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Ministerio de Ciencia, Tecnología y Medio Ambiente Centro de Investigaciones de Ecosistemas Costeros
Instituto de Meteorología
ANÁLISIS SINÓPTICO - ESTADÍSTICO DEL VIENTO
EN CUBA Y LA OCURRENCIA DE BRISAS MARINAS
Y TORMENTAS LOCALES SEVERAS EN LA PROVINCIA
DE CIEGO DE ÁVILA
RESUMEN
Tesis presentada en opción al grado científico de Doctor en Ciencias Meteorológicas.
Autor: Ing. Celso Pazos Alberdi. Tutor: Dr. Antonio de J. Fernández García.
CIEGO DE Á VILA 1998
1
INTRODUCCIÓN
Los avances de la Ciencia y la Tecnología a nivel mundial y el nivel científico alcanzado en Cuba en las
últimas décadas han contribuido a profundizar en el conocimiento sobre los procesos atmosféricos y su
relación con el comportamiento de diferentes variables meteorológicas en superficie. En Cuba se cuenta con
una fuerte tradición meteorológica, que ha posibilitado la reali1ación de múltiples investigaciones
relacionadas con el clima y que a la vez ha pennitido estudiar las peculiaridades de los sistemas sinópticos
que rigen los mecanismos de la circulación atmosférica en nuestra área de trabajo.
El viento es una de las variables meteorológicas de mayor impacto en la actividad socioeconómica.
Diferentes tipos de procesos sinópticos causan en ocasiones vientos fuertes sostenidos, que traen consigo
afectaciones a la economía. En condiciones meteorológicas extremas como las asociadas a los huracanes, las
bajas extratropicales intensas y otras, los vientos llegan a provocar desastres naturales sin precedentes que
producen pérdidas de vidas humanas. La predicción del viento a corto y mediano pluo es también de mucho
interés para la agricultura, la navegación aérea, los intereses marítimos. el turismo y los estudios de
contaminación atmosférica.
Los estudios del campo de viento a mesoescala son también de mucha importancia para la economía de un
país. La distribución espacio-temporal del viento a mesoescala determina la ocurrencia de las brisas marinas
y de otros vientos locales, que son el resultado de la interacción de los procesos sinópticos y las condiciones
físico-geográficas de una región en particular. La predicción a corto y mediano plazo del campo de viento a
mesoescala, constituye una tarea de vital importancia para la modernización de los servicios de pronósticos
de cualquier país.
En Cuba estos estudios presentan una elevada actualidad. El desarrollo socioeconómico alcanzado por el
pais, necesita que cada día se profundice más sobre el comportamiento del viento a mesoescala y que se
puedan establecer las características principales de esta variable, con relación a los procesos sinópticos tipos
de cada época del año. También es necesario continuar desarrollando métodos de pronóstico objetivos de
variables meteorológicas, que perfeccionen el sistema de predicción del país.
El estudio del viento mediante un enfoque sustentado en la climatología sinóptica de los procesos de
circulación que influyen sobre Cuba, es una herramienta pobremente explotada en las investigaciones de
mesoescala desarrolladas en el país hasta nuestros días. Es por ello, que toda investigación relacionada con
la identificación a mesoescala de los campos de variables meteorológicas, debe contener una elevada
componente sinóptico-climatológica. que posibilite identificar las situaciones análogas necesarias. La
selección de los análogos debe estar fundamentada en sistemas objetivos de clasificación de los procesos
sinópticos que influyen en superficie y en el aire superior simultáneamente.
No obstante. la complejidad de nuestra 1ona geográfica, ubicada en la zona tropical, que se caracteriza por
vientos del Este, elevadas temperaturas. alto contenido de vapor de agua. precipitaciones abundantes. una
masa de aire muy inestable y otros rasgos distintivos de la zona tropical, unido a las eventuales alteraciones
de este régimen por la irrupción de los procesos de latitudes medias y altas, hacen que el análisis del
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comportamiento de las variables meteorológicas tengan un enfoque diferente a los modelos conocidos para
otras regiones
Los programas de desarrollo económico y social del país imponen elevar la eficiencia de la vigilancia
meteorológica con el objetivo de salvaguardar los bienes materiales creados, proteger el medio ambiente y
dentro de él su principal recurso: el hombre; según se establece en la Estrategia Nacional Ambiental. Para
lograr tales propósitos se hace necesario fomentar la investigación científica en los sistemas de predicción
meteorológica y observaciones del tiempo, como partes integrantes del Servicio de Vigilancia
Meteorológica, uno de los de mayor relevancia en el quehacer meteorológico de cualquier país. por su
actuación sistemática y directa con la población y los diferentes sectores de la economía.
La presente investigación tiene como objetivo conocer el comportamiento del viento en Cuba. en
dependencia de los principales procesos sinópticos que dominan el tiempo en las diferentes regiones del país
y de las condiciones flsico-geograficas de cada territorio, profundizar en la climatología de la circulación
local de brisas marinas y su relación con las tormentas locales severas (t.l.s.) en la provincia de Ciego de
Ávila y desarrollar sistemas de pronóstico objetivo de esta variable, haciendo énfasis en la creación de un
sistema de predicción trihorario del viento para la provincia de Ciego de Ávila. Esta investigación le hará
una contribución importante al servicio meteorológico nacional, ya que por primera vez se obtiene un estudio
integral del viento en Cuba. de corte sinóptico-climatológico y con resultados concretos que aportan un
sistema objetivo de pronóstico trihorario del viento.
La novedad científica de la presente investigación puede ser enmarcada en los siguientes aspectos:
• La realización de un estudio de las particularidades de la mcsoescala del campo de viento en el horario
de las 18 UTC, en interacción con los principales procesos sinópticos que influyen en los períodos
lluvioso y poco lluvioso del año.
• La adición al concepto de brisas para la costa norte de Cuba de un cambio brusco en la intensidad del
viento. aún cuando su dirección permanezca sin o con poca variación, coincidiendo ésta con el flujo de
los alisios. Lo cual puede generalizarse también a la costa de sur de Cuba en los casos en que el !lujo
sinóptico coincida con la componente de la brisa en esta zona.
• La obtención de un sistema por análogos de pronóstico de viento a las 18 UTC para el territorio
nacional a muy corto plazo. En el presente estudio se establecen vínculos entre la actividad de tormentas
locales severas y la distribución espacio-temporal del viento en la provincia de ciego de Avila.
• Determinación por primera vez en Cuba de un sistema de pronóstico objetivo del campo de viento
trihorario en Ciego de Avila en el período lluvioso del año (Mayo-Octubre), válido para los horarios de
las 12, 15, 18, 21 y 00 UTC.
El principal método utilizado en la presente investigación, para el estudio del campo de viento, ha sido
soportado en el análisis sinóptico-estadístico de los componentes ortogonales del viento, en relación con los
principales procesos sinópticos que influyen en las dos estaciones principales del año. Se seleccionaron
algunos elementos básicos de la clasificación propuesta por Femández ( 1987), en el estudio de los campos de
temperaturas extremas y precipitaciones en el territorio nacional. l·.ste procedimiento estadístico conllevó la
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aplicación del concepto de análogos, que ha sido empleado por diferentes autores para el estudio de los
campos de variables meteorológicas a mesoescala [Naranjo ( l 986b). Femández ( 1987). Lapinel ( 1988)] Las
escalas de trabajo se corresponden con lo planteado por Orlanski ( 1975) y el Comité Estatal de la L' .R.S.S.
para la Hidrometeorología y el Control del Medio Ambiente ( 1985).
Con la aplicación de las técnicas del análisis estadístico de las variables meteorológicas y su conjugación con
los factores sinópticos de macroescala, en el presente trabajo se determinan las particularidades del campo de
viento en superficie en Cuba en diferentes épocas del año y en dependencia de las características fisico
geográficas de cada región Se profundiza en la ocurrencia de las circulaciones locales y de los fenómenos
locales severos. para lo que fue escogida la provincia de Ciego de Ávila por su posición geográfica y las
especificidades de su relieve.
Los resultados previstos en el presente tema de tesis, están entrelazados con diferentes proyectos de
investigación concluidos en los últimos años y otros que se encuentran en fase de ejecución en diferentes
programas del Sistema de Ciencia e Innovación Tecnológica del país. Los trabajos realiLados por Alfonso
( 1994 ), Femández et. al ( 1994 y 1997) han estado dirigidos a la obtención de métodos objetivos de
pronósticos de variables para el territorio nacional que están en correspondencia con los resultados de la
presente investigación.
