Solar gales

Isabel Lete Lombardero 2013
Hipótesis sobre la Génesis y
el desarrollo de la galerna
ageostrófica del Cantábrico
Isabel Lete
634400134
lakapitana3@gmail.com
Leioa, 15 diciembre 2013

Observaciones
P, T, h
Masas de aire
Onda de Kelvin
de 3 capas
Tendencia T
Gradientes L
Evolución de
la columna
de aire
Ionización del
aire
Origen
Océano – Aire
interacción
Afloramientos
SST
SSS
Columna de
agua: espiral
de Ekmann
Librería
Galernas
históricas
Aplicación
Balance sinóptico
(público)
Balance
Mesoescalar
(público)
Balance local
(privado)
Sensores marinos
Comunicaciones
Modelo
matemático
Modelo mesoescalar
combinado:
oceanográfico &
meteorológico
mesoescalar
(ROMS + WRF=
= UMCM)
(J. Boé et al. 2011)
Reproducción de todos
los eventos
Diagrama de trabajo

• Las galernas son rachas súbitas y violentas de aire marino
del WNW.
• El viento rola bruscamente y arrecia hasta los 60-100 km/h.
• La temperatura desciende hasta 15ºC en 20’.
• La humedad relativa se dispara de un 40% hasta el 100 %.
• La mar pasa de llana a gruesa con fuerte mar de fondo.
• La visibilidad desciende a menos de 1 km.
• Aparecen Estratos cuyos techos están a 400-600 m.
• A partir de los 600 m de altura, las condiciones son
normales y sopla el mismo viento sinóptico preexistente.
(Figura 1)
Galerna: fenomenología local

Figura 1: comportamiento de la galerna ageostrófica
del Cantábrico mostrando las rachas de viento que la
conforman.

 La galerna ageostrófica del cantábrico es una (CTD)
que se comporta como una onda de Kelvin de tres
capas sobre la superficie marina y puede existir de
forma aislada a cualquier tipo de frente. (Figura 2)
 El viento de la galerna es un flujo ageostrófico que
responde a los intensos gradientes mesoescalares de
la onda de presión que se producen a lo largo de la
costa. P  al W y P al E. (Figura 3)
 Esta tendencia barométrica opuesta es debida al flujo
a escala sinóptica a 850 mb y a la advección de masas
de aire frío del NW y cálido del SW con fuerte
contraste térmico en la interfase, sobre el Cantábrico.
(Figuras 4 y 5)
Galerna: perturbación atrapada en la costa

• Perturbación atrapada en la costa
• Costa jalonada por una cadena
montañosa h>800m.
• Plataforma continental
próxima a la costa.
• Fenómeno mesoescalar o local.
• Onda de Kelvin de tres capas.
Figura2: galerna: chorro de viento costero inducido por
un afloramiento anómalo.

Figura 3: mesobaja: onda de baja presión originaria del viento
ageostrófico de la galerna.

Figura 4: efecto Föehn.
Durante el día la tierra se calienta y el aire asciende (Convección),
entonces la presión baja. Para compensar esta falta de presión sobre
tierra se produce un transporte por el viento de aire más frío
(Advección).

Figura 5: estructura atmosférica de la galerna mostrando la
capa limítrofe marina colándose bajo la inversión y generando
los vientos de galerna.

El súbito y violento viento ageostrófico de la galerna tiene su origen,
por un lado, en el enorme gradiente de Presión de la onda de
mesobaja que se desplaza a lo largo de la costa (Figura 3),
incrementado por el acusado gradiente de Temperatura entre las
dos masas de aire que chocan (Figura 4):
-una, la capa de inversión, que procedente de la meseta llega a la
línea de costa recalentada y reseca y ejerce de tapón atmosférico y
la otra,
- la capa limítrofe superficial marina (Marine Boundary Layer, MBL)
más húmeda y fría, que procedente del Noroeste de la mar alcanza
la costa colocándose por debajo de la capa de inversión (Figura 5).
Esta MBL al no poder escapar ni tierra adentro por la pared de la
Cordillera Cantábrica ni hacia arriba por la capa de inversión, se
dispara recorriendo la línea de costa de oeste a este produciendo los
acelerados vientos de la galerna.

