Resumen de las actividades del NAME organizadas por el NSSL

El Experimento del Monzón de América del Norte (NAME, por sus siglas en inglés) fue llevado a cabo durante el verano del 2004 en el noroeste de México y suroeste de los EEUU. Diversas actividades formaron parte del NAME. Este documento pretende ayudar a que los participantes conozcan algo acerca del proyecto y donde pueden encontrar mayor información.

Historia del NAME

El NAME estuvo en etapa de preparación por más de 3 años previos al verano del 2004. NAME es parte de varias actividades de investigación que contribuyen al Programa Mundial de Investigación del Clima (WCRP). El principal objetivo de las actividades del NAME es mejorar los pronósticos de precipitación y las condiciones climáticas promedio con anticipación, de uno a tres meses, durante la estación cálida. En la actualidad no tenemos mucho éxito con este tipo de pronósticos. El énfasis es en las precipitaciones de verano porque esto tiene un gran impacto en la agricultura y la ganadería y también porque sobre el dominio del NAME la precipitación ocurre principalmente durante el verano.

En la actualidad, los pronósticos con anticipación de 1 a 3 meses tienen un valor limitado, especialmente durante la estación calida. Sin embargo, incluso una leve mejoría en la habilidad de tales pronósticos podría tener un impacto positivo importante en el manejo de los recursos hídricos (presas por ejemplo), en actividades agrícolas (supongamos que uno sabe que las lluvias se retrasarán 2 semanas o la precipitación será sólo un 50% de lo normal), o en la ganadería. Este es el motivo de todo el esfuerzo realizado por el NAME.

Debe reconocerse que las mediciones hechas durante el verano del 2004 son solo una componente de las actividades del NAME, a las que seguirá una larga fase de investigación. La idea es utilizar las observaciones para determinar cómo se pueden mejorar los modelos de computadora que proporcionarán en última instancia las mejores estimaciones del estado futuro de la atmósfera.

Aunque las observaciones están “oficialmente” justificadas en base a mejorar el pronóstico estacional sobre la región, las observaciones del NAME también mejorarán nuestra comprensión de los fenómenos de escalas de tiempo diarias y semanales

Financiamiento del NAME

La mayor parte de los fondos para las observaciones del NAME viene de dos instituciones del gobierno de los EEUU: la Administración Nacional del Océano y la Atmósfera (NOAA) y la Fundación Nacional para la Ciencia (NSF). Contribuciones más pequeñas vienen de la Administración Nacional Aeronáutica y del Espacio (NASA). En México, la ayuda para las actividades está siendo proporcionada por la Comisión Nacional del Agua, el Servicio Meteorológico Nacional, el Instituto del Medio Ambiente y el Desarrollo Sustentable (IMADES) de Sonora, la Secretaría de Marina, unidades de Protección Civil de varios estados (especialmente Sonora) y de diversas instituciones educativas en el norte y noroeste de México. Una lista más larga se proporciona en el apéndice.

Diversos componentes del NAME

Las redes nacionales básicas de observación en ambos países, así como equipos especiales:

Radares
Barcos
Estaciones de radiosondeo
Perfiladores de viento
Perfiladores GPS
Globos piloto
Avión de investigación
Torres de medición de flujos

Nuestro grupo estuvo a cargo y participó en 4 diferentes proyectos relacionados con el NAME, éstos fueron:

1. Una red de globos piloto formada por cerca de 24 estaciones al noroeste de México
2. Mediciones alrededor de la porción central del Golfo de California para determinar el efecto de la temperatura del mar y de los cambios de la vegetación sobre la precipitación de la región (estación central en Tesopaco, Sonora.)
3. Vuelos del avión de investigación cuya base fue en Mazatlán.
4. Actividades del barco de investigación del CICESE en el Golfo de California.
5. Una red de aproximadamente 250 pluviómetros en Sonora, Sinaloa y el centro de Baja California.

1. La red de globos piloto

A principios de mayo comenzamos a establecer las estaciones de globos piloto abarcando el dominio del NAME. Las primeras en instalarse fueron las que formaron parte de la red del proyecto de vegetación, ya que éstas necesitaban funcionar bien antes del comienzo de las lluvias en Sonora. Las últimas estaciones en instalarse fueron las localizadas en los EEUU.

El propósito de la red de globos piloto fue proporcionar observaciones de viento con mayor cobertura y mayor densidad espacial. Como parte del NAME cuatro estaciones adicionales de radiosondeo fueron establecidas, y otras estaciones que normalmente hacen una observación al día realizaron observaciones más frecuentes.

