Modelación atmosférica

Como su nombre completo lo indica, la “modelación numérica regional de la atmósfera sobre el Golfo de México” consistió en generar un reanálisis atmosférico del Golfo de México usando el modelo WRF (de las siglas en inglés Weather Research & Forecasting Model) en su versión 3.8.1. El WRF es un sistema numérico de predicción del tiempo que sirve para hacer pronósticos operacionales e investigación atmosférica en escalas que van desde metros hasta miles de kilómetros.
El período de tiempo que se consideró para generar el reanálisis para México fue de 1979 a 2017, período para el que se tienen datos disponibles del CFSR (NCEP Climate Forecast System Reanalysis), producto que se utilizó para establecer las condiciones de frontera en las corridas del WRF. El CFSR (Saha et al., 2010) es el nuevo modelo global acoplado del NCEP y que ha sido utilizado para estudios de clima.
Dado que la cantidad de datos del CFSR es bastante grande (del orden de TB), se descargaron específicamente las variables necesarias para correr el WRF, las cuales corresponden al nivel de superficie, a distintos niveles de presión y a la temperatura superficial del mar. Debido a la complejidad en la implementación de las simulaciones, se decidió que el dominio abarcara todo el país y zonas adyacentes para posteriormente realizar un recorte al dominio que contempla el Golfo de México y cubre de 99.5214°W a 78.2718°W y de 16.4452°N a 32.7302°N.
Además, se implementaron nuevos datos de uso de suelo y vegetación en las simulaciones numéricas para generar el reanálisis. Esto se realizó con base en la información un catálogo de las series de INEGI y del GLCC-USGS, donde se llevó a cabo la relación entre las clases de ambos sistemas mediante la comparación de características fenológicas y geográficas de los tipos de vegetación. Posterior a la relación de las clases y su revisión, se generaron archivos ráster (.tiff) con resolución espacial de 1 km (resolución espacial del GLCC).
En la versión del modelo utilizada para generar el reanálisis se empleó el esquema de superficie terrestre o LSM (por sus siglas en inglés de Land Surface Model) Noah-LSM. Este divide el suelo en cuatro capas con espesores de 10 cm, 30 cm, 60 cm y 100 cm respectivamente, hasta una profundidad total de dos metros. Su ventaja es que considera el tipo de uso de suelo (vegetación), la textura del suelo y la pendiente del terreno, aunque algunos parámetros como el albedo, la fracción de cobertura vegetal y cobertura de nieve son definidos como elementos 2D, por lo que su estructura vertical no es considerada.
También se realizó un análisis de los flujos de calor entre la atmósfera y el océano en el Golfo de México utilizando las salidas del modelo WRF. Se hizo un análisis de la variación anual del flujo neto, evaporación, precipitación, humedad específica, vientos, temperatura del aire y temperatura superficial del mar. Estos resultados fueron comparados con la base de datos OAFlux (Objectively Analized Air-Sea Heat Fluxes).

Para las simulaciones se emplearon coordenadas verticales sigma. Tienen la ventaja de que al seguir la orografía la representan mejor, y de igual manera los vientos cerca de la superficie son bien representados. Sin embargo, entre sus desventajas se encuentra que el término del gradiente de presión presenta errores numéricos en el cálculo.

Por último las simulaciones numéricas y el procesamiento de datos se realizó en las supercomputadoras Miztli de la UNAM y Ometeotl del Centro de Ciencias de la Atmósfera de la UNAM.