Estudio de la circulación brisa mar - tierra entre el Mar Caribe y el municipio de Ayapel

Abstract

RESUMEN: El foco de la investigación es indagar la existencia de un patrón de circulación de brisa entre el mar Caribe y el municipio de Ayapel, mediante el análisis de las variables: Temperatura a dos metros y vientos a tres diferentes alturas 10 m, 925 hPa y 850 hPa, que en altura corresponden aproximadamente a 750 msnm y 1500 msnm, respectivamente. La mayor parte de este estudio se basa en datos del reanálisis ERA5, del cual se usó información que abarca cada hora, de cada día entre los años 1989-2018 (30 años). Se halló que ERA5 logra reproducir una circulación de brisa marina entre el mar Caribe y el municipio Ayapel, donde los campos de vientos evolucionan en función de los gradientes de temperatura. Los vientos con dirección océano a continente alcanzan la región de Ayapel alrededor de las 5 pm. Se encontró que la circulación brisa mar-tierra está presente todos los meses del año, no obstante, la brisa presenta estacionalidad en el ciclo anual, es decir, se identificó que este fenómeno de mesoescala tiene características diferentes en las temporadas diciembre-enero-febrero-marzo-abril, mayo-junio-julio-agosto y por último septiembre-octubre-noviembre. Se validaron las variables en superficie temperatura a dos metros (t2m) y vientos a 10 metros (10 m) del reanálisis ERA5, con datos de estaciones meteorológicas del IDEAM. Para este fin se calcularon correlaciones, bias (sesgos) y RMSE (Root mean squared error). También se comparan las series de tiempo del ciclo diurno de ambos conjuntos de información y la distribución de los datos apareados en diagramas de dispersión para las muestras originales y sus anomalías. Los resultados muestran que el reanálisis reproduce de forma semejante a la realidad la t2m, mientras que presenta grandes dificultades representando el viento a 10 m. Con el fin de comparar las componentes zonal y meridional del viento se realizaron hodógrafas. Como resultado se encontró que ERA5 reproduce de manera realista la componente meridional del viento (incluyendo cambios diurnos en la dirección), pero presenta sesgos representando la componente zonal. Siendo posible que estas diferencias sean la causa de errores en la magnitud del viento. Se estudió la relación entre las brisas marinas con los vientos del Chorro de bajo nivel del Caribe (CLLJ por sus siglas en Inglés), mediante correlaciones entre un índice del CLLJ con los vientos a 10 m, 975 hPa y 925 hPa en las regiones Ayapel y Costa (definida como una franja en la línea de costa noroccidental de Colombia). Las correlaciones se calcularon para el ciclo diurno en los meses febrero, abril, julio y octubre, debido a la estacionalidad de la magnitud del CLLJ, la cual varía semianualmente con dos máximos en julio y febrero y dos mínimos en octubre y abril. Se logró identificar que los vientos en Ayapel interactúan en la escala diurna con el CLLJ en tres de los cuatro meses analizados. En el mes de febrero es dominante un acople local entre la línea de costa estudiada y Ayapel. El índice del CLLJ también se correlacionó con el rango del ciclo diurno de la magnitud del viento en Ayapel y Costa para las alturas mencionadas anteriormente. Estos resultados sugieren que las variaciones en el CLLJ afectan el ancho de las fluctuaciones del viento en Ayapel, en al menos 8 de los 12 meses del año (marzo, abril, junio, julio, agosto, septiembre, octubre y noviembre). Además, se encontró que dichas alteraciones son mayores en el nivel más bajo, decreciendo con la altura. Se realizaron ciclos anuales de mapas de correlación entre las anomalías sin tendencia de la temperatura superficial del mar (SST) y las series de tiempo de los vientos a 10 m y 925 hPa. El objetivo de este análisis fue identificar qué lugares del océano dentro del área de estudio se relacionan con las regiones de interés: Costa y Ayapel. Por último, se hicieron ciclos anuales de mapas de correlación entre las anomalías sin tendencia del campo de vientos a 10 m y 925 hPa y las series de tiempo de la temperatura superficial del aire en las zonas estudiadas. Con esto se buscó identificar qué regiones en los campos de vientos están más relacionados con la temperatura de las regiones de interés, además de estudiar su evolución espacio-temporal a lo largo del año. Se encontró que los vientos en escala “local” (i.e. incluyendo Costa y Ayapel) tienen una relación fuerte sobre la temperatura de ambas regiones durante los primeros meses del año. Posteriormente, alrededor de julio persiste dicha relación, junto con la influencia de vientos provenientes del mar Caribe. Finalmente en los meses de fin de año, se hallaron anticorrelaciones importantes de vientos provenientes del océano Pacífico, posiblemente conducidos por una intensificación del Chorro de bajo nivel del Chocó.