Como os hemos contado en entradas anteriores el viento, junto con la humedad relativa y la temperatura, es la variable meteorológica más crítica sobre el comportamiento del fuego. Es la más dificil de predecir por su variabilidad en el tiempo y en el espacio, sobre todo en zonas donde la orografía puede ser escarpada o abrupta.

Esta dificultad para predecir su dirección y variación puede acarrear consecuencias a nivel de seguridad y control de los incendios forestales, ya que tiene una influencia directa en la evolución de estos. El viento inusual o no previsto suele ser de suma importancia en el desarrollo de los incendios. En Meteoclim desarrollamos nuestro propio simulador de incendios y la inclusión del viento como variable para determinar el comportamiento es de suma importancia para ofrecer un producto fiable.

El viento y comportamiento del fuego

Esta variable afecta a los incendios forestales de diversas formas pudiendo acarrear consecuencias importantes para el desarrollo de grandes incendios.

Por un lado el viento puede llevarse aire cargado de humedad, acelerando el desecado de los combustibles forestales. Una vez iniciado el incendio, el viento puede incrementar la cantidad de oxígeno disponible. Incluso el viento acelera la propagación del incendio al transportar brasas a nuevos combustibles iniciando focos secundarios.

Además, según arde un incendio, el viento tumba las llamas y las acerca a los combustibles no quemados. Por otro lado, el viento afecta al tiempo de residencia del frente de llamas. Cuanto más fuerte es el viento, más corto el tiempo de residencia en un lugar particular. Y también el viento afecta a la dirección de propagación del incendio y el transporte de humo.

Por último, el seguimiento continuo de las condiciones de viento es imprescindible también por otros dos motivos: un viento de dirección cambiante, por mucho que sea flojo, puede afectar la dirección de propagación incrementando las dificultades en el procedimiento de extinción. Por otro lado, un cambio abrupto en la velocidad del viento puede reavivar fuegos o frentes mal apagados, sobre todo bajo condiciones de alto riesgo.

Vientos críticos

Cuando el viento domina totalmente el entorno del incendio y se anulan los vientos locales (originados por diferencia de temperatura), estos vientos se denominan vientos críticos. Estos marcan la diferencia entre un incendio que por su propagación lenta o moderada suele ser más fácil de controlar, y un gran incendio forestal que puede extenderse con gran facilidad.

Los vientos críticos pueden tener orígenes muy distintos; desde el paso de un frente frío, un viento foehn, los vientos producidos por las tormentas hasta otros fenómenos súbitos que afectan al comportamiento del fuego drásticamente. Si a estos fenómenos le añadimos también la turbulencia, con sus cambios rápidos de dirección y rachas erráticas pueden provocar focos secundarios haciendo el incendio forestal más impredecible.

Indicadores visuales

En muchas ocasiones existen indicadores visuales para reconocer los vientos críticos. Uno de ellos son los altocúmulos lenticulares como el que se muestra en la Figura 3. Estas nubes se forman cuando el aire fluye sobre una cadena montañosa, La cresta de las montañas eleva el aire, enfriándolo y condensando la humedad para formar una nube a sotavento de la montaña. Son un excelente indicador del potencial de fuerza de los vientos descendentes de ladera.

Estimación del viento

En meteorología de incendios se utiliza el viento a media llama. Este viento medido a la mitad de la altura de las llamas, afecta directamente al movimiento del frente de llamas y se utiliza en los cálculos del comportamiento del fuego para determinar la velocidad de propagación de un incendio forestal.

La velocidad del viento a media llama puede estimarse a partir de la velocidad del viento a 6 metros del suelo dado por la predicción meteorológica. El viento a media llama se ve afectado por los vientos prevalecientes, y por ejemplo puede diferir entre las laderas a barlovento y a sotavento. Además, el terreno accidentado y la vegetación aumentan el nivel de fricción que afecta al viento, como resultado de lo cual las velocidades del viento a media llama pueden ser mucho menores que los vientos observados a esas alturas.

Para contrarrestar estos factores, ya sea la pendiente del terreno o la vegetación, que hacen que pueda variar la velocidad del viento, se pueden aplicar ajustes básicos para hacer correcciones para la estimación de la velocidad del viento a media llama.

