Publicado

2004-01-01

Escalamiento espacial de sistemas convectivos de mesoescala sobre Colombia y el Pacífico Oriental en 1998 según la misión TRMM

Palabras clave:

Sistemas convectivos, Mesoescala, Escalamiento espacial, Colombia, Pacífico Oriental, Precipitación, Misión TRMM (es)
TRMM Mission, Spatial Scaling, Precipitation, Colombia, Meso-scale, Convective Systems (en)

Descargas

Autores/as

  • Germán Poveda Universidad Nacional de Colombia-Sede Medellín-Facultad de Minas-Escuela de Geociencias y Medio Ambiente
  • John Freddy Mejía Universidad Nacional de Colombia-Sede Medellín-Facultad de Minas-Escuela de Geociencias y Medio Ambiente

Se estudian los patrones de escalamiento espacial bidimensional de tormentas intensas desarrolladas dentro de sistemas convectivos de mesoescala (SCM) sobre Colombia y el Pacifico Oriental, durante 1998, usando información de satélite de la misión TRMM ( Tropical Rainfall Measuring Mission). Para caracterizar la variabilidad espacial de la precipitación con respecto a la escala espacial, se han usado herramientas de cuantificación de las propiedades estadísticas de escalamiento simple y múltiple de campos aleatorios, tales como el espectro de potencias de Fourier en dos dimensiones y el análisis de escalamiento de la función de estructura. Los resultados indican que la variabilidad espacial de los campos de precipitación sobre la región exhiben espectros de Fourier bidimensionales con decaimiento potencial, es decir, E(k)=ck, donde k denota el número de onda, c es el prefactor y â es el exponente de escalamiento. Los estimados promedios de â exhiben valores ligeramente mayores sobre el océano (â=2,873) que sobre el continente (â=2,867), lo cual parece reflejar las diferencias existentes entre la dinámica de organización espacial de la convección sobre océano y tierra, con mayor correlación espacial sobre el océano. Los resultados del análisis de la función de estructura de las fracciones de área con lluvia, permiten concluir la presencia generalizada de escalamiento múltiple en la variabilidad espacial de los eventos asociados con SCM. Una conclusión general indica que los eventos sobre el continente muestran una mayor desviación con respecto al escalamiento simple, que los eventos que se desarrollan sobre el océano. Se identifican diferencias significativas en los valores promedio de la intensidad espacial de las tormentas, R, con valores de 1,878 mm/h y 1,608 mm/h, sobre océano y continente, respectivamente. En forma similar, se encuentran diferencias significativas en el parámetro p, el cual relaciona la tasa promedio del crecimiento de la fracción del área cubierta por las regiones con lluvia o sin lluvia dentro de la tormenta, en las diferentes escalas espaciales, con valores promedio de 0,21 (océano) y 0,24 (continente). La relación estimada entre p y R es inversamente lineal entre océano y continente. El ciclo anual promedio de los valores de p, b y R permite concluir que el valor de p es mayor sobre el continente que sobre el océano, y que el valor de b es menor sobre el continente que sobre el océano a lo largo de todo el año. No es clara la relación con la variación anual de la intensidad promedio de los eventos con SCM. El valor de p sobre el océano exhibe fuertes fluctuaciones en las épocas de mayo-junio y de septiembre-octubre.

Spatial scaling properties of intense storms developed within mesoscale convective systems (MCS) over Colombia and the eastern tropical Pacific are studied, using satellite data from the Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM). We use quantitative tools of single and multi-scaling properties of random fields, such as the bi-dimensional Fourier spectra, and the so-called structure function. Rainfall fields exhibit power law Fourier spectra, E(k)=ck, with k denoting the wavenumber, c the prefactor, and â the scaling exponent. Average estimates of a are slightly higher for events developed over the ocean (â=2.873), in comparison to those events developed over land (â=2.867), which reflect the different spatial organization dynamics of SCM over both regions, with higher spatial correlation over the ocean. Results from the structure function estimation for fractional wetted areas, indicate that rainfall fields exhibit spatial multi-scaling properties in the variability of events associated with SCM. We found that those events occurring over the continent exhibit larger deviations with respect to single scaling. Important differences are found in average values of rainfall intensity, R, over ocean (1.878 mm/h) and over the continent (1.608 mm/h). In a similar fashion, important differences were found in p, a parameter which relates average growth rate of wetted areas with spatial scale, with values of 0.21 (ocean) and 0.24 (continent). An inverse linear relationship was found between p and R, for ocean and land. The average annual cycle of estimates of p, â and R concluded that p is greater and â is lesser over the contient than over the ocean, throughout the year. No clear-cut relationship was found for the annual cycle of R, for all events with MCS. The value of p over the ocean exhibited strong fluctuations during May-June and September-October.

