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Formación, detección y efectos de las Ondas Kelvin
en el Pacífico Ecuatorial y en la costa del Perú, y
lecciones aprendidas durante el proceso del FEN
2015-2016
Kobi A. Mosquera Vásquez
Instituto Geofísico del Perú (IGP)
[email protected]
Condiciones El Niño
5) Desplazamiento hacia el este
de la zona convectiva (mayor
nubosidad en el Pacífico
central-Oriental)
4) Desplazamiento de
las aguas cálidas hacia
el Este (Incremento de
la TSM en el Pacífico
Central)
Australia
3) Se forman ondas Kelvin
cálidas que profundizan la
termoclina en el Pacífico central
y oriental
1) Los vientos alisios
se debilitan
América
Termoclina
2) Disminución de la intensidad del
afloramiento ecuatorial (termoclina
Afloramiento
más profunda
e incremento de la TSM
ecuatorial
en el
Pacífico ecuatorial oriental)
¿Cómo se forma
una onda Kelvin
cálida?
tx
Simulación numérica de la propagación de
una onda Kelvin Ecuatorial forzada por un pulso
de viento del oeste ecuatorial centrado en 170°E
durante 30 días con un pico máximo en el día 15.
Océano de profundidad H
H=150m
Mosquera (2014)
¿Cómo se forma
una onda Kelvin
cálida?
Nivel del mar
Onda Kelvin
Como consecuencia de la reflexión
de la onda Rossby en la frontera
occidental
Océano de profundidad H
H=150m
Simulación con LOM-IGP (Mosquera, 2009)
Onda Cálida
Onda Fría
Impacto de la onda
Kelvin en el Pacífico
Ecuatorial
Impacto de la onda Kelvin cálida (izquierda)
y fría (derecha) sobre (a) nivel del mar, (b)
Corrientes zonales e isoterma de 28.5°C,
(c) Temperatura sub-superficial y
(d) Temperatura superficial del mar.
Mosquera (2014)
Secuencia de ondas ecuatoriales
en el Niño 2002/2003
Oct2001
tx
Ene2002
Abr2002
Tiempo
Jul2002
Oct2002
Ene2003
1) Se producen
los esfuerzos
Abr2003 2) Se forman
ondas Kelvin de
de viento
hundimiento
Jul2003
3) Se desplaza
la isoterma de
28ºC
4) Se produce un
calentamiento en el
extremo Oeste por
advección zonal
5) Se produce un
calentamiento en
el extremo Este
por advección
vertical
6) Se forman
ondas Rossby
Oct2003
Mosquera et al. (2013)
Ecuación del cambio de la anomalía de la
temperatura superficial del mar (h=50 m)
Mosquera et al. (2013)
Ecuación del cambio de la anomalía de la
temperatura superficial del mar (h=50 m)
Advección horizontal
Advección vertical
Mosquera et al. (2013)
Ecuación del cambio de la anomalía de la
temperatura superficial del mar (h=50 m)
Advección horizontal
Advección vertical
TC
x
Ecuación del cambio de la anomalía de la
temperatura superficial del mar (h=50 m)
Advección horizontal
Advección vertical
=0
TC
<0
uK > 0
No hay
calentamiento
uK > 0
x
Existe
calentamiento
>0
uK > 0
Existe
enfriamiento
Ecuación del cambio de la anomalía de la
temperatura superficial del mar (h=50 m)
50
WC
Advección horizontal
Advección vertical
Mosquera et al. (2013)
¿Cómo impacta la onda Kelvin en la
costa peruana?
Impacto de la onda Kelvin en la costa peruana en el
fenómeno Niño 2002/2003
Tiempo
Anomalía de profundiadd de la
Termoclina en 110°W
ATSM en Pto Chicama
Anomalía del nivel del mar en Isla Lobos
Basado en las Figuras 4 (arriba) y 1 (abajo) de Mosquera et al. (2013)
Intraseasonal T (°C), 15−31 Dec. 2002
0
0.2
0.2
0.2
0
0. 6
4
0.
.2
00
0
0.6
0
0 .2
0.
