El sistema de coordenadas sigma es un sistema de coordenadas común utilizado en modelos computacionales para oceanografía , meteorología y otros campos donde la dinámica de fluidos es relevante. [1] Este sistema de coordenadas recibe su nombre de la variable independienteutilizado para representar un nivel de presión escalado .
Los modelos que utilizan un sistema de coordenadas sigma incluyen el modelo oceánico de Princeton (POM), [2] el modelo ecológico hidrodinámico combinado para mares de la plataforma regional (COHERENS) [1] , el sistema integrado de pronóstico ECMWF y varios otros modelos numéricos de predicción meteorológica .
Descripción
Presión en altura se puede escalar con la presión de la superficie , o con menos frecuencia con la presión en la parte superior del dominio definido . [3] El valor sigma en la escala de referencia es por definición 1: es decir, si se escala en la superficie,.
En un sistema de coordenadas sigma, si la escala sigma se divide por igual, entonces en cada punto de la superficie, cada capa horizontal por encima de ese punto tiene el mismo grosor en términos de sigma, aunque en términos de metros, cada una de las siguientes capas superiores de igual grosor sigma es más grueso que el anterior. El espesor sigma de cada capa disminuye con la altitud de la superficie, los niveles sigma se comprimen juntos (en términos de metros) a medida que se reduce el rango vertical total.
El sistema de coordenadas sigma permite que las superficies sigma sigan el terreno del modelo; donde el terreno tiene una pendiente pronunciada, también lo son las superficies sigma. Esto permite que los campos continuos, como la temperatura, se representen de manera especialmente uniforme en las capas más bajas del modelo. Además, con la naturaleza en descomposición exponencial de la densidad dentro de la atmósfera, las coordenadas sigma proporcionan una mayor resolución vertical (en términos de metros) cerca de la superficie. La naturaleza inclinada de las superficies de coordenadas requiere una interpolación adicional de la fuerza del gradiente de presión, y el suavizado del terreno a menudo puede hacer que se extienda más allá de los límites reales de la tierra.
Híbridos de coordenadas sigma
Presión sigma híbrida
Algunos modelos atmosféricos utilizan un esquema híbrido de coordenadas sigma-presión, combinando capas denominadas sigma en la parte inferior (siguiendo el terreno) con capas isobáricas (denominadas por presión) en el aire. Las capas superiores isobáricas son generalmente más manejables numéricamente (ya que son más planas) y específicamente más manejables para los cálculos de transferencia radiativa (importante para asimilar las observaciones de radiancia por satélite ). Algunos modelos (por ejemplo, el NAM de 2009) tienen un dominio sigma puro en la parte inferior y un nivel de transición fijo, por encima del cual todas las capas son exactamente isobáricas. Otros modelos (p. Ej., GFS) pasan gradualmente de sigma a isobárico.
Densidad sigma híbrida
Algunos modelos oceanográficos utilizan coordenadas que de manera similar hacen la transición de coordenadas de densidad ( isopícnicas ) a coordenadas sigma en las regiones de la plataforma costera poco profunda . [4]
Referencias
- ^ Janjic, Zavisa; Gall, Robert; Pyle, Matthew E. (febrero de 2010). "Documentación científica para NMM Solver" (PDF) . Centro Nacional de Investigaciones Atmosféricas . págs. 12-13. Archivado desde el original (PDF) el 23 de agosto de 2011 . Consultado el 3 de enero de 2011 .
- ^ The Princeton Ocean Model , The Program in Atmospheric and Oceanic Sciences (AOS), Princeton University, archivado desde el original el 2010-07-02 , consultado el 2010-11-13
- ^ Pielke, Roger A. (2002). Modelado meteorológico de mesoescala . Prensa académica . pp. 131 -132. ISBN 0-12-554766-8.
- ^ "HYCOM" . hycom.org . Consultado el 17 de octubre de 2018 .