Una galerna es un temporal con fuertes rachas
de viento que se desplaza por la línea de costa
cantábrica de W a E de mayo a octubre debido al
choque de dos masas de aire: una cálida y menos
húmeda procedente de la meseta y otra fría y
húmeda procedente de la mar acabando
repentina y violentamente con un día cálido y
apacible.
Tanto su dirección, como su desplazamiento e
intensidad son ageostróficos, esto es que no
responden al balance geostrófico. (Figura 6)
Galerna: una definición

Balance geostrófico: La fuerza del gradiente de Presión se
balancea exactamente con la fuerza de Coriolis , de forma
que el viento geostrófico resultante se mueve paralelo a las
isobaras, que friccionando con la superficie oceánica genera
las condiciones habituales de la Cornisa Cantábrica con una
brisa marina del NE. Una vez entablado este viento, hacia el
mediodía, ya no saltará la galerna.
PGF: fuerza de gradiente de presión horizontal

Isabel Lete Lombardero 2013PGF: strong horizontal pressure gradient force
La dirección del viento ageostrófico de la galerna corta
perpendicularmente las isóbaras, es normal al viento
geostrófico, y tanto la velocidad de su desplazamiento a lo
largo de la línea de costa como la intensidad de sus rachas de
viento son muy superiores a las indicadas por el balance
geostrófico.

Pues bien, esta acusada onda de presión atmosférica generadora de
la galerna está inducida por una onda oceánica relacionada con
afloramientos y hundimientos anómalos que se inician frente al
cañón de Avilés (Figura 6).
Si bien para que la galerna se dispare tiene que encontrarse
preparada la atmósfera.
Por otra parte, dichos afloramientos anómalos vienen precedidos
por erupciones solares de masa coronaria (Figura 7).
Inducción de la Galerna

mar: upwelling
Figura 6: el afloramiento anómalo de aguas profundas con
mayor salinidad, densidad y más frías y aporte de nutrientes,
no mezcla bien con la capa superficial, y levanta una mar de
fondo cuya onda superficial induce la onda de Kelvin en la
MBL desencadenando en los vientos de galerna.

http://www.bueso.de/basement-planetarydefense
http://emfisis.physics.uiowa.edu/science/introduction
Figura 7: aparatos de medición de emisiones de energía
electromagnética anómala precursora de fenómenos adversos.

Hay datos de anomalías en el afloramiento de aguas
profundas el día previo a la galerna, unos procedentes de
sensores satelitales (SMOS: anomalías en la temperatura y
salinidad de la capa superficial marina, SST y SSS, http://cp34-
bec.cmima.csic.es/ncWMS/index.html ) (Figura 8)
y otros de las boyas oceanográficas situadas frente a la
costa Cantábrica que registran movimientos de aguas
superficiales en direcciones Este-Oeste (U, +E -W), Norte-Sur
(V, +N -S) y a lo largo de la costa (IU) (índices U, V e IU)
(Figura 9)
http://www.indicedeafloramiento.ieo.es/BBilbao/
http://www.puertos.es/oceanografia_y_meteorologia/redes_
de_medida/index.html

Upwelling,SSSMay,2012
Figura 8: disparo en la salinidad de la
superficie marina tomado frente a Avilés
por el satélite SMOS el día previo a la
galerna del 25-May, 2012

Figura 9: disparo en los índices U, V e IU de superficie marina en la boya
Peñas el día de la galerna del gaitero del 7-Julio, 2011

Y por último mostramos la actividad solar anómala los días
previos a las perturbaciones. (Figura 10)
http://www.spaceweather.com/archive.php?view=1&day=31&month=07&year=2013

Figure 10: ERUPTING MAGNETIC FILAMENTS: During the late hours of July 26th, two filaments of
magnetism erupted on the sun. The first to blow was this loop on the sun's southwestern limb:
A second filament connecting sunspots AR1800 and AR1805 erupted shortly thereafter. Both
blasts are captured in this movie, recorded by NASA's Solar Dynamics Observatory.
The explosions hurled coronal mass ejections (CMEs) into space: movie. One of them (the one
propelled by the filament connecting AR1800 and AR1805) might be heading in the general
direction of Earth. An analysis the CME's trajectory is in progress as more imagery becomes
available.