La tesis esta compuesta por varios epígrafes y capítulos, que de conjunto con el resto de las informaciones
que la complementan. conforman una estructura única y debidamente entrelazada. que se inicia con la
Síntesis del trabajo. una breve Introducción. tres Capítulos temáticos. las Conclusiones y Recomendaciones.
un total de 165 Referencias Bibliográficas y dos secciones de Anexos para tablas y gráficos. El Capítulo 1
ofrece una Reseña bibliográfica. donde se realiza un análisis critico de la temática abordada en la tesis a
escala nacional e internacional. Más adelante en el Capítulo 2 dedicado al Análisis sinóptico-estadístico del
viento en Cuba, se efectúa un estudio pormenori1.ado del campo de viento en el horario de las 18 UTC. en
relación con los principales procesos sinópticos que influyen en los dos períodos fundamentales del año. Las
peculiaridades del campo de viento y de sus componentes ortogonales u y v posibilita el estudio objetivo
del proceso de confluencia y convergencia de las brisas en el horario analizado. Por último el Capítulo 3 se
refiere al estudios de las Brisas marinas . su relación con las tormentas locales severas y la determinación de
un sistema por análogos para el Pronóstico del viento trihorario en la provincia de Ciego de Avila. que
constituye a su vez la parte culminante del trabajo de tesis. En este capítulo se agrupan las características
climáticas del régimen de brisa en la provincia de Ciego de Avila. Se hace hincapié. en el vínculo existente
entre el régimen de brisas marinas. la formación de la zona de confluencia y la convergencia de las brisas
marinas y la ocurrencia de tormentas locales severas en la provincia de Ciego de Avila. Por último se
obtiene un sistema de pronóstico trihorario del viento en la provincia de Ciego de Avila, que descansa desde
el punto de vista metodológico en la selección de procesos análogos por métodos objetivos.
La tesis incluye Conclusiones parciales al terminar cada uno de los capítulos integrantes, más las
Conclusiones finales del trabajo. En el cuerpo de la tesis se incluyeron un total de nueve Figuras y 18 Tablas.
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que se complementan con las referidas en los Anexos para dar una visión gráfica de los resultados
alcanzados durante los años dedicados a esta investigación.
Los principales resultados del trabajo de tesis se encuentran automatizados y confonnan un paquete de
infonnaciones básicas para diferentes usos por una gama amplia de usuarios de los diferentes sectores de la
economía y la investigación científica. Los métodos de pronósticos propuestos para el campo de viento en
Cuba a las 18 UTC y el viento trihorario en la provincia de Ciego de Ávila se encuentran introducidos al
trabajo operativo del Departamento de Predicción Meteorológica del Centro Provincial de Meteorología en
Ciego de Ávila y en el Grupo de Hidrometcorología del Centro de Investigaciones de Ecosistemas Costeros
de Cayo Coco, ambos pertenecientes al Ministerio de Ciencia. Tecnología y Medio Ambiente de Cuba.
CAPITULO J: RESEÑA BIBLIOGRÁFICA SOBRE EL CAMPO DE VIENTO Y SU RELACIÓN
CON LOS PROCESOS SINÓPTICOS Y DE MESOESCALA.
El campo de viento es producto de la interacción de los procesos de la circulación de la atmósfera a escala
sinóptica con relación a las peculiaridades fisico-geográficas de cada región en particular. La complejidad y
variabilidad de un elemento tan importante como el viento. ha contribuido a que las investigaciones en este
campo sean muy limitadas y se hayan dirigido generalmente a sus valores extremos, en muchos casos
asociados a los ciclones tropicales, frentes fríos y a las tonnentas locales severas, etc. También existe en el
trabajo operativo un método de pronóstico objetivo de viento a las 18 UTC. obtenido por Femández et. al
(1994).
Esta temática no tiene un tratamiento tan detallado en la literatura cubana como para las temperaturas
extremas, nubosidad, precipitaciones y otras variables meteorológicas. Sm embargo. paulatinamente, los
trabajos sobre el comportamiento del viento comenzaron a alejarse un poco de la tradicional climatología
descriptiva y aparecieron algunos modelos teóricos para la caracterización de la velocidad máxima absoluta
del viento (racha máxima) como la aplicación de la ley Log-nonnal por Kissm-Semeonov ( 1968). la ley de
Frecht por Limia. Portela y Vega (1980), la ley de Gumbel por Popov. Komash y Osipova (1982). las leyes
de Gumbel. Frechet, Goodrich, Gandin y Log-normal por Vega, Morozov y Limia ( 1985). Otros resultados
obtenidos por Aurov et. al ( 1990) presentaron la aplicación de la distribución de Jonhson en la
homogeneización de datos del viento sobre Cuba para la región occidental del país.
El viento experimenta fuertes íluctuaciones espacio-temporales, lo cual está en correspondencia con las
propias variaciones de los campos de presión, temperatura y de las condiciones locales. Desde el punto de
vista teórico se conoce que el viento real (Vr) es el vector resultante de la componente geostrófica (Vg) dada
por el campo bárico sobre la región. la ageostrófica (Vg') motivada por la baroclmicidad o disturbios de
carácter sinópticos, la influencia local de la brisa (Vb) con una gran incidencia en nuestro país, la
componentes orográficas y locales (Vor y Vli), la producida por disturbios de menor orden de magnitud
como la turbulencia (Vdj), la referida a la fuerza desviadora de Coriolis (Ve) y la componente de la fricción
(-Vf). Carnesoltas ( 1986).
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Diferentes autores [Millás (1935), Burlutsky (1973), Lecha, et al (1979), Trusov, Izquierdo y Oíaz (1983),
Esperón y Rego ( 1984), Lecha ( 1985), Femández ( 1987). Lecha y Llanes ( 1988), Suárez et. al ( 1989) y
otros] han estudiado la influencia de los procesos sinópticos sobre las condiciones del tiempo en Cuba. En el
estudio de otros campos meteorológicos en Cuba se han utilizado varias clasificaciones de los procesos
sinópticos. Entre las más conocidas se encuentran las de Burlutsky ( 1973), Femández ( 1987) y Lapinel
(1988).
La formación de la circulación local de brisa es producto del calentamiento desigual del aire sobre la
superficie terrestre y marítima, lo que produce la formación de un pronunciado gradiente térmico y de
presión atmosférica, que trae consigo un movimiento horizontal del aire de mar a tierra por el día (brisa
marina) y de tierra a mar por la noche (terral). En el caso de Cuba al ser una isla, la circulación local de
brisa sucede en ambas costas, por lo que existe una zona de confluencia que se caracteriza generalmente por
la existencia de convergencia en las componentes del viento en superficie, Femández. et. al (1994). Durante
la noche aparece el efecto contrario y el desequilibrio térmico entre las costas y el mar, causado por el
enfriamiento de la superficie de la tierra, crea una linea asintótica de divergencia en el viento. que está
asociada a la brisa terrestre o terral como también se le conoce.
Las investigaciones sobre las brisas marcan una nueva etapa con los trabajos de !.echa et al ( 1979). Osorio et.
al ( 1980), Saenz ( 1982), Rey ( 1982), Alfonso ( 1984). Hemández y Elizarde (inédito) donde por primera
vez se plantea la existencia de convergencia en el flujo medio producto de la brisa. Otro de los parámetros
que diferencian las características de las brisas en ambas costas del territorio es la hora en que se inicia el
mecanismo de génesis de este proceso. Rivero ( 1978 y l 985b) para la provincia de Camagiley, Osorio et. al
( 1980) para la estación Casablanca, Saenz ( 1982) para Sancti Spiritus, Rey ( 1982) para Cien fuegos y Batista
( 1984)
Para la explicación de la circulación local de las brisas en Cuba. es necesario abordar la interacción de
ésta con los procesos que ocurren a escala sinóptica. Desde el punto de vista estadístico uno de los
primeros trabajos fue desarrollado por [Gentry y Moore ( 1954)] ) luego por los modelos numéricos [Anthes
( 1978) y Estoque (1962)].En la definición del concepto de brisa se tienen los trabajos de Defant ( 1951 ),
Burman ( 1969) y Guralnik, Dubinski y Manikonova ( 1972) que plantean que es la componente
perpendicular del viento con respecto a la linea costera. Según Petterssen ( 1973) y Jansá ( 1974) la brisa
marina en su comienzo sopla atravesando las isobaras paralelas a la costa, sin embargo, cuando pasa el
tiempo y aumenta la velocidad del viento. la fuerza desviadora de Coriolis debido a la rotación terrestre hace
sentir su influencia y el viento tiende a colocarse en el sentido de las isobaras. Hourwitz ( 1947) y
Schmidt ( 1947) sustentan la hipótesis de que en un período de 24 horas, en ausencia de flujo a mayor
escala, la brisa debe girar 360°. En las condiciones de Cuba, Camcsoltas ( 1986.) propone definir la brisa de
la forma siguiente: componente del viento real que, en ausencia total de otro flujo, surge perpendicular a la
línea costera y tiene por origen el calentamiento desigual entre el aire sobre la isla y sus mares adyacentes.
Esta definición presupone que la brisa es una de las componentes de la resultante medida en los
instrumentos.
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Las mesocirculaciones del régimen de viento influyen en el desarrollo de fenómenos convectivos. a los
cuales se vinculan gran parte de las precipitaciones asociadas al calentamiento diurno en el período
lluvioso, Alfonso ( 1994 ). Entre la nubosidad convectiva y el mecanismo de la circulación local de brisa,
existe un estrecho vínculo, y así se puede comprobar que la convección térmica generada por el
calentamiento superficial en la zona de máxima convergencia es consecuencia del eficiente mecanismo de
la brisa.