Además para la obtención de una buena estimación de la velocidad del viento a media llama hay que tener en cuenta en las correcciones tanto el tipo de combustible, lo protegido que puede estar este como la altura de las llamas.

Referencias

• Meted Sistemas de vientos. Sección III Vientos críticos para incendios
• Incendios forestales y su relación con la meteorología. Blog Meteoclim
• Paquete de Instrucción Básica para Meteorólogos. AEMet

El viento es una de las variables más importantes para comprender los procesos atmosféricos. El efecto que tiene este en la superficie terrestre provocan mecanismos que generan turbulencia y pueden ser peligrosos para el tráfico aéreo o formar estructuras nubosas muy caracteristicas. La turbulencia es una de las causas que con mayor frecuencia causa daños a pasajeros y a los aviones, siendo sustancial el gasto que ello supone para las compañías aéreas, aunque solo ocasionalmente producen daños catastróficos.

Desde Meteoclim sabemos de la importancia de los procesos turbulentos en la propagación de incendios. En esta nueva entrada describiremos los procesos turbulentos básicos en la capa límite de la atmósfera.

Primero debemos definir la capa límite atmosférica, siendo esta la parte de la atmósfera que está en contacto con la superficie de la Tierra. Por tanto se sitúa en la parte inferior de la Troposfera.

Capa límite de la atmósfera

El espesor de la capa límite es variable tanto en el espacio como en el tiempo. Se extiende entre 1 y 2 km por encima de la superficie de la Tierra, pero puede alcanzar desde decenas de metros hasta 4 km.

En esta capa tienen lugar los procesos turbulentos, que provocan movimientos del aire que permiten difusión y transporte de energía y materia hasta su límite superior. Este límite es una potente inversión térmica que la separa de la atmósfera libre por encima de ella, donde queda atrapada la polución, humedad y turbulencia evitando que se traslade al resto de la troposfera, la llamada atmósfera libre.

El espesor es determinado por varios factores dinámicos y físicos, por lo tanto es muy cambiante. La superficie de la Tierra actúa como fuente de calor y humedad para la atmósfera libre, puesto que mediante los procesos de mezcla generados por la turbulencia se propaga hacia arriba; pero al mismo tiempo por el rozamiento con la superficie, actúa como sumidero de energía cinética, de calor y de humedad. Las escalas de tiempo de estos procesos oscilan entre una hora o menos hasta varias horas.

Por otra parte, las porciones de atmósfera que se mantienen durante varios días sobre una misma superficie con unas características específicas, adquieren en su capa límite valores de temperatura y humedad homogéneos que se propagan a la atmósfera libre sobre ella y permiten identificar este volumen de aire con su fuente. Son las masas de aire clasificadas en meteorología según su origen y magnitud de las variables de temperatura y humedad.

La distribución media mundial de las masas de aire y la localización de las mismas puede verse en la figura siguiente. La distribución térmica global y la posición de los continentes determinan sus características y permiten situar los tipos de masas de aire.

Turbulencia

La turbulencia, intrínseca a la capa límite y responsable de la comunicación entre la superficie y el aire, permite que rápidamente el aire adquiera las características de la superficie subyacente. Los movimientos turbulentos son complejos y consisten en una serie de remolinos, movimientos no lineales que crean movimientos caóticos, casi aleatorios. El estudio de estos movimientos de forma individual es casi inabordable, sin embargo, si se estudian en promedio se pueden observar esquemas y similitudes que sí pueden ser medidas y descritas. Un ejemplo de turbulencia son los remolinos generados al incidir el flujo de aire húmedo sobre obstáculos geográficos produciendo nubes rotor o vórtices Von Karman(Figura 2). Vamos a centrarnos en escalas más pequeñas dónde podremos entender mejor las diferencias entre flujo laminar y turbulento.

Flujo laminar y flujo turbulento

El flujo laminar es aquel en que las líneas de corriente son paralelas unas a otras y no se cruzan entre sí. Por su parte, el flujo turbulento es aparentemente aleatorio, las líneas de corriente no son paralelas entre sí, forman remolinos de diferente tamaño que se generan y desaparecen de forma casi constante. El paso de un flujo a otro puede venir definido por la velocidad y la viscosidad pero también por la naturaleza de los procesos que lo generan.