Galerna de la noche de San
Ignacio, 31 Julio 2013
1. Fenomenología local en Zumaia (P, T, h,
viento: dir. Int.)
2. Atmósfera (SL, 850 mb, 500 mb)
3. Upwelling (boyas, satélite)
4. Actividad solar previa

escalalocal
-2
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 50 100 150 200 250 300 350
310700:03-010805:03
galernilla Zumaia 2013 gust [knt]
gust [knt]
1008
1010
1012
1014
1016
1018
1020
1022
1024
0 100 200 300
310700:03-010805:03
galernilla Zumaia Abs P [Hpa]
Abs P [hPa]
hh:mm
0:03
11:38 11:35
20:38 9:00
23:53 3:15
P hPa T ºC RH % t hh
-5,9 8,3 -27 11,6
-6,5 8,7 -18 9,3
1,4 -11,7 36 3
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 100 200 300
310700:03-010805:03
galernilla Zumaia T [ºC]
out T [ºC]
0
20
40
60
80
100
0 100 200 300
310700:03-010805:03
galernilla Zumaia h [%]
out h [%]

from 2013-07-30T00:00:00.000Z to 2013-08-02T00:00:00.000Z

UI = índice de desplazamiento de masa de
agua superficial producida por el stress del
viento
Movimiento de aguas que puede provocar un
afloramiento que rellene el espacio creado.
Km-1 a lo largo de la costa
U[ms-1]+E-W
V[ms-1]+N-S
Boya
oceanográfica

influencia de la marea en la presión
barométrica
inverted barometer effect: >1013HPa 1 bar 1 cm

in this movie,
the late hours of July
26th, 2013 two filaments
of magnetism erupted on
the sun
Pure ageostrophic gale on
July 31th, 2013

Galerna del
25 de mayo de 2012
viento: dir. Int.)

galerna 25052012 paso Euskadi
 Recorre 113,5 km en 2,5 h.
 Aumenta su velocidad de propagación hacia el Este alcanzando su
valor máximo, 20 ms-1 en Zarautz.
 El viento observado es mucho mayor que el viento geostrófico.

1.4.- influencia de la marea en la
presión barométrica
inverted barometer effect: >1013HPa 1 bar 1 cm

2.1.- variables meteorológicas

2.1.- toma
de datos y
fuentes

3.- galerna 25052012

Evolución de la situación sinóptica y el desplazamiento del frente de nubes cada 6 horas
desde las 18:00 UTC del día 24052012 hasta las 00:00 UTC del día 26052012.

3.- galerna 25052012 SSP
Anticiclón de las Azores situado en el centro del Atlántico, un centro de bajas presiones (1015
mb) situado al oeste de Galicia con un sistema frontal asociado y una baja térmica sobre la
Península Ibérica desplazándose hacia el NE.

3.- galerna 25052012 850 mb 00z
Dorsal térmica sobre el Cantábrico oriental con una advección cálida con vientos de
componente sur. Las líneas grises representan los contornos de Tª de la superficie de 850 mb y
las blancas la altura (Dm).

3.- galerna 25052012 850 mb 12z

3.- día 26052012 850 mb 00z
El eje de la dorsal térmica sobre la Península Ibérica se traslada hacia el nordeste, con su
extremo inferior, que está asociado a las máximas temperaturas en 850 mb, apuntando al
centro de la baja mesoescalar. Así mismo se observa que hay dos grandes zonas con tendencia
barométrica diferente. Tanto en una como en la otra zona el valor de la tendencia de la presión
se intensifica.

3.- galerna 25052012 500 mb
Pequeña baja térmica sobre Galicia con flujo sinóptico del SSW así como un contraste zonal de
temperatura elevado sobre el Cantábrico.

