Descripción de los perfiles de velocidad y cizalle del viento en zonas de presencia de nubes estratocúmulo utilizando datos de perfiladores de viento

Abstract

Un fenómeno interesante de estudio en el campo de ciencias atmosféricas es el viento. Estudios de velocidad y cizalle de viento (variación de la velocidad del viento en función de la altura) se han llevado a cabo con anterioreidad con el propósito de predecir patrones climáticos, obtener factores críticos en el diseño y construcción de edificaciones, entre otros. Por otro lado, es importante señalar que estas investigaciones no han contemplado de manera integral la variación de estas magnitudes en relación con la altura de medición. El presente trabajo se distingue al ofrecer una caracterización exhaustiva de la velocidad y el cizalle del viento en función de la altura de medición (específicamente en la localidad de Point Sur y la isla San Nicolás, Estados Unidos). La caracterización de la velocidad y el cizalle del viento según la altura en una región específica es crucial para diseñar proyectos eólicos eficientes al determinar la altura óptima de los aerogeneradores para maximizar la producción de energía. Por otro lado, la disipación o quiebre de estratocúmulo, presentes en diversas costas del planeta, es un fenómeno que ha captado la atención de la comunidad científica dada la falta de estudios concluyentes sobre los factores que contribuyen a este proceso. La comprensión de cómo se produce la ruptura de las nubes posee aplicaciones directas en el sector industrial energético, particularmente en el ámbito de la energía solar. Este conocimiento puede ser crucial para mejorar los pronósticos de producción energética en días nublados. En este contexto, el presente trabajo incluye un estudio de viabilidad con respecto a la utilización de datos satelitales a modo de contribuir a comprender la disipación de nubes costeras estratocúmulos.

El estudio contempla el análisis de datos de perfiles verticales de viento proporcionados por NOAA Physical Sciences Laboratory y satelitales de nubes, específicamente en la región de California Estados Unidos. El procesamiento de datos se llevó a cabo a través de librerías conocidas de Python; En primera instancia, se recopilaron y pre-procesaron los datos atmosféricos mencionados anteriormente para posteriormente estudiar y caracterizar la distribución de velocidades de viento en la costa de California, específicamente en la localidad de Point Sur y la isla San Nicolás.

Los resultados clave de este estudio incluyen una comparación de las velocidades y el cizalle del viento entre las dos localidades. Específicamente, se observaron mayores velocidades promedio en la isla San Nicolás (20 m/s) en comparación con Point Sur (15 m/s), atribuibles principalmente a la geografía de la zona. Además, a través del análisis de datos de cizalle del viento, se plantea la posible identificación de la altura a la cual se ubica la capa límite atmosférica en ambas zonas, situando a la de Point sur en los 500 metros (entre abril a septiembre) y 900 metros de altura (entre octubre a marzo). Mientras que el cizalle máximo identificado en San Nicolás se presenta a los 200 metros de altura. El estudio también indicó que la utilización de datos satelitales para determinar identificar disipación no es una estrategia recomendada, debido a la baja disponibilidad de datos en la zona y a la dificultad para identificar eventos de disipación, que han sido previamente descritos en la literatura.