Los mecanismos de circulación local de las brisas propician la formación de una zona de convergencia fuerte
de los flujos hacia el interior del territorio, lo que se relaciona con la ocurrencia de otros fenómenos
meteorológicos peligrosos. Alfonso (1994). Un tratamiento especial han recibido las relaciones existentes
entre las circulaciones locales de brisas y la ocurrencia de tormentas locales severas y de tomados débiles en
la Florida, Byers y Rodebush ( 1948), Gentry y Moore ( 1954 ). Ncumann ( 1971) y Kelly et. al ( 1978).
Burlutsky ( 1973) estudió el comportamiento de las turbonadas en los meses de verano. detectando el carácter
de mesoescala y de relativa independencia que presentan estos sistemas. Alfonso ( l 986a) encontró que en
los meses de julio y agosto la mayor parte de las precipitaciones se producen como consecuencia de los
chubascos y tormentas eléctricas que influyen en esa época del ai1o y que los sistemas de brisas condicionan
la distribución de la actividad convectiva con sus máximos desplazados en un sentido u otro de acuerdo con
la orientación de sus costas y el sentido del flujo a escala sinóptica.
Aunque los ciclones tropicales acapararon desde tiempos remotos la atracción de los pobladores de la zona
tropical, Poey ( 1855) dedicó un trabajo a las gran izadas ocurridas en Cuba. Ortíz ( 1977) relacionó los casos
más relevantes de tomados en el siglo pasado. En la definición del concepto de las tormentas locales
severas, la profundización de los conocimientos científicos alrededor de estos fenómenos y el
establecimiento de patrones favorables para su ocurrencia, tuvo un papel sobresaliente la figura del notable
meteorólogo cubano, Dr. Amaldo Alfonso Fernándcz ( 1946-1996) cuya obra científica estuvo en gran
medida dedicada al estudio de los fenómenos locales severos en Cuba.
En Cuba esta temática ha sido abordada en diferentes ocasiones por muchos de los autores citados en esta
investigación. No obstante, Camcsoltas ( 1986) enfatitó que aún se requiere la determinación por
métodos estadísticos de los parámetros mesosinópticos que intervienen en los modelos de las brisas.
Al fon so ( 1994) precisó que aún resu Ita insuficiente la información sobre las tormentas locales severas en
cada uno de los territorios. por lo que la presente investigación pretende enriquecer el conocimiento sobre el
comportamiento del campo de viento en Cuba a las 18 UTC, la circulación local de brisas marinas y su
relación con las tormentas locales severas en la provincia de Ciego de Ávila.
La consulta de la bibliografia disponible posibilita la creación de las bases fundamentales para la realización
de un estudio pormenorizado del campo de viento en el territorio nacional, tomando como representativo el
viento en el horario de las 13:00 hora local ( 18 UTC}. La amplia gama de procesos sinópticos caracterizados
por la clasificación propuesta por Femández ( 1987), sirvió de base fundamental para estudiar el campo de
viento en Cuba en los dos períodos principales del año y desarrollar un sistl!ma estadístico-sinóptico para el
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pronóstico de viento a las 13:00 hora local. Si bien es cierto que el viento en ese horario es representativo de
la brisa marina en el momento del día en que se produce el máximo calentamiento superficial. se hace
necesario puntualizar sobre las caracterlsticas particulares del fenómeno. atendiendo a la hora de comienzo y
tenninación. la dirección básica del viento resultante, la relación de las brisas con las t.l.s. y otros parámetros
de interés. Un estudio de estas características conllevarla el procesamiento de una fuente muy amplia de
infonnación trihorana del viento en Cuba. por lo que se decidió reducir esta parte de la investigación al
territorio de la provincia de Ciego de Ávila.
El análisis detallado de la brisa en Ciego de Ávila puede servir de base también para desarrollar un sistema
de pronóstico objetivo de viento trihorario para ese territorio. Este sistema se puede fundamentar en la
selección de procesos análogos. El desarrollo alcanzado por la modelación hidrodinámica posibilita la
evaluación de estos análogos y de esta manera conocer las variaciones espacio-temporales del régimen de
viento y de la brisa marina en el territorio avileí'lo. Un sistema de estas características posibilitaría la
obtención por primera vez en Cuba de un modelo de pronóstico objetivo de viento para períodos trihorarios.
lo cual sería un resultado novedoso y de aplicación inmediata en el Sistema Nacional de Predicción
Meteorológica
CONCLUSIONES PARCIALES
1.- Los estudios realizados sobre brisa y viento a mesoescala a nivel mundial indican la necesidad de
continuar profundizando sobre las particularidades de los mecanismos de circulación a mesoescala. que son
resultados de la interacción de los procesos sinópticos y de las peculiaridades fisico-geográficas de una
región. En Cuba, ubicada en la zona tropical, estos procesos adquieren un carácter más complejo, debido a la
debilidad de los gradientes de presión atmosférica, el fuerte calentamiento superficial que ocurre como
consecuencia de los procesos de radiación y al elevado contenido de humedad que caracteriza esta parte del
planeta.
2.- La modelación del campo de viento a mesoescala es una tarea compleja. que puede ser enfrentada por
técnicas fís1co-estadíst1cas. Los estudios realizados en La Florida. Cuba y otros países demuestran el papel
importante que Juega la bnsa en el desarrollo de procesos convectivos de mesoescala en el área tropical y
subtropical durante los meses de verano. La génesis de la llamada zona de convergencia de las brisas
estimula el desarrollo de los procesos convectivos típicos del período lluvioso del aí1o y también está
relacionada con la formación de las t.l.s.
3.-Los aspectos abordados en este capitulo crean las bases necesarias para desplegar un estudio fisico
estadlstico del campo de viento en Cuba, en relación directa con los procesos sinópticos que influyen sobre la
isla y la época del aí1o. Además se hace necesario profundiair sobre las características climatológicas de la
brisa y su vinculación con las t.I.s., así como obtener métodos objetivos de pronóstico de viento que puedan
ser empleados en el servicio con éxito.
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CAPITULO 2: ANA LISIS SINÓPTICO-ESTADISTICO DEL CAMPO DE VIENTO EN CUBA
Utilizando la clasificación de Femández ( 1987) como base se realizó el tratamiento estadístico del campo de
viento y sus resultados se muestran en la Tabla I en dependencia de la época del año, el tipo de situación
sinóptica y para cada una de las regiones de estudio. En el período poco lluvioso, los anticiclones
continentales se subdividen en dos grupos: AC-1 cuando la dirección del viento es de componente Norte y
AC-2 cuando predominan los vientos de región Nordeste. Se incluyen también los Anticiclones
Subtropicales (AS) y los Sistemas Frontales que abarcan los frentes fríos (FF) y las líneas prefrontales (LPF).
En el período lluvioso los Anticiclones Subtropicales se dividen en dos tipos, AS-1 cuando prevalece el flujo
del Este y AS-2 cuando domina el flujo proveniente del Sudeste. Se incluyen también las perturbaciones
tropicales (PD representativas de las ondas, hondonadas, etc. y los ciclones tropicales (CT).
El análisis del campo de viento del período lluvioso del aflo demostró que la clasificación propuesta por
Fernández no presentaba diferencias significativas, por lo que se adoptó el esquema de clasificación
presentado por Aurov et al ( 1990) que tiene en cuenta la información aerológica de la capa 850-500 hPa,
( Tabla 2), de acuerdo con los siguientes criterios:
• Tipo 1: Dirección media del viento en la capa 850-500 hPa menor a 90 grados.
• Tipo Il: Dirección media del viento en la capa 850-500 hPa entre 90-125 grados y velocidad media del
viento inferior a 7 m/seg.
• Tipo IJJ: Dirección media del viento en la capa 850-500 hPa entre 90-125 grados y velocidad media del
viento igual o superior a 7 m/seg.
• Tipo IV: Dirección media del viento en la capa 850-500 hPa mayor a los 125 grados.
• Tipo V: Influencia de ciclones tropicales.
Tabla I Número de dfas (N) y frecuencia de ocurrencia(%) de los diferentes tipos de procesos
sinópticos en las regiones de estudio para cada época del aflo (Período 1976-1982).
Regiones de estudio
Periodo del Tipo de situación Occidental Central Oriental
afio sinóptica N % N % N %
AC- 1 80 19,3 77 18,6 56 13,5
Poco AC- 2 160 38,6 153 36,8 134 32.3
lluvioso AS 89 21,4 105 25,3 137 33,0
FF 47 11,3 53 12,8 72 17,3
LPF 39 9,4 27 6,5 16 3,9
Total 415 100,0 415 100,0 415 100,0
AS - 1 208 47,9 172 39,6 145 33,4
Lluvioso AS-2 118 27,2 176 40,6 225 51,8
P T 98 22,6 76 17,5 48 11, 1
CT 10 2,3 10 2,3 16 3,7
Total 434 100,0 434 100,0 434 100,0
Tabla 2 Número de días (N) y frecuencia de ocurrencia (%) de los diferentes tipos de procesos sinópticos para cada región en el período lluvioso ( 1976 - 1982).
