ANÁLISIS DEL CICLO DE VIDA DA LA BAIXA DO CHACO

PARTE I: IDENTIFICACIÓN Y CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES

Marcelo E. Seluchi1 y René D. Garreaud

2

1 Centro Nacional de Monitoramento e Alertas de Desastres Naturais (CEMADEN),

Cachoeira Paulista, SP, Brasil. 2Departamento de Geofísica, Universidad de Chile, Santiago, Chile

marcelo.seluchi@cemaden.gov.br

Resumen

La Baja del Chaco (BCH) es un sistema característico del Monzón Sudamericano aún poco conocido. Este

trabajo investiga la existencia de un “ciclo de vida” de la BCH, así como la influencia que este sistema ejerce

sobre la variabilidad de la circulación, especialmente en la baja tropósfera. El estudio se centra en los meses

de verano y utiliza los análisis del modelo Eta/CPTEC (2000-2004). La metodología se basa en la elección

de tres máximos y mínimos relativos de presión para cada mes del período estudiado en el punto 22°S, 60°O,

a partir de los cuales se realizó una composición de los casos “bajos” y “altos”.

El ciclo de vida de la BCH está relacionado al pasaje de una perturbación de tipo frontal y de escala sinóptica

o mayor, que afecta especialmente a la baja