Imagen visible y alta resolución de EVAN. Satélite MTSAT-1R, 16.12.12, 19:30 UTC. Crédito: NRL.
20.12.12. Una vez que es sabido que EVAN se convierte en el ciclón más poderoso, desde que se tienen registros (1941), en pasar tan cerca de la principal isla de las Fiji, el complejo satélite TRMM de la NASA ha recogido un enorme volumen de datos para realizar otro análisis tridimensional. Este análisis ha descubierto una interesante característica. ¿Cuál es?
Análisis en 3D (tres dimensiones) de la estructura interna de EVAN. Crédito: NASA / Owen Kelley.
El radar a bordo del satélite de la NASA de la Misión de Medición de Lluvias Tropicales (Tropical Rainfall Measuring Mission, TRMM) había observado al ciclón tropical EVAN cuatro veces, a fecha 16 de diciembre, domingo; y dos de estos sobrevuelos merecen un examen más minucioso.
El martes, 11 de diciembre, el satélite TRMM captó a EVAN 24 horas antes de que la tormenta golpeara a la Samoa Americana y, en un primer momento, los datos de radar parecían incongruentes para un sistema tan débil.
Para entonces, se estimaba que EVAN tenía una fuerza inferior a la de ciclón tropical (según la escala aplicada en esta cuenca oceánica), generando vientos sostenidos en superficie de 35 nudos (40,2 mph o 64,8 km/h), convirtiéndola en una tormenta tropical. Más concretamente y sin embargo, el radar TRMM captó una pared del ojo completa; es decir, una pared del ojo que rodeaba por completo al ojo de la tormenta.
O bien el radar del TRMM estaba mostrando que EVAN era mucho más intenso que una tormenta de 35 nudos el día 11 de diciembre, o bien EVAN era miembro de una rara raza de tormentas de 35 nudos con paredes del ojo bien formadas, y que es conocido que se intensifican rápidamente (1).
Después de que la temporada de ciclones tropicales en el Pacífico Sur ha terminado, los investigadores y las agencias operativas por igual deberían de echar un vistazo a EVAN el 11 de diciembre. A través de canales informales, un debate no oficial sobre esta cuestión ya ha comenzado.
Las imágenes infrarrojas de topes nubosos recogidas por el satélite TRMM no son de mucha ayuda en esta cuestión (como se puede apreciar en la imagen de fondo TRMM arriba). Los instrumentos de infrarrojos encuentran la pared del ojo oscurecida por el flujo de salida en niveles superiores.
Por otro lado, el radar TRMM captó débil precipitación bajo los topes nubosos (como se muestra en la imagen arriba mediante volúmenes en gris-verde-amarillo) de 20 dBZ de reflectividad de radar.
El término “dBZ” significa “decibelios en relación a Z”. Básicamente, dBZ es una medida de reflectividad equivalente (Z) de una señal de radar rebotando sobre un objeto. La “reflectividad” de una nube depende del número de partículas de precipitación, ya sea lluvia, nieve y/o granizo, y de su tamaño. Respecto al tamaño, un gran número de gotas de lluvia pequeña reflejarán lo mismo que una gran gota de lluvia.
Una respetable señal de reflectividad de30 dBZ alcanzó la mayoría del camino alrededor del ojo. Una mirada más minuciosa a los datos de radar revela que, con el incremento de la altitud, el borde interior del volumen de precipitación se inclina hacia afuera del ojo, como las filas de asientos en un estadio de fútbol.
Lanzado en 1997 por la NASA y la Agencia Espacial Japonesa (conocida como JAXA), el satélite TRMM ha observado suficientes sistemas de esta intensidad como para sugerir que es raro, pero no imposible, que desarrollen paredes del ojo completos.
La mayoría de sistemas recién formados, al alcanzar la fuerza de tormenta tropical, todavía se aprecian como manchas pobremente organizadas en los sobrevuelos del radar TRMM, no formaciones en estadios de fútbol, como ocurrió con EVAN.
Las observaciones pasivas de microondas (en la imagen superior, superpuestas abajo a la izquierda), fueron obtenidas por el Sensor de Microondas (TRMM Microwave Imager) TMI del TRMM a 85 GHz. Las temperaturas más frías a 85 GHz localizan dónde las células tormentosas tienen más precipitación en estado sólido (hielo), debido a que estos pedazos de hielo en niveles superiores están dispersando la radiación que llega desde la superficie del océano.
La pobre resolución horizontal y la limitada información en la vertical del sensor TMI, son los causantes del ojo compacto de la tormenta (en la imagen, etiquetado como “E”), que hace difícil distinguirlo de una gran región de células de lluvia menos organizadas, en el sureste de la imagen (etiquetada como “R”).
Más concretamente, las observaciones de microondas tienen unas dimensiones de 5 por 14 km. de distancia, en comparación con la resolución horizontal de 5 por 5 km. y la resolución vertical de 250 m. del radar del TRMM.