En la capa límite atmosférica coexisten ambos flujos (Figura 4), el flujo laminar en la zona inmediatamente en contacto con la superficie de la tierra, adherida a las superficies que se extiende unos pocos centímetros y el flujo turbulento por encima de ella, formando el resto de la capa límite.

El flujo turbulento presenta una distribución característica, remolinos de pequeña escala de apenas unos milímetros de diámetro justo por encima de la capa laminar, que van aumentando de diámetro a medida que aumenta la altura (Figura 5). Por encima de la capa límite, encontramos de nuevo flujo no perturbado, no turbulento.

El rozamiento con la superficie es la causa de que el viento sea cero cerca del suelo y vaya incrementando su valor con la altura. El perfil vertical del viento dependerá de la rugosidad de la superficie y de la convección.

Mecanismos que generan turbulencia

La turbulencia puede ser generada por diferentes mecanismos y cada uno de estos procesos dará lugar a un diferente tipo de movimiento con características propias. Los mecanismos generadores pueden ser:

Mecánicos: La turbulencia mecánica, denominada también convección forzada, se genera al producirse cizalladura (cambio de dirección o velocidad del viento) en el seno de un flujo inicialmente no turbulento. Esta cizalladura tiene su origen:
– En el rozamiento del aire con la superficie por lo que los vientos se ralentizan mucho más cerca de la superficie que por encima de ella.
– En estelas de turbulencia tras un obstáculo como árboles, edificios o islas en el seno del propio aire, lejos de obstáculos por cambios de velocidad en el flujo.

Como ejemplo de turbulencia mecánica os mostramos una imagen de nuestro modelo WRF de 1 km de resolución representando el comportamiento del viento. Se puede observar como las Islas Canarias hacen de obstáculo y forman estelas de turbulencia.

Térmicos: La turbulencia térmica o convectiva, denominada también convección libre consiste en corrientes ascendentes de aire cálido y corrientes de aire frío que descienden por efecto de la flotabilidad.
Las corrientes ascendentes de aire se forman cerca del suelo debido al calentamiento del aire próximo a la superficie. Este calentamiento provoca que el aire sea más caliente que el del entorno y se empieza a elevar por ser menos denso. Este proceso se produce en varios puntos próximos por lo cual aparecen varias corrientes ascendentes a modo de cortinas. La intersección de estas corrientes genera un único movimiento ascendente que podemos identificar como un penacho con un diámetro de un centenar de metros.
En niveles más altos dentro de la capa límite, estos penachos tienden a agruparse para formar corrientes ascendentes de mayor diámetro, del orden de un kilómetro, que se conocen como térmicas. Algunas de estas corrientes ascendentes, siempre que tengan suficiente contenido de humedad para alcanzar el nivel de condensación, se hacen visibles por la formación de cúmulos.

Inerciales: La turbulencia inercial se genera en los bordes de remolinos de mayor tamaño en el momento en que parte de la energía de ellos se pierde para generar nuevos remolinos menores. Este tipo de turbulencia es un tipo especial de turbulencia mecánica, cizalladura generada por un remolino ya existente.

Disipación de la turbulencia

Como todo movimiento, la turbulencia tiene asociada una determinada energía cinética que es diferente según sean las dimensiones del remolino. Esta energía cinética turbulenta no se conserva y se disipa interna y continuamente debido a la viscosidad del fluido. La disipación produce la desaparición de la turbulencia y se produce en los remolinos de menor dimensión.

Por tanto, recordando el mecanismo de generación de turbulencia inercial que implica la pérdida de energía de los remolinos de mayor tamaño para formar los de menor tamaño y teniendo en cuenta que en estos últimos se disipa la energía, para que exista turbulencia deben existir continuamente los procesos de generación mecánicos y térmicos a mayor escala. En caso contrario una vez disipada la turbulencia en los remolinos pequeños dejaría de existir.

Referencias

https://www.meted.ucar.edu/avn_int/turbulence_es/index.htm

https://www.meted.ucar.edu/fire/s290/unit7_es/navmenu.php?tab=4&page=3-1-0&type=flash

Paquete de Instrucción Básica para Meteorólogos. AEMet

Meteorología Aeronaútica. Blanca González López. Editorial: Actividades Varias Aeronáuticas

¿Por qué «Filomena»?

