DEFENSA TESIS 2023_FINAL

INFLUENCIA DE LOS SISTEMAS CICLÓNICOS EN LAS CONDICIONES METEOROLÓGICAS DE LOS ANDES peruanos Y SUS GLACIARES DURANTE LA TEMPORADA SECA

Doctorando Martí Bonshoms Calvelo Directores de Tesis Dr. Jose Úbeda Palenque y Dr. William David Cabos Narváez

04.hipótesis y objetivoS

03.introducción

01.antecedentes

02.Justificación

TABLa de cONTENIDOS

05.Áreas de estudio

07.RESULTADOS Y DISCUSIÓN

08.CONCLUSIONES

06.DatoS y métodos

09.futuras lineas de investigación

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ANTECEDENTES

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01. ANTECEDENTES

2010-2017: pronosticador en el Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología de Perú (SENAMHI)

2015-2017: implementación del PROYECTO CRYOPERU (Plan Nacional I+D de Perú) Investigaciones sobre criosfera y cambio climático Instalación de estaciones meteorológicas automáticas en 3 glaciares

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justificaciÓn

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Temporada seca durante el invierno austral. Periodo considerado, mayo-agosto

02. JUSTIFICACIón

Sistemas ciclónicos extratropicales de nivels altos (DANAs, Depresiones no aisladas, Vaguadas) Pueden estar vinculadas con eventos extremos

En los Andes y la costa de Perú, 85% de la población y principales regiones productivas del país En la costa, hay una fuerte dependencia del agua de los Andes: - FUSIÓN GLACIAR - PRECIPITACIÓN

Marcados desequilibrios entre (Población y disponibilidad hídrica)

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03

INTRODUCCIÓN

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CIRCULACIÓN EN ALTURA (200 hPa)

CIRCULACIÓN EN SUPERFICE

02. INTRODUCción

ºC

Esquema de la Circulación atmosférica durante el invierno austral (mayo-agosto) Datos de TSM: ERSST V5 Promedio mayo-agosto (1981-2010)

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04

Hipótesis y objetivos

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HiPóTESIS

Se plantean diversas hipótesis a lo largo de la investigación

La aproximación de sistemas ciclónicos extratropicales de nivels altos, modifica significativamente las condiciones meteorológicas propias de la temporada seca en los Andes peruanos y sus glaciares.

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03. objetivos

GENERAL

Determinar la influencia de sistemas ciclónicos extratropicales de niveles altos en las condiciones meteorológicas de los Andes peruanos y 4 de sus glaciares, durante la temporada seca.

1. Elaborar una Clasificación Tipos de Circulación2. Identificar sistemas ciclónicos al norte de 20ºS

especÍficos

1981 -2015

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3. Validar el ERA5-Land con mediciones sobre glaciares4. Relacionar valores extremos de temperatura y humedad en glaciares con sistemas ciclónicos

2017-2019

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áREAS DE ESTUDIO

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05. ÁREAS DE ESTUDIO

Región tropical al occidente de América del sur3 SUBDOMINIOS

• Océano
• Costa
• Continente

CLASIFICACIÓN TIPOS DE CIRCULACIÓN

Región tropical al occidente de América del sur3 SUBDOMINIOS REGULARES

• Océano
• Costa
• Continente

ALGORITMO IDENTIFICACIÓN SISTEMAS CICLÓNICOS

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05. áreas de estudio

regionalización climática de los andes peruanos

Basada en la amplitud térmica anual y la precipitación en octubre4 REGIONES

• Trópicos externos húmedos del norte (NWOT)
• Trópicos externos secos del norte (NDOT)
• Trópicos externos húmedos del sur (SWOT)
• Trópicos externos secos del sur (SDOT)

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DATOS y métodos

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Reanálisis atmosféricos (ECMWF) ERA-INTERIM (CTC) ERA5 (ALGORITMO / PATRONES DATOS EXTREMOS) ERA5-LAND (VALIDACIÓN CON OBSERVACIONES) Reanálisis Temperatura superficial del mar (NOAA) ERSST v.5 (RELACIÓN CTC-ENSO)

06. datos y métodos

DATOS REANALISIS

DATOS OBSERVADOS

Datos de superfície cuadriculados (gridded data) PISCO (IMPACTO EN PP Y TEMP CONJUNTO DE LOS ANDES PERUANOS) RAIN4PE (RELACIÓN SISTEMAS CICLÓNICOS Y REGISTROS EXTREMOS) Observaciones de superfície (VALIDACIÓN ERA5L / INDICES EXTREMOS) Estaciones automáticas glaciares Estaciones automáticas entorno glaciar Estaciones automáticas gran altitud próximas

