Màster en Meteorologia (setembre 2008)
La meteorologia de muntanya és una àrea amb una rellevància especial ja que afecta a diversos temes de gran interès. S'ha realitzat un estat de l'art de la meteorologia de muntanya, i s'ha fet una proposta de classificació de les diverses publicacions d'aquesta disciplina. De les diverses branques, el treball se centra en la precipitació, ja que és de gran importància en l'àmbit dels riscos naturals, i de la gestió de l'aigua, essent aquesta d'especial actualitat per l'ocurrència de sequeres que últimament afecten al territori català.
Amb la pretensió d'entendre millor la precipitació al Pirineu català s'ha delimitat un domini d'estudi que cobreix la zona de 0.51º < longitud < 2.89º i 41.74º < latitud < 42.88º. Per a la realització del treball es recopilen registres de tres xarxes d'estacions: AEMET, XEMA i SAIH. Un total de 431 estacions meteorològiques que s'interpolen entre elles (kriging) obtenint una malla de 1984 punts de 0,05º de resolució amb valors de precipitació mensuals des del 1940 fins al 2008. D'altra banda es té una mostra de reanàlisis diaris de les 00 UTC pel període 1958-2006, de diversos camps sinòptics per l'Europa occidental, per una malla de 325 punts (13 x 25) amb una resolució de 2,5º per la finestra de -30ºW a 30ºE per la longitud, i de 30ºN a 60ºN per la latitud. Així doncs es tenen dades de dues escales espacials diferents i es pretenen acoblar per tal de caracteritzar les anomalies de precipitació mensual al Pirineu català amb algun camp sinòptic.
Pel que fa a l'escala local del domini del Pirineu, primerament es calculen els camps de pluja acumulada anual, trimestral i mensual, per a tota la sèrie que es té, essent una primera aproximació a la climatologia de la regió. En base a la mitjana i la desviació de cada punt s'ha confeccionat un valor estandarditzat a partir del qual es pot ajustar la detecció d'anomalies, per mitjà de dos filtrats consecutius, puntual i areal. Posteriorment s'aplica un anàlisi EOF sobre la fluctuació del camp de precipitació, per tal d'extreure els patrons de distribució més representatius del Pirineu català.
A nivell sinòptic el tractament de les mostres es realitza per mitjà d'anàlisis EOF sobre la fluctuació dels camps, calculada restant de cada element la mitjana temporal del mes i punt de malla corresponent. Prenent tota la mostra disponible s'ha aplicat sobre els camps de geopotencial, humitat relativa i temperatura, a diversos nivells. Amb més èmfasi s'estudia el geopotencial a 1000 hPa, i per això s'ha repetit l'anàlisi EOF sobre les submostres concatenades a nivell estacional.
Es confeccionen un parell de metodologies per enllaçar les dues escales, és a dir, la selecció de mesos anòmals secs amb les EOFs estacionals de la fluctuació del geopotencial a 1000 hPa (gp'). Els dos processos brinden resultats idèntics ja que les operacions implicades (canvi de base i càlcul de mitjana) són les mateixes aplicades en diferent ordre, i ambdues compleixen la propietat commutativa. Es conclou que és recomanable fer primer el canvi de base, ja que permet calcular la mitjana i l'error en poques dimensions.
Finalment es pot concloure que les EOFs estacionals es poden relacionar amb els mesos amb dèficit de pluja al Pirineu, i això permet descomposar en diferents patrons de temps, els camps gp' responsables de les anomalies de precipitació. La major part d'EOFs estacionals vinculades amb les sequeres mensuals manifesten la presència d'anomalies positives que alteren el camp de geopotencial, variant la localització i intensitat de les altes pressions. Aquests camps de gp' són combinació lineal amb diferents coeficients de EOF1+, EOF2-, EOF4- i EOF3+ estacionals. La detecció de fortes contribucions d'aquests tres patrons en el geopotencial mensual de 1000 hPa pot utilitzar-se en el reanàlisi mensual d'episodis secs i en la predicció mensual o estacional de la precipitació.
The Pyrenees are a region with a particular pluviometric climatology. They are essential for the water resources in Catalonia, because the main Catalan rivers have their origin in such a mountainous region. Over the last century large drought periods have been registered in this territory. This study aims to a better understanding of this phenomenon by using meteorological synoptic patterns evolution.
The study uses the NCEP reanalysis fields of geopotential height, relative humidity and temperature at different levels (500, 850 and 1000 hPa) at 00 UTC, given in a 2.5º grid for Europe (-30W < lon < 30E and 30ºN < lat < 60ºN) over the period of 1958-2006. At the local scale it has been defined a
domain covering the mountainous region of Catalan Pyrenees, which contains 431 rain gauges from three different networks (AEMET, SAIH and XEMA). With these stations it has been obtained a 0.05º gridded database of 1984 points over the period 1940-2008 by using the kriging method.
From this gridded rainfall database monthly and seasonal accumulated precipitation is calculated and principal annual rainfall variability has been identified. Moreover an EOF analysis is applied to the precipitation anomalies so as to identify local precipitation patterns. Anomalous months
presenting maximum or minimum rainfall values have been detected by using two consecutives filters: point-value and spatial filter.
The aim is to find associations between the geopotential field at 1000 hPa and precipitation anomalies in the Catalan Pyrenees. To reduce the dimensionality of the geopotential field, an EOF analysis has been performed over monthly data. Such analysis have been applied to the entire
database and for seasonal values.
The monthly values with negative anomalies (droughts), combined with the EOF and PC results of the geopotential at 1000 hPa allow to deduce a first description of the Catalan Pyrenees droughts from a synoptic point of view. To combine them there are two different ways which involve the same operations but in different order. These calculations are the change of basis and the average of the drought subsample values. Nevertheless the two ways are equivalent because the two calculations respect the commutative property. It is recommended using first the change of basis because it allows the average and error calculation in few dimensions.
Finally, four seasonal mean geopotential fields can be obtained by computing the average of all geopotential anomalies related to the detected seasonal droughts. However, it is difficult to link these seasonal geopotential means with anomalous atmospheric circulation. Thus, these seasonal
fields can be decomposed into a few seasonal EOFs by projecting them into the seasonal retained EOFs. The most important seasonal EOFs in the Catalan Pyrenees drought events are EOF1+, EOF2-, EOF4- and EOF3+. The earlier detection of those circulation patterns in a monthly geopotential field can explain or advise on possible upcoming droughts in that mountainous region.