3.- galerna 25052012 mesobaja
Mesobaja desplazándose por el litoral cantábrico en dirección hacia el este y situada sobre el
cabo Higer a las 18 UTC. AEMET

3.- galerna 25052012 SL T: 19 C en 50 km

3.- 25052012 velocidad del viento

3.1.- análisis
de datos
RachasNNWF7

FANTASTIC ECLIPSE: The Moon passed in
front of the sun on Sunday, May 20th, 2012,
producing a deep solar eclipse visible across
the Pacific side of Earth. Sunlight dimmed,
the air cooled, ordinary sunbeams turned
into fat crescents and rings of light. And the
sunset was definitely different. Jacob
Thumberger sends this picture from Gail,
Texas:
“typical gale” preceeding a cold front on May, 25th, 2012

Galerna del Gaitero
7 de agosto de 2011
viento: dir. Int.)

gale on august
7th, 2011 gaitero
A solar wind stream flowing
from the indicated coronal
hole could reach Earth on or
about Aug. 7th. Credit: SOHO
Extreme UV Telescope
EARTH-DIRECTED BLAST: Magnetic fields
above sunspot 1261 erupted this morning at
0619 UT, producing a long-duration M1-class
solar flare. At the peak of the action, NASA's
Solar Dynamics Observatory recorded a surge
of extreme ultraviolet radiation around the
sunspot:
The blast also hurled a coronal mass ejection
(CME) almost directly toward Earth. Space-
based coronagraph images from SOHO and
from STEREO-A show the cloud racing away
from the sun at almost 900 km/s. Minor to
moderate geomagnetic storms are possible
when the CME arrives on or about August 5th.

gale on august
7th, 2011 gaitero
According to their work, the CME left the sun traveling 900 km/s and should reach Earth
(denoted by a yellow dot in the simulation) on August 5th at 0300 UT plus or minus 7 hours.
Another cloud produced by today's M-flare may be right behind it; stay tuned for movies of that
one, too. Mild to moderate geomagnetic storms are possible when these CMEs arrive on August
5th and 6th.
http://www.spaceweather.com/images2011/02aug11/3dcme.gif?PHPSESSID=n8m1edmhu3etfi
h859asr56kk6

Galerna de turbonada del
1 de agosto de 2009
1. Fenomenología local en Donostia (P, T, h,
viento: dir. Int.)

TOTAL SOLAR ECLIPSE: Alan
Dyer, on July 21st was sailing
through the path of totality in
the south Pacific Ocean. Solar
minimum
gale on August 1st, 2009
associated to a shelf cloud
A solar wind stream flowing
from the indicated coronal
hole could reach Earth on or
about Aug. 7th. Credit: SOHO
Extreme UV Telescope

http://www.youtube.com/watch?v=y3_vW5yrNek magnetosphere

http://www.youtube.com/watch?v=34gNgaME86Y heliosphere

Para poder modelizar las galernas del Cantábrico hay que utilizar un modelo ensamblado
oceánico y atmosférico. Ésta es la conclusión a la que ha llegado la comunidad científica de las
costas californianas después de experimentar con diferentes modelos atmosféricos
mesoescalares durante muchos años, y mi conclusión personal basada en observaciones y datos
experimentales.
He vivido diferentes galernas, y en todas ellas he experimentado las anomalías que se producen
en la superficie marina en la hora previa al disparo de la galerna: advenimiento de una mar de
fondo de onda larga muy energética que rompe en la playa estruendosamente, en días de calma
chicha y sin motivo aparente y una amalgama de dos masas de agua de diferentes
características en la orilla (con una diferencia de temperatura de unos 10ºC) cuando la
termoclina habitual se debería encontrar entre los -13 y -17 metros de profundidad, lo que
indica claramente que se está produciendo un afloramientos de aguas profundas anómalo y
previo a la galerna que la induce.

