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El avance tecnológico ha permitido el desarrollo de complejos modelos numéricos que simulan el sistema climático y permiten analizar las interacciones entre los distintos componentes del sistema y las posibles consecuencias debidas a modificaciones dentro del mismo. Por otro lado es posible hacer inferencias, a través de estos modelos, sobre la evolución del sistema climático en el futuro bajo distintos tipos de escenarios. Para poder inferir qué validez tendrán estos resultados, sobre escenarios futuros, es necesario, en primer lugar, validar la respuesta de los modelos a la realidad observada en el presente.

Existen tres modos de variabilidad principales en los patrones de circulación, a nivel del mar, más frecuentemente observados y que influyen sobre la precipitación en las distintas regiones del país. Estos modos se mantienen a lo largo del año pero varía la frecuencia de ocurrencia de los mismos. A su vez estas circulaciones, si bien persisten durante las distintas estaciones, no siempre son las condiciones necesarias para generar precipitaciones.

Esta relación, entre los modos de variabilidad y las zonas de precipitación, puede utilizarse como un elemento de verificación cualitativa de las proyecciones de los modelos climáticos utilizados para analizar escenarios futuros, y de esta forma intentar reducir la incertidumbre mencionada. En este sentido, se propone verificar si los modelos climáticos reproducen adecuadamente los modos de variabilidad observados en el campo de presión a nivel del mar sobre la Argentina.

Di Luca y otros (2006) evaluaron la habilidad de un conjunto de modelos climáticos globales para representar los patrones de presión a nivel del mar (PNM) sobre una extensa región del hemisferio sur, extendiéndose sobre el océano Pacífico, Sudamérica y el océano Atlántico. Encontraron que todos los modelos representan adecuadamente los campos de PNM durante la mayor parte del año. Los que mejor lo hicieron fueron UKMO_HadGEM1 (Johns y otros, 2004), UKMO_HadCM3 (Gordon y otros, 2000), ECHAM5/MPI-OM (Roeckner y otros, 1996), IPSL-CM4 (Marti y otros, 2005) y CNRM-CM3 (Salas-Mélia y otros, 2005). Todos los modelos presentan los mismos tres patrones dominantes, y muestran un incremento de éste durante los meses de verano, a expensas de una disminución del modo de invierno.

Dados los resultados mencionados, es de interés ver en particular cómo responden estos modelos principalmente sobre la Argentina, y en las regiones circundantes al país, donde se establecen las circulaciones que más influencian los patrones de precipitación. En este sentido, se seleccionaron dos modelos: el ECHAM5/MPI-OM y el UKMO_HadGEM1, los cuales se compararán a nivel semestral contra los datos provistos por los reanálisis del NCEP/NCAR y se obtendrán coeficientes para ajustar las salidas de los modelos con respecto a la realidad. Estos coeficientes permitirán a su vez corregir las salidas de los modelos para escenarios futuros ajustando cualitativamente los resultados obtenidos por los mismos en los campos de precipitación.

Campos medios de presión

Las características principales de los patrones de circulación sobre la Argentina son: al norte de 40ºS la circulación en superficie sobre el sur de Sudamérica está dominada por el Océano Atlántico (figura1a). En la región centro-oeste de la Argentina y sur de Bolivia prevalece un sistema de baja presión durante gran parte del tiempo (Baja del NOA). Este sistema tiene origen en la interacción entre la Cordillera de los Andes, los vientos del oeste en altura y el calentamiento de la superficie (Seluchi y otros, 2003).

Al sur de 40ºS los intensos y persistentes vientos del oeste son perturbados por sistemas sinópticos de latitudes medias, que ocasionalmente generan una circulación del este sobre el continente.

(a) (b)

(c)

Figura 1: Campos medios de presión a nivel del mar del Semestre Cálido (octubre - marzo) a) Reanálisis de Ncep b) Modelo Echam5 y c) Modelo HadGEM1.

Hay diferencias entre la circulación de los meses de verano y la de invierno, como se puede observar en los campos medios de presión a nivel del mar para los semestres cálido (octubre a marzo) (figura 1) y frío (abril a setiembre) (figura 2). La baja del NOA y el anticiclón del Atlántico sur están posicionados más hacia el sur durante los meses de primavera–verano, el primero más intensificado por el mayor calentamiento, mientras que el segundo se encuentra más debilitado y retirado hacia el centro del océano. Por otra parte, durante el verano, el flujo del oeste está restringido a mayores latitudes, reflejando que las irrupciones de los sistemas polares son menos frecuentes al norte de 40º S.

Durante el semestre cálido tanto el modelo Echam5 (figura 1b) como el HadGEM1 (figura 1c) representan las características principales de la circulación observadas en los reanálisis. El centro de baja presión del noroeste argentino está mejor desarrollado en el modelo Echam que en el HadGEM1. Por otra parte, ambos modelos intensifican el centro de alta presión sobre el océano Atlántico y lo acercan más a la costa, que lo que se observa en los datos de los reanálisis.

