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Evolución y extensión de los vientos Santa Ana de febrero de 2002 en el océano, frente a California y la Península de Baja California

 

Evolution and extension of the Santa Ana winds of February 2002 over the ocean, off California and the Baja California Peninsula

 

Rubén Castro¹, Alejandro Parés-Sierra² y S.G. Marinone²

 

¹ Facultad de Ciencias Marinas, Universidad Autónoma de Baja California, Apartado postal 453, Ensenada, CP 22800, Baja California, México. E-mail: rubenc@uabc.mx

² Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Km 107 carretera Tijuana-Ensenada, Ensenada, CP 22860, Baja California, México.

 

Recibido en diciembre de 2002;
aceptado en abril de 2003.

 

Resumen

Se documenta la evolución y el área de influencia de los vientos Santa Ana sobre el Océano Pacífico frente a las costas de California y de la Península de Baja California a partir de observaciones del satélite QuikScat. El patrón de vientos que típicamente se dirige hacia el sureste en esta región, fue modificado por los vientos Santa Ana al cambiar su dirección hacia el sur, suroeste y oeste entre el 9 y 12 de febrero de 2002. Los cambios fueron inicialmente notables al sur de California, pero los mayores índices de variación fueron entre los 26°N y 28°N frente a la península, con máximos dentro del Golfo de California, sobre todo en la parte norte. Su máxima extensión con dirección al oeste desde la costa fue el 11 de febrero, cuando alcanzó los 32°N y 125°W ó ~700 km; sin embargo, se extendieron hacia el suroeste aproximadamente hasta los 25°N y 124°W ó ~1000 km. Se observó que la orografía de la Península de Baja California tiene un papel importante en el control del paso de los vientos del Golfo de California hacia el Pacífico, causando en varias localidades lengüetas de arena y polvo sobre el océano.

Palabras clave: vientos Santa Ana, satélite QuikScat.

 

Abstract

The evolution and extension of Santa Ana winds over the Pacific Ocean, off the coasts of California and the Baja California Peninsula, is documented from QuikScat satellite observations. The typical wind pattern in this region is towards the southeast, but between 9 and 12 February 2002 it was modified by Santa Ana winds, changing in direction towards the south, southwest and west. The changes were notable at first in southern California, but the largest indices of variation occurred between 26°N and 28°N off the Baja California Peninsula, with maxima in the Gulf of California, mainly in the northern part. The maximum extension of the winds to the west of the coast was on 11 February, reaching 32°N and 125°W, or ~700 km; however, towards the southwest the winds extended to 25°N and 124°W, or ~1000 km. The topography of the peninsula plays an important role in controlling the winds passing from the Gulf of California to the Pacific, causing plumes of sand and dust in several locations over the ocean.

Key words: Santa Ana winds, QuikScat satellite.

 

Introducción

El objetivo de este estudio es documentar la evolución del evento Santa Ana ocurrido a mediados de febrero de 2002, con énfasis en la determinación de su área de influencia en el océano, frente a California y la Península de Baja California (fig. 1). La agencia espacial NASA reportó la presencia de fuertes vientos Santa Ana en la región sur de California el 9 de febrero de 2002, cuyas velocidades excedieron los 80 km/h (Earth Observatory, 2002). Se presentó una imagen fotográfica del Multi-angle Imaging Spectro-Radiometer (MISR) en la que se observa una nube de polvo que es aerotransportada por los vientos en lugares como la Cuenca de Los Ángeles y el condado de San Diego, California, y hasta Ensenada, Baja California (BC). También, en una imagen de color SeaWiFS del 11 de febrero, los vientos se detectan como lengüetas de humo al sur de California, y de arena y polvo en el océano frente a la Península de BC.

La condición climática conocida como Santa Ana, en general se caracteriza por vientos provenientes de regiones desérticas, con altas temperaturas, extremadamente baja humedad y condiciones de cielo completamente despejado (Sommers, 1978). Un evento Santa Ana ocurre cuando un centro de alta presión localizado al este del Pacífico norte se desplaza hacia el continente sobre la parte norte o central de California (Lynn y Svejkovsky, 1984). Se ha reportado también que la posición del centro de alta presión se localiza en ocasiones en la región de la Gran Cuenca (Great Basin), cerca de Idaho y Utah (Earth Observatory, 2002). Aunado a lo anterior, un sistema de baja presión débil se localiza fuera de la costa del sur de California generando un gradiente de presión que produce fuertes vientos hacia el mar. La compleja topografía del terreno (montañas y cañones) que se extiende desde la mitad sur de California hasta BC tiene un efecto determinante sobre las características que adquiere la masa de aire (cálida y seca), además de influir en su dirección.

