CARRERA: Doctorado de la UBA, Especialidad Ciencias de la Atmósfera y los Océanos ASIGNATURA: : Sistemas atmosféricos en la mesoescala
Año: 2013 Cuatrimestre: Segundo
CÓDIGO DE LA CARRERA: 56 ‐ Doctorado y Posgrado CÓDIGO DE LA MATERIA: 9208 APROBADO POR RESOLUCIÓN Nº: CD 1777/05 Puntaje Asignado: 5 puntos
CARÁCTER DE LA ASIGNATURA PROFESORES
REGIMEN
HORAS DE CLASE Dra. Matilde Nicolini
Por Semana Total
Cuatrimestral
X Teóricas 5
144
Prácticas 4
Bimestral
Laboratorio de computación
Laboratorio de fluidos Intensivo
Trabajo de campo Seminarios
ASIGNATURAS CORRELATIVAS PRECEDENTES
Trabajos Prácticos Aprobados Asignaturas Aprobadas
No requiere
Meteorología Sinóptica
Convección y Microfísica de Nubes
1) Fundamentos:
Este curso busca aportar elementos esenciales para comprender los fundamentos de los procesos atmosféricos en la mesoescala, introducir tanto el marco de referencia matemático- físico como la descripción, análisis y pronóstico de los sistemas atmosféricos en mesoescala.
Resulta difícil compartimentar los contenidos en escalas atmosféricas que han sido
tradicionalmente definidas muchas veces en base a sistemas observacionales disponibles y en algunos casos por exclusión de otras escalas con mayor trayectoria de producción científica. La Mesometeorología por sus requerimientos observacionales tecnológicamente más sofisticados y la demanda de redes más densas y menores escalas temporales ha tenido un avance más lento que otras escalas. Sin embargo los avances en las tres últimas décadas tanto en la teoría como en la tecnología observacional y computacional permiten identificar la mesoescala por sus inestabilidades propias, su modo peculiar de propagación de las ondas forzadas y de la transferencia de energía, sistemas atmosféricos propios y los procesos dominantes que posibilitan arribar a determinados sistemas aproximados de ecuaciones. La caracterización de los mesosistemas y en particular de los sistemas precipitantes se basa en la interpretación de información satelital, de radares meteorológicos, de las observaciones de las estaciones
operativas convencionales así como en los productos de los modelos numéricos de pronóstico.
Los sistemas de tiempo en la mesoescala tales como los sistemas convectivos, las corrientes en chorro en capas bajas, los vientos fuertes a sotavento de barreras montañosas, las brisas marinas y de montaña, la turbulencia en aire claro, son responsables de numerosos desastres naturales tales como inundaciones, vientos severos causantes de daños, accidentes de aviación. Por lo tanto, la comprensión de la dinámica de la mesoescala es fundamental para guiar en el pronóstico de su ocurrencia. Existe una demanda creciente de la sociedad de obtener
productos de pronóstico confiables y alertas en caso de inundaciones y el estudio de sistemas altamente precipitantes tiene por lo tanto implicaciones importantes en el manejo de los recursos hídricos, energéticos, transporte, construcción y recreación. En tal sentido, constituye un curso importante en la formación de posgrado para un grupo amplio de estudiantes, que incluye a aquéllos interesados en las tareas operativas y también a aquellos que desean dedicarse a la investigación.
Para tomar este curso, es necesario que los estudiantes tengan una sólida formación en dinámica de la atmósfera, meteorología sinóptica y convección atmosférica.
2) Propósitos:
1. Proporcionar a los estudiantes los elementos teóricos, la capacitación práctica y los recursos metodológicos que los habiliten para comprender los procesos atmosféricos en la mesoescala.
2. Promover el análisis y la discusión crítica de las teorías y resultados de investigaciones observacionales y/o basadas en experimentos numéricos que explican procesos en la mesoescala.
3. Incentivar el trabajo grupal mediante la participación de los estudiantes en las clases teóricas y la formulación de proyectos individuales o grupales
4. Difundir los esfuerzos pasados y actuales en los aspectos observacional y de experimentación numérica en la investigación científica a nivel regional e internacional a los fines de avanzar en el conocimiento en la mesoescala.
3) Objetivos:
1. Clasificar dinámicamente las circulaciones y los sistemas de tiempo en la mesoescala en base a los mecanismos generadores de energía y las transferencias de energía desde y hacia las otras escalas.
2. Diferenciar entre sistemas forzados por inhomogeneidades de la superficie, por la orografía y por inestabilidades internas del flujo.
3. Reconocer y discutir las dificultades en derivar una aproximación del sistema de ecuaciones en esta escala a diferencia de otras escalas atmosféricas y las desventajas asociadas
4. Conocer las teorías que explican la formación de los mesosistemas y sus fenómenos asociados
5. Conocer las formas de detección de los sistemas de mesoescala.
6. Describir y explicar la evolución y estructura de los sistemas de mesoescala 7. Comprender la dependencia de los sistemas de mesoescala respecto de los
entornos sinópticos en los cuales se generan y discutir el posible efecto de la mesoescala en escalas mayores y menores.
8. Adquirir herramientas metodológicas que permitan analizar situaciones que favorecen la formación de sistemas de mesoescala y la evolución de
parámetros meteorológicos indicadores de fenómenos asociados.
9. Discutir artículos científicos y aplicar los resultados de los mismos al análisis y discusión de situaciones reales dentro de la región Sudamericana o a
resultados de investigaciones científicas centradas en la misma.
