La predicción meteorológica marina es el proceso por el cual los marinos y organizaciones meteorológicas tratan de las condiciones climáticas futuras previsiones sobre la Tierra 's océanos . Los marineros han tenido reglas generales con respecto a la navegación alrededor de ciclones tropicales durante muchos años, dividiendo una tormenta en mitades y navegando a través de la mitad normalmente más débil y navegable de su circulación. Los pronósticos del tiempo marino de varias organizaciones meteorológicas se remontan al hundimiento de la Royal Charter en 1859 y el RMS Titanic en 1912.
El viento es la fuerza impulsora del clima en el mar, ya que genera olas de viento locales , grandes oleajes oceánicos y su flujo alrededor de la cordillera subtropical ayuda a mantener corrientes de agua cálidas como la Corriente del Golfo . La importancia del clima sobre el océano durante la Segunda Guerra Mundial llevó a informes meteorológicos retrasados o secretos, con el fin de mantener una ventaja competitiva. Varias naciones establecieron barcos meteorológicos durante la Segunda Guerra Mundial con fines de pronóstico, y se mantuvieron hasta 1985 para ayudar con la navegación aérea transoceánica.
Se han utilizado observaciones voluntarias de barcos , boyas meteorológicas , satélites meteorológicos y predicción meteorológica numérica para diagnosticar y ayudar a pronosticar el tiempo en las áreas oceánicas de la Tierra. Desde la década de 1960, el papel de la predicción meteorológica numérica sobre los mares de la Tierra ha adquirido un papel más importante en el proceso de pronóstico. Los elementos meteorológicos como el estado del mar , los vientos en la superficie, los niveles de las mareas y la temperatura de la superficie del mar son abordados por organizaciones encargadas de pronosticar el tiempo en océanos y mares abiertos. Actualmente, la Agencia Meteorológica de Japón , el Servicio Meteorológico Nacional de los Estados Unidos y la Oficina Meteorológica del Reino Unido crean pronósticos meteorológicos marinos para el hemisferio norte .
Historia
Existen varios orígenes para los pronósticos meteorológicos marinos emitidos por el gobierno, generalmente después de desastres marítimos.
Gran Bretaña
En octubre de 1859, la máquina de vapor Royal Charter naufragó en una fuerte tormenta frente a Anglesey ; 450 personas perdieron la vida. Debido a esta pérdida, el vicealmirante Robert FitzRoy introdujo un servicio de advertencia para el envío en febrero de 1861, utilizando comunicaciones telegráficas. Esta siguió siendo la responsabilidad principal de la Oficina Meteorológica del Reino Unido durante algún tiempo después. En 1911, la Oficina Meteorológica había comenzado a emitir pronósticos meteorológicos marinos que incluían advertencias de vendaval y tormenta a través de transmisión por radio para áreas alrededor de Gran Bretaña. Este servicio se interrumpió durante y después de la Primera Guerra Mundial , entre 1914 y junio de 1921, y nuevamente durante la Segunda Guerra Mundial entre 1939 y 1945. [1]
Estados Unidos
El primer intento como programa meteorológico marino dentro de los Estados Unidos fue iniciado en Nueva Orleans, Luisiana, por el Cuerpo de Señales del Ejército de los Estados Unidos . Un memorando del 23 de enero de 1873 ordenó al Observador de Señales de Nueva Orleans que transcribiera los datos meteorológicos de los registros de los barcos que llegaban al puerto. [2] La responsabilidad de la predicción marina se transfirió de la Armada de los Estados Unidos a la Oficina Meteorológica en 1904, lo que permitió la recepción de observaciones oportunas de los barcos en el mar. [3] El hundimiento del RMS Titanic en 1912 jugó un papel fundamental en el pronóstico del tiempo marino a nivel mundial. En respuesta a esa tragedia, se formó una comisión internacional para determinar los requisitos para viajes marítimos más seguros. En 1914, el trabajo de la comisión dio como resultado la Convención internacional para la seguridad de la vida humana en el mar . [4] En 1957, con el fin de ayudar a abordar los problemas marinos, la Oficina Meteorológica de los Estados Unidos comenzó a publicar la publicación bimestral Mariners Weather Log para informar sobre las condiciones meteorológicas pasadas principalmente en los océanos del hemisferio norte, información sobre las estaciones de ciclones tropicales del mundo, para publicar climatologías mensuales para su uso en el mar, y fomentar las observaciones voluntarias de los buques desde los buques en el mar.