Tabla .3 Principales estadígrafos de las componentes zonal (numerador) y meridional (denominador) del viento en la Región Central de Cuba.
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En la Tabla 3 se muestra para cada una de las estaciones meteorológicas de la región central de Cuba los
principales estadígrafos calculados de las componentes ortogonales del viento u y v: la media (X). la
varianza (S2) y desviación típica (S), considerada como la más importante de las medidas de dispersión
[Carballo (1980)). De forma general se observa que los valores medios de la componente zonal resultan
siempre negativos y en la mayoría de los casos sus valores absolutos son superiores a los de la
componente meridional
Para evaluar la magnitud de los procesos que contribuyen a la fonnación del régimen de viento se puede
utili:t.ar un conjunto de características estadísticas y entre las de mayor significación: Gandin y Kogan
( 1976), Burman e lvus ( 1977) e lvus ( 1978) señalan que resulta adecuado considerar la variación espacial
del coeficiente de correlación (r) entre las estaciones meteorológicas. Con la utilización de una rejilla con
un paso de 30 km. en las direcciones (Este-Oeste y Norte-Sur), se realizó el análisis en cada región
según la época del año y los tipos de situaciones sinópticas. Como condición general se observó que el
radio de correlación de r fue mayor en el período poco lluvioso del aí'io. cuando las características espaciales
del campo de viento están más predeterminadas por la influencia directa de los procesos sinópticos tipos.
En el período lluvioso, las condiciones locales tienen un papel preponderante. disminuyendo
considerablemente el radio de correlación. El campo de viento presentó mucha mayor homogeneidad en la
dirección Este-Oeste que con respecto a la dirección transversa Norte-Sur.
Para el análisis de la mesoestructura del campo de viento en territorio de Cuba fueron construidos los mapas
de distribución de las componentes zonal (u) y meridional (v) del viento, así como los mapas de flujo
para cada período del aí'lo por separado y para cada tipo de situación sinóptica, (según la clasificación
seleccionada). Las Figura I y 2 muestran los campos de flujo medio en dependencia de los principales tipos
de procesos sinópticos clasificados por el autor. La simple inspección de estos mapas muestra la existencia
de diferencias significativas en el campo de flujo de las 18 UTC. con respecto a los diferentes tipos de
procesos analizados. Es decir, para cada una de las situaciones sinópticas seleccionadas. se obtiene un campo
de viento a mesoescala que caracteriza la interacción del proceso sinóptico dominante con las condiciones
fisico-geográficas de cada región en particular.
La distribución espacial del campo de viento a mesocscala y los valores esperados del viento por localidades.
posibilitó el diseí'lo de un sistema sinóptico-estadístico de pronóstico de viento a las 18 UTC. El método
sinóptico-estadístico constituye un sistema de pronóstico por análogos. que se fundamenta en la detección
por parte del sinóptico del tipo de proceso que regirá las condiciones del tiempo en las próximas horas
acorde con la clasificación descrita. A cada uno de estos tipos le corresponde una carta que ilustra la
distribución espacial del régimen de viento a las 13:00 hora local, que es el período que con mayor
probabilidad se establecen las circulaciones locales debido al calentamiento y a su ve:t el menos perturbado
por sistemas convectivos que se reflejan en la escala mesoganma de Orlanski ( 1975). La Tabla 4 muestra a
manera de ejemplo, la salida de los pronósticos por"localidades por el método sinóptico-estadístico
fundamentado en la selección de análogos.
Figura I Mapas del flujo medio del viento para los diferentes tipos de situaciones sinópticas del período poco lluvioso.
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Figura 2 Mapas del flujo medio del viento para los diferentes tipos de situaciones sinópticas del período lluvioso.
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Tabla 4. Pronóstico puntual de dirección y velocidad del viento para cada estación meteorológica en dependencia del tipo de situación sinóptica para el período poco
lluvioso. para diferentes localidades del país.
Eslacioncs AC·I AC-2
Región Provincia Meteorológicas Dirección V cloc. Dilm:ión
Orados Rumbo (mis) Orados Rumbo
Occidental Pinar del Río Cabo de San Antonio 25 1'E 5,9 61 !SE
La Palma 21 J', 4,4 68 E
Bahía llonda IS 1', 4.1 53 't'.E
Isabel Rubio 22 N 4.0 102 E
Pinar del Rfo 9 N 4.1 80 E
Pa:;o Real de San D s N 3.9 87 E
La Habana Güira de Melena 11 N 4,4 75 E
Batabanó 12 N 2.9 94 E
Guines 6 N 3.9 52 !SE
Ciudad de la Casablanca 15 N 5,8 53 :SE
Habana Santiago de las Vegas 12 N 4,8 54 !SE
Central Matan.fas Matan1as 25 NE 3.2 69 1:
Unión de Re)es 12 N 3,9 65 �E
Indio llatuC) 12 N 4,9 57 NE
Colón 6 N 3,8 56 1'.E
Playa Girón 17 N 3,8 86 E
Villa Clara Sagua la Grande 355 N 3.5 54 :-;1;
Caibaricn 7 � 2,7 66 NE
Yabil 5 N 4.4 56 l\E
Cicnfuegfü Aguada de Pasajero� 8 N u 55 :S.E
Cienfue¡ws 17 N 4.1 57 l'\E
Sancti Sancti Splritus 358 N 3.9 -15 :S.E
Spiritus Tope, de Collantes 10 N 2,5 46 SE
Trinidad 359 N 1.4 91 E
Ciego de Camilo Cienfucgos 6 � -1.4 55 !'.E
,\\ ita Vencwcla 22 ¡,.; 4,3 60 r-:E
Júcaro 24 !'lE 3.6 66 :-,¡E
Vcloc.
(mis)
3.8 1,7 2.3 3,4 2.8 3.4
1.5
1,6 2.2
4.6 2,9
2.5 2,8 3.4 2.5 1,8
3,7 2,9 3,7
3,8 3,1
2.4 1,6 1,2
u
4,0 3,1
Tipos de si1U8cióo siaópdca
AS
Dilección Vcloc.
Orados Rumbo (mis)
123 SL 3,9 144 SE 2.4 143 SE 1,8 123 SE 4.5 116 SE 3,1 119 SE 4.5
161 s 3,8 145 <.¡[ 1,9 140 SE 2.5
136 SE 2.2 148 SE 2.6
136 SE l.l
133 Sl 2.0130 SI 2,1123 SI: 1,4148 SE 3,9
90 E 3,0 90 E 3,0
104 E 2.9
128 SE 2,1 170 s 2,0
116 Sl 1,5 113 SI 1,5 l.U SI 3,3 86 E 3,9
10.'i E 2.3 136 SE 1,.5
FF LPF
Dnc:ción Vcloc. Dirección
Orados Rumbo (mis) Orados Rumbo
165 s 0,8 174 s
226 sw 0,4 204 sw
52 "'L 0.2 186 s
167 s 1.0 175 s
167 s 0.5 173 s
184 s 1,3 164 <.¡
176 s 1.3 180 s
121 SE 0.8 150 SL
194 s 1.3 184 s
241 w. 1.2 211 sw
198 s 1,3 191 s
305 NW 0,5 216 W,
240 sw 0,5 207 SW
272 \\! 0,6 210 sw
238 sw 1.0 210 sw
186 s 1,3 176 s
237 <.¡\\ 0,6 207 sw
57 NE 0,9 103 E
221 S\\ 1,6 209 sw
214 S\\ 0,8 188 s
194 s 2,2 193 s
178 s 0,9 165 s
154 SE 0.5 161 s
186 s 1,4 177 ...
179 s 0,7 165 s
194 s 1,) 190 s
192 ', 1,5 190 s
V cloc.
(mis)
3,0 1.4 1.0 2,3 1.7
2.6
3,1 1,7 2,1
2.6 2.5
1.5
2.2 2.2 2,0 3.2
1,4 1,0 2.5
2.6 3,9
1.8 1,1 1.8
2.3 2.2 2.3
14
Tabla 4 Continuación ...
Tipos de situación sinóptica
Estaciones AC-1 AC-2 AS FF LPF
Región Provincia Meteorológicas Dirección Veloc. Dirección Veloc. Dirección Veloc. Dirección V cloc. Dirección Veloc.
