Poster presentado en las Jornadas de Meteorología del Mediterráneo Occidental, realizada en Barcelona en el 2008

1. Primeres Jornades de Meteorologia i Climatologia de la Mediterrània Occidental. Barcelona, 28 de novembre 2008
EVALUACIÓN DE UN MODELO METEOROLÓGICO DE DIAGNÓSTICO
EN LA GENERACIÓN DE CAMPOS DE VIENTO EN ENTORNOS
LOCALES DE TOPOGRAFÍA COMPLEJA
Héctor ESPINÓS-MORATÓ (1)
, Enrique MANTILLA-IGLESIAS (1), César AZORÍN-MOLINA(1,2)
(1) Fundación Centro de Estudios Ambientales del Mediterráneo (CEAM), Paterna, Valencia http://www.ceam.es/
(2) Grup de Climatologia, Universitat de Barcelona (UB), Barcelona http://www.ub.edu/gc/menu.htm
*Correspondencia: Héctor Espinós-Morató, Fundación Centro de Estudios Ambientales del Mediterráneo, Charles R. Darwin 14, 46980-Paterna (Valencia), España; e-mail: hector@ceam.es
Son muchas las aplicaciones ambientales en las que se necesita conocer la estructura tridimensional del campo de vientos (p.ej. estudio de dispersión atmosférica), para lo
que se ha de recurrir a modelos numéricos de simulación. Paralelamente, la cobertura espacial de medidas meteorológicas es cada vez más densa, por lo que resulta
ventajoso el uso de modelos numéricos simples que incorporen esta información local. Los modelos meteorológicos de diagnóstico representan herramientas numéricas
RESUMEN
útiles en la generación de campos de viento tridimensionales. El objetivo del estudio es evaluar la sensibilidad de un modelo numérico de diagnóstico en la generación de
campos de viento en superficie en un entorno de topografía compleja. La herramienta de simulación numérica utilizada en esta investigación, corresponde a un modelo
meteorológico de diagnóstico no divergente, que aproxima un campo de velocidad tridimensional interpolado utilizando datos meteorológicos disponibles en una torre
meteorológica e incorporando la topografía (adaptación código MATHEW, Mass consistent, Three dimEnsional Wind field). El área de estudio comprende 30 km2 en una
zona de topografía compleja próxima a la costa central de Alicante. El análisis de sensibilidad de las salidas numéricas se llevó a cabo mediante el diseño experimental de
dos escenarios meteorológicos tipo: (1) advección del ENE, y (b) advección del ESE a 2.0, 6.0 y 12.0 m s-1. Ambos escenarios fueron simulados con y sin topografía, con el
objeto de cuantificar las desviaciones de la velocidad y dirección del viento en función de las características del terreno.
MODELO METEOROLÓGICO DE DIAGNÓSTICO (a) (b) DISEÑO EXPERIMENTAL (c)
4260
DATOS Y METODOLOGÍA
(MATHEW, Mass consistent, Three dimEnsional Wind field) Torre meteorológica -
Rincón de
León (Alicante)
N
Agencia de Energía Nuclear –
4255
Lawrence Livermore Laboratory
• Modelo numérico no divergente
• Simulación de campos de viento a escala regional 4250
• Estructura tridimensional de la velocidad y dirección del
U T M - Y [m ]
4245
viento
• Utiliza como datos de entrada medidas meteorológicas en 4240
superficie (torres) y de altura (sondeos aerológicos) Escenarios meteorológicos
simulados con y sin topografía
• Estabilidad computacional 4235
• ENE (67.5º) a 2.0, 6.0 y 12.0 m s-1 ;
(a)
OBJETIVO (c)
paralela a la disposición del relieve
4230
690 695 700 705 710 715 720
(2) ESE (112.5º) a 2.0, 6.0 y 12.0 m s-1 ;
Evaluar la sensibilidad del modelo MATHEW en la generación de (c) U T M - X [m ]
perpendicular a la disposición del relieve
campos de vientos en un entorno local de topografía compleja Fig. 1: (a) Mapa topográfico del área de estudio con la localización de las torre meteorológica utilizada. (b) Detalle de la ventana de simulación de dimensiones 50x50x15 en un entorno de topografía
compleja -relieves Prebéticos- próxima a la costa central de Alicante. (c) Histograma de frecuencias absolutas de las alturas dentro de la malla de simulación de 30 km2.
