ESTIMACIÓN DEL ESTADO MEDIO DE LA TROPOSFERA EN ANDALUCÍA DURANTE LA OLA DE CALOR EN JULIO DE 2022

Francisco Sánchez Gallardo

Academia Malagueña de Ciencias

Introducción

Investigaciones recientes basadas en datos satelitales y sondeos aerológicos apuntan a una posible modificación de la estructura de la atmósfera producida por el calentamiento del aire, el desplazamiento del frente intertropical hacia latitudes más al norte, y según los últimos estudios, por los efectos de la doble corriente en el Atlántico norte y que supondría al menos el 35% de la variabilidad de la temperatura en el crecimiento de las olas de calor, siendo la primera vez en saberse que dicho aumento se cuantifica y se vincula a esta configuración dinámica; de ahí que parece oportuno hacer una estimación de las características de la masa de aire que dio lugar a la ola de calor en julio de 2022  en Andalucía, aunque sea de manera muy superficial y sin pretender con ello ser exhaustivo.

La ola de calor se inició con la irrupción de una masa de aire cálido de origen africano que se extendió por España y parte de Europa, como se aprecia en la Fig. 1, favorecida por una borrasca estacionaria situada al noroeste de la Península Ibérica con marcada circulación ciclónica impulsando aire del sur/suroeste; configuración reflejada en el canal de vapor de agua del satélite Meteosat como se muestra en la Fig. 2. Periodo de calor persistente, con un número inusualmente elevado de días consecutivos de temperaturas máximas muy altas, y que fue considerado a nivel mundial como uno de los meses de julio más calurosos, según la Organización Meteorológica Mundial, a pesar de la presencia del fenómeno «La Niña» que se supone tiene un efecto refrescante.

En esta breve descripción se ha procedido de manera diferente a ocasiones anteriores, considerando preferentemente parámetros y valores de la baja y media troposfera como subsistema de la atmósfera (que es donde ocurre lo que se llama corrientemente «tiempo atmosférico») en la vertical de Arenosillo (Huelva), única estación aerológica en Andalucía y en la que diariamente se realizan dos sondeos, uno a las 00.00h y otro a las 12.00h. Pinceladas que distan mucho de un estudio detallado que implicaría imágenes animadas de satélites, análisis detallados de más topografías isobáricas y simulaciones de modelos climáticos en todos los niveles de la troposfera desde la superficie hasta la tropopausa.

Valores extremos

Se han considerado 15 días desde el 11 al 25 del mes de julio de 2022, por ser el período en el que las temperaturas en Andalucía fueron en general muy altas (algunas de estas máximas se citan en la Tabla I), y además que es práctica generalizada utilizar datos de sondeos al menos 15 días consecutivos para que puedan ser representativos. La referencia ha sido el sondeo de las 12.00h por estar más próximo a la variación diaria de las temperaturas máximas que se producen en el curso de la tarde.

Temperaturas Máximas

Diagramas y niveles báricos

En cada uno de los diagramas diarios analizados (Fig. 3) figuran los valores de la temperatura del aire libre (línea en rojo), la temperatura del termómetro húmedo (en azul oscuro) y la temperatura del punto de rocío (en azul claro) (ver NOTA 1), escogiéndose preferentemente los niveles báricos  tipo de 850hPa, 700hPa, 500hPa y 300hPa, que corresponden en una atmósfera «standar» (ver NOTA 2) a una altura aproximada de 1.500m, 3.000m, 5.500m y 9.000m respectivamente; los dos primeros de la mitad inferior y los dos últimos de la mitad superior de la troposfera.