Grados Rumbo (mis) Grados Rumbo (mis) Grados Rumbo (mis) Grados Rumbo (mis) Grados Rumbo (mis) Oriental Camagüe; Esmeralda 24 NE 1,9 68 E 2,0 103 E 1.3 36 NE 0.5 193 s 0.6
Nuevitas 13 N 5,0 65 NE 5,2 86 E 4,4 47 NE 2,6 94 E 2,2 florida 28 NE 5.3 64 NE 4,4 119 SE 2,2 42 NI:. 1,5 207 sw 1.0 Camagüey 22 N 4.1 55 NE 5,1 91 E 3,4 34 NE l.3 235 sw 0,7 Santa Cruz del Sur 50 NE 3.2 108 E 3,0 154 SE 3,0 148 SE 1,3 188 s 2,4
Las Tunas Puerto Padre 23 NE 3.2 63 NE 4,2 77 E 3,6 44 NE 1.8 61 NE 1,5 Las Tunas 32 NE 3,7 63 NE 3.7 89 E 2,2 19 N 0,8 315 NW 0,1
Holguín Punta Lucrecia 360 N 2,7 65 NE 3.0 94 E 3.1 61 NE 1,8 83 E 2.1 Pinares de Mayar! 2 N 4.0 57 NE 3,4 103 E 1.7 71 E u 144 SE 1,7
Granma Cabo Cruz 12 N 6.3 73 E 1,8 124 SE 3,8 85 E 1,2 133 SE 2,2
Manzanillo 9 N 2.3 27 NE 2.7 358 N 1.2 340 N 1,2 284 w 1.6 Santiago de Santiago de Cuba 4 N 2.7 89 E 0.7 171 s 2.0 173 s 0,9 172 s 2,5 Cuba Gran Piedra 27 NE 3,8 43 NE 2.1 133 SE 1,2 150 SE 0,7 170 s 1,1 Guantánamo Caí manera 359 N l. 7 133 SE 1.9 149 SE 3,6 171 s 2,5 179 s 3.3
Tecnológico de la caila 344 N 3,7 46 NE 1.2 119 SE 1.9 102 E 0,8 167 s 1.3 Maisf 4 N 4.9 50 NE 4.1 88 E 3.9 83 E 2,1 95 E 2,5
15
Para evaluar el cumplimiento del pronóstico de la dirección y velocidad del viento, por el método
sinóptico-estadístico presentado en este trabajo, se utilizaron los rangos que establece la metodología para la
evaluación de los pronósticos del tiempo del Instituto de Meteorología. En la Tabla 5 se presentan los
resultados de esta valoración para el pronóstico puntual en las tres estaciones meteorológicas y en la
provincia de forma general. Se obtuvo un cumplimiento medio del 78,9% para la dirección y de 81,9% para
la velocidad del viento
Como se muestra en la Tabla 6 el error medio en el pronóstico de la dirección del viento fue de 42 grados, el
cual varía desde 39 grados en Camilo Cienfuegos hasta 46 grados en Venezuela. El error medio del
pronóstico de la velocidad del viento fue de 1, 9 m/seg y varía desde 1, 7 m rseg en Júcaro hasta 2.1 m lseg en
Venezuela, donde se presentaron los máximos de los errores medios para ambas variables. En la Tabla 7 se
muestran los resultados del método sinóptico estadístico de pronóstico para las diferentes regiones del país en
una muestra independiente del año 1990, mientras que la Tabla 8 muestra el resultado de las comparaciones
realizadas con el pronóstico de persistencia.
Tabla 5 Cumplimiento del pronóstico sinóptico - estadístico para las variables de dirección y velocidad del viento en las estaciones meteorológicas de la provincia Ciego de Ávila en el período poco lluvioso 1986 - 1990.
Dirección Velocidad
Estación Pronósticos Pronósticos % Pronósticos Pronósticos % Meteorológica Emitidos Correctos Cumplimiento Emitidos Correctos Cumplimiento
Júcaro 296 230 77,7 296 252 85.1 Venezuela 296 227 76,7 296 215 72,6
C.Cienfuegos 296 244 82,4 296 260 87,8
Total 888 701 78,9 888 727 81.9
Tabla 6 Error medio en el pronóstico de dirección y velocidad del viento en la provincia Ciego de Ávila ( 1986 - 1990) según el método sinóptico - estadístico.
Camilo Situación Júcaro Venezuela Cienfue1os Total Provincial
Sinóptica DO V DD V DO V DO V
Grados mis Grados mis Grados mis Grados mis
AC- 1 28 2.3 37 1,7 37 1,0 34 1.7
AC - 2 33 2.1 25 2.2 26 1,6 28 2,0
AS 48 1.5 58 2,1 42 1,8 49 1.8
FF 21 1.5 47 3,0 67 3.0 45 2.5
LPF 7 0,6 70 1,1 160 0.6 79 0.8
Total 41 1.7 46 2,1 39 1,8 42 1,9
16
Tabla 7 Cumplimiento del pronóstico sinóptico-estadístico por regiones de las variables de dirección y velocidad
del viento para la muestra independiente (Año 1990).
Dirección Velocidad Periodo Regiones Pronósticos Pronósticos %de Pronósticos Pronósticos %de
del allo Emitidos Correctos Cumplimiento Emitidos Correctos Cumplimiento Occidental 160 152 95,0 160 154
Poco Central 157 151 96,2 157 153 lluvioso Oriental 148 134 90.5 148 138
Sub-Total 465 437 94,0 465 445
Occidental 184 171 92,9 184 176 lluvioso Central 184 173 9-',0 184 176
Oriental 184 161 87.5 184 173
Sub-total 552 505 91.5 552 525
Anual Total 1 017 942 92,6 1 017 970
Tabla 8 Comparación de los resultados del método sinóptico-estadístico de pronóstico de dirección y
velocidad del viento en Cuba con el pronóstico de persistencia para una muestra de
300 casos del año 1990.
Estaciones Error medio absoluto meteorológicas Dirección (grados) Velocidad (m/scg)
Pronóstico Pmistencia Pronóstico Persistencia Casablanca 21 35 1,9 3,9
Unión de Reyes 18 29 2.1 3.0
Sagua la Grande 21 38 1,8 3,2
Caibarién 19 36 1.7 2,9
Pinar del Rfo 26 41 1.9 2.8
Cien fuegos 24 42 1,8 2.6
Camilo Cienfuegos 17 27 2,3 4,1
Camagiley 21 36 1.8 3,1
Cabo Cru1: 16 25 1,9 3,2
Maisí 19 29 1.5 2,9
Júcaro 27 55 1.3 2,0
Punta Lucrecía 21 31 1,6 2.5
Puerto Padre 18 33 2.2 3.9
Las Tunas 25 38 1,8 2.6
Promedio 21 35 1.8 3,1
CONCLUSIONES PARCIALES
96,2
97.4
93,2
95,7
95,6
95,6
94.0
95,1
95,4
I. El campo de viento a mesoescala en el territorio nacional. toma diversas configuraciones en
dependencia del tipo de proceso sinóptico. La distribución espacial de los componentes ortogonales del
viento (u y v). denotan el resultado de la interacción de los procesos sinópticos con las condiciones ftsico
geográficas de cada región del país.
17
2. En presencia de los anticiclones continentales del tipo AC-1,la componente meridional negativa adquiere
un peso fundamental en la distribución espacial del campo de viento a las 18 UTC. denotando un marcado
fluJo de componente Norte sobre la mayor parte de la isla. En los Anticiclones Continentales del tipo AC-2,
característicos de los procesos migratorios de la costa oriental del continente, se presenta un equilibrio
definido entre las componentes ortogonales negativas que establecen un flujo del Nordeste en el territorio
nacional. Los anticiclones subtropicales muestran el predominio de las corrientes del este, con componentes
meridionales que reflejan el mecanismo de circulación de las brisas en ambas costas del país. Los sistemas
frontales (frentes fríos y hondonadas prefrontales) toman una distribución muy definida en la mitad
occidental de la isla, asociados al flujo del norte de los sistemas continentales que siguen a los frentes o al
marcado campo de flujo de región sur que los preceden. En la mitad oriental de Cuba, esta distribución se
toma más difusa y más mezclada con los procesos anticiclónicos.
3. En el período lluvioso del ai'lo, la componente del Este caracteriza la distribución espacial del viento a lo
largo de la isla. En estos casos, predomina también el sistema de circulación de las brisas marinas en ambas
costas. que es típico de esta época del ai'lo y toma configuraciones específicas en relación con el proceso de
circulación. predominante. La estratificación propuesta por el autor, particulariza los tipos de anticiclones
subtropicales y como resultado de este procedimiento de clasificación, se obtuvieron distribuciones
particulares del régimen de brisa que determinan la ubicación de la zona de convergencia de las brisas. Este
resultado demuestra desde el punto de vista sinóptico-climatológico, la validez de los estudios preliminares
que han realizado otros autores en la detección de la zona de convergencia de las brisas y su estrecho vinculo
con la actividad de chubascos y tormentas eléctricas en horas de la tarde y primeras horas de la noche.
4. El campo de viento encontrado en el horario de las 18 UTC, para cada un de los procesos sinópticos
analizados, posibilitó la creación de un método de pronóstico objetivo de viento a muy corto plazo, basado
en el uso de las cartas análogos. Soportándose en los principios de la técnica del pronóstico perfecto, pueden
ser clasificadas las cartas del tiempo en superficie y obtener el esquema análogo de distribución espacial de
viento esperado La validez de este método fue probada en muestras independientes de datos con resultados
satisfactorios y constituye una herramienta importante de apoyo para el pronóstico de viento a muy corto
plazo en el territorio nacional.