0.4
6
0.8 0.6
0.4
0. 4
0.8
50
0.
2
0.6
0.2
0.6
0.5
0.4
0.6
150
0.7
0.2
0.2
0.4
0.4
0.2
0.2
0.3
0.6
0.2
200
0.2
0.2
0.2
0.4
0.2
0.4
0.4
300
−20
−15
−10
−5
Latitude (°)
0.1
0
0.6
0.2
250
−0.1
0.6
Depth (m)
100
0.8
0
−0.2
¿Cómo se observa a la onda Kelvin?
¿Cómo se observa
a la Onda Kelvin?
2014
2013
Boyas Oceanográficas
del proyecto TAO
Anomalía de la profundidad
de la termoclina (m)
http://www.pmel.noaa.gov/tao/
¿Cómo se observa
a la Onda Kelvin?
2014
2013
Boyas Oceanográficas
del proyecto TAO
Anomalía de la profundidad
de la termoclina (m)
http://www.pmel.noaa.gov/tao/
Takahashi et al. (2014)
¿Cómo se observa
a la Onda Kelvin?
Boyas Oceanográficas
del proyecto TAO
Anomalía de la profundidad
de la termoclina (m)
2014
2013
Desde el año 2012 hubo
menos información en las
boyas que no permitió
una buena monitorización
de la Onda Kelvin
http://www.pmel.noaa.gov/tao/
Takahashi et al. (2014)
¿Cómo se observa
a la Onda Kelvin?
Anomalía del nivel del mar
Tiempo
Por altimetría satelital
http://www.aviso.altimetry.fr/
http://www.igp.gob.pe
¿Cómo se observa
a la Onda Kelvin?
Anomalía de la profundidad
de la termoclina
Tiempo
Boyas derivadoras
del proyecto ARGO
http://www.argo.net/
http://www.igp.gob.pe
¿Cómo se observa
a la Onda Kelvin?
Anomalía de la profundidad
de la termoclina
Tiempo
Simulaciones numéricas
con un modelo lineal
Grilla tipo Arakawa C en donde se aprecia la ubicación espacial de
las variables u, v y n. Esta grilla es la base para discretizar las ecuaciones que
gobiernan el ocçeano.
http://www.igp.gob.pe
Actividad de las ondas Kelvin durante
El Niño 2015/2016
“Viento
Este-Oeste”
(ASCAT)
Profundidad
Termoclina
(TAO)
Profundidad
Termoclina
(ARGO)
Nivel
del mar
(JASON)
1
Tiempo
2
3
4
5
6
Mosquera y Dewitte (2016)
Tiempo
“Viento
Este-Oeste”
(ASCAT)
Profundidad
Termoclina
(TAO)
Profundidad
Termoclina
(ARGO)
Nivel
del mar
(JASON)
1
1
1
1
2
2
2
2
3
3
3
3
4
4
4
4
5
5
5
5
6
6
6
6
Mosquera y Dewitte (2016)
“Viento
Este-Oeste”
(ASCAT)
Profundidad
Termoclina
(TAO)
Profundidad
Termoclina
(ARGO)
Nivel
del mar
(JASON)
1
Tiempo
2
3
4
5
6
Mosquera y Dewitte (2016)
Influencia del viento del este en la propagación de las ondas Kelvin cálidas
(experimento con un modelo simple)
Nivel
del mar
(Obs.)
Tiempo
“Vientos
Este-Oeste”
Hacia el este
Hacia el oeste
Mosquera y Segura (2015)
Influencia del viento del este en la propagación de las ondas Kelvin cálidas
(experimento con un modelo simple)
Nivel
del mar
(Obs.)
Tiempo
“Vientos
Este-Oeste”
Hacia el este
Hacia el oeste
Mosquera y Segura (2015)
Influencia del viento del este en la propagación de las ondas Kelvin cálidas
(experimento con un modelo simple)
Nivel
del mar
(Obs.)
Tiempo
“Vientos
Este-Oeste”
Hacia el este
Hacia el oeste
Mosquera y Segura (2015)
Influencia del viento del este en la propagación de las ondas Kelvin cálidas
(experimento con un modelo simple)
Nivel
del mar
(Obs.)