En la Fig. 4 se muestran los valores de las alturas de estos niveles y los correspondientes a las alturas promedios en los días de la ola de calor en cuestión. Se observa que durante este episodio todos los niveles están a una altura superior a lo que se considera normal en una atmósfera tipo, aumento causado por el calentamiento del aire en las capas cercanas a la superficie de la tierra y la consiguiente expansión en todos los estratos troposféricos; diferencia más notable en el nivel de 300hPa que figura a la derecha de la gráfica. Por otra parte la oscilación diaria de estas alturas en cada uno de los niveles señalados es insignificante (Fig.5), lo que indicaría que se trata de una masa de aire estable sin apenas movimientos verticales debido a una dorsal de «bloqueo» entre Marruecos y las Islas Británicas (Fig.1) que impedía cualquier tipo de circulación. Y como sucede con todas las masas de aire estables, ausencia de nubes de desarrollo vertical excepto aisladas nubes estratiformes o nieblas, como así sucedió algunos días en el litoral de Huelva y la Costa del Sol; zonas menos afectadas por los rigores de esta ola de calor.

Isotermas

También se han analizado las variaciones diarias en altura de las isotermas más significativas de 0⁰ C, –10⁰ C y –20⁰ C, oscilaciones que muestran una mayor similitud entre las dos primeras (Fig.6), sobre todo en torno a los días 18 19, coincidiendo también con la disminución entre 3 y 4 grados de las temperaturas máximas registradas esos días en los observatorios sinópticos de los aeropuertos de Córdoba y Sevilla (Fig. 7).

Inversiones térmicas

En los 15 sondeos estudiados se detectaron siete inversiones térmicas entre 300m y 1.300m que no presentaron entidad suficiente para ser reseñadas, no así las tres observadas el día 17 (Fig.8); la primera de ellas  con un gradiente térmico significativo de +3,5⁰ C; la segunda de menor grosor entre 1.490m. y 1.700m. con una diferencia térmica de +2,5⁰ C; y la tercera, más llamativa, a una altitud de 6.000m después que la humedad de la masa de aire pasara bruscamente del 90% (las líneas azul y la línea roja están yuxtapuestas) al 8% (las líneas azules se separan de forma notable de la línea roja) en un estrato de apenas 200m.

Perfil vertical de temperatura

En el análisis del gradiente vertical de temperatura (α):

α = – δT/δz

o disminución de la temperatura (T) en relación con la altura geopotencial (z) (ver NOTA 3) se observó que este gradiente es pequeño en los bajos niveles troposféricos, aumenta a partir de 700hPa y nuevamente vuelve a disminuir en los niveles altos por encima de 300hPa.

Y al tratar de comparar este perfil térmico troposférico de 2022 con los correspondientes a los tres años anteriores se deduce que en los niveles de la mitad superior de la troposfera (500hPa – 300hPa) no se observan diferencias interanuales muy significativas (Tabla II), ya que en esta zona apenas existe propagación por conductibilidad, mientras que por debajo de 700hPa la masa de aire en 2022 fue más cálida que en esos años precedentes, sobre todo en el entorno de 1.000hPa, entre 120m y 152m por encima del suelo (Fig. 9). Aspecto justificado por el calentamiento diurno del suelo, que como se ve en la imagen de la misión satélital Copérnicus Sentinel-3 (Fig. 10) la temperatura de la superficie terrestre alcanzó 52⁰ C en gran parte de la cuenca del Guadalquivir; temperatura del suelo por cierto cada vez más valorada por la comunidad científica en la agricultura y su incidencia en los regadíos, en la planificación urbana de las ciudades y en las operaciones de despegue de las aeronaves comerciales.

Promedios de temperaturas por niveles y años

Tropopausa

Aunque el concepto de tropopausa no es único sí que existen diferentes interpretaciones basadas fundamentalmente en el gradiente de temperatura y/o las distintas concentraciones de gases que se observan a esa altura. Pero dado el carácter divulgativo de este artículo se ha seguido el criterio de considerar el nivel de la tropopausa en función del gradiente térmico, es decir, el punto de la troposfera en el que la temperatura empieza a ser constante o crece con la altura, de acuerdo con la definición estandarizada de la Organización Meteorológica Mundial.