5 Los parámetros estadísticos que caracterizan la distribución espacial de los componentes ortogonales del
viento en cada uno de los procesos sinópticos estudiados, demuestran que en el período poco lluvioso del
año, los procesos de circulación a escala sinóptica juegan un papel regulador en la distribución espacial del
viento. En los meses de verano, cuando predominan los anticiclones subtropicales, asociados a débiles
gradientes de presión atmosférica, las condiciones locales presentan el peso fundamental con una marcada
variabilidad espacial de la componente meridional del viento (representativa del mecanismo de circulación
de las brisas de ambas costas del país).
18
CAPITULO 3: CLIMATOLOGÍA DE LAS BRISAS Y SU RELACIÓN CON LAS TORMENTAS
LOCALES SEVERAS. MÉTODO SINÓPTICO-ESTÁDISTICO POR ANÁLOGOS PARA EL
PRONÓSTICO TRIHORARIO DEL VIENTO A MESOESCALA EN LA PROVINCIA DE CIEGO
DE ÁVILA
La Tabla 9 muestra los resultados más importantes de las características de la brisas en ambas costas de la
provincia de Ciego de Avila. Existen diferencias significativas en el comportamiento de las brisas. dado por
la hora de comienzo, terminación. duración y otros parámetros que brindan una información climatológica
detallada del fenómeno. Uno delos resultados más elocuentes que se manifiestan en la investigación. está
relacionado con la existencia de diferencias significativas entre los mecanismos generadores de la brisa y sus
características climatológicas en la costa norte con respecto a la sur.
La relación entre la ocurrencia de las t.l.s. y las brisas ha sido estudiada con anterioridad, destacándose las
contribuciones realizadas por Alfonso ( l 994) en el estudio ponncnorizado de estos fenómenos de
mesoescala. Algunos de los resultados más importantes alcanzados en la tesis se presentan en la Tabla 10.
donde se observan la cantidad de días reportados con t.l.s. y sus diferentes tipos: tomados. granizadas.
turbonadas y nubes de embudo. En la Tabla 11 se relaciona el comportamiento a nivel de municipio de las
afectaciones de t.l.s. en el período 1978-1982.
Las Tablas 12 y 13 muestran la ocurrencia de t.l.s. para cada ai'lo, asociada a la ocurrencia de brisas en las
costas de la provincia de Ciego de Avila. Como se observa alrededor del 70% de los fenómenos severos que
ocurren en la provincia están asociados a la aparición de la brisa. De los diferentes tipos de tormentas locales
severas analizadas, las granizadas fueron las que presentaron mayor vinculación con la ocurrencia de la brisa,
tal y como se muestra en la Tabla 13.
Otros de los aspectos fundamentales abordados en el capítulo es la obtención de un método sinóptico
estadístico por análogos para el pronóstico trihorario del viento a mesoescala en la provincia de Cíego de
Avila. Para llevar a cabo esta parte de la investigación fue necesario estudiar el campo de la presión
atmosférica a las 12 UTC en el entorno de la provincia. Fueron definidos los parámetros y y 13 (Componentes
zonal y meridional del gradiente de presión en superficie) a partir de los valores que toma esta variable en los
puntos a, b, c d, e y f (Figura 3).
y=b-c y 13 -((c+f)/2+(b+e)(2 -((b+e)l2+(a+d)'2)'2
El cálculo de los valores medios de u y v para diferentes combinaciones de y y 13 y la aplicación de la
técnica de análisis de varianza (para un ex = 0,95). posibilitó agrupar la muestra del período lluvioso en 6
grupos análogos que se muestran en la Tabla 14. Los valores medios del viento en cada una de las
localidades de la provincia, muestran la distribución espacial y temporal de esta variable en la provincia, en
dependencia de cada uno de los análogos. El análisis en paralelo del campo de presión a escala sinóptica
permitió caracterizar los T.S.O. (Tipos Sinópticos Objetivos) que se corresponden con cada uno de estos
análogos.
19
Tabla 9 Principales características de las brisas en las costas norte y sur de la provincia Ciego de Ávila durante el período 1978-1982.
Costa Norte
Meses E F M A M J J A s o N D Anual
No. de días con brisas 33 22 24 30 39 38 30 29 41 67 31 27 411 Promedio días con brisas 6,6 4,4 4,8 6.0 7,8 7.6 6,0 5,8 8.2 13,4 6,2 5,4 82,2 No Casos 33 23 24 30 43 41 37 31 43 72 34 28 439 Hora Inicio 14:53 15:20 15:44 15:18 14:31 15:16 14:29 13·55 15:37 15:13 15:39 16 16 15.12 Hora Tenninación 16:32 17:23 19:17 17:48 16:27 17:34 16:36 15: 16 17:53 18:02 18:39 18:56 17 37 Duración 1:39 2:06 3:33 2:29 1:55 2:18 2 07 1·19 2:15 3:10 2:59 240 2:25 Dirección (Rumbos) NE NNE NNE N N NNE NNE N"NE NNE N NNE N NNE
NNE NNE Velocidad (mfseg) 3.6 4.1 4,1 4,0 3,7 3,5 3.6 3.7 2.8 2.3 1,9 2,1 3.2
Costa Sur
Meses E F M A M J J A s o N D Anual
No. de días con brisas 42 47 50 76 90 84 71 72 77 61 26 35 731 Promedio días con brisas 8.4 9.4 10,0 15,2 18,0 16.8 14,2 14,4 15.4 12,2 5.2 7,0 146.2 !':o. Casos 42 47 50 76 90 84 71 72 77 61 26 35 731 Hora Inicio 11:02 10:47 10:43 10:03 9:43 10:15 10:51 10:38 10:31 10:04 10:56 11 :25 J0:28 Hora Tenninación 17:28 17:24 17:46 17:33 17:03 16:52 16:22 16:40 16:34 16:22 17:22 17:25 17:00 Duración 6 27 6:36 7 02 7:30 7 15 6:38 531 6:02 6:01 6:37 6:29 5 55 6:32 Dirección (Rumbos) ssw ssw sw ssw ssw s s ssw s s ssw s s
S\\ Velocidad (m lse_g_) 2,4 2.6 3,8 3.8 3,0 ., .,-·- 1,7 2.2 2.0 1,7 1,3 1,9 2.4
20
Tabla 10 Cantidad de días con tormentas locales severas (t.l.s.) y fenómenos peligrosos (F.P) reportados en la provincia Ciego de Ávila durante el período 1978-1982.
Tabla 11 Distribución por municipios de las tormentas locales severas (t.l.s.), fenómenos peligrosos (F.P) y cantidad de localidades afectadas por los mismos durante el periodo 1978 - 1982 en la provincia Ciego de Ávila.
fabla 12 Relación de la ocurrencia de tonnentas locales severas (t.l.s.) y brisas costeras en la provincia Ciego de Ávila. (Período 1978-1982).
No. t.l.s. con brisas
Aftos Total t.1.s. sólo en costa sólo en costa sur ambas costas al menos en una norte costa
1978 9 6 7 1979 2 1980 3 1 2 1981 10 5 7 1982 7 5 1 6
1978-82 31 17 4 22 (I00,0%) {3,2�o) (54,9%) (12.9%) (71.0%)
.-j
N
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Figura 3 Mapa base de la rejilla utilizada para el cálculo del campo de presión atmosférica en superficie Nota: Los puntos a,b,c,d,e y f indican los nodos de la rejilla alrededor de Cuba.
22
Tabla 14 Distribución de los Análogos seleccionados en el período lluvioso del ru1o según diferentes rangos de las componentes y y p con sus respectivos números de casos (N).
23
Las Figuras 4 y 5 muestran la distribución espacial y temporal del viento trihorario en la provincia de Ciego
de Avila en presencia de dos análogos: el ··A" y el ''F". Como se puede observar estos análogos están
asociados a procesos smópticos que se diferencian considerablemente entre si. El l SO. asociado al
Análogo "A" representa la vaguada semiestacionaria del sudeste del Golfo de México y de las
inmediaciones de la Península de Yucatán, típica de comienzos del periodo lluvioso, y que sobre Ciego de
Avila influye con un profundo flujo de componente Sur En este caso la convergencia de las brisas de ambas
costas penetra tierra adentro y generalmente asociada a actividad vespertina de chubascos y tom1cntas
eléctricas.
En el caso del Análogo "F", el l .S.O resultante está asociado con anticiclones continentales migratorios que
se despla.Gan sobre la costa oriental de los Estados Unidos, en el mes de Octubre. En este tipo de proceso se
establece un flujo profundo de componente Nordeste que influye en la provincia durante todo el día. En este
tipo de proceso queda enmascarado el efecto de la brisa y en su lugar predominan vientos fuertes del primer
cuadrante. En estas situaciones se presentan con frecuencia chubascos a intervalos en zonas de la costa norte
y la cayería de la provincia.