Sin embargo, no era factible agregar muchas más estaciones de radiosondeo en la región, así que las estaciones de globo piloto, por su simplicidad y facilidad de instalación, fueron elegidas como un suplemento económico. Las observaciones de globo piloto también fueron hechas sobre un período más largo que la mayoría de las otras observaciones del NAME; las mediciones empezaron a finales de mayo y finales de junio, y terminaron el 30 de septiembre en la mayoría de los sitios. Otras mediciones del NAME se concentraron en el periodo de principios de julio a mediados de agosto.

La mayoría de las estaciones de globo piloto hicieron dos observaciones por día, a menos que interfirieran las nubes bajas o la lluvia. Dos estaciones, Huatabampo y Tesopaco, hicieron ocasionalmente observaciones mucho más frecuentes para describir las circulaciones de la brisa mar-tierra. Estas observaciones especiales eran parte del proyecto de retroalimentación vegetación-atmósfera, que se describe adelante.

El objetivo general de la red fue describir con más detalle la variabilidad diaria de los patrones de viento al noroeste de México y al suroeste de los EEUU. Esperamos relacionar los patrones a gran escala con las variaciones locales de precipitación, y ayudar a determinar como pueden mejorar los modelos de pronóstico del tiempo que están funcionando rutinariamente en México y los EEUU.

2. El proyecto de retroalimentación vegetación-atmósfera

Suponemos que el cambio rápido en la vegetación sobre las colinas interiores de Sonora y de Sinaloa después del comienzo de las lluvias del verano también afecta las condiciones atmosféricas sobre la región, y que este puede ser parcialmente responsable del cambio en los patrones de precipitación a lo largo del verano. Por ejemplo, en julio la precipitación más fuerte ocurre al interior de la costa en Sinaloa y Sonora. Sin embargo, entre agosto y principios de septiembre la precipitación ocurre con frecuencia sobre las regiones costeras. Intentamos explicar este aumento de precipitación costera por el enfriamiento de la región interior, así como por los aumentos en la temperatura del agua del golfo conforme avanza el verano.

Para evaluar las diferentes hipótesis que habíamos considerado, necesitábamos medir la intensidad de la circulación de la brisa de mar-tierra durante del verano. Puesto que mucho menos lluvia cae en Baja California y los cambios de vegetación allí son mucho menores que en Sonora y Sinaloa. Dos estaciones (Santa Rosalía y Loreto) fueron instaladas en Baja California Sur para asegurarnos que cualquier cambio observado no se debía solo a las condiciones locales. Tales cambios serían probablemente debido a la diferencia entre la temperatura del océano en el golfo y la temperatura de la tierra en Baja California.

Al este del golfo fueron instaladas más estaciones, incluyendo Empalme, Huatabampo y Topolobampo. Los observadores de la estación de radiosondeo en Empalme hicieron también las observaciones de globo piloto en ese lugar y al mismo tiempo que las otras estaciones. En Topolobampo, la Estación Oceanográfica de la Secretaría de Marina continuó haciendo observaciones dos veces al día como había estado haciendo durante los últimos 4 años. En Huatabampo se realizó un esfuerzo para hacer observaciones más frecuentes, puesto que el sitio sería comparado con observaciones en Tesopaco. Se observó que Huatabampo tenía una localización ideal, en un llano costero, plano y sin colinas cercanas.

Juntas, las estaciones en Empalme, Huatabampo y Topolobampo se usarán para describir la intensidad de la brisa de mar a lo largo del lado este del golfo y cómo cambia durante el verano.

Varias estaciones se necesitaban en el interior, lejos de la costa. Las dos localidades mejor ubicadas eran Tesopaco y Choix. Ambas estaciones están rodeadas por el bosque seco que cambia rápidamente a verde después del comienzo de las lluvias. Ambos sitios tienen una altitud relativamente baja y serían útiles para describir la intensidad de las brisas de la tarde que se mueven hacia las montañas. La estación de Tesopaco había sido utilizada intensivamente para mediciones durante un experimento en 1993.

Además de las mediciones de globo piloto, el proyecto de vegetación-atmósfera tenía otros componentes. Mediciones frecuentes de globo anclado (y también globo piloto) fueron hechas en Tesopaco para mostrar cómo los perfiles atmosféricos de humedad y de temperatura evolucionaban durante el día y entre un día y otro (Fig. 4). Estos perfiles alcanzaron generalmente cerca de 2,000 m sobre la superficie. En la Figura 4 la diferencia entre los sondeos de la mañana y los de la noche es evidente.

También cerca de Tesopaco, en la localidad de La Estrella, se instaló una torre micrometeorológica (Fig. 4)que fue equipada con sensores especiales para medir los flujos de humedad y de calor por encima de la cobertura vegetal y otros sensores desde el suelo hasta la cima de la torre para medir otras variables atmosféricas. Esta torre seguirá funcionando hasta la estación lluviosa del próximo año (2006). La torre es de 18 metros de alto y se eleva muy por encima del bosque circundante.