10. Identificar aspectos críticos e incertidumbres actuales y perspectivas de
desarrollo futuro de la mesoescala en base a la necesidad de disponer de nuevos recursos observacionales en la región.
4) Contenidos
Unidad 1: Definición dinámica de la mesoescala y su ubicación dentro de las distintas escalas atmosféricas. Análisis y discusión de la simplificación del sistema básico de ecuaciones con fines de simulación en mesoescala. Análisis de escala y suposiciones.
Unidad 2: Flujo de aire sobre colinas y montañas. Ondas de gravedad. Teoría lineal de ondas de montaña y ondas atrapadas producidas por barreras montañosas, nubes asociadas.
Condiciones favorables para su formación Efectos no lineales, niveles críticos y ruptura de ondas. Vientos fuertes a sotavento, cortante en el viento y turbulencia cerca de superficie y en aire claro en altura. Número de Froude. Recursos observacionales para su detección en nuestra región. Guías de pronóstico.
Unidad 3: Sistemas forzados por inhomogeneidades superficiales: brisas de mar y tierra sobre terreno llano, vientos de ladera y de valle y montaña. Frentes de brisa, nubosidad asociada. Teoría lineal de brisas en distintas latitudes, efecto de Coriolis, efecto de la fricción y combinados. Efectos de curvatura de la costa y no-lineales. Situaciones de brisas costeras en nuestra región en distintas situaciones sinópticas. Identificación en información satelital.
Unidad 4: Inestabilidad Simétrica: seca y húmeda a movimientos inclinados en flujos baroclínicos. Analogía con el método de la parcela aplicado a tubos de aire cuasi- bidimensionales y movimientos inclinados. Inestabilidad condicional a convección inclinada.
Concepto de energía potencial disponible para la convección inclinada, su cálculo. Convección inclinada y convección gravitacional. Evidencias observacionales de convección inclinada en nuestra región. Análisis de situaciones favorables para su generación, su evolución.
Unidad 5: Corrientes en chorro en capas bajas. Su rol en el transporte de vapor de agua y en la generación de sistemas precipitantes. Teorías que explican su formación y evolución. Análisis de distintos casos en nuestra región, relación con la iniciación y control de convección organizada.
Unidad 6: Sistemas convectivos de mesoescala. Características de los patrones nubosos y de precipitación en los sistemas tropicales y en los sistemas de latitudes medias, con especial énfasis en Sudamérica. Región convectiva: su estructura, termodinámica y cinemática, aspectos multicelulares, interpretación del campo de perturbaciones de presión. Región estratiforme, estructura termodinámica y cinemática, descendente de mesoescala, baja de estela, influjo posterior. Teoría de líneas de inestabilidad de larga vida.
5) Encuadre metodológico:
El dictado de esta asignatura prevé clases teóricas y clases prácticas y en algunas temáticas clases teórico-prácticas. En las clases teóricas se abordarán ejes temáticos referidos a los contenidos de las distintas unidades a través de exposiciones que estarán a cargo de los Profesores de la materia. Cuando el contenido a desarrollar lo justifique los profesores promoverán la participación de los estudiantes a partir de preguntas y un intercambio de ideas sobre el material bibliográfico entregado previamente. Las clases teóricas y el material bibliográfico a discutir estarán a disposición de los estudiantes con antelación al dictado de las mismas.
Las clases prácticas estarán a cargo del profesor con apoyo de personal auxiliar docente. Las mismas se organizarán a partir de Guías de Trabajos prácticos, que acompañarán cada módulo de la materia. Incluirá problemas referidos a las teorías relativas a procesos, ejercicios basados en el análisis de datos meteorológicos y/o de resultados visualizados en tablas, gráficos, mapas, elaborados a partir de observaciones en nuestro país o en otras regiones a fin de reconocer las distintas manifestaciones de los sistemas dependiendo de las características del entorno de mayor escala. Cuando sea necesario se entrenará a los estudiantes en la aplicación de metodologías de manejo de información satelital y de radar a los fines de la detección y seguimiento de sistemas. Se pondrá particular énfasis en incentivar el uso de los conceptos teóricos en el análisis y discusión crítica de los resultados.
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5) Modalidad de evaluación:
La aprobación de los trabajos prácticos se logrará aprobando dos parciales en los cuales se plantearán problemáticas similares a las presentadas en las clases. Independientemente de los parciales y durante el transcurso del dictado de la materia cada alumno o grupo de alumnos abordarán el estudio de al menos dos situaciones caracterizadas por la ocurrencia de sistemas de mesoescala distintos y presentarán en forma oral el análisis de la situación particular que será discutida en forma grupal. Asimismo cada estudiante seleccionará una temática y desarrollará un trabajo en el cual a partir de un artículo científico centrado en la temática en cuestión además de su presentación oral y discusión en clase, intentará con la intervención de los docentes a fin de aclarar posibles dudas, aplicar los resultados del mismo al análisis y discusión de situaciones reales dentro de la región Sudamericana.
En esta instancia se evaluarán las estrategias desplegadas por el alumno para abordar el problema de su interés, su capacidad para analizar, discutir y sintetizar resultados, así como también para comunicarlos y defenderlos.
6) Recursos
Los estudiantes tendrán a su disposición a partir de un sitio web de la materia, toda la información pertinente a la organización de la misma (i.e. cronograma, contactos, programa) así como también al material empleado: clases teóricas, guías de trabajos prácticos, bibliografía, tutoriales, manuales técnicos, enlaces a sitios de interés, entre otros. El ámbito para el dictado de clases debe contar con capacidad para proyección de las clases a partir de computadoras personales y acceso a Internet.
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Dra. Matilde Nicolini