El valor medio del viento (dirección y velocidad) para cada una de las estaciones de la provincia, asociado a
cada uno de los análogos del período lluvioso se presenta en la Tabla 15. El empleo de forma aislada de este
resultado no posibilita utilizar las cartas-análogos como método independiente de pronóstico, ya que la
evaluación de los parámetros y y p sólo puede ser realizada mediante el diagnóstico de las cartas de
superficie. Los Centros Meteorológicos Provinciales reciben operativamente una versión reducida el mensaje
de Pronóstico del ECMWF (Centro Europeo de Pronósticos de Plazo Medio) para nuestra área de trabajo.
En la primera parte del mensaje se presenta el campo pronosticado de la presión en superficie para 32 nodos
de una rejilla con un paso de cinco grados. para periodos de 24, 48, 72, 96. 120 y 144 horas. Los nodos de
la rejilla en las inmediaciones de Cuba coinciden con los utilizados para el cálculo de los parámetros y y P
de la presente investigación.
24
Figura 4 Distribución espacio-temporal del viento trihorario a mesoescala en la provincia Ciego de Ávila y el campo medio de la presión atmosférica en superficie a las 12 UTC, representativos del Análogo "A" del periodo lluvioso.
25
Figura 5 Distribución espacio-temporal del viento trihorario a mesoescala en la provincia Ciego de Av1la y el campo medio de la presión atmosférica en superficie a las 12 UTC, representativos del Análogo "F" del periodo lluvioso.
26
Tabla 15 Valores medios trihorarios de dirección (grados) y velocidad (mlseg) del viento para cada uno de los Análogos seleccionados del período lluvioso en las estaciones meteorológicas de la provincia de Ciego de Ávila.
[mpleando los principios formulados por la técnica del Pronóstico Perfecto, Klein y Dallavalle ( 1980) se
diseño un método de pronóstico para 24. 48 y 72 horas, mediante la evaluación de los parámetros y y P en
los plazos de 48, 72 y 96 horas, (ya que el ECMWF se recibe 24 horas después de su inicialización). Para la
evaluación del método de pronóstico por análogos se utilizó la técnica de validación cruzada y
posteriormente fue evaluada una muestra independiente de datos de las estaciones de la provincia,
perteneciente al año 1997.
En la Tabla 16 se muestra el error medio absoluto calculado entre la dirección (grados) y la velocidad
(m/seg) del viento pronosticada por el método y la real observada en cada una de las estaciones de la
provincia, a partir de la aplicación del método de validación cruzada . El número de casos analizados
coincide con el tamaño de la muestra dependiente empicada en la investigación. En general los resultados
obtenidos pueden considerarse satisfactorios, aunque en condiciones meteorológicas extremas (como por
ejemplo el Huracán Gilbert) los análogos no dieron una respuesta positiva. El método de validación cruzada
no pudo evaluarse para plazos de pronóstico de 48 y 72 horas debido a que no se contaba con la salida
operativa de ningún modelo hidrodinámico en el período 1986-1990.
27
La Tabla 17 muestra los resultados de la evaluación del viento pronosticado por el método y el observado en
las estaciones para las próximas 24, 48 y 72 horas, para una muestra comprendida entre los meses de Mayo
Octubre del año 1997 En este caso se promedió el viento pronosticado y observado en las cuatro estaciones
para simplificar el proceso de evaluacion. Se incluyó una comparación con el pronóstico de persistencia del
viento para cada uno de los horarios En la medida que el plazo de pronóstico se incrementó la diferencia
entre los resultados obtenidos por el método de pronóstico y la persistencia fue mayor.
Tabla 16 Error medio absoluto del pronóstico de dirección (grados) y velocidad (m/seg) del viento por Análogos a partir de la aplicación del método de validación cruzada.
Estaciones meteorológicas Horarios Cayo Coco Camilo Venezuela Júcaro
Cienfuegos DD V DD V DD V DO V
07:00 10 1,1 18 0,9 25 0,8 26 0,8 10:00 15 1,5 18 1,1 17 1,0 19 0,9 13:00 18 2,3 24 1,6 22 1,1 23 1,1 16:00 15 2,2 20 1,9 19 1,6 22 1,1 19:00 17 1,9 22 1,2 20 1,2 17 1,0
Tabla 17 Error medio absoluto entre el viento pronosticado por análogos y el viento real y su comparación con el pronóstico de persistencia para períodos de 24, 48 y 72 horas, en los meses de Ma),oOctubre de 1997.
Periodos de pronósticos Variables Horarios 24 horas 48 horas 72 horas
pronósticadas Análogos Persistencia Anilogos Persistencia Análogos Persistencia 07·00 23 27 26 38 29 52 10.00 20 27 27 39 27 55
Dirección 13:00 22 33 28 45 29 62 (grados) 16:00 21 36 26 44 38 68
19 00 20 33 25 47 30 69 07·00 0,5 0,9 0,8 1,3 0,7 1,9
Velocidad 10:00 0,6 1,3 0,9 1,9 1,2 2.8 (m/seg) 13:00 1.4 2,7 1,8 3,8 2.0 3,9
16:00 1,6 2,9 1,9 4,0 2,1 4,1 19:00 1,3 ?? -·- 1,5 3,3 1,7 3.2
CONCLUSIONES PARCIALES
l . El comportamiento climatológico de la circulación de las brisas en Ciego de Ávila, denota condiciones
particulares muy especificas que diferencia significativamente el régimen en ambas costas de la provincia.
Este proceso de circulación local predomina en los meses del período lluvioso del aílo. En la costa sur la
brisa presenta con frecuencia una configuración característica de los modelos clásicos, al producirse un
28
marcado giro de los vientos al Sur, mientras que en la costa norte, el cambio de dirección en el flujo del
viento está menos definido y ocurre por lo general un reforzamiento del flujo básico de los alisios.
�· Las peculiaridades climatológicas de la brisa en Ciego de Avila, están vinculadas al sistema promedio de
circulación de los Alisios, que predomina en la mayor parte del año. En los meses de Mayo y Octubre,
cuando se presentan condiciones asociadas a débiles gradientes de presión en superficie, aumenta la
influencia de los días con brisas y como resultado de esto se forma una marcada asíntota de confluencia de
los vientos que como promedio se ubica en las proximidades de la costa sur avileña.
3. En los días con brisas aumenta la probabilidad de ocurrencia de tormentas locales severas en Ciego de
Avila y estos fenómenos tienden a concentrarse hacia los municipios sureños de Venezuela y Baraguá. En
presencia de las brisas se estimula la convergencia superficial en el horario de la tarde, que en condiciones
específicas de inestabilidad atmosférica actúa como un elemento catalizador para estimular la convección
profunda en los meses de verano.
4. Para el estudio mesodinámico del régimen de brisa en el período lluvioso del año, se realizó la
parametrización de los componentes zonal y meridional del gradiente de presión atmosférico (y y P). en el
entorno de Ciego de Avila. La aplicación del Análisis de Varianz.a permitió seleccionar las mejores
combinaciones de y y P que producen las mayores diferencias significativas de las componentes ortogonales
del viento local en las estaciones meteorológicas de la provincia.
5. Los TSO resultantes representan el campo medio de presión atmosférica a escala sinóptica, asociado con
cada uno de los análogos seleccionados. La interpretación simultánea de los TSO y sus respectivos análogos.
posibilita realizar un análisis integral del proceso mesosinóptico que da origen al campo de viento en Ciego
de Ávila.
6. Los análogos ''A" y "B" están asociados a la presencia de débiles gradientes de presión atmosférica. En
el caso del "A" se produce la penetración de la linea de convergencia de las brisas hacia el interior de la
provincia, generalmente asociado a una profunda vaguada sobre la parte oriental del Golfo de México o en la
mitad occidental de Cuba. En el "B" los gradientes son incluso más despreciables y corno consecuencia la
brisa resultante aparece con una pronunciada componente perpendicular a la costa y la formación de una
clásica asíntota de convergencia en el flujo en el horario del mediodía y de la tarde.
7. En la medida que nos aproximamos al Análogo ''F'', se produce un aumento significativo de las
componentes del gradiente de presión y los vientos de componente Este a escala sinóptica inducen la
confluencia de las brisas de ambas costas con componentes del Nordeste en la parte septentrional y del
Sudeste al Sur en litoral del Golfo de Ana Maria. El Análogo "F" estuvo asociado a gradientes moderados a
fuerte que inhiben el mecanismo de formación de la brisa de la costa sur avileña.
8. Se encontraron configuraciones análogos que inducen la formación de mesobajas en el período del final
de la tarde y primeras horas de la noche. Estos resultados se corresponden con la presencia de chubascos.
tormentas eléctricas y t.1.s. en las zonas donde ocurrieron estas deformaciones del campo de flujo a
mesoescala, con un máximo definido de valores negativos de la divergencia del viento.