El promedio anual de la componente principal del viento frente a las costas de California y Baja California en el Pacífico es predominante hacia el sureste. En invierno se localiza un centro de alta presión alrededor de los 34°N/135°W, el cual genera vientos cerca de la costa hacia el sur desde ~37°N (Strub y Corinne, 2002). En el Golfo de California, durante el invierno, los vientos superficiales prevalecientes son también hacia el sureste (Badan-Dangon et al., 1991; Parés-Sierra et al., 2003). Cuando ocurre un evento Santa Ana los vientos se dirigen aproximadamente perpendiculares a las costas de California, al suroeste y oeste (Sommers, 1978; Noonkester, 1979).

El único estudio que conocemos donde se reporta la extensión de los vientos Santa Ana es en relación al evento del 26 al 30 de noviembre de 1980. Varios incendios generados al sur de Los Ángeles fueron visibles en imágenes AVHRR como lengüetas de humo. Éstas imágenes fueron usadas para determinar la extensión de la influencia de los vientos Santa Ana hacia el mar durante ese período. El humo siguió el patrón de flujo del aire y se detectó hasta los 26°N/125°W o hasta una distancia mayor a 1100 km al suroeste de la fuente (Svejkosvsky, 1985).

En este trabajo se utilizan observaciones de vientos del satélite QuikScat para determinar la extensión y duración del evento de febrero de 2002 sobre la superficie del océano.

 

Datos

Los datos consisten en observaciones de vientos sobre el océano a través del SeaWinds a bordo del satélite QuikScat. Éste es un radar de microondas que mide la magnitud y dirección del viento sobre los océanos cerca de la superficie. Los datos son reportados en una malla espacial uniforme de 0.50 por 0.50 Latitud-Longitud y una resolución temporal de cada 12 horas (Liu et al., 1998; JPL, 2001). A partir del campo de velocidad se calculó un índice de variación, I, que se define como el cuadrado de la distancia euclidiana de los vectores de viento al vector promedio mensual en cada punto, ponderado por la magnitud del viento. Esto es:

donde es la magnitud del vector de velocidad, (u, v) las componentes de velocidad (este-oeste, norte-sur), respectivamente, y (ū, v̄ ) el promedio mensual de las mismas. Un valor alto del índice indica una desviación grande del viento con respecto al promedio, pero sólo cuando la magnitud del viento es grande. Para delimitar el área de influencia del evento Santa Ana se utilizaron los valores altos de este índice.

Se incluyen series de tiempo de la velocidad zonal del viento y de la temperatura del aire del 5 al 15 de febrero de 2002, de una estación meteorológica autónoma ubicada a 55 m sobre el nivel medio del mar en la Presa Emilio López Zamora, en Ensenada, BC. También se incluye una imagen AVHRR de temperatura superficial del mar del 10 de febrero del 2002 para observar la incursión de los vientos Santa Ana en el océano, ya que estos vientos levantaron una gran cantidad de polvo obstruyendo el sensor de temperatura; sin embargo, fue así como pudieron ser detectados.

 

Resultados

De acuerdo al criterio del índice de ocurrencia de condición Santa Ana, definido por la Universidad de California en San Diego (http://meteora.ucsd.edu/weather.html), en febrero de 2002, un evento Santa Ana inició el día 9 a las 17:00 horas, y terminó el día 12 a las 01:00 horas (GMT). En las mismas fechas, en Ensenada, BC, se registró un fuerte incremento en la temperatura del aire que alcanzó los 10°C, el viento cambió drásticamente de dirección (hacia el oeste) y registró un aumento en la intensidad de la componente zonal de hasta ~10 m/s (fig. 2). Por otro lado, Mascarenhas et al. (2002) reportaron que en la Isla Guadalupe, BC (~400 km al suroeste de Ensenada), el viento, la temperatura y la humedad relativa cambiaron a condiciones tales que señalan que la masa de aire continental llegó hasta esa zona. Los vientos de QuikScat también muestran este efecto, con la ovbia ventaja de la cobertura espacial de los vientos en el océano. La figura 3 muestra la evolución del campo de vientos para el período identificado de este evento Santa Ana y el índice de variación se ha incluido para mostrar las áreas donde los cambios han sido más notables en relación a la media mensual.