Tiempo
“Vientos
Este-Oeste”
Hacia el este
Hacia el oeste
Mosquera y Segura (2015)
Influencia del viento del este en la propagación de las ondas Kelvin cálidas
(experimento con un modelo simple)
“Vientos
Este-Oeste”
Nivel
del mar
(Obs.)
Tiempo
¿Los vientos hacia el oeste (
) estarían afectando
el desplazamiento de las ondas Kelvin cálidas?
Océano de profundidad H
H=150m
Hacia el este
Hacia el oeste
Mosquera y Segura (2015)
Influencia del viento del este en la propagación de las ondas Kelvin cálidas
(experimento con un modelo simple)
Tiempo
“Vientos
del Oeste”
Nivel
del mar
(Simulado)
Las ondas Kelvin cálidas
llegan al extremo oriental
Hacia el este
Hacia el oeste
Mosquera y Segura (2015)
Influencia del viento del este en la propagación de las ondas Kelvin cálidas
(experimento con un modelo simple)
Tiempo
“Vientos
del Este”
Nivel
del mar
(Simulado)
Las ondas Kelvin frías
Está presentes en el
extremo oriental
Para el este
Para el oeste
Mosquera y Segura (2015)
Influencia del viento del este en la propagación de las ondas Kelvin cálidas
(experimento con un modelo simple)
Nivel
del mar
(Obs.)
Kelvin
=
Kelvin
cálidas
+
Kelvin
frías
Tiempo
“Vientos
Este-Oeste”
Hacia el este
Hacia el oeste
Mosquera y Segura (2015)
Tiempo
Influencia de la profundidad promedio de la termoclina
Anomalía de la isoterma de 20ºC
Influencia de la profundidad promedio de la termoclina
Tiempo
Promedio de la
Anomalía de la
profundidad de la
isoterma de 20ºC
Anomalía de la isoterma de 20ºC
Profundidad de la termoclina ecuatorial (2ºS-2ºN)
entre octubre y febrero
Profundidad de la termoclina ecuatorial (2ºS-2ºN)
entre octubre y febrero


r
Onda Kelvin
incidente
1
Onda Kelvin antes de
Impactar el frente
de densidad
Esquema de la
dispersión modal
en un frente de
densidad meridional
r’
K1
Frente de
densidad
meridional
Ondas Kelvin
transmi das
2
Dispersión
j
de la onda
Kelvin en otras ondas
luego del impacto
RL 1
RL2
RL 3
Ondas Rossby largas
reflea das
K’1
K’2
K’3
RS1
RS2
RS3
Ondas Rossby cortas
transmi das
Secuencia de ondas ecuatoriales
en el Niño 2002/2003
Oct2001
tx
Ene2002
Abr2002
Tiempo
Jul2002
Oct2002
Ene2003
1) Se producen
los esfuerzos
Abr2003 2) Se forman
ondas Kelvin de
de viento
hundimiento
Jul2003
3) Se desplaza
la isoterma de
28ºC
4) Se produce un
calentamiento en el
extremo Oeste por
advección zonal
5) Se produce un
calentamiento en
el extremo Este
por advección
vertical
6) Se forman
ondas Rossby
Oct2003
Mosquera et al. (2013)
Onda Rossby
Tiempo
Onda Kelvin
Mosquera et al. (2014)
Onda Rossby
Tiempo
Onda Kelvin
Mosquera et al. (2014)
Actividad de las ondas Kelvin en la actualidad
Existen ondas
Kelvin frías
Parece que no
hay mucho
impacto
Existen ondas
Kelvin frías
Parece que no
hay mucho
impacto
Profundidad
de la capa de
Mezcla
(ideal)
Profundidad
de la capa de
Mezcla
(ideal)
50
50
No existe un claro
gradiente vertical
de la temperatura
bajo la capa de
mezcla, por lo que la
onda no tendría un
“camino por donde
seguir”.
El gradiente vertical
de la anomalía de la
temperatura no es muy
grande, por lo tanto la
advección vertical no
es muy eficiente, por el
momento,.
Muchas gracias