29
9. Los procesos análogos encontrados en el presente estudio posibilitaron la creación de un método de
pronóstico objetivo de viento trihorario para la provincia de Ciego de Ávila. La inserción de la salida del
modelo hidrodinámico del ECMWF o cualquier otro modelo disponible. posibilita el proceso de clasificación
mediante la evaluación de los parámetros y y p. Las evaluaciones realizadas por el método de las
validaciones cruzadas y una muestra independiente anali7ada arrojan resultados satisfactorios.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Del análisis sinóptico-estadístico del viento en Cuba y la ocurrencia de brisas marinas y tormentas locales
severas en la provincia de Ciego de Ávila se pueden extraer las siguientes conclusiones:
l. La modelación del campo de viento a mesoescala, constituye una de las tareas de mayor interés y
actualidad científica que presentan los centros especiali/ados de investigación en el mundo. La
condiciones geográficas propias de la isla de Cuba y el papel que juega el viento en la formación de los
procesos convectivos de verano, hacen que estos estudios adquieran mayor importancia e impacto
sociocconómico para el país y creen las bases necesarias para la realización de estudios profundos que
caractericen la mesoescala del campo de viento a lo largo del territorio nacional
2. En la presente investigación se realizó un estudio pom,enori,rado de las particularidades de la mesoescala
del viento a las 18 L'TC, en dependencia de los procesos sinópticos típicos que intluyen en Cuba en las
dos estaciones básicas del arfo. La clasificación propuesta por Fernánde;: ( 1987), fue empleada para
caracteri7ar los procesos del período poco lluvioso, encontrándose estructuras particulares del campo de
tluJO que modelan la mesoescala de esta variable. En esta época del año el campo de viento a
mesoescala, esta intluenciado fundamentalmente por los procesos de la circulación atmosférica a escala
sinóptica y los mecanismos de la circulación local se encuentran más enmascarados.
3. En el período lluvioso del año se reali/ó una estratificación de los procesos de circulación atmosférica
propuesta por el autor, que posibilitó estudiar las peculiaridades de los anticiclones subtropicales en el
entorno de la isla, en dependencia de la dirección básica del flujo en superficie y de las corrientes en los
niveles bajos y medios de la tropósfcra. El análisis resultante del campo de viento a mesoescala arrojó
configuraciones particulares que revelan los diferentes tipos de zonas de convergencias de las brisas que
se presentan a lo largo del país. Los bajos niveles de correlación estadística existente entre los vientos
locales de las estaciones, denotan la intluencia determinante que tienen las condiciones locales de cada
región y el efecto preponderante que establecen las cond1c1ones físico-geográficas sobre el viento de cada
localidad en particular.
4. Los procesos análogos que describen la distribución espacial del viento a lo largo del territorio nacional.
fueron introducidos como sistema de pronóstico objetivo de viento a las 18 UTC a muy corto pla70. La
carta de superficie de las 12 UTC fue empicada como punto de partida para la selección por parte del
meteorólogo del tipo de proceso sinóptico y con la introducción del modelo hidrodinámico del ECMWF
para las provincias se ha aplicado también la técnica del pronóstico perfecto para la aplicación de este
30
método. Las evaluaciones realizadas con muestra independientes indican que el modelo sinóptico
estadístico de viento a las 18 UTC es confiable y puede aplicarse con éxito a cualquier parte del país.
5. El análisis climatológico de las brisas en Ciego de Avila, estableció la existencia de diferencias
significativas entre las características de estos procesos en ambas costas de la provincia. Los resultados de
la climatología de las brisas, enriquecen y complementan los estudios realizados por Alfonso a finales
de la década de los años 80, para la provincia de Ciego de Avila y se convierten en un prototipo
estadístico típico para la caracterización de la brisa en cualquier parte del país.
6. Los resultados encontrados en la investigación indican el estrecho vínculo existente entre la ocurrencia
de las brisas. la ubicación de la zona de convergencia y la ocurrencia de tonnentas locales severas en
Ciego de Avila, encontrándose distribuciones apropiadas que indican los horarios del día en que estos
fenómenos severos se presentan con mayor frecuencia y algunas de las manifestaciones típicas que
presentan de acuerdo con las definiciones vigentes de t.l.s .. propuesta por Alfonso (1994). Los resultados
de la tesis contenidos en este epígrafe son aplicados también como elementos complementarios de
pronóstico a muy corto plazo. del Grupo de Predicción Meteorológica de la provincia.
7. La parametrización de los componentes zonal y meridional del gradiente de presión atmosférica a las 12
UTC en el entorno de la provincia de Ciego de Avila, fue comparada con la distribución media de los
vientos locales de cada una de las cuatro estaciones de la provincia. Los resultados del análisis de
varianza (ANOVA), pennitieron estratificar los componentes del gradiente en seis tipos análogos y
calcular la distribución del viento en períodos de tres horas. El campo medio de la presión atmosférica a
escala sinóptica en los alrededores de Cuba, develó la existencia de Tipos Sinópticos Objetivos (T.S.0.).
que representan las características medias del proceso de circulación dominante en cada análogo. El
análisis físico integral de estos patrones de circulación atmosférica en superficie y del campo trihorario
del viento a mesoescala ilustran las particularidades específicas de cada uno de estos procesos tipos.
8. La combinación del gradiente de presión y de la dirección geostrófica del flujo en superficie, describe las
particularidades de cada uno de los análogos encontrados. Estas condiciones a escala sinóptica
detenninan las variaciones temporales que experimenta el viento local y su distribución espacial en cada
uno de los períodos trihorarios analizados. Las peculiaridades de cada uno de estos tipos de procesos
análogos, ilustran de fonna objetiva como operan los procesos sinópticos en situaciones meteorológicas
concretas y como se establece el vínculo entre los procesos sinópticos y las condiciones fisico
geográficas de una región.
9. Los análogos encontrados en el período lluvioso y en cada uno de los meses en particular, presentan
marcadas diferencias significativas entre los casos '·A" y 'T'. Los patrones de circulación trihoraria del
viento cambian de una condición a otra y se pueden apreciar las horas aproximadas de entrada y
tenninación de la brisa, la probabilidad de fonnación de mesociclones y las características de la zona de
convergencia de las brisas en cada uno de los T.S.O. analizados.
31
10. El empleo sistemático de la salida del modelo hidrodinámico del ECMWF en el trabajo operativo,
posibilita la introducción del método análogo, como el primer sistema de pronóstico objetivo del
viento trihorario en Cuba. El proceso de selección del análogo se realiza por métodos objetivos,
mediante la evaluación diaria de los parámetros y y p (para diferentes períodos de tiempo). Las canas
análogas del campo de viento trihorario a mesoescala asociado, junto a los T.S.O. están disponibles para
períodos de 24, 48 y 72 horas con resultados satisfactorios.
11. Las evaluaciones practicadas a la muestra independiente de datos, indican que el Sistema de Pronóstico
Objetivo del Viento Trihorario en Ciego de Avila, presenta resultados confiables y que pueden ser
empleado para evaluar cualitativamente el comportamiento de otras variables meteorológicas. El sistema
objetivo propuesto ilustra la distribución temporal del proceso de mesoescala que afectará al territorio
avileílo, lo cual constituye una valiosa herramienta para el apoyo del trabajo operativo del Grupo
Provincial de Predicción.
Con el presente estudio se concluye el primer trabajo científico, de enfoque sinóptico- climatológico y de
alto valor metodológico, que estudia el comportamiento del viento a mcsoescala y el mecanismo asociado de
circulación de las brisas para las diferentes épocas del año y tipos sinópticos de circulación en superficie. El
estudio de la climatología de las brisas y su relación con las t.l.s. en Ciego de Avila, sentó las bases
metodológicas, para la obtención del primer sistema de pronóstico objetivo trihorario del viento en Cuba
que constituye un aporte importante en el sistema nacional de predicción de variables.
Corno una consecuencia del análisis de los resultados y de la experiencia obtenida, se pueden plantear las
siguientes recomendaciones:
1. La presente investigación sienta las bases metodológicas para estudiar los procesos de circulación del
campo de viento a mesoescala en otros horarios del día y de esta manera poder explicar con detalles la
complejidad de los procesos de la circulación del viento a mesoescala en Cuba.
2. La extensión del sistema de pronóstico objetivo del viento trihorario a otras regiones del país. es una
necesidad inmediata que debe satisfacer los requerimientos del servicio de predicción actual. Se
recomienda combinar esta metodología con los sistemas regresivos, que ayuden a perfeccionar las
salidas de los sistemas de pronóstico basados en esquemas análogos independientes.
3. La climatología de las brisas y los esquemas análogos obtenidos para Ciego de Avila deben ser
generalizados al resto de Cuba y conformar un atlas sinóptico-climatológico que caracterice las
peculiaridades de las diferentes regiones físico-geográficas que integran el país. Este Atlas constituiría un
resultado que prestaría una ayuda muy valiosa a los grupos de predicción meteorológica de las provincias
y alcanzarla mayor utilidad si se le integra la información correspondiente con los campos de
precipitación asociados a estos esquemas de pronóstico.
32
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