Según lo cual los valores promedio de la tropopausa en Arenosillo fueron: temperatura -50,6^oC, altura 11.680m y presión atmosférica 222hPa, datos de interés para el estudio de los intercambios químicos y dinámicos entre la troposfera y la estratosfera.

Perfil vertical del viento

De los numerosos datos de viento en la vertical de Arenosillo (37⁰5^‘ 57^‘‘ N – 6⁰43^‘ 48^» W) se han seleccionados los correspondientes a los niveles de presión señalados en la Fig.11, donde se puede apreciar la distribución de las frecuencias relativas de la dirección del viento desde la proximidad del suelo (≈1.000hPa) hasta la tropopausa.

Cerca del suelo la dispersión en la dirección del viento es notable debido a la influencia de las brisas marinas y la configuración de la costa, predominando la componente sur en correspondencia con el mayor número de horas de la brisa diurna durante el verano; mientras que en la parte más alta de la troposfera hay un claro predominio de los vientos de componente SW, especialmente en el nivel de la tropopausa como reflejo de la circulación zonal en esa época del año en latitudes medias.

Los vientos fueron en general flojos en la mitad inferior de la troposfera y moderados en la mitad superior. El promedio de la velocidad por niveles se expresan en la Fig. 12.

Resumen

* La ola de calor en Andalucía durante el mes de julio de 2022 se caracterizó, principalmente, por su persistencia durante 15 días consecutivos.

* La altura de los niveles isobáricos en la troposfera fue superior a los valores normales en una atmósfera «standar», si bien las variaciones de cada nivel en particular a lo largo de los 15 días de estudio no fueron significativas al tratarse de una masa de aire estable.

* El gradiente de las inversiones térmicas en los niveles bajos fue muy débil a excepción de la observada el día 17 a una altura inusual de 6.000m.

* Por debajo de 3.260m (≈700hPa) la masa de aire en 2022 fue más caliente que en los tres años anteriores.

* Hubo bastante similitud en la evolución temporal de las alturas correspondientes a las isotermas de 0⁰ C y -10⁰ C.

* Los vientos más frecuentes correspondieron al tercer cuadrante (S-W) mientras que los de componente N-NE (primer cuadrante) fueron prácticamente inexistentes.  

* No solamente los aspectos termodinámicos aquí expresados condicionan las olas de calor, sino también los cambios dinámicos en la circulación general de la atmósfera, además del fenómeno del «bloqueo» reseñado.

* La importancia de las olas de calor se refleja en la creciente preocupación social sobre todo por el efecto colateral tan desastroso de los incendios forestales, la degradación del aire, la gran evaporación en lagos y pantanos con la consiguiente disminución del agua embalsada o los efectos del calor en la salud, creándose en algunos ámbitos de la población una especie de «ansiedad ecológica». 

NOTA 1.-

Temperatura del aire libre: Temperatura señalada en un termómetro expuesto al aire, al abrigo de la radiación solar directa.

Temperatura del termómetro húmedo: Temperatura marcada por un termómetro cuya parte sensible está recubierta de una película de agua o hielo, y que se expone al aire al abrigo de la radiación solar directa.

Temperatura de rocío: Es la temperatura de saturación que le corresponde a una masa de aire que se enfría a presión constante sin que varíe su cantidad de vapor.

NOTA 2.-

La atmósfera tipo o atmósfera standar, conocida como atmósfera ISA (International Standard Atmosphere), es una atmósfera hipotética basada en medidas climatológicas medias.

NOTA 3.-

1 metro geopotencial = 9,8/g metros geométricos

(siendo «g» la aceleración local de la gravedad)

Referencias

Agencia Estatal de Meteorología (AEMET)

European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (CEPPM/ECMWF)

European Organization for the Exploitation of Meteorological Satellites (EUMETSAT)

Meteoclimatic

Meteo France

World Meteorological Organization (WMO)