Campanyes d’observacions de la Cerdanya (GWOP’17 i CCP’17)

  • Introducció

Les zones de muntanya són zones molt vulnerables als efectes que el canvi climàtic té sobre la circulació general atmosfèrica. En aquestes zones els fenòmens locals i complexos com els fluxos catabàtics i anabàtics, formació d’inversions tèrmiques, ones de muntanya, precipitació orogràfica, i el règim de vent, influeixen molt sobre la circulació atmosfèrica local i afecten el clima a gran escala en diverses formes. De fet, es preveu que per efectes de l’escalfament global hi hagi un augment dels fenòmens extrems a les zones de muntanya, la qual cosa fa necessari l’estudi dels processos locals que tenen lloc en aquestes zones.

L’estudi d’aquests fenòmens, s’emmarca dins del projecte ATMOUNT, en el qual hi participen diverses entitats entre les quals hi ha la Universitat de les Illes Balears, la Universitat de Barcelona, el Servei Meteorològic de Catalunya i MeteoFrance. Aquest és un projecte cofinançat pel “Ministerio de Economia, Industria y Competitividad” amb els codis: CGL2015-65627-C3-1-R and CGL2015-65627-C3-2-R.

Els resultats d’aquests estudis permetran aportar millores tant als models mesoescalars i microescalars de previsió del temps, així com els que s’usen per fer estudis climatològics.

 

  • Descripció dels fenòmens locals que s’estudien
  1. Inversions tèrmiques

El fenomen conegut com a inversió tèrmica es produeix quan la temperatura augmenta a mesura que es va ascendint en la vertical. Aquest fenomen acostuma a donar-se als hiverns quan les nits són més llargues i en dies amb cel clar, vents fluixos i pressions atmosfèriques altes.

Figura 1: Esquerra: Perfil vertical de temperatura que es dóna en cas d’inversió tèrmica. Dreta: Mapa de la Cerdanya on s’assenyalen les zones on l’aire fred es sol estancar

     

 

 

 

 

 

 

 

2. Ones de muntanya

La presència de vents forts perpendiculars a les muntanyes, implica la formació d’ones en el flux d’aire incident. Aquestes poden ser potencialment perilloses per sota determinades situacions, provocant vents descendents molt forts que poden arribar a arrancar boscos sencers. Però en situacions normals, aquestes ones solen tenir una aplicació més lúdica, relacionada sobretot amb el vol a vela, ja que s’utilitzen per als pilots per ascendir i sustentar-se en l’aire.

Figura 2: Esquerra: Ones de muntanya que es formen quan un flux xoca perpendicularment contra una muntanya. Dreta: Les ones de muntanya són usades pels que fan vol a vela per ascendir

3. Precipitació orogràfica

Quan una massa d’aire humida xoca amb una muntanya es veu obligada a ascendir. Aquest ascens provoca un refredament de l’aire amb la consegüent condensació i formació de nuvolositat. Si les condicions d’estabilitat són favorables, es poden donar precipitacions que poden arribar a ser molt abundants. L’estudi d’aquestes precipitacions és molt important, tant de cara a les reserves hídriques, ja que gran part de la precipitació de la Cerdanya es dóna en les zones muntanyoses, com en la prevenció de riscos, ja que aquestes precipitacions poden arribar a ser molt intenses i produir inundacions importants.

Figura 3: Esquerra: Les muntanyes obliguen a ascendir l’aire que al refredar-se es condensa i genera precipitacions. Dreta: Efecte de les riuades del 7 i 8 de novembre del 1982

 

  • Campanyes observacionals 2017

La realització d’una campanya de mesures amb equipaments  especialitzats és una de les activitats més importants i més beneficioses del projecte ATMOUNT, perquè ens permet mesurar variables meteorològiques per estudiar cada un dels fenòmens en la zona de la Cerdanya.

