El Dr. Xiaomin Chen, investigador de la Universidad de Alabama en Huntsville, ha desarrollado un modelo innovador que permite resolver la turbulencia y los remolinos dentro de los huracanes durante su transición de agua a tierra. Este avance, publicado en la revista Geophysical Research Letters, proporciona una forma de cuantificar la incertidumbre en las estimaciones de velocidad del viento a 10 metros sobre la superficie, algo que no se había logrado hasta ahora con enfoques basados en observaciones.
Las estimaciones de viento son fundamentales para clasificar los huracanes según la escala Saffir-Simpson, un sistema de clasificación que va del 1 al 5 y se basa en la velocidad del viento sostenido durante un minuto, utilizado para estimar el daño potencial a la propiedad y el riesgo para la vida humana.
El Dr. Chen, profesor asistente de ciencias atmosféricas y de la Tierra en UAH, destaca que obtener mediciones del viento en tierra en condiciones de huracán es arriesgado y desafiante. «Los instrumentos de observación o la infraestructura eléctrica pueden fallar en esas condiciones extremas», señala. Su estudio se apoya en un nuevo marco de modelado que resuelve la turbulencia para ‘generar’ estas mediciones difíciles de obtener en la región costera.
La investigación de Chen se centra en comprender los procesos de la capa límite que influyen en la intensidad y los cambios estructurales de los huracanes en diversas etapas, incluyendo durante y después de su llegada a tierra. Para ello, utiliza una combinación de observaciones de aeronaves tripuladas y no tripuladas, así como simulaciones de grandes remolinos que permiten mejorar el modelado de los procesos en la capa límite bajo condiciones de huracán.
Importancia de las capas límite internas
Los investigadores han identificado las capas límite internas (IBL, por sus siglas en inglés) como áreas donde el flujo atmosférico se adapta a los cambios en las condiciones de la superficie, como la interfaz costera entre la tierra y el océano. Estos cambios provocan alteraciones en los patrones de viento, lo que lleva a la formación de una IBL donde el perfil del viento se ajusta a las nuevas condiciones de superficie. Comprender las IBL es crucial para modelar y predecir con precisión la intensidad de los huracanes y los peligros del viento cerca de la superficie, especialmente durante el impacto en tierra.
Chen explica que, debido a la escasez de mediciones de viento cercanas a la superficie, estudios anteriores emplearon datos de radar terrestre o vientos de radiosondas a gran altura para proyectar las velocidades del viento a 10 metros sobre un área amplia. Sin embargo, estos métodos no consideran adecuadamente las IBL, y la incertidumbre relacionada con las estimaciones del viento a 10 metros es difícil de evaluar. El nuevo modelado de alta resolución que resuelve la turbulencia permite abordar correctamente las IBL, ofreciendo por primera vez la oportunidad de cuantificar la incertidumbre en las estimaciones de viento a 10 metros asociadas a tales métodos.
El Dr. Chen utiliza simulaciones de modelos informáticos configurados específicamente para proporcionar información sobre los efectos de los tipos de superficie terrestre y la distancia desde la costa sobre el perfil del viento cerca de la superficie, con el fin de obtener hallazgos que guíen futuras campañas de campo y estudios sobre la llegada de huracanes.
La novedad de estas simulaciones es la inclusión de la física real de los huracanes en un dominio de modelo de pequeña escala, lo que ofrece un enfoque computacionalmente eficiente para probar el impacto de diferentes factores, como los tipos de superficie terrestre. En contraste, las simulaciones que resuelven la turbulencia de toda la circulación del ciclón tropical, que se extiende por cientos de millas, son computacionalmente prohibitivas para la mayoría de los modeladores.
El futuro de esta investigación se dividirá en dos esfuerzos paralelos. «Por un lado, tenemos la intención de ejecutar estos modelos que resuelven la turbulencia en terrenos más realistas a lo largo de la costa del Golfo y estudiar las ráfagas de viento. Por otro lado, aprovecharemos los radares terrestres y las mediciones de viento cerca de la superficie para explorar un mejor enfoque para estimar los vientos a 10 metros durante la llegada de huracanes», concluye Chen.
