Identificación de patrones de gran escala conducentes a la formación de condiciones de río atmosférico en Chile continental

Abstract

Los Ríos Atmosféricos (RAs) son fenómenos que describen el transporte de grandes cantidades de vapor de agua desde los trópicos hacia latitudes extratropicales a través de canales atmosféricos angostos y de gran extensión. Por efectos orográficos, los RAs al hacer contacto con masas de tierra pueden generar eventos de precipitación intensos. En Chile, por su ubicación y sus características geográficas propicias a la interacción con RA, estos juegan un rol preponderante en la meteorología, la climatología y la hidrología de gran parte del territorio continental. Los RA pueden ser beneficiosos, al ser responsables de gran parte de la acumulación de nieve durante el periodo invernal, como peligrosos, al estar asociados a eventos extremos tales como aluviones e inundaciones. A pesar de su importancia, solo recientemente se ha impulsado su estudio, concentrándose este en eventos del hemisferio norte. En Chile existen precedentes principalmente descriptivos de RA, como su caracterización climatológica y su relación con eventos extremos de precipitación. Sin embargo, existen lagunas de conocimiento respecto de los patrones atmosféricos de gran escala precursores de eventos de RA en Chile, tema abordado en este trabajo de tesis. Debido a esta falta de antecedentes sobre los procesos que forman los RA, se propone resolver este problema usando un algoritmo de clasificación probabilístico, llamado modelos de mezclas gaussiana. Este algoritmo realiza una clasificación no supervisada, que permite identificar mecanismos subyacentes, al agrupar elementos similares. Esta metodología presenta la ventaja de no requerir información a priori, pero requiere de información representativa del fenómeno estudiado. Para esto, se seleccionan las fechas donde un RA hizo contacto con Chile continental en el periodo 1980-2018 - utilizando los campos de transporte de vapor de agua (IVT) que definen al RA, previamente procesados con un análisis de componentes principales (PCA). El algoritmo de clasificación requiere predefinir el número de categorías que se obtienen. Dado que este número de categorías se asocia a los mecanismos que se busca identificar, se aplica el método sucesivamente hasta que se identifican compuestos similares generados en base a la clasificación del algoritmo - usando distintas configuraciones espaciales de clasificación. Se identifican así 6 patrones de gran escala distintivos conducentes a la formación de RAs que hacen contacto con Chile continental. Algunos de estos son patrones conocidos de regulación de la meteorología en Chile, como las ondas de Rossby de distintas longitudes de onda (principalmente con números de onda 3 y 4). Sin embargo, se identifican mecanismos adicionales que, en el contexto de este trabajo, son denominados Onda estacionaria del Pacífico, Baja Polar y Engranaje Atmosférico. Se identifican elementos comunes entre distintos mecanismos, como la influencia de teleconexiones con forzantes tropicales, lo que influye en su estacionalidad, así como también las diferencias en intensidad de los eventos que componen cada mecanismo. Así mismo, se identifican eventos que comparten características comunes tales como zona de impacto y estacionalidad. Adicionalmente, se caracteriza las contribuciones de cada mecanismo a las precipitaciones medias anuales (que llegan a ser de incluso un 60% en algunas zonas) y a los eventos extremos de precipitación, con los cuales están estrechamente ligados, siendo los mecanismos identificados responsables de un alto porcentaje de ellos (>80% del 1% de los eventos más grandes en la mayor parte de Chile continental).