Dentro del Servicio Meteorológico Nacional de los Estados Unidos (NWS), las oficinas de la ciudad de Nueva York, San Francisco y Honolulu comenzaron a publicar mapas meteorológicos de pronóstico para uso público. Los pronósticos del Atlántico norte se cambiaron de un esfuerzo cerrado de la Marina de los Estados Unidos a un conjunto de productos del Servicio Meteorológico Nacional a través de radiofacsímil en 1971, mientras que los pronósticos del Pacífico noreste se hicieron públicos por el mismo método en 1972. [5] Entre 1986 y 1989, [6] el parte del Centro Meteorológico Nacional (NMC) conocido como Centro de Productos Oceánicos (OPC) era responsable de la predicción del tiempo marino dentro del NWS. [7] Entre agosto de 1989 y 1995, la unidad denominada Subdivisión de Pronósticos Marinos también participó en el suministro de análisis objetivos y productos de pronóstico para variables marinas y oceanográficas. [8] [9] El Centro de Predicción Marina, posteriormente rebautizado como Centro de Predicción Oceánica , asumió la obligación de los Estados Unidos de emitir advertencias y pronósticos para partes de los océanos del Atlántico Norte y Pacífico Norte una vez que fue creado en 1995. [4]
Importancia del viento
Desarrollo de corrientes oceánicas cálidas
Los vientos alisios soplan hacia el oeste en los trópicos, [10] y los vientos del oeste soplan hacia el este en latitudes medias. [11] Este patrón de viento aplica una tensión a la superficie del océano subtropical con rizo negativo a través del Océano Atlántico norte . [12] El transporte Sverdrup resultante es hacia el ecuador. [13] Debido a la conservación de la vorticidad potencial causada por los vientos que se mueven hacia los polos en la periferia occidental de la cordillera subtropical y la mayor vorticidad relativa del agua que se mueve hacia el norte, el transporte se equilibra con una corriente estrecha y acelerada hacia los polos, que fluye a lo largo del límite occidental de la cuenca del océano, superando los efectos de la fricción con la corriente del límite occidental conocida como la corriente del Labrador . [14] La conservación de la vorticidad potencial también causa curvas a lo largo de la Corriente del Golfo, que ocasionalmente se rompen debido a un cambio en la posición de la Corriente del Golfo, formando remolinos separados cálidos y fríos. [15] Este proceso general, conocido como intensificación occidental, hace que las corrientes en el límite occidental de una cuenca oceánica, como la Corriente del Golfo, sean más fuertes que las del límite oriental. [dieciséis]
Dispersión de oleaje y grupos de olas.
Los oleajes suelen ser creados por tormentas a grandes distancias de la playa donde rompen, y la propagación de los oleajes más largos solo está limitada por las costas. Por ejemplo, se han registrado oleajes generados en el Océano Índico en California después de más de la mitad de un viaje alrededor del mundo. [17] Esta distancia permite que las olas que componen el oleaje estén mejor clasificadas y libres de cortes a medida que viajan hacia la costa. Las olas generadas por los vientos de tormenta tienen la misma velocidad y se agruparán y viajarán entre sí, mientras que otras que se muevan incluso a una fracción de metro por segundo más lento se retrasarán y finalmente llegarán muchas horas más tarde debido a la distancia recorrida. El tiempo de propagación desde la fuente de t es proporcional a la distancia X dividido por el período de la ola T . En aguas profundas esdonde g es la aceleración de la gravedad. [18] Como ejemplo, para una tormenta ubicada a 10.000 kilómetros (6.200 millas) de distancia, las marejadas con un período T = 15 s llegarán 10 días después de la tormenta, seguidas de marejadas de 14 s otras 17 horas después.