Referencias

Austin P. H. y Houze R. A, 1972. Analysis of the structure of precipitation patterns in New england, Journal of Applied Meteorology, 11, 926-35.

Barry R. y Carleton A., 2001. Synoptic and Dynamic Climatology, Routledge.

Cotton W. y Antes R., 1989. Storm and Cloud Dynamics, International Geophysics Series, Vol. 44.

Deidda R., Benzi R. y Siccardi F., 1999. Multifractal modeling of anomalous scaling laws in rainfall, Water Resources Research, 35, 1853-1867.

Frisch, U., 1995. Turbulence. The Legacy of A. N. Kolmogorov, Cambridge, Cambridge University Press.

Gupta V. K. y Waymire E. C., 1990. Multiscaling properties of spatial rainfall and river flow distributions, Journal of Geophysical Research, 95 (D3), 1999-2010.

Gupta V. K. y Waymire E. C., 1993. A statistical analysis of mesoscale rainfall as a random cascade, Journal of Applied Meteorology, 32, 251-267.

Harris D., Foufoula-Georgiou E., Droegemeier K. y Levitt J., 2000. Multi-Scale statistical properties of a high-resolution precipitation forecast, Journal of Hydrometeorology, 2, 406-418.

Kolmogorov A. N., 1941. The local structure of turbulence in incompressible viscous fluids for very large Reynolds numbers, Doklady Academie des Sciences de l’URSS, 30, 301-305.

Korvin G., 1992. Fractal Models in the Earth Sciences, Amsterdam, Elsevier.

Kummerow C. W., Barnes W., Kosu T., Shiue J. y Simpson J., 1998. The Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) sensor package, J. Atmos. Oceanic Technol., 15, 809-817.

Lovejoy S., y Schertzer D., 1987. Physical modeling and analysis of rain and clouds by anisotropic scaling multiplicative processes, Journal of Geophysical Research, 92 (D8), 9693-714.

Mandelbrot B. B., 1998. Multifractals and l/f noise. Wild self-affinity in Physics (1963-1976), Selecta Volume N, Springer-Verlag, New York, 442 pp.

Mapes B. E„ Warner T. T., Xu M. y Negri A., 2003a. Diurnal patterns of rainfall in northwestern South America. Part I: Observations and context, Monthly Weather Review, 131, 799-812.

Mapes B. E„ Warner T. T., Xu M. y Negri A., 2003b. Diurnal patterns of rainfall in Northwestern South America. Part III: Diurnal gravity waves and nocturnal convection offshore, Monthly Weather Review, 131, 830-844.

Menabde M., Veitzer S. A., Gupta V. K. y Sivapalan M., 2001. Tests of peak flow scaling in simulated self-similar river networks, Advances in Water Resources, 24, 991-999.

Mesa O. J. y Poveda G, 1993. The Hurst effect: The scale of fluctuation approach, Water Resources Research, 29, 3995-4002.

Nordstrom K. M. y Gupta V. K., 2003. Scaling statistics in a critical, nonlinear physical model of tropical oceanic rainfall, Nonlinear Processes in Geophysics, 10,1-13.

Olsson J. y Niemczynowicz J., 1996. Multifractal analysis of daily spatial rainfall distributions, Journal of Hydrology, 187 29-43.

Over T. y Gupta V. K., 1994. Statistical analysis of mesoscale rainfall: Dependence of a random cascade generator on large-scale forcing, Journal of Applied Meteorology, 33,1526-1542.

Poveda G. y Salazar L. F., 2004. Annual and interannual (ENSO) variability of spatial scaling properties of a vegetation index (NDVI) in Amazonia, Remote Sensing of Environment, En imprenta.

Theon J. S., 1992. The Tropical Rainfall Measuring Mision (TRMM). The global role of tropical rainfall, Hampton, International Symposium on Aqua and Planet, Tokai University, Virginia (USA).

Turcotte D. L., 1997. Fractals and Chaos in Geology and Geophyscis, Cambridge, Cambridge University Press.