A las borrascas con alta probabilidad de impacto en forma de fuertes vientos, se les pone nombre por parte de los Servicios Meteorológicos Nacionales para facilitar la comunicación de los posible impactos que afecten a amplias áreas del territorio del que son responsables. Esto se ve reflejado en forma de avisos meteorológicos. Para que una borrasca pueda ser nombrada, es necesario que la predicción meteorológica sea tal que se deban emitir avisos de tipo naranja o rojo (importante o extremo, respectivamente, probabilidad entre 40-70 % de que ocurra) por rachas máximas de viento en amplias zonas del territorio. Esto no implica que otros fenómenos meteorológicos adversos (FMA de forma abreviada) puedan tener lugar, como fuertes precipitaciones o nevadas. Filomena forma parte de un ciclo anual de nombres de borrascas, consensuado entre diferentes organismos meteorológicos oficiales:

En este caso, Filomena es la sexta borrasca con gran impacto en el suroeste de Europa y el color violeta azulado indica que, efectivamente, se ha formado en el mes de enero. La próxima borrasca de gran impacto se llamará Gaetan.

Origen y evolución de Filomena

Los orígenes de esta potente borrasca radican en una interacción de masas de aire de muy distintas características: por una parte, una de características subtropicales, cálida y húmeda y por otra parte otra masa de aire polar de origen ártico, fría, aportando el contraste entre ambas más inestabilidad sobre la Península Ibérica y formación de nubes y precipitación.

Este choque de titanes se manifestó como una borrasca entrando por el estrecho desde Canarias, generando un temporal de viento fuerte y lluvias intensas en esa región, a la vez que una bolsa de aire muy frío a diferentes alturas permanecía sobre la Península desde días atrás.

A la vez que la borrasca iba avanzando hacia el noreste desde el sur de la Península, el aire frío que permanecía sobre la Península, en contraste con la inyección del aire cálido y húmedo provocó un desplome de la cota de nieve en el centro y noreste de la Península, generándose intensas nevadas en todas estas regiones y provocando muchos problemas: cortes de luz, agua, suspensión de medios de transportes, caídas de árboles por el peso de la nieve,… Sin embargo, la estampa que ha dejado en muchas localidades pasará a la historia: en Madrid capital se ha llegado a acumular entre 30 y 40 cm de nieve. En algunas zonas las acumulaciones se acercan al metro, debido a acumulación por transporte, ¡algo histórico en la ciudad!

Predicción de la borrasca

¿Se ha predicho bien el movimiento y los fenómenos asociados a Filomena? Esta pregunta quizá nos la hayamos hecho la mayoría de nosotros de una manera u otra. Lo cierto es que la atmósfera es un sistema caótico y su movimiento resulta difícil de predecir en según qué situaciones. Esto se debe a que los modelos meteorológicos tratan de resolver las ecuaciones de la dinámica y la física atmosférica de forma simplificada, lo que implica directamente decir que estos modelos no son perfectos y tienen que lidiar con todo tipo de fuentes de errores: numéricos, observacionales, computacionales,…que debemos tratar de entender. En nuestra entrada hablamos de los modelos meteorológicos y su funcionamiento.

En el caso de Filomena, las predicciones fueron consistentes. Desde el día 25 de diciembre los modelos meteorológicos ya empezaban a apuntar a una situación de nevadas generalizadas para la primera semana de enero, con ciertas variaciones en las predicciones consecutivas. A medida que se acercaba el inicio de la situación, la consistencia de los modelos fue de cada vez mayor, de manera que la predicción era suficientemente fiable como para asegurar que se iba a vivir un temporal histórico. A pesar del largo alcance de la predicción, la emisión de avisos meteorológicos con colores solo son útiles con 60 horas de antelación, según Protección Civil y meteoalerta.

¿Es Filomena consecuencia del cambio climático?