Estas llegadas dispersivas de oleajes, períodos largos primero con una reducción en el período de oleaje pico a lo largo del tiempo, se pueden utilizar para determinar la distancia a la que se generaron los oleajes. Mientras que el estado del mar en la tormenta tiene un espectro de frecuencia con más o menos siempre la misma forma (es decir, un pico bien definido con frecuencias dominantes dentro de más o menos 7% del pico), los espectros de oleaje son cada vez más estrechos, a veces como 2% o menos, a medida que las ondas se dispersan cada vez más. El resultado es que los grupos de olas (llamados conjuntos por los surfistas) pueden tener una gran cantidad de olas. De aproximadamente siete olas por grupo en la tormenta, esto aumenta a 20 y más en oleajes de tormentas muy distantes.
Travesías en velero
Los viajes oceánicos en velero pueden durar muchos meses, [19] y un peligro común es quedarse en calma debido a la falta de viento, [20] o desviarse del rumbo debido a fuertes tormentas o vientos que no permiten avanzar en la dirección deseada. [21] Una fuerte tormenta podría provocar el naufragio y la pérdida de todas las manos. [22] Los barcos de vela solo pueden llevar una cierta cantidad de suministros en su bodega , por lo que deben planificar los viajes largos con cuidado para incluir las provisiones adecuadas , incluida agua dulce . [23]
Evitación de ciclones tropicales
Los navegantes tienen una forma segura de navegar alrededor de ciclones tropicales. Dividen los ciclones tropicales en dos, según su dirección de movimiento, y maniobran para evitar el segmento derecho del ciclón en el hemisferio norte (el izquierdo en el hemisferio sur). Los marineros llaman al lado derecho el semicírculo peligroso ya que la lluvia más intensa y los vientos y mares más fuertes se ubicaron en esta mitad de la tormenta, ya que la velocidad de traslación del ciclón y su viento de rotación son aditivos. La otra mitad del ciclón tropical se llama semicírculo navegable [24] ya que las condiciones climáticas son menores (sustractivas) en esta parte de la tormenta. Las reglas generales para viajar en barco cuando un ciclón tropical se encuentra en su vecindad son evitarlos si es posible y no cruzar su trayectoria pronosticada (cruzando la T). Se aconseja a quienes viajen a través del peligroso semicírculo que se mantengan en el viento verdadero en la proa de estribor y avancen tanto como sea posible. Se aconseja a los barcos que se muevan a través del semicírculo navegable que mantengan el viento verdadero en la aleta de estribor mientras avanzan tanto como sea posible. [25]
La regla 1-2-3 (regla 1-2-3 de los navegantes o área de peligro) es una pauta comúnmente enseñada a los navegantes para el seguimiento y la predicción de tormentas severas (específicamente huracanes y tormentas tropicales). Se refiere a los errores de pronóstico redondeados a largo plazo del Centro Nacional de Huracanes de 100-200-300 millas náuticas a las 24-48-72 horas, respectivamente. Sin embargo, estos errores han disminuido a cerca de 50-100-150 a medida que los pronosticadores del NHC se vuelven más precisos con el pronóstico de la trayectoria de los ciclones tropicales . El "área de peligro" que se debe evitar se construye expandiendo la trayectoria pronosticada en un radio igual a los respectivos cientos de millas más los radios de viento pronosticados (tamaño de la tormenta a esas horas). [26]
Dentro de la predicción meteorológica numérica
Modelado de la superficie del océano