La Cerdanya es va escollir perquè és una zona amb presència de fortes inversions tèrmiques, la qual cosa s’ha vist en diferents campanyes observacionals. Per altra banda, el fet de tenir un aeròdrom a la zona ha permès conèixer de la mà dels pilots la formació d’importants ones de muntanya que es formen a sotavent del Pirineu. Finalment pel fet de ser una zona envoltada de muntanyes, converteix la Cerdanya en una zona on poder estudiar la precipitació local associada a l’orografia.

Per aprofundir en l’estudi d’aquests fenòmens, s’han organitzat dues campanyes diferents però que es complementen entre elles:

GWOP’17– Campanya de llarga durada per estudiar les ones de muntanya i la precipitació orogràfica, que tindrà lloc des d’octubre del 2016 fins a l’abril del 2017. Se centra durant el període de l’any en el qual s’acostumen a donar més situacions d’ones de muntanya i diferents tipus de precipitació, ja que no només interessa estudiar la pluja, sinó també la neu o la calamarsa. Aquesta campanya no precisa de mesures intensives, ja que s’estudien fenòmens més estacionaris, que canvien lentament en el temps i que per tant requereixen períodes d’estudi més llargs.

CCP’17 – Campanya intensiva per estudiar les inversions tèrmiques. Es  durà a terme entre el 9 de gener i el 7 de febrer del 2017, període de l’any en què més sovintegen les inversions tèrmiques. Durant aquesta campanya es desplaçarà a la Cerdanya l’equip d’estudi de les inversions tèrmiques per realitzar mesures amb globus captius durant diferents hores, per estudiar l’evolució de la capa límit i complementar les mesures que es realitzen amb altres aparells. També s’instal·laran una sèrie de sensors per a estudiar els intercanvis d’humitat i calor entre el subsòl i l’atmosfera.

Per dur a terme aquestes campanyes s’ha realitzat un desplegament d’equipaments meteorològics a la Cerdanya sense precedents.

Figura 4: Cronograma de les dues campanyes observacionals

 

  • Instrumentació
  • LIDAR: És un aparell de teledetecció basat en la tecnologia làser que s’usa per estudiar el vent horitzontal amb un abast de 4 km, a partir del moviment dels aerosols. D’aquesta manera, es pot estudiar tant el moviment de l’aire fred en les nits calmades, com l’orientació del vent dins la vall en dies ventosos.

 

Figura 5: Esquerra: Fotografia de l’equipament LIDAR. Dreta: Gràfica de les velocitats de vent radial en un radi de 5 km per la vall de la Cerdanya

 

 

 

 

 

 

 

 

  • Perfilador de vent UHF: Aquest aparell usa pulsacions electromagnètiques per tal de calcular els perfils verticals de vent, fins a una altura de 5 km a partir de l’efecte Doppler. El seu ús és bàsicament per estudiar les ones de muntanya i la seva interacció amb la part inferior de l’atmosfera.
Figura 6: Esquerra: Fotografia de l’equpament perfilador UHF. Dreta: Gràfica de les velocitats de vent mesurades sobre la vertical de l’aparell

 

  • Radiòmetre: El radiòmetre és un instrument passiu, que mesura la radiació que arriba a l’aparell de diferents bandes electromagnètiques i a partir d’aquesta informació pot inferir la temperatura i la humitat dels primers 8 km de l’atmosfera.
Figura 7: Esquerra: Fotografia del Radiòmetre. Dreta: Gràfica de les temperatures mesurades sobre la vertical de l’aparell

 

 

 

 

 

 

 

 

  • Windrass: Es tracta d’una eina eficaç per a efectuar mesuraments remots de variables meteorològiques en altura, donant informació sobre un volum de l’atmosfera dels perfils verticals de temperatura i vent prop del terra, fins a un nivell de 300 metres. Aquest aparell permet estudiar la formació i destrucció d’inversions i el comportament de la turbulència.