Si bien hubo cielo nublado en las Islas Wallis y Futuna, dentro de un par de cientos de kilómetros al norte y oeste de la pared del ojo de EVAN el 11 de diciembre, el radar TRMM muestra una completa ausencia de precipitaciones en cualquier punto cerca de estas islas y las aproximadamente 15.000 personas que viven en ellas. Perdonándolas el día 11, el ciclón EVAN, irónicamente, haría un bucle hacia atrás, golpeando estas dos islas directamente, en su viaje de vuelta hacia el oeste, cuatro días más tarde.
Análisis en 3D (tres dimensiones) de la estructura interna de EVAN. Crédito: NASA / Owen Kelley.
El 14 de diciembre, el satélite TRMM captó a EVAN después de haber rondado cerca de Samoa durante un día. En el momento del sobrevuelo esta jornada, EVAN estaba a un día de golpear las islas de Wallis y Futuna, y a dos días de golpear la isla más grande de las Fiji. Había una señal de radar que era inusualmente fuerte en la cara noroeste de la pared del ojo del ciclón, unos pocos kilómetros por encima de la superficie del océano.
Una interpretación inicial podría ser quizás que dicha señal indicaría que la pared del ojo estaba trabajando de una forma particularmente vigorosa para inyectar energía en el motor termodinámico del ciclón tropical que convierte el calor latente de vaporización en un incremento de la intensidad del viento. Uno podría pensar que esta señal de radar tan intensa y a una elevación tan baja estarían indicando una intensificación… pero pensemos en ello otra vez.
Un análisis más cuidadoso sugeriría que la potente señal de radar en la base de la pared del ojo el día 14 de diciembre, no era un síntoma de intensificación. En el sobrevuelo del TRMM sobre EVAN, la característica en cuestión (mostrada en la segunda imagen como el volumen púrpura) se encuentra donde la señal de radar es igual o superior a 50 dBZ.
Manteniendo otros factores iguales, cuanto más intensa es una señal de radar, más vapor de agua se está condensando en precipitación líquida o hielo en la pared del ojo. La condensación libera calor latente, el combustible de los ciclones tropicales. Sin embargo, las múltiples transformaciones de la energía que ocurren dentro del núcleo interno de un ciclón tropical contienen sutilezas que tras décadas de investigación aún no se han podido describir por completo.
Un análisis estadístico de años de sobrevuelos del satélite TRMM sobre ciclones tropicales alrededor de todo el mundo, revela que la precipitación débil a gran altitud (una reflectividad de radar de 20 dBZ a una altura de unos 14,5 km.) se asocia con la intensificación de los ciclones tropicales. En contraste, el mismo análisis revela que la precipitación muy intensa (50 dBZ) ocurre raramente en ciclones tropicales, y casi igual de raro independientemente de si el ciclón se está intensificando o no (2).
Simulaciones con ciclones tropicales sugieren que las precipitaciones intensas, fijas en una parte de la pared del ojo, pueden estar causadas por una cizalladura del viento persistente a gran escala (3). Tal cizalladura amenaza con destruir al ciclón tropical y hace difícil, pero no imposible, para un ciclón tropical, mantener (por no hablar de aumentar) su intensidad.
Encajando en tal interpretación, las observaciones pasivas de microondas de EVAN desde múltiples satélites mostraron un máximo de precipitación persistente en la cara norte de la pared del ojo durante varios días, centrados en el sobrevuelo del 14 de diciembre.
Por otra parte, análisis operativos han sugerido que EVAN estaba manteniendo su intensidad, o debilitándose ligeramente, al mismo tiempo que el TRMM captó la reflectividad superando los 50 dBZ en la base de la pared del ojo. En pocas palabras, la fuerte señal de radar en la base de la pared del ojo del 14 de diciembre es digna de mención, pero no es signo de un ciclón tropical que está a punto de convertirse en una tormenta monstruosa.
Crédito del texto: Owen Kelley
Centro Goddard deVuelos Espaciales, NASA.
Referencias:
(3) Braun, S. A., M. T. Montgomery, Z. Pu, 2006: High-resolution simulation of Hurricane Bonnie (1998). Part I: The organization of eyewall vertical motion, Journal of the Atmospheric Sciences, 63, 20-42.
(2) Kelley, O. A., 2008: The association of eyewall convection with tropical cyclone intensification, Ph.D. dissertation, George Mason University, Fairfax, Virginia.
(1) Kieper, M., and H. Jiang, 2012: Predicting tropical cyclone rapid intensification using the 37 GHz ring pattern identified from passive microwave measurements. Geophys. Res. Lett., 39, L13804, doi:10.1029/2012GL052115.
Adaptación al castellano del artículo original en inglés: A Need to Look Again: TRMM Satellite Observations of Tropical Cyclone Evan
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