La transferencia de energía entre el viento que sopla sobre la superficie de un océano y la capa superior del océano es un elemento importante en la dinámica de las olas. [27] La ecuación de transporte de ondas espectrales se utiliza para describir el cambio en el espectro de ondas sobre la topografía cambiante. Simula la generación de ondas, el movimiento de las ondas (propagación dentro de un fluido), la acumulación de ondas , la refracción , la transferencia de energía entre ondas y la disipación de ondas. [28] Dado que los vientos superficiales son el mecanismo de fuerza principal en la ecuación de transporte de ondas espectrales, los modelos de ondas oceánicas utilizan información producida por modelos numéricos de predicción del tiempo como entradas para determinar cuánta energía se transfiere de la atmósfera a la capa en la superficie del océano. . Junto con la disipación de energía a través de capas blancas y la resonancia entre las olas, los vientos superficiales de los modelos meteorológicos numéricos permiten predicciones más precisas del estado de la superficie del mar. [29]
Los primeros modelos de olas oceánicas se desarrollaron en las décadas de 1960 y 1970. Estos modelos tenían la tendencia a sobrestimar el papel del viento en el desarrollo de las olas y minimizaban las interacciones de las olas. La falta de conocimiento sobre cómo las olas interactuaban entre sí, las suposiciones sobre la altura máxima de las olas y las deficiencias en el poder de la computadora limitaron el rendimiento de los modelos. Después de que se realizaron experimentos en 1968, 1969 y 1973, la entrada de viento de la atmósfera de la Tierra se ponderó con mayor precisión en las predicciones. En la década de 1980 se desarrolló una segunda generación de modelos, pero no podían modelar de manera realista el oleaje ni representar olas impulsadas por el viento (también conocidas como olas de viento) causadas por campos de viento que cambiaban rápidamente, como los que se encuentran dentro de los ciclones tropicales. Esto provocó el desarrollo de una tercera generación de modelos de olas a partir de 1988. [30] [31]
Dentro de esta tercera generación de modelos, la ecuación de transporte de ondas espectrales se utiliza para describir el cambio en el espectro de ondas sobre la topografía cambiante. Simula la generación de ondas, el movimiento de las ondas (propagación dentro de un fluido), la acumulación de ondas , la refracción , la transferencia de energía entre ondas y la disipación de ondas. [28] Dado que los vientos superficiales son el mecanismo de fuerza principal en la ecuación de transporte de ondas espectrales, los modelos de ondas oceánicas utilizan información producida por modelos numéricos de predicción del tiempo como entradas para determinar cuánta energía se transfiere de la atmósfera a la capa en la superficie del océano. . Junto con la disipación de energía a través de capas blancas y la resonancia entre las olas, los vientos superficiales de los modelos meteorológicos numéricos permiten predicciones más precisas del estado de la superficie del mar. [29]
Plataformas de observación
Barcos meteorológicos
La idea de un barco meteorológico estacionario fue propuesta ya en 1921 por Météo-France para ayudar a apoyar el transporte marítimo y la llegada de la aviación transatlántica . Establecido durante la Segunda Guerra Mundial, un barco meteorológico , o barco meteorológico oceánico, era un barco estacionado en el océano como plataforma para observaciones meteorológicas de la superficie y del aire superior para su uso en la predicción meteorológica. Fueron utilizados durante la Segunda Guerra Mundial pero no tenían medios de defensa, lo que provocó la pérdida de varios barcos y muchas vidas. Se ubicaron principalmente en los océanos Atlántico norte y Pacífico norte, informando por radio. Además de su función de información meteorológica, estos buques ayudaron en operaciones de búsqueda y salvamento , apoyaron vuelos transatlánticos , [32] [33] actuaron como plataformas de investigación para oceanógrafos , [34] [35] [36] controlaron la contaminación marina , [37] y la predicción meteorológica asistida tanto por meteorólogos como dentro de modelos atmosféricos computarizados . Los buques de investigación siguen siendo muy utilizados en oceanografía, incluida la oceanografía física y la integración de datos meteorológicos y climatológicos en la ciencia del sistema terrestre .