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06. MéTODOs y datos

3. VALIDACIÓN ERA5-LAND EN GLACIARES (2017-2019)Obtención de series contínuas de T y Rh

• Completado de datos horarios

(Promedio horario + Gradient Boosting)

• Corrección por gradiente vertical térmico
• Estadísticos de evaluación (Bias, r, RMSE, MAE)

Periodo 2017-2019

1. CLASIFICACIÓN TIPOS DE CIRCULACIÓNKmeans con PCA rotado en modo SIndices para evaluación impactos

• Ratio de precipitación diaria (DPR)
• Contribución a la precipitación total de la temporada seca (CDSP)
• Anomalía de temperatura mínima (Tna) y temperatura máxima (Txa)

Niveles 500/200 hPa. Periodo 1981-2015

3. RELACIÓN EXTREMOS Y SISTEMAS CICLÓNICOSSistemas ciclónicos al oeste de los Andes

• En base a Percentiles 1 y 5 del viento meridional
• Clasificación manual en ULCVs y UTTs

Ciclos diarios de T y Rh en fechas con EULCS Índices extremos observados

• Relación de indices extremos con presencia de EULCS cercanos

2. ALGORITMO PARA DETECCIÓN AUTOMÁTICA DE SISTEMAS CICLÓNICOSBasado en datos cada 6 horas de:

• Gradiente longitudinal del viento meridional
• Vorticidad relativa
• Altura geopotencial

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07

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

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07. resultados y discusión

Se relacionaron los tipos de circulación con los índices de temperaturas extremas diarias y precipitación en los Andes peruanos

RELACIÓN entre tipos de circulación y la temperatura y precipitación andina

Se obtuvieron 12 tipos de circulación basados en la localización e intensidad de dos centros de acción (UTH y UTT)

clasificación de tipos de circulación en temporada seca

Incremento frecuencia anual de tipos anticiclónicos caracterizados por condiciones cálidas. Clara tendencia negativa de C12 caracterizado por una profunda UTT y anomalías positivas de precipitación

tendencia frecuencia de tipos de circulación

relación tipos de circulación - enso

Se detectó una elevada correlación entre el ENSO y la frecuencia anual de 10 de los 12 tipos de circulación (TC)

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07. resultados y discusión

Comportamiento del algoritmo

Validación (año 2015)

1. Acierto en identificación ≈85 % / catalogación > 95%
2. Presenta limitaciones para detectar sistemas
3. Brinda información del eje

identificación objetiva de sistemas ciclónicos

Mayor frecuencia de sistemas ciclónicos extratropicales de niveles altos en temporada seca Años El Niño presentaron similar frecuencia de eventos en 200 y 500 hPa

Localización de los eulcs dentro del dominio

iMPACTOS DE LOS EVENTOS DE EULCS EN LA TEMPERATURA DE LOS ANDES PERUANOS

Menor frecuencia de EULCS sobre los Andes centrales.Finalización de eventos de EULCS en Costa en nivel de 500 hPa sugiere que los Andes Centrales son una región de ciclólisis

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Eventos de EULCS en Océano y Costa generan Tna positivas, mayores con ULCVs. Sobre Continente Txa negativasEventos de EULCS en Costa fuerte contribución a la precipitación de la temporada seca en los SDOT

07. resultados y discusión

VALIDACIón del CICLO DIARIO PROMEDIO

El reanálisis amplifica el ciclo diario medio de T2m y no representa adecuadamente el ciclo de Rh2m El reanálisis captura los cambios estacionales de la amplitud del ciclo diario de temperatura y de la magnitud de la humedad relativa.

validación Horaria del era5-land vs observaciones glaciares

Elevada correlación positiva de temperatura y correlación menor para la humedad relativa. Sesgo poco significativo en la temperatura pero notable en la humedad relativa en Coropuna.

COmparación datos sobre/fuera del glaciar ARtesonraju

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Efecto de amortiguamiento de los ciclos diarios de T2m y Rh2m en mediciones sobre el glaciar(Glacier dampening and cooling effects)

07. Resultados y discusión

VALIDACIóN MENSUAL ERA5-LAND

• Buen ajuste de T2m y Rh2m, especialmente en los SWOT y NWOT

• En los SDOT, mayor correlación (r) pero con un Bias mayor, especialmente en Rh2m

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07. resultados y discusión

EULCS al oeste de los andes peruanos

ERA5-Land con eulcs al oeste de los andes peruanos

• En fechas con v<P5 se hallaron EULCS al oeste de los Andes peruanos, los cuales se reflejan en los Composites, con Za500 y Za200

• Buen desempeño del ERA5-Land en reproducir la modificación del ciclo diario de Rh y T en los glaciares.