El 8 de febrero de 2002 el patrón de vientos muestra un giro anticiclónico situado alrededor de los 30°N/125-130°W (fig. 1). La dirección principal de los vientos cerca de la costa desde los 34°N es hacia el sureste. En el Golfo de California (GC) la dirección es aproximadamente a lo largo de su eje, con algunas variaciones en la parte norte. En la figura 3 se muestra la evolución y extensión de los vientos del 9 al 13 de febrero de 2002, y se incluye el índice de variación (1) para mostrar las zonas donde los cambios son más notables respecto al promedio mensual. El 9 de febrero a las 12:00 horas (fig. 3a), la dirección de los vientos presenta un pequeño cambio respecto a la figura 1: entre los 32-36°N y 120°-122°W los vientos se dirigen al sur, pero cerca de la costa de California su dirección es al sur-suroeste entre 33-34°N y 118°W. Doce horas después, el cambio en la dirección de los vientos es más notable, sobre todo cerca de las costas del sur de California y al sur de los 29°N (fig. 3b). También en todo el GC los cambios fueron mayores. Se observa un considerable incremento en la magnitud y cambio de dirección en la componente hacia el oeste, los máximos del índice de variación fueron a los 30°N y 23°N. El 10 de febrero a las 12:00 horas (fig. 3c) destaca un área frente a la región sur de California y el norte de Baja California que va desde la costa hasta los 122°W entre 29-35°N, donde los vientos son perpendiculares a la costa, el índice de variación se incrementó en dicha área pero continúan los máximos en el GC, sobre todo en el norte. La extensión de los vientos Santa Ana hacia el océano fue prominente el 11 de febrero a las 00:00 horas, ya que el índice aumentó en gran parte de la región (fig. 3d). Se observa también una mayor desviación o efecto de los vientos Santa Ana en la región de 27-29°N y 115°W. Cabe hacer notar que es esta área donde la altura de la península disminuye y permite mayor paso de los vientos desde el GC (fig. 1). La máxima extensión de los vientos Santa Ana fue el 11 de febrero a las 12:00 horas, cuando el límite de su influencia alcanzó los 125°W y los vientos se dirigen todavía hacia el oeste (fig. 3e). La distribución del índice de variación entre los 25-36°N se aprecia bien delimitado y los valores mayores siguen frente a la península (27-29°N) y entre los 30-32°N en el norte del GC. El 12 de febrero a las 00:00 horas el área de influencia de los vientos Santa Ana se redujo considerablemente (fig. 3f), los vientos con dirección hacia el oeste se limitaron a los 122°W y el máximo índice fue entre los 27-28°N> En el golfo el índice tuvo los menores valores desde que inició el evento. El 12 de febrero a las 12:00 horas (fig. 3g), el área de influencia e índice de variación son menores, aunque la dirección de los vientos hacia el suroeste, al sur de los 32°N cerca de la costa Pacífico y en el Golfo de California, se mantiene. Para el 13 de febrero (fig. 3h) las condiciones ya se han restablecido: en el golfo los vientos se alinean a lo largo de su eje y, frente a las costas del Pacífico, éstos han cambiado hacia el sureste.

En la figura 4 se muestra la temperatura superficial del mar del 10 de febrero de 2002, donde se observan huecos en forma de lengüetas perpendiculares a la costa en varias localidades frente a la Península de Baja California entre los 26-32°N. Esto es debido a una gran cantidad de arena y polvo que es exportada por los fuertes vientos Santa Ana hacia el mar. En algunos lugares el área cubierta es mayor, lo cual, como se mencionó anteriormente, se debe a la variabilidad orográfica que presenta la cadena montañosa a lo largo de la península (fig. 1), y que permite que los vientos alcancen a cruzar del golfo hacia el Pacífico con mayor facilidad. Destaca la zona entre los 26-28°N donde hay una considerable disminución en la altura de las montañas que coincide con el índice de variación máximo en el Pacífico (fig. 3d-f).

En resumen, al seguir la evolución y extensión de los vientos Santa Ana sobre el océano, de mediados de febrero del 2002 a partir de las observaciones del satélite QuikScat, se concluye que los vientos cambiaron su magnitud y dirección (hacia el sur, suroeste y oeste) entre el 09 y 12 de febrero, se extendieron en gran parte del Pacífico y en todo el Golfo de California. Considerando valores altos del índice de variación, el máximo con dirección oeste, desde la costa Pacífico hacia mar adentro fue el 11 de febrero y alcanzó los 32°N-125°W ó ~700 km, y hacia el suroeste se extendió hasta 25°N-124°W ó ~1000 km. Aunque el evento fue de poca duración (~3 días), espacialmente cubrió varios cientos de kilómetros sobre el océano, al menos en este episodio. Estos intensos vientos pueden generar cambios en el océano, como la modificación del campo de corrientes superficiales, surgencias, intercambio de calor aire-mar (calor latente y sensible), y la alteración del medio ambiente marino debido a la gran cantidad de arena y polvo exportados al mar, entre otros factores. Es importante señalar que en este estudio se analiza un solo evento Santa Ana. La intensidad, duración y extensión de otros eventos puede ser diferente.

 

Agradecimientos

Los datos de viento de QuikScat fueron obtenidos de la NASA/NOAA, en particular se agradece al programa Seaflux-JPL, cortesía de W. Timothy Liu y Wenging Tang. La imagen de temperatura superficial del mar del programa CoastWatch-NOAA. Se agradece en especial a la Comisión Nacional del Agua por los datos proporcionados de la estación meteorológica ubicada en Ensenada, BC (México). Se aprecian las sugerencias y comentarios de los revisores anónimos. Este trabajo fue apoyado por la UABC-FCM, proyecto 1361.

 

Referencias

Badan-Dangon, A., Dorman, C.E., Merriefield, M.A. and Winant, C.D. (1991). The lower atmosphere over the Gulf of California. J. Geophys. Res., 96, C9: 16877-16896.         [ Links ]

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