(a) (b)

(c)

Figura 2: Campos medios de presión a nivel del mar del Semestre Frío (abril - setiembre) a) Reanálisis del Ncep b) Modelo Echam5 y c) Modelo HadGEM1.

Durante el semestre de invierno, nuevamente el anticiclón del océano Atlántico es sobreestimado por ambos modelos (figura 2 c y b) en comparación con las observaciones (figura 2a). El sistema de baja presión del noroeste argentino está mejor representado por el modelo Echam5 (figura 2b), mientras que en el modelo HadGEM1 se ve insinuado, pero sin llegar a marcar bien la disminución de la presión ni la formación de un centro cerrado. La circulación de vientos zonales en el sur de la región esta bien representada por ambos modelos.

Variabilidad de Campos de Presión

Para analizar la variabilidad a nivel mensual del campo de PNM se aplicó un análisis de componentes principales a las matrices de correlación correspondientes a los semestres cálido y frío. Este análisis se aplicó tanto a las observaciones (NCEP) como a los campos obtenidos de los modelos Echam5 y HadGEM1. La figura 3 muestra las tres primeras componentes halladas en cada caso.

Figura 3: Modos de variabilidad mensual del campo de presión a nivel del mar obtenidos a partir de un análisis de CP correspondientes al semestre cálido para los reanálisis de NCEP y los modelos Echam5 y HadGEM1. a) Primera Componente Principal (CP 1) b) Segunda Componente Principal (CP 2) y c) Tercera Componente Principal (CP 3). (AL FINAL DEL ARTICULO)

Se observa que el análisis detecta tres modos de variabilidad principales que se repiten en los datos y en los modelos, aunque no siempre conservando el orden. Denominaremos estos patrones con las letras A, B y C. Asignaremos la letra A al patrón que en la figura aparece en color azul, B al que esta representado en color verde y C al patrón en color marrón.

El patrón A corresponde a la intensificación tanto de la circulación del anticiclón del Atlántico sur sobre el este del continente y el mar como del sistema de baja presión del NO argentino; por otro lado se observa al sur de 40º S una intensa circulación del oeste. Esta circulación asociada al primer modo de variabilidad favorece el ingreso de aire cálido y húmedo de la foresta tropical (Wang y Paegle, 1996). En el caso de los reanálisis el patrón A está dado por la CP 1. Ambos modelos representan bien este patrón, aunque con algunas diferencias. En el caso del modelo Echam5 (figura 3c, medio), el patrón A aparece recién en la tercera componente principal. En este caso, la zona de baja presión es más intensa que en la realidad y que en el modelo HadGEM1, y a su vez está más desplazada hacia el sur. La segunda componente principal del model HadGEM1 es la que representa el modo de variabilidad dado por el patrón A (figura 3b, derecha). El patrón muestra que el anticiclón del Atlántico en el modelo HadGEM1 ingresa más sobre el continente desviando la circulación proveniente de la floresta tropical. La circulación de los oestes esta un poco sobrestimada por el modelo HadGEM1 y subestimada por el Echam5.

El patrón B corresponde a casos donde el sistema de alta presión del Océano Atlántico está desplazado hacia el sur favoreciendo la entrada de aire húmedo, desde el océano al continente. En el caso de los datos de NCEP este patrón está asociado a la segunda componente principal. Este patrón B aparece en ambos modelos como primera CP, es decir el modo más frecuente. De los dos modelos, el Echam5 es el que mejor representa, si bien ambos centros, el de alta y baja presión, están un poco subestimados. El modelo HadGEM1 intensifica la circulación anticiclónica sobre el océano, pero no llega a desarrollar bien el centro de baja presión en el norte de la región. Esto hace que el gradiente de presión sobre el continente sea menor en este caso, aunque en la zona costera alcanza una magnitud considerable.

El tercer patrón de variabilidad, llamado C es la tercera componente principal de las observaciones. Corresponde a los casos donde la circulación anticiclónica domina la región continental entre 30º y 40º S. Este patrón se asemeja al campo de presión que se observa luego del pasaje de sistemas frontales fríos sobre Uruguay y la Argentina. Los dos modelos representan el patrón C correctamente, pero con algunas diferencias con respecto al obtenido de los datos NCEP. Este modo de variabilidad en el modelo Echam5 esta dado por la CP 2 mientras que en el HadGEM1 aparece como tercera componente principal. En ambos modelos el centro del anticiclón del Atlántico está más desplazado hacia el sur, ubicándose al sur de los 37.5º S. A su vez la extensión del centro del área de alta presión es considerablemente mayor en los modelos con respecto a las observaciones. Por otro lado, el centro de baja presión, ubicado en el norte de la región, es más intenso en los modelos, particularmente en el HadGEM1, el cual, a su vez, está más desplazado hacia el océano Atlántico que en la realidad.

Bibliografía

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