El establecimiento de barcos meteorológicos resultó ser tan útil durante la Segunda Guerra Mundial que la Organización de Aviación Civil Internacional (OACI) había establecido una red mundial de 13 barcos meteorológicos en 1948, siete operados por los Estados Unidos y uno operado conjuntamente por los Estados Unidos. y Canadá, dos suministrados por el Reino Unido, uno mantenido por Francia, uno una empresa conjunta de los Países Bajos y Bélgica , y uno compartido por el Reino Unido, Noruega y Suecia . [32] Este número finalmente se negoció hasta nueve. [38] El acuerdo de uso de barcos meteorológicos por parte de la comunidad internacional finalizó en 1985. [37]
Boyas meteorológicas
Las boyas meteorológicas son instrumentos que recopilan datos meteorológicos y oceánicos dentro de los océanos del mundo, así como también ayudan durante la respuesta de emergencia a derrames químicos , procedimientos legales y diseño de ingeniería . Las boyas amarradas se han utilizado desde 1951, [39] mientras que las boyas a la deriva se han utilizado desde 1972. [40] Las boyas amarradas se conectan con el fondo del océano mediante cadenas , nailon o polipropileno flotante . [41] Con el declive del barco meteorológico , han asumido un papel más importante en la medición de las condiciones en mar abierto desde la década de 1970. [42] Durante las décadas de 1980 y 1990, una red de boyas en el Océano Pacífico tropical central y oriental ayudó a estudiar El Niño-Oscilación del Sur . [43] Las boyas meteorológicas amarradas varían de 1,5 metros (4,9 pies) a 12 metros (39 pies) de diámetro, [41] [44] mientras que las boyas a la deriva son más pequeñas, con diámetros de 30 centímetros (12 pulgadas ) a 40 centímetros (16 en). [45] Las boyas a la deriva son la forma dominante de boyas meteorológicas en gran número, con 1250 ubicadas en todo el mundo. Los datos de viento de las boyas tienen un error menor que el de los barcos. [46] También existen diferencias en los valores de las mediciones de la temperatura de la superficie del mar entre las dos plataformas, en relación con la profundidad de la medición y si el barco que mide la cantidad calienta el agua o no. [47]
Satélites meteorológicos
En uso desde 1960, el satélite meteorológico es un tipo de satélite que se utiliza principalmente para monitorear el tiempo y el clima de la Tierra. Los satélites pueden estar en órbita polar , cubriendo toda la Tierra de forma asincrónica, o geoestacionarios , flotando sobre el mismo punto en el ecuador. [48] Los satélites meteorológicos ven más que nubes y sistemas de nubes. A partir del satélite Nimbus 3 en 1969, la información de temperatura a través de la columna atmosférica comenzó a ser recuperada por satélites del Atlántico este y la mayor parte del Océano Pacífico, lo que condujo a importantes mejoras de pronóstico. [49] Las luces de la ciudad, los incendios, los efectos de la contaminación, las auroras , las tormentas de arena y polvo, la capa de nieve, los mapas de hielo, los límites de las corrientes oceánicas, los flujos de energía, etc., y otros tipos de información ambiental se recopilan utilizando satélites meteorológicos. Otros satélites ambientales pueden detectar cambios en la vegetación de la Tierra, el estado del mar, el color del océano y los campos de hielo. El Niño y sus efectos sobre el clima se monitorean diariamente a partir de imágenes de satélite. En conjunto, los satélites meteorológicos de EE. UU., Europa, India, China, Rusia y Japón proporcionan observaciones casi continuas para una vigilancia meteorológica mundial.
Utilidad
El uso comercial y recreativo de las vías fluviales puede verse limitado significativamente por la dirección y velocidad del viento, la periodicidad y altura de las olas , las mareas y las precipitaciones. Cada uno de estos factores puede influir en la seguridad del tránsito marítimo. En consecuencia, se han establecido una variedad de códigos para transmitir de manera eficiente los pronósticos meteorológicos marinos detallados a los pilotos de embarcaciones por radio, por ejemplo, el MAFOR (pronóstico marino). [50] Pueden recibirse pronósticos meteorológicos típicos en el mar mediante el uso de RTTY , Navtex y Radiofax .