L’eina usa una doble tecnologia basada en la combinació de l’emissió de so i de radiació electromagnètica. D’una banda s’emeten pulsacions acústiques, els ecos dels quals en ser desplaçats pel vent permeten calcular el vent sobre l’aparell. Per altra banda, s’emeten ones electromagnètiques per captar la velocitat a la qual es mouen les ones sonores causades per les pulsacions acústiques, com que aquesta velocitat depèn de la temperatura, es pot determinar el perfil vertical de temperatura.

Figura 8: Esquerra: Fotografia del Windrass. Dreta: Gràfica de les velocitats de vent mesurades a la vertical de l’aparell

 

  • Radiosondatges: Els radiosondatges són una eina per estudiar l’estructura vertical de l’atmosfera. Les variables que s’obtenen són la temperatura, la humitat relativa, la pressió, la força i direcció del vent a diferents altures. El radiosondatge està format per un globus ple d’heli i una sonda que conté sensors meteorològics connectada a un radiotransmissor per enviar les dades, i un equip de GPS per posicionar en tot moment la sonda i extreure’n la velocitat i la direcció del vent.

 

Figura 9: Esquerra: Sonda i receptor que s’usen per fer els radiosondatges. Dreta: Gràfica dels perfils de vent, temperatura i humitat donats per un radiosondatge

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  • Globus captiu: Els globus captius usen la mateixa tecnologia que els radiosondatges però estan pensats per estudiar de manera profunda els nivells més baixos de l’atmosfera. Aquests globus no es deixen anar lliurement sinó que disposa d’un sistema que el manté captiu.
Figura 10: Esquerra: Exemple de manipulació de globus captiu. Dreta: Gràfica dels perfils de vent, temperatura i humitat donats pels globus captiu operat a la Cerdanya

 

 

 

 

 

 

 

 

  • Micro-radar de precipitació (MRR): De la mateixa manera que un radar convencional, el micro-radar detecta la precipitació a partir de l’emissió i recepció d’ones electromagnètiques. En aquest cas, en comptes de fer escombrades horitzontals, el MRR emet només un feix vertical, per conèixer l’estructura de la precipitació en valls profundes, que els radars convencionals no poden detectar a causa de l’orografia que l’envolta.
Figura 11: Esquerra: Imatge d’un micro radar de precipitació. Dreta: En aquesta figura queda molt ben il·lustrat com les muntanyes oculten la precipitació

 

 

 

 

 

 

 

 

  • Disdròmetre: És un aparell amb tecnologia làser que mesura la distribució de la mida dels hidrometeors i la velocitat a què cauen. A més, a partir d’aquests paràmetres permet deduir el tipus de precipitació (pluja, neu, aiguaneu, pedra, etc.) de forma automàtica.
Figura 12: Esquerra: Disdròmetre Parsivel fabricat per l’empresa OTT. Dreta: Mida i velocitat de la precipitació mesurada per un disdròmetre

 

 

 

 

 

 

 

 

  • Estació de balanç: L’estació de balanç és una estació meteorològica dissenyada especialment per estudiar la turbulència i els intercanvis entre el subsòl i l’atmosfera que es donen a nivell més superficial. Aquesta estació està formada per un termòmetre, un higròmetre, un anemòmetre sònic, un mesurador de CO2, sensors de subsòl de temperatura i humitat i un sensor de radiació.

 

 

Figura 13: Esquerra: imatge d’una estació de balanç. Dreta: Dibuix on s’il·lustra la turbulència

 

 

 

 

 

 

 

  • Ceilòmetre: Aquest aparell s’utilitza per mesurar l’altura de la base dels núvols. L’aparell està format per un emissor làser i un receptor. L’emissor emet un raig làser en la vertical i quan xoca amb les gotetes d’aigua o els aerosols una part d’aquest torna cap al receptor. Calculant el que ha tardat a pujar i baixar el raig es pot inferir l’altura de la base dels núvols.
Figura 14: Esquerra: Aparell ceilometre. Dreta: Dibuix on es veu la intensitat de retorn dels rajos làser emesos i l’altura de la qual provenen

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  • Sensors prop del terra: Per tal de mesurar la temperatura i humitat amb detall als 2 primers metres s’han instal·lat una sèrie de sensors en els nivells més baixos i pròxims a terra.