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08

CONCLUSIONES

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09. CONCLusioneS

II. las Tendencias tipos de circulación

1. Tendencia positiva (negativa) de tipos vinculados con temperaturas más altas (bajas) 2. Tendencia negativa de C12 (anomalías positivas de precipitación). Tendencia precipitación no concluyente

I. LOS Tipos de circulación ciclónicos modifican las condiciones de temperatura y precipitación

1.Se caracterizan por anomalías negativas de geopotencial. 2. Vaguadas sobre el Pacífico, implican anomalías positivas de Tn y precipitación, y negativas de Tx 3. Vaguadas sobre el continente, generan anomalías negativas de Tn

III. ALGORTIMO DETECta sistemas ciclónicos

1. Mayor frecuencia durante la temporada seca2. La longitud del eje determina el área de impacto 3. Baja frecuencia de EULCS sobre Andes centrales (Ciclólisis)

IV. BUEN Desempeño del era5-land

1. Amplifica el ciclo diario de temperatura 2. Buen ajuste de temperatura y humedad relativa mensual 3. Válido para análisis retrospectivos sobre los glaciares. 4. Captura incremento humedad relativa y reducción de la amplitud térmica en presencia de sistemas ciclónicos al oeste de los Andes peruanos

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09. CONCLusioneS

VI. EFECTOS de los EULCS en andes peruanos

1. Reducen la amplitud térmica, incrementan la humedad y precipitación con sistemas sobre el Océano o la Costa, y extendidos al norte de los 20ºS. 2. Reducen la temperatura mínima posicionados sobre el Continente (sobretodo en los SDOT)

V. Impactos de los eulcs en las regiones

1. Mayor impacto en la vertiente occidental sur (SDOT), 2. En el norte de los Andes peruanos (NWOT) las condiciones se alteran significativamente con ULCVs con núcleo al norte de 20ºS o ejes al norte de 15ºS

Se verifica que los sistemas ciclónicos extratropicales de niveles altos modifican las temperaturas extremas diarias, los ciclos diarios de temperatura y humedad relativa y las condiciones secas y de cielo despejado en los Andes peruanos.

CONCLUSIÓN GENERAL (se verifica la hipotesis)

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09

INVESTIGACIón a futuro

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09. investigación a futuro

• Proyecto MOTICE (Plan nacional España)

“Monitoreo y modelización del hielo tropical en el sur de Perú”

• Evaluar el efecto de los EULCS en el balance radiativo de los glaciares (Radiómetros)

• Mantenimiento y mejora de la red de estaciones glaciares

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• Desarrollar las 4 líneas de investigación de la tesis:

CTC (con datos actualizados ERA5/RAIN4PE)Mejorar el algoritmo (reducir limitaciones)Mejorar validación ERA5-LandEventos extremos en los glaciares

gracias por su atención

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Temporada seca

Anomalía Tn subdominios Océano / Costa

Anomalía Tx subdominios Costa / Continente

% Precipitación temporada seca EULCS en 200 hPa en subdominio Costa

ULCVs 500 hPa

ULCVs 200 hPa

Temporada húmeda (DEFM)

Temporada seca (MJJA)

MAYORES DIFERENCIAS EN TEMPORADA SECA Temperatura Temperatura diurna y nocturna más baja sobre el el glaciar (Cooling effect) Humedad relativa En temporada húmeda menor humedad relativa sobre el glaciar En temporada seca mayor humedad relativa sobre el glaciar (¿Sublimación?)

Temporada seca (MJJA)

Temporada húmeda (DEFM)

EMA morrena (fuera del glaciar)

EMA glaciar (sobre el glaciar)

Observaciones glaciar

ERA5-Land

200 hPa

500 hPa

200 hPa

500 hPa

Fechas con v<P5 con EULCS catalogados como UTTs

Fechas con v<P5 con EULCS catalogados como ULCVs

Fechas con v<P5

Fechas con v<P1

Obs. glaciar (Promedio 17-19)

Obs. glaciar Fechas EULCS oeste 17-19)

ERA5-Land (Fechas EULCS oeste 17-19)

ERA5-Land Promedio 17-19)

Esquema orientación del eje. Los puntos azules indican la posición del eje determinado por el algoritmo.

Fallo en detección de sistema ciclónico

Ejemplo de Vaguada extratropical (13/09/1981)