Waymire E., Gupta V. K. y Rodriguez-Iturbe I., 1984. A spectral theory of rainfall intensity at the meso-b scale, Water Resources Research, 20, 1453-65.

Wilchez S., 2001. Tesis de Grado. Magister en Aprovechamiento de Recursos Hidráulicos.

Yano J.-I., Fraedrich K. K. y Blender R., 2001. Tropical convective variability as l/f noise, Journal of Climate, 14,3608-3616.

Zuluaga M. D. y Poveda G., 2004. Sistemas convectivos de mesoescala en Colombia y el Pacífico oriental durante 1998-2002 según la misión TRMM, Avances en Recursos Hidráulicos, En este número.

Cómo citar

APA

Poveda, G. . y Mejía, J. F. . (2004). Escalamiento espacial de sistemas convectivos de mesoescala sobre Colombia y el Pacífico Oriental en 1998 según la misión TRMM. Avances en Recursos Hidráulicos, (11), 131–143. https://revistas.unal.edu.co/index.php/arh/article/view/93074

ACM

[1]
Poveda, G. y Mejía, J.F. 2004. Escalamiento espacial de sistemas convectivos de mesoescala sobre Colombia y el Pacífico Oriental en 1998 según la misión TRMM. Avances en Recursos Hidráulicos. 11 (ene. 2004), 131–143.

ACS

(1)
Poveda, G. .; Mejía, J. F. . Escalamiento espacial de sistemas convectivos de mesoescala sobre Colombia y el Pacífico Oriental en 1998 según la misión TRMM. Av. Recur. Hidraul. 2004, 131-143.

ABNT

POVEDA, G. .; MEJÍA, J. F. . Escalamiento espacial de sistemas convectivos de mesoescala sobre Colombia y el Pacífico Oriental en 1998 según la misión TRMM. Avances en Recursos Hidráulicos, [S. l.], n. 11, p. 131–143, 2004. Disponível em: https://revistas.unal.edu.co/index.php/arh/article/view/93074. Acesso em: 22 mar. 2025.

Chicago

Poveda, Germán, y John Freddy Mejía. 2004. «Escalamiento espacial de sistemas convectivos de mesoescala sobre Colombia y el Pacífico Oriental en 1998 según la misión TRMM». Avances En Recursos Hidráulicos, n.º 11 (enero):131-43. https://revistas.unal.edu.co/index.php/arh/article/view/93074.

Harvard

Poveda, G. . y Mejía, J. F. . (2004) «Escalamiento espacial de sistemas convectivos de mesoescala sobre Colombia y el Pacífico Oriental en 1998 según la misión TRMM», Avances en Recursos Hidráulicos, (11), pp. 131–143. Disponible en: https://revistas.unal.edu.co/index.php/arh/article/view/93074 (Accedido: 22 marzo 2025).

IEEE

[1]
G. . Poveda y J. F. . Mejía, «Escalamiento espacial de sistemas convectivos de mesoescala sobre Colombia y el Pacífico Oriental en 1998 según la misión TRMM», Av. Recur. Hidraul., n.º 11, pp. 131–143, ene. 2004.

MLA

Poveda, G. ., y J. F. . Mejía. «Escalamiento espacial de sistemas convectivos de mesoescala sobre Colombia y el Pacífico Oriental en 1998 según la misión TRMM». Avances en Recursos Hidráulicos, n.º 11, enero de 2004, pp. 131-43, https://revistas.unal.edu.co/index.php/arh/article/view/93074.

Turabian

Poveda, Germán, y John Freddy Mejía. «Escalamiento espacial de sistemas convectivos de mesoescala sobre Colombia y el Pacífico Oriental en 1998 según la misión TRMM». Avances en Recursos Hidráulicos, no. 11 (enero 1, 2004): 131–143. Accedido marzo 22, 2025. https://revistas.unal.edu.co/index.php/arh/article/view/93074.

Vancouver

1.
Poveda G, Mejía JF. Escalamiento espacial de sistemas convectivos de mesoescala sobre Colombia y el Pacífico Oriental en 1998 según la misión TRMM. Av. Recur. Hidraul. [Internet]. 1 de enero de 2004 [citado 22 de marzo de 2025];(11):131-43. Disponible en: https://revistas.unal.edu.co/index.php/arh/article/view/93074

Descargar cita

Visitas a la página del resumen del artículo

43

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.