Scielo RSS <![CDATA[Atmósfera]]> http://www.scielo.org.mx/rss.php?pid=0187-623620150004&lang=pt vol. 28 num. 4 lang. pt <![CDATA[SciELO Logo]]> http://www.scielo.org.mx/img/en/fbpelogp.gif http://www.scielo.org.mx <![CDATA[<b>IN MEMORIAM</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0187-62362015000400001&lng=pt&nrm=iso&tlng=pt <![CDATA[<b>Atmospheric energy conversion characteristics of heavy rainfall in Sindh</b> <b>during the 2011 monsoon</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0187-62362015000400002&lng=pt&nrm=iso&tlng=pt El monzón del sudeste asiático se presenta todos los años de junio a septiembre en la mayor parte del subcontinente indio, lo cual incluye a Paquistán, la India y Bangladesh. Estos vientos ricos en humedad son forzados a elevarse por la cordillera del Himalaya, lo que ocasiona precipitación extrema en varias partes del subcontinente, especialmente en Paquistán. El objetivo de este estudio es analizar las características y distribución de la conversión de energía atmosférica durante la intensa precipitación registrada en Sindh, Paquistán, durante el periodo agosto-septiembre de 2011. Los resultados muestran que la atmósfera cambia de estable a inestable cuando el valor de la energía es igual o mayor a siete. Bajo la influencia de las circulaciones atmosféricas y las condiciones del terreno, la energía cinética es bloqueada por las montañas y convertida de manera continua en energía potencial dentro del sistema de precipitación. Cuando la fase de energía máxima persiste por un tiempo considerable, puede ocasionar precipitaciones intensas cuya humedad procede principalmente del Mar Arábico y la bahía de Bengala.<hr/>South Asian monsoon occurs in most parts of the Indian subcontinent including Pakistan, India and Bangladesh during the period June to September of every year. These winds rich in moisture are forced to lift by the Himalayas causing extreme precipitation in different parts of the subcontinent, especially in Pakistan. The aim of this study is to explore the characteristics of atmospheric energy conversion and distribution during the heavy rainfall in Sindh, Pakistan for the period August-September 2011. The results show that when the energy value is greater than or equal to seven, the atmosphere jumps from stable to unstable. Under the influence of atmospheric circulations and terrain conditions, the kinetic energy is blocked by the mountains and is continuously converted into potential energy inside rainfall system. The peak phase of energy persisting for a considerable amount of time can lead to heavy rainfall. Moisture of this heavy rainfall mainly comes from the Arabian Sea and the Bay of Bengal. <![CDATA[<b>The impact of nitrogen fertilizer use on greenhouse gas emissions in an oil palm plantation associated with land use change</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0187-62362015000400003&lng=pt&nrm=iso&tlng=pt Se estudian las emisiones de gases de efecto invernadero relacionadas con el cambio de uso del suelo en una plantación de palma de aceite específica. Se analizaron las emisiones de óxido de nitrógeno (N2O) procedentes de la aplicación de fertilizantes nitrogenados durante la etapa de cultivo en palmeras de diferentes edades dentro de la plantación. La emisión de N2O varía de 19.11 a 22.17 kg de N2O-N/ha, lo que resulta en la emisión de 1052.26-1209.51 kg de CO2-eq/ha. Sin embargo, no se encontró una relación evidente entre las emisiones de N2O o CO2-eq y la edad de las palmeras. Por otra parte, también se evaluó el impacto del cambio de uso del suelo en el desarrollo de la plantación mediante la evaluación de variaciones en las existencias de carbono dentro de la plantación. La conversión de finca cauchera a plantación de palma de aceite libera el contenido de carbono en el suelo (i.e., produce emisión de carbono), pero dicho fenómeno está previsto en la literatura. En conjunto, las emisiones relacionadas con el fertilizante y las vinculadas con el combustible durante la etapa de cultivo contribuyen con alrededor de 79 y 21%, respectivamente, de la emisión total de gases de efecto invernadero de la plantación. Por lo tanto es probable que la aplicación de fertilizantes nitrogenados incremente las emisiones resultantes de la transformación de finca cauchera a plantación de palma de aceite, pero los valores se encuentran dentro de los límites estimados para una plantación de palma de aceite en Malasia.