Figura 15: Esquerra: Distribució dels aparells en els primers 2 metres. Dreta: Temperatures mesurades pels aparells a diferents altures

 

  • Estacions meteorològiques automàtiques: Per tal d’estudiar les inversions tèrmiques i els efectes de les ones de muntanya al fons de la vall, s’han instal·lat 9 estacions meteorològiques mòbils (MeteoFrance) que s’afegeixen a les 5 fixes que ja disposa el Servei Meteorològic de Catalunya a la Cerdanya (Cadí Nord, Malniu, Tossa d’Alp, Das i Puigcerdà). També s’inclouen en aquesta xarxa les 2 estacions fixes d’AEMET (La Molina i Bellver de Cerdanya) i una altra de fixa de MeteoFrance (Sainte-Leocadie). Les estacions disposen d’un anemòmetre i un penell a 10 metres d’altura, un baròmetre, un termòmetre i un higròmetre a 1,5 metres d’altura, un pluviòmetre i sensors de radiació.

 

Figura 16: Esquerra: Distribució de les estacions fixes que el Meteocat té instal·lades a la Cerdanya. Dreta: Estacions que MeteoFrance ha instal·lat temporalment durant la campanya

 

 

 

 

 

 

 

  • Sensors de temperatura i humitat en transsectes altitudinals: Des de l’any 2011 es realitza una campanya observacional de temperatura i humitat a diferents altures i en diferents transsectes repartits al llarg de la Cerdanya. En total són 50 sensors de temperatura i humitat repartits en altures que van des dels 1000 fins als 2500 metres i que permet estudiar el comportament de la temperatura i humitat a la vall. L’anàlisi d’aquestes dades des del 2011 fins ara mostra característiques interessants de les inversions tèrmiques i la seva evolució.

 

Figura 17: Esquerra: Sensor de temperatura i humitat. Dreta: Perfils de temperatura de dos transsectes oposats, un situat a cara Nord i l’altra a cara Sud

 

 

 

 

 

 

 

 

  • Càmera d’alta resolució: Per tal de saber l’estat del cel i la presència de neu a les muntanyes, s’ha instal·lat una càmera d’alta resolució que fa fotografies panoràmiques de 360º.

 

Figura 18: Esquerra: Càmera d’alta resolució giratòria que permet fer fotografies de 360º. Dreta: Exemple de fotografia que fa la càmera cada 10 minuts

 

 

 

 

 

 

  • Agraïments

Des del Servei Meteorològic de Catalunya volem agrair la col·laboració que en tot moment hem rebut tant per part de les institucions com dels particulars de la comarca de la Cerdanya. En especial donem les gràcies al Consell Comarcal de la Cerdanya, i als ajuntaments d’Alp,  Bellver de Cerdanya, Das, Fontanals de Cerdanya, Isòvol, Prats i Samsor i Prullans, per facilitar-nos totes les gestions necessàries.

Agrair també al personal de Gestió Aeronàutica Ceretana i l’Aero-Club Barcelona Sabadell de l’aeròdrom de la Cerdanya, que en tot moment han col·laborat perquè tot tirés endavant. I als particulars que ens han cedit els seus terrenys per instal·lar els equipaments: Sr. Matías de Albert (Alp), Sr. Agustí Carcassona (All), Sra. Modesta Casamitjana (All), Sr. Josep Maria Clot (Soriguerola), Sr. Albert Maurell (Prullans), Sr. Pere i Àngela Casadessús (Isòvol). També agrair la inestimable col·laboració del Xavier Cruïlles i Ruaix, observador de la Cerdanya i col·laborador de la Xarxa d’Observadors Meteorològics (XOM) i la seva família.

 

 

 

Comentaris tancats.