Productos NCEP disponibles
Las advertencias y pronósticos meteorológicos marinos en formatos impresos y de gráficos de pronóstico se producen hasta cinco días en el futuro. Los pronósticos en forma impresa incluyen el pronóstico de alta mar, los pronósticos marinos de alta mar y los pronósticos de aguas costeras. Para ayudar a acortar la longitud de los productos de pronóstico, se utilizan palabras y frases simples para describir áreas en el mar. El Centro de Predicción Oceánica comenzó a producir pronósticos experimentales de altura de ola significativa en cuadrículas en 2006, un primer paso hacia el servicio marino digital para alta mar y áreas marinas. Se están desarrollando productos de rejilla adicionales, como la presión superficial y los vientos. Recientemente, la salida del modelo operativo de marejadas ciclónicas extratropicales del Servicio Meteorológico Nacional proporciona una guía experimental de marejadas ciclónicas extratropicales para las oficinas de pronóstico del tiempo costero para ayudarlas en las operaciones de alerta y pronóstico de inundaciones costeras . [4]
Organizaciones responsables y sus áreas
Hemisferio norte
Dentro del Japón Agencia Meteorológica, observatorios marinos están sentados en Hakodate , Maizuru , Kobe y Nagasaki . Estas estaciones observan las olas del océano , los niveles de las mareas, la temperatura de la superficie del mar y las corrientes oceánicas, etc.en la cuenca del Pacífico noroccidental , así como en el Mar de Japón y la cuenca del Mar de Okhotsk , y proporcionan pronósticos meteorológicos marinos resultantes de ellos, en cooperación con el Departamento Hidrográfico y Oceanográfico, Guardia Costera de Japón .
Dentro del Reino Unido, Shipping Forecast es una transmisión de BBC Radio de informes meteorológicos y pronósticos para los mares alrededor de las costas de las Islas Británicas . Es producido por Met Office y transmitido cuatro veces al día por BBC Radio 4 en nombre de la Agencia Marítima y de Guardacostas . Los pronósticos enviados a través del sistema Navtex utilizan un formato similar y las mismas áreas marítimas. Las aguas alrededor de las Islas Británicas se dividen en áreas marítimas, también conocidas como áreas climáticas. [51]
Dentro del Servicio Meteorológico Nacional de los Estados Unidos, el Centro de Predicción Oceánica (OPC), establecido en 1995, es uno de los seis centros de servicio originales de los Centros Nacionales de Predicción Ambiental (NCEP). [52] Hasta el 12 de enero de 2003, el nombre de la organización era Marine Prediction Center. [53] La OPC emite pronósticos con hasta cinco días de anticipación para las áreas oceánicas al norte de la latitud 31 norte y al oeste de la longitud 35 oeste en el Atlántico, y a través del Pacífico noreste al norte de la latitud 30 norte y al este de la longitud 160 este . Hasta hace poco, la OPC proporcionaba puntos de pronóstico para ciclones tropicales al norte de la latitud norte 20 y al este de la longitud oeste 60 hasta el Centro Nacional de Huracanes . [54] OPC se compone de dos ramas: la División de Previsión Oceánica y la División de Aplicaciones Oceánicas. El Centro Nacional de Huracanes cubre áreas marinas al sur del paralelo 31 en el Atlántico y el paralelo 30 en el Pacífico entre el meridiano 35 oeste y el meridiano 140 de longitud oeste . La Oficina de Pronósticos del Servicio Meteorológico de Honolulu pronostica dentro del área entre el meridiano 140 oeste y el meridiano 160 este , desde el paralelo 30 norte hasta el ecuador. [55]
Hemisferio sur
El área de responsabilidad del Centro Nacional de Huracanes incluye áreas del hemisferio sur en el Pacífico hasta 18,5 grados al sureste del meridiano 120 oeste . Al sur de la ecuación, la Oficina de Pronósticos del NWS Honolulu pronostica hacia el sur hasta el paralelo 25 sur entre el meridiano 160 este y el meridiano 120 oeste. [55]
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enlaces externos
- OMM No. 9 Volumen D - Información para envíos de la Organización Meteorológica Mundial