<hr/>The emissions of greenhouse gases (GHGs) in an oil palm plantation associated with land use change have been evaluated on a site-specific basis. Nitrous oxide (N2O) emissions from the application of nitrogen fertilizers during the growth stages of the palm oil were analyzed for palms of different ages within the plantation. The N2O release ranges between 19.11-22.17 kg of N2O-N/ha, resulting in the emission of 1052.26-1209.51 kg of CO2-eq/ha. However, there is no clear relationship between the emissions of N2O or CO2-eq and the age of the oil palms. On the other hand, the impact from land use change for the development of the site was also evaluated by assessing the emissions from carbon stock changes within the plantation. The transformation of a rubber estate into an oil palm plantation loses the soil carbon content (i.e., release of carbon emissions). However, this phenomenon has been anticipated in literature. Overall, fertilizer-related emissions and fuel emissions during the growth stages contribute to about 79 and 21%, respectively, of the total GHG emissions from the plantation. Therefore, it is likely that the application of nitrogen fertilizer may increase the existing carbon emission from the conversion of rubber to oil palm plantation, but the values are within the estimated for a Malaysian oil palm plantation. <![CDATA[<b>Dust emission from different soil types in the northwest and the Indo-Gangetic Plains of India</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0187-62362015000400004&lng=pt&nrm=iso&tlng=pt La emisión de polvo es una de las principales fuentes de aerosoles atmosféricos y es altamente sensible a la velocidad del viento. Las características de la superficie, las propiedades del suelo y los parámetros meteorológicos también influyen en la emisión de polvo. Hasta ahora ningún estudio ha analizado la presencia de polvo sobre el subcontinente indio. Por tal motivo se calculó el flujo de polvo por medio de ecuaciones empíricas y datos de la cubierta terrestre para siete localidades en el noroeste de la India y la llanura Indo-Gangética (IGP, por sus siglas en inglés) que poseen tipos de suelo diferentes. El presente estudio indica la existencia de diferencias en el flujo de polvo entre las localidades estudiadas. En el noroeste, la emisión de polvo inició a una velocidad de fricción de 0.23 a 0.27 m s-1 y su flujo fue menor al registrado en la IGP, donde la emisión inició a una velocidad de fricción de 0.22 a 0.35 m s-1. El flujo de polvo varió de 0.073 a 0.084 kg m-1 s-1 a una velocidad de fricción específica (0.6 m s-1). Se observó que a velocidades de fricción bajas, el flujo de polvo fue escaso en localidades con alto contenido de arcilla (> 20%) y suelos arenosos en comparación con suelos franco arenosos y franco limosos. A mayores velocidades de fricción se observó una tendencia opuesta. El estudio muestra con claridad el efecto de la textura del suelo en la emisión de polvo.<hr/>Dust emission is a main source of aerosol in the atmosphere and is highly sensitive to wind velocity. Surface feature characteristics, soil properties and meteorological parameters also influence dust emission. Thus far, no study has referred to dust flux over the Indian subcontinent; therefore, we estimated dust flux using empirical equations and land cover data for seven locations in the northwest and the Indo-Gangetic Plains (IGP) having different soil types. Our study indicates differences in dust flux among locations. In the northwest, dust emission was initiated at a friction velocity of 0.23 to 0.27 m s-1 and dust flux was lesser than the IGP. In the IGP, dust emission was initiated at a friction velocity ranging from 0.22 to 0. 35 m s-1. Dust flux ranged from 0.073 to 0.084 kg m-1 s-1 at a given friction velocity (0.6 m s-1). It was observed that at low friction velocity, dust flux was low at locations with high clay content (> 20%) and sandy soils, compared to sandy loam and silt loam soil types. A reverse trend was observed at a higher friction velocity. Our study clearly indicates the effect of soil texture in dust emission. <![CDATA[<b>Evaluation of ensemble NWP models for dynamical downscaling of air temperature over complex topography in a hot climate</b>: <b>A case study from the</b> <b>Sultanate of Oman</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0187-62362015000400005&lng=pt&nrm=iso&tlng=pt Este trabajo evalúa el uso de modelos numéricos de predicción del tiempo (NWP, por sus siglas en inglés) por conjuntos para la reducción dinámica de escala de la temperatura en una región cálida y compleja. Este enfoque ofrece información sobre la incertidumbre de los modelos NWP y proporciona información probabilística para compararlos con los modelos NWP sencillos que se utilizan en la actualidad. Se construyó un sistema por conjuntos utilizando cuatro partes con una resolución de 7 km sobre Omán. Dichas partes estuvieron conformadas por dos modelos de área limitada (LAM, por sus siglas en inglés), el modelo de alta resolución y el modelo del Consorcio para la Modelación de Pequeña Escala. Los dos LAM se derivaron e inicializaron utilizando datos del modelo de circulación general del modelo global alemán, que opera con una resolución de 40 km con base en dos estados atmosféricos iniciales. El primer estado inicial fue proporcionado por el sistema de asimilación de datos 3Dvar del Servicio Meteorológico Alemán, y el segundo estado inicial se obtuvo a partir de los datos de reanálisis (ERA-Interim) del Centro Europeo para la Predicción del Tiempo a Plazo Medio. Los resultados manifiestan una incertidumbre en la predicción de la temperatura relacionada con la incertidumbre de los modelos NWP utilizados, e indican que no hay un modelo idóneo para la totalidad del dominio. En general, el promedio del conjunto tuvo un mejor desempeño que las partes individuales.