Cada vez se oye más en muchos medios y en las redes sociales que este tipo de eventos meteorológicos extremos son directamente consecuencia del cambio climático. En primer lugar, no debe confundirse la meteorología con el clima: en la primera, se estudia el tiempo en un plazo de tiempo relativamente corto (horas, días), mientras que en la segunda se estudia la tendencia de ciertos valores estadísticos asociados al tiempo (por ejemplo, la media mensual de temperatura) en un amplio período de tiempo (meses, años, décadas,…). Es decir, que una nevada intensa por sí sola no es consecuencia directa del cambio climático.

Sin embargo, la tendencia a que con los años se produzcan menos nevadas pero sean más intensas sí es una consecuencia del cambio climático. Este fenómeno, con los conocimientos que tenemos hoy en día, asegura que en el futuro es más plausible que vivamos eventos extremos (olas de calor, tormentas severas, temporales duros,…) . De hecho, todos los estudios indican que el calentamiento global producirá un aumento de la frecuencia de los fenómenos de carácter cálido, pero no excluye que siga habiendo fenómenos extremos fríos como este.

Referencias

• Borrascas con gran impacto. Temporada 2020-21
• Extreme Forecast Index (EFI), ECMWF
• Meteociel: observación y modelos de predicción meteorológica (en Francés)

Queremos agradecer profundamente los comentarios y sugerencias aportados por Romu Romero, catedrático de Física de la Tierra por la Universitat de les Illes Balears y Daniel Santos, responsable de sistemas de predicción y divulgador meteorológico para la elaboración de este artículo.

Primera prueba: natación

En esta disciplina existen fundamentalmente tres factores que trascienden en el desarrollo de la prueba: las olas, el viento y la temperatura del agua. En cuanto a los dos primeros, muy relacionados entre sí, es importante conocer el viento producido no solo el día de la competición, sino días anteriores, ya que este es el causante de las olas, que serán mayores si el viento se ha dado con antelación. Respecto a la temperatura del agua, y según la web Vitónica, cuando el participante nada en agua fría, su cuerpo reacciona ensanchando sus vasos sanguíneos para permitir que la sangre caliente incremente su temperatura. Sin embargo, cuando la temperatura del agua es alta, se puede producir sobrecalentamiento o incluso agotamiento del cuerpo. Los efectos provocados por las temperaturas extremas en la natación varían en función de la tolerancia de los corredores. Se confirma así que la temperatura ideal en entrenamientos o competiciones de alta intensidad es de 27º, mientras que si el esfuerzo es menor asciende a 30 o 31º.

Segunda prueba: ciclismo

Enfrentarse a vientos fuertes o lluvias mientras se pedalea puede provocar dificultades en los ciclistas o incluso caídas. La dureza y el esfuerzo físico que implica este deporte empeora cuando ciertas situaciones meteorológicas se producen y varían en función del momento de la carrera. Por ejemplo, si el viento da de cara al corredor en las subidas, la resistencia de la bici aumenta y con ella la dificultad de pedalear. Sin embargo, si el viento va en sentido contrario mientras se descienden las cuestas, el ciclista se ve favorecido, hasta el punto de que es necesario que vaya frenando para evitar caídas.

Tercera prueba: running

Correr con viento, lluvia o temperaturas extremas no es lo idóneo. Por ello, cuando estas condiciones meteorológicas se producen, los runners tienen que adaptar su técnica y táctica para evitar lesiones u otro tipo de problemas que les impidan finalizar con éxito la competición. Según Run Fitners, un estudio realizado en los seis maratones más relevantes a nivel internacional apunta a que los factores que más influyen en el rendimiento deportivo del corredor son, por orden de importancia, la temperatura del aire, la humedad y la presión atmosférica. Otro de los resultados obtenidos es que la temperatura óptima para sumar kilómetros oscila entre los 3,8ºC y 9,9ºC y que en aquellas situaciones en las que el calor es elevado, se produce un mayor nivel de abandono de la carrera.

Por todos estos motivos mencionados anteriormente, es esencial que empresas expertas en información meteorológica como Meteoclim colaboren con competiciones triatletas que necesitan acceder a la previsión para el día en el que se disputan las pruebas. Así, organizaciones de conocidos eventos deportivos como la Federación Española de Triatlón o el Triathlon Festival Ribadesella  ya han confiado en Meteoclim como proveedores de la información meteorológica.