(a) TIPO I. SITUACIÓN ADVECTIVA DEL ENE (b) (a) TIPO II. SITUACIÓN ADVECTIVA DEL ESE (b)
CAMBIOS EN LA VELOC. Y DIR. VIENTO
T IP O I. S IT U A C IÓ N A D V E C T IV A D E L E N E (6 7 .5 º ) 2 m s -1 T IP O I. S IT U A C IÓ N A D V E C T IV A D E L E N E (6 7 .5 º ) 1 2 m s -1 T IP O II. S IT U A C IÓ N A D V E C T IV A D E L E S E (1 1 2 .5 º ) T IP O II. S IT U A C IÓ N A D V E C T IV A D E L E S E (1 1 2 .5 º )
2 m s -1 1 2 m s -1
4260 4260 4260 4260
4255 4255
4255 4255
(b)
4250 4250
4250 4250
11 11
11 11
U T M - Y [m ]
U T M - Y [m ]
10 10
U T M - Y [m ]
U T M - Y [m ]
10 10
4245 9 4245 9
4245 9245
4 9
8 8
8 8
7 7
7 7
4240 6 4240 6
4240 6240
4 6
5 5
5 5
4 4
4 4
4235 3 4235 3
D if. V e lo c . (m s -1 )
D if. V e lo c . (m s -1 )
4235 3235
4 3
D if. V e lo c . (m s -1 )
D if. V e lo c . (m s -1 )
2 2
2 2
1 1
1 1
4230 0 4230 0
690 695 700 705 710 715 720 690 695 700 705 710 715 720 4230 0230
4 0
690 695 700 705 710 715 720 690 695 700 705 710 715 720
U T M - X [m ] U T M - X [m ]
U T M - X [m ] U T M - X [m ]
Fig. 2: Distribución espacial de los cambios en la dirección y velocidad del viento para la situación advectiva del ENE en el escenario (a) 2 m s y, (b) 12 m s . Los -1 -1
Fig. 3: Distribución espacial de los cambios en la dirección y velocidad del viento para la situación advectiva del ESE en el escenario (a) 2 m s-1 y, (b) 12 m s-1. Los
triángulos representan el cambio observado en la dirección del viento (en º) respecto a la componente de referencia, del ENE. La capa sombreada muestra el cambio de triángulos representan el cambio observado en la dirección del viento (en º) respecto a la componente de referencia, del ESE. La capa sombreada muestra el cambio de
intensidad en la velocidad de viento (en m s-1). Los cambios en la dirección y velocidad del viento están referidos a la diferencia entre las simulaciones con y sin topografía. intensidad en la velocidad de viento (en m s-1). Los cambios en la dirección y velocidad del viento están referidos a la diferencia entre las simulaciones con y sin topografía.
• Los cambios en el módulo de velocidad del viento son mayores para las intensidades moderadas de 12 m s-1, para ambas situaciones advectivas del ENE y ESE.
• La desviación en la dirección del viento es también más importante para los escenarios advectivos más intensos, es decir, el simulado de 12 m s-1.
• El modelo de diagnóstico simula de forma sensible estos mayores cambios tanto en el módulo de velocidad como de dirección en las zonas de topografía más
accidentada, que se corresponde principalmente con el sector del NNO dentro de la malla, allí donde la pendiente también es mayor. Ambos cambios se observan
bastante ajustados a las curvas de nivel del entorno, como posible impacto del forzamiento topográfico en el campo de vientos simulado.
TIPO I. SITUACIÓN ADVECTIVA DEL ENE TIPO II. SITUACIÓN ADVECTIVA DEL ESE
ANÁLISIS DE SENSIBIILIDAD - ESTADÍSTICOS
2ms -1 12 m s -1 2 m s -1 12 m s -1
DIRECCIÓN DEL VIENTO
DIRECCIÓN DEL VIENTO
(a) (b) (a) (b)
Diferencia en DIR. (º)
Diferencia en DIR. (º)
Alturas (m) Alturas (m) Alturas (m) Alturas (m)
Fig. 4: Distribución de las diferencias (topografía-sin topografía) en la dirección del viento en función de las alturas para la situación advectiva del ENE en el Fig. 5: Distribución de las diferencias (topografía-sin topografía) en la dirección del viento en función de las alturas para la situación advectiva del ESE en el
escenario (a) 2 m s-1, y (b) 12 m s-1. escenario (a) 2 m s-1, y (b) 12 m s-1.
VELOCIDAD DEL VIENTO
VELOCIDAD DEL VIENTO
(a) (b) (a) (b)
Diferencia en VELOC. (m s-1)
Diferencia en VELOC. (m s-1)
Alturas (m) Alturas (m)
Fig. 6: Distribución de las diferencias (topografía-sin topografía) en la velocidad del viento en función de las alturas para la situación advectiva del ENE en el Fig. 7: Distribución de las diferencias (topografía-sin topografía) en la velocidad del viento en función de las alturas para la situación advectiva del ESE en el
escenario (a) 2 m s-1, y (b) 12 m s-1. escenario (a) 2 m s-1, y (b) 12 m s-1.
Tabla 1: Estadísticos descriptivos de las diferencias en la dirección del viento (º) para los escenarios tipo simulados con y sin Tabla 2: Estadísticos descriptivos de las diferencias en la velocidad del viento (m s-1) para los escenarios tipo simulados con y sin topografía
topografía
(a) El uso de un modelo meteorológico de diagnóstico para la generación de campos de viento a partir de información experimental local, como se ha puesto de
manifiesto en los puntos anteriores, se ve fuertemente condicionado por el entorno orográfico.
CONCL.
(b) Se ha evaluado de forma preliminar los cambios que la inclusión de la topografía provoca en la velocidad y dirección, resultando más importantes para las
intensidades mayores de viento y las zonas de mayor pendiente. Los resultados son sensibles también a la dirección del viento relativa a la estructura topográfica
(efectos para vientos del ESE más importantes frente a la del ENE, por su componente más perpendicular frente a la segunda).
Agradecimientos: La Fundación CEAM está cofinanciada por la Generalitat Valenciana y BANCAIXA, y participa en el Programa CONSOLIDER - INGENIO 2010 (Proyecto GRACCIE). Este trabajo ha sido posible gracias al apoyo previo de la Entidad Pública de Saneamiento de Aguas
Residuales de la Comunidad Valenciana (EPSAR).