<hr/>This paper evaluates the use of ensemble numerical weather prediction (NWP) models for dynamical down-scaling of temperature over a complex, hot region. This approach delivers information about the uncertainty of the NWP models and provides probabilistic information for comparison with the currently used single NWP model. An ensemble system was constructed using four members with a 7 km resolution over Oman. Two limited-area models (LAMs), the high-resolution model (HRM) and the model from the Consortium for Small-Scale Modeling (COSMO) formed the ensemble members. The two LAMs were derived and initialized using the general circulation model (GCM) data from the German Global Model (GME), which runs at 40 km resolution, using two different initial atmospheric states. The first initial state was provided by the 3Dvar data assimilation system at the German Weather Service (Deutscher Wetterdienst, DWD), and the second initial state was provided from the reanalysis data (ERA-Interim) from the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF). The results reveal the uncertainty in temperature prediction related to the uncertainty of the NWP models that were used and indicate that there is no best model for the entire domain. On average, the ensemble mean performed better than individual members. <![CDATA[<b>Seasonal prediction of tropical cyclone activity over the north Indian Ocean</b> <b>using the neural network model</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0187-62362015000400006&lng=pt&nrm=iso&tlng=pt Se desarrolla un modelo de red neuronal para predecir el número estacional de ciclones tropicales (CT) que se desarrollan en el Océano Índico septentrional después de la estación del monzón (octubre a diciembre). Se analizan la frecuencia de los CT y las variables climáticas de gran escala derivadas de la base de datos de reanálisis del NCEP/NCAR con resolución de 2.5 x 2.5° para el periodo 1971-2013. Se utilizaron datos del periodo 1971-2002 para desarrollar el modelo, y éste se probó con datos de muestreo independientes del periodo 2003-2013. Se eligieron cinco variables climáticas de gran escala (altura geopotencial a 500 hPa, humedad relativa a 500 hPa, presión superficial en el mar, y viento zonal a 700 y 200 hPa para el mes previo [septiembre]) como predictores para aplicar un análisis de correlación. Con base en algunos parámetros estadísticos de desempeño, se evalúa la eficacia del modelo de redes neuronales y los resultados se comparan con el modelo lineal de regresión múltiple. Los resultados indican que el número de ciclones tropicales calculado por medio de ambos modelos es muy similar al número real de ciclones ocurridos en cada año. Sin embargo, los resultados del modelo de redes neuronales fueron superiores a los del modelo linear de regresión múltiple, de modo que esta técnica de predicción de ciclones tropicales puede ser muy útil para propósitos operativos de predicción.<hr/>A neural network (NN) model is developed to predict the seasonal number of tropical cyclones (TCs) formed over the north Indian Ocean during the post-monsoon season (October, November, December). The frequency of TCs and the large scale climate variables derived from the NCEP/NCAR reanalysis dataset of resolution 2.5° x 2.5º have been analyzed for the period 1971-2013. Data for the years 1971-2002 have been used for the development of the model, which is tested with independent sample data for the years 2003-2013. Applying correlation analysis, five large-scale climate variables, namely geopotential height at 500 hPa, relative humidity at 500 hPa, sea level pressure, and zonal wind at 700 hPa and 200 hPa for the antecedent month September are selected as predictors. Based on some performance parameter statistics, the performance of the NN model is evaluated and the results are compared with the multiple linear regression (MLR) model. From the results it is inferred that the predicted tropical cyclone count by both models is very close to the actual counts for both periods. However, the NN model is found to be superior to the MLR model. This tropical cyclone prediction technique may be useful for operational prediction purposes. <![CDATA[<b>Role of forcing in large-time behavior of vorticity equation solutions on a</b> <b>sphere</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0187-62362015000400007&lng=pt&nrm=iso&tlng=pt