.

Fig. 79.- Imagen de temperatura de la superficie del mar publicada en la página web de la Fundación CEAM para el día 25 de agosto de 2010.

b)   Se han mantenido los equipos de radiometría térmica infrarroja desplegados en dos estaciones meteorológicas de la red de la Fundación CEAM. Se han corregido los problemas de ruido en las medidas, para lo cual se ha intervenido en la frecuencia de las comunicaciones con el objetivo de minimizar las interferencias ocasionadas sobre los sensores. La gran base de datos que se tiene acumulada ha sido analizada en una primera fase mostrando discrepancias en las temperaturas superficiales que pueden ser explicadas por las diferencias en el porcentaje de suelo con respecto a vegetación que se observa a los distintos ángulos.

Fig. 80.-Temperaturas superficiales para un periodo de 6 días, a 4 ángulos de observación diferentes.

c)    Dentro del proyecto “Generación de mapas a tiempo real de la temperatura del aire mediante imágenes MSG y su aplicación en un sistema de vigilancia y alerta de temperaturas” financiado por el Ministerio de Educación y Ciencia se han realizado distintos análisis y obtenido resultados apreciables.

Los algoritmos que mejores resultados ofrecen son expresiones lineales en función de la temperatura superficial terrestre obtenida a través de datos MODIS y que hacen uso del índice de vegetación normalizado NDVI, de la irradiancia solar global, de la humedad relativa del aire en superficie, de la latitud, de la elevación del terreno, de la distancia a costa, del albedo terrestre y de la velocidad del viento.

Los algoritmos que mejor ajuste ofrecen uno para condiciones diurnas y el otro para condiciones nocturnas conllevan unos errores asociados en la estimación de la temperatura del aire de ±1.25K.

 

Fig. 81.- Comportamiento de los mejores algoritmos obtenidos para obtener la temperatura superficial del aire en condiciones diurnas (iquierda) y en condiciones nocturnas (derecha) a través de la temperatura superficial terrestre obtenida desde satélite y otras variables adicionales de carácter meteorológico o geográfico. El comportamiento se ha analizado en función de distintos tipos de usos del suelo.

Los resultados han indicado que las diferencias entre la temperatura de la superficie terrestre y la temperatura del aire pueden ser todavía simplificadas mediante el uso de un parámetro adicional, concretamente la resistencia aerodinámica al transporte de calor, el cual debe ser incluido en los análisis. Este trabajo fue presentado en el congreso internacional “2010 EUMETSAT Meteorological Satellite Conference” celebrado en Córdoba.

Fig. 82.- Resistencia aerodinámica resultante originada como consecuencia de la resolución de la longitud de Monin–Obukhov para los datos de verano de 2009 usando imágenes MSG-SEVIRI

Se ha puesto de relieve la importancia de utilizar un modelo digital del terreno en combinación con la estimación del “lapse rate” a trevés de la red de estaciones meteorológicas. No obstante, la interpolación de temperaturas del aire sobre el terreno que reproduce mejor la distribución de las mismas debe integrar la temperatura superficial terrestre obtenida a través de satélite. Básicamente, la interpolación elimina la tendencia del campo de temperaturas que proporcionan las imagines MSG-SEVIRI LST en combinación con el modelo digital del terreno y la variación de temperatura en altura que se obtiene mediante estaciones específicas de montaña.

  

Fig. 83.- Comparación de los niveles de alerta por ola de calor por áreas termoclimáticas en la Comunidad Valenciana (iquierda) y valores interpolados de temperatura del aire usando un modelo con eliminación de tendencia y datos procedentes del sensor MSG-SEVIRI, estaciones meteorológicas y el gradiente vertical junto a un modelo digital del terreno para el día 23/07/2009.

d)   Se ha utilizado el producto MOD13Q1 originado por el sensor MODIS a bordo del satélite Terra de EOS (Earth Observing System) como apoyo a los estudios de dos incendios forestales dominados por columna que tuvieron lugar en la provincia de Valencia (términos municipales de Xátiva y Simat) durante el 2005. Se analizaron dos índices de vegetación (NDVI y EVI) mediante composiciones cada 16 días con una resolución espacial de 250 m desde mayo de 2005 hasta enero de 2009.

Mediante esta colección de datos, pudo realizarse el seguimiento de la regeneración natural y la evolución de los índices dentro de las parcelas quemadas por un periodo de cuatro años.

Estos datos demuestran su utilidad cuando se necesitan perfiles verticales de la atmósfera ya que la resolución espacial ofrecida es mucho mayor que la de los datos provenientes de reanálisis.

Fig. 84.- Evolución del HI y de sus términos en Xàtiva y Simat

Fig. 85.- Imágenes del índice EVI calculado a través de productos MODIS para la zona de Xátiva mostrando la recuperación natural de la vegetación tras el incendio forestal ocurrido entre el 21 y 22 de junio de 2005.

e)    Se ha analizado la posibilidad de obtener el contenido de vapor de agua en la atmósfera (TPW) mediante teledetección, con el fin de poner de manifiesto el modo de acumulación de vapor de agua sobre la Cuenca Mediterránea.

El análisis de la evolución temporal del TPW por medio del sensor MSG-SEVIRI muestra que la acumulación del vapor de agua no se produce normalmente de forma generalizada para todo el mediterráneo occidental, sino que sólo se observa en regiones concretas, como el mar balear.

Fig. 86.- Ejemplo del producto TPW generado con MSG-SEVIRI sobre el Mediterráneo (18/08/2008 12:30).