Procedimiento de predicción
1.- Satellite images
2.- SLP
3.- 850 hPa T and height
4.- 500 hPa T and height
5.- Forecasts: AEMET, EUSKALMET, EITB
ECMWF EFI (índice de rareza), SM
6.- spatial-temporal variable analysis: P, T, h,
Wd, Ws, SST, SSs, air Ions, afternoon tide,
clouds, SS aspect

1.1.- a gran
escala
sinóptica

The sea surface elevation of a column of seawater is a function of its density. A column of sea
water with a lower average density will have a higher sea surface elevation than a column with a
higher average density. Thus water tends to flow from low density to high density.
At a given latitude, the greater the horizontal density gradient, the greater the sea surface slope,
and thus, the faster the geostrophic current.

http://www.lternet.edu/research/keyfindings/upwelling-matters

http://spaceinimages.esa.int/Images/2012/07/vlcsnap-2012-07-10-13h40m39s138

As wind blows across the ocean, it moves
water because of friction at the ocean surface.
Because the Earth rotates, surface water
moves to the right of the wind direction in the
NH and to the left in the SH due to the Coriolis
effect.
The speed and direction of the moving water
changes with depth. Ocean water at the
surface moves at an angle to the wind
increasing with depth. This makes a spiral of
moving water 100 to 150 meters deep called
an Ekman spiral. The average direction of all
this turning water is about a right angle from
the wind direction. This average is Ekman
transport.

The Ekman layer is the layer in a
fluid where the flow is the result
of a balance between pressure
gradient, Coriolis and turbulent
drag forces. In the picture above,
the wind blowing North creates a
surface stress and a resulting
Ekman spiral is found below it in
the column of water.

The degree of salinity in oceans is a driver of
the world's ocean circulation, where density
changes due to both salinity changes and
temperature changes at the surface of the
ocean produce changes in buoyancy, which
cause the sinking and rising of water masses

Ekman spiral effect. 1:Wind 2:force from above
3:Effective direction of the current 4: Coriolis
effect

On the continental shelf and in shallower waters in bays and estuaries, the water is not deep
enough for a full Ekman spiral. Thus, in shallow water, surface water moves at an angle to the
wind that is substantially less than 45°. And overall, the mean water motion is typically much
less than 90° to the wind direction.

Aeolus orbits in a Sun-synchronous,
dusk/dawn orbit, 408 km above Earth. This is a
relatively low orbit and a compromise between
acquiring the measurements and keeping fuel
consumption to a minimum. A lower altitude
increases the amount of fuel needed to
maintain a steady orbit over the life of the
mission.
The dusk/dawn orbit – where the satellite
crosses the equator at 06.00 and 18.00 (local
time) – provides maximum illumination from
the Sun and a stable thermal environment.

http://www.esa.int/Our_Activities/Observing_the_Earth/The_Living_Planet_Programme/Earth_
Explorers/ADM-Aeolus/Payload
2015 AEOLUS MISSION to make global
measurements of wind using a highly
sophisticated Doppler wind lidar. A lidar
uses the phenomenon of light scattering
and the Doppler Effect to acquire data on
wind. A lidar works by emitting a short, but
powerful, light pulse from a laser through
the atmosphere and then collects light that
is backscattered from particles of gas and
dust and droplets of water in the
atmosphere.
The time between sending the light pulse
and receiving the signal back determines
the distance to the ‘scatterers’ and thus the
altitude above Earth.
As the scattering particles are moving in the
wind, the wavelength of the scattered light
is shifted by a small about as a function of
speed. The Doppler wind lidar measures
this change so that the velocity of the wind

DOPPLER WIND LIDAR INSTRUMENT
So the Aeolus instrument, the Atmospheric Laser
Doppler Instrument, or Aladin for short, comprises a
powerful laser, a large telescope and a very sensitive
receiver.
The laser system generates a series of short light
pulses in the ultraviolet spectrum at 355 nm, which is
invisible to the naked eye. The ultraviolet region is
used because the backscatter from atmospheric
molecules at this short wavelength is particularly
strong.
The laser is actually a complex system of laser sources
and amplifiers, which are all packaged closely
together. There are two small lasers to fix the
frequency of the emitted pulses, a laser oscillator to
generate pulses, two amplifier stages that boost the
energy of the light pulses to the required value and a
frequency convertion crystals stage to produce the
correct wavelength.

Galernas en la costa vasca
1.3.- upwelling
temperatura
Dataset: 2012/BEC_EXPSST___20120524T000000_20120524T235959_025_001.nc
http://www.smos-bec.icm.csic.es/

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