Se considera la ecuación no lineal de vorticidad barotrópica (BVE) que describe la dinámica de vórtice de un fluido incompresible, viscoso y forzado sobre una esfera giratoria. Se estudia el comportamiento asintótico de las soluciones de la BVE no estacionaria cuando t → ∞. Se dan las formas particulares de la fuente externa de vorticidad que garantizan la existencia de un conjunto atractivo acotado en el espacio de fase de las soluciones. Se muestra que el comportamiento asintótico de las soluciones BVE depende de la estructura y la suavidad del forzamiento externo. También se dan tres tipos de condiciones suficientes para la estabilidad asintótica global de soluciones BVE, suaves y débiles. Se consideran conjuntos atractivos simples de un fluido viscoso incompresible en una esfera cuando el forzamiento es un polinomio cuasi-periódico en tiempo. Cada conjunto atractivo representa una solución cuasi-periódica de la BVE del subespacio complejo Hn de dimensión (2n + 1) que contiene los polinomios esféricos homogéneos de grado n. Su trayectoria es una espiral abierta densamente enrollada alrededor de un toro 2n-dimensional en Hn, y por lo tanto su dimensión de Hausdorff es igual a 2n. Cuando el número generalizado de Grashof G se vuelve suficientemente pequeño, el dominio de atracción de tal solución espiral se expande de Hn a todo el espacio de fase de la BVE. Se muestra que para un valor determinado G, existe un número entero nG tal que cada solución espiral generada por un forzamiento de Hn con n ≥ nG es estable global y asintóticamente. Así, demostramos la diferencia en el comportamiento asintótico en los casos en que el número de Grashof G está fijo y acotado, pero el forzamiento es estacionario o no estacionario. En el caso del forzamiento estacionario, la dimensión del atractor de fluido está limitada desde arriba con el número G. Y en el caso del forzamiento no estacionario, la dimensión de la solución atractiva espiral (igual a 2n) puede ser arbitrariamente grande si el grado n del forzamiento polinomial cuasi-periódico crece. Dado que las funciones cuasi-periódicas de pequeña escala, a diferencia de las funciones estacionarias, representan más adecuadamente el forzamiento en la atmósfera barotrópica, este resultado es de interés meteorológico y muestra que la dimensión de los conjuntos atractivos no sólo depende de la amplitud del forzamiento, sino también de su estructura espacial y temporal. Este ejemplo también muestra que la búsqueda de un atractor global de dimensión finita en la atmósfera barotrópica no está bien justificada.<hr/>The nonlinear barotropic vorticity equation (BVE) describing the vortex dynamics of viscous incompressible and forced fluid on a rotating sphere is considered. The asymptotic behavior of solutions of nonstationary BVE as t → ∞ is studied. Particular forms of the external vorticity source are given that guarantee the existence of a bounded attractive set in the phase space of solutions. The asymptotic behavior of the BVE solutions is shown to depend on both the structure and the smoothness of external forcing. Three types of sufficient conditions for global asymptotic stability of smooth and weak BVE solutions are also given. Simple attractive sets of a viscous incompressible fluid on a sphere under quasi-periodic polynomial forcing are considered. Each attractive set represents a BVE quasi-periodic solution of the complex (2n + 1)-dimensional subspace Hn of homogeneous spherical polynomials of degree n. The Hausdorff dimension of its trajectory, being an open spiral densely wound around a 2n-dimensional torus in Hn, equals to 2n. As the generalized Grashof number G becomes small enough then the domain of attraction of such spiral solution is expanded from Hn to the entire BVE phase space. It is shown that for a given G, there exists an integer nG such that each spiral solution generated by a forcing of Hn with n ≥ nG is globally asymptotically stable. Thus we demonstrate the difference in the asymptotic behavior of solutions in the cases, then Grashof number G is fixed and bounded, but the forcing is stationary or non-stationary. Whereas the dimension of the fluid attractor under a stationary forcing is limited above by G, the dimension of the spiral attractive solution (equal to 2n) may become arbitrarily large as the degree n of the quasi-periodic polynomial forcing grows. Since the small-scale quasi-periodic functions, unlike the stationary ones, more adequately depict the forcing in the barotropic atmosphere, this result is of meteorological interest and shows that the dimension of attractive sets depends not only on the forcing amplitude, but also on its spatial and temporal structure. This example also shows that the search of a finite-dimensional global attractor in the barotropic atmosphere is not well justified.