Finalmente, pero no menos importante, una red especial de pluviómetros fue instalada antes del inicio de las lluvias en 9 municipios al sur de Sonora y también alrededor de Choix en Sinaloa. Cerca de 250 pluviómetros fueron distribuidos. Algunos pluviómetros fueron distribuidos en Baja California también.

Como parte de otro proyecto NAME con muchos más pluviómetros, también fueron instalados una gran cantidad de éstos en el Noroeste de México, pero su distribución comenzó después del inicio de las lluvias.

3. Operaciones del NOAA-P3 con base en Mazatlán

Un avión de investigación de la NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration), uno de los dos que se utilizan para estudiar los huracanes, tuvo su base en Mazatlán del 6 de julio al 4 de agosto. 10 vuelos fueron realizados durante este periodo, con un total de 70 horas de vuelo. Aunque el avión contaba con radares meteorológicos especiales, la mayoría de los vuelos se realizaron en condiciones libres de tormentas, al oeste de Baja California o sobre el Golfo. La Figura xxx muestra el patrón de vuelo en dos de las misiones. El propósito de los vuelos era describir las condiciones atmosféricas asociadas a variaciones en el flujo sobre el Golfo de California y ayudar a determinar el origen de la humedad para las lluvias de verano sobre la región. El CD contiene algunas fotos del P-3 tomadas durante los diversos vuelos.

4. Operaciones del barco de investigación del CICESE en el Golfo de California

Nos asociamos con los cruceros del buque oceanográfico “Francisco de Ulloa”, un barco camaronero que fue convertido en un barco de investigación y está a cargo del Centro de Investigación Científica y Educación Superior de Ensenada (CICESE). En el barco se realizaron algunas observaciones de radiosondeo y globo piloto durante dos travesías de 17 días (junio 6-22 y agosto 5-22). El propósito principal de los cruceros era, sin embargo, emplazar boyas de deriva para describir corrientes oceánicas en la entrada del golfo y realizar perfiles oceanográficos relacionados. El CD muestra algunas de las actividades realizadas a bordo del “Francisco de Ulloa”.

La justificación científica para llevar a cabo estos cruceros era ayudar a determinar los procesos responsables del aumento en la temperatura del golfo durante los meses del verano y a identificar una corriente que se sospecha transporta el agua caliente de la boca del golfo hacia la parte norte al principio del verano. La temperatura de las aguas del golfo se cree son importantes en la modulación del inicio de las lluvias sobre Sonora y Sinaloa.

Otras actividades no supervisadas por nuestro grupo

Barco de investigación de la Secretaría de Marina de México

Un barco de investigación de la Secretaría de Marina de México (Altair) fue estacionado en la misma ubicación por 35 días en el medio de la parte sur del golfo de California. Esta nave tenía un perfilador de viento, y se hacían observaciones frecuentes de superficie y de radiosondeo con el ánimo de estimar la evaporación en el golfo.

Radar S-Pol

Un radar meteorológico de gran capacidad fue traído de Colorado e instalado en un sembradío de maíz localizado a 90 km al norte de Mazatlán. Este radar funcionó por cerca de 6 semanas para describir la evolución de la precipitación y de las tormentas en la región. Otros radares meteorológicos del Servicio Meteorológico Nacional de México (SMN) fueron modificados para registrar más exactamente los datos del radar en cada estación del noroeste de México.

Perfiladores y radiosondeos especiales

En 3 localidades hubo radares especiales, llamados perfiladores de viento, que miden los vientos casi continuamente hasta niveles cercanos a 3 y 4 kilómetros. Estos sistemas fueron emplazados con el objetivo de describir los cambios asociados con las brisas de mar-tierra y los llamados “pulsos” o episodios de vientos fuertes sobre el Golfo de California que parecen estar asociados a los complejos de tormentas de la noche anterior.

Mediciones meteorológicas con GPS (Tesopaco)

Pequeñas estaciones meteorológicas automáticas fueron instaladas en aproximadamente media docena de sitos en Sonora para medir continuamente el vapor de agua en la atmósfera. Éstas utilizan señales de GPS (Global Positioning System) para estimar el vapor de agua total presente sobre el lugar, aunque este sistema no permite deducir exactamente en qué nivel ocurre. Uno de dichos sitios estaba ubicado en un café Internet en Tesopaco.

Observaciones especiales de radiosondeo

Con apoyo del personal del Servicio Meteorológico (SMN) se realizaron lanzamientos más frecuentes de radiosondeo en la mayoría de las estaciones del SMN en el norte de México. También, 7 estaciones en el suroeste de los EEUU hicieron observaciones especiales de radiosondeo. Los sitios con perfiladores de viento, y otra estación en Loreto, también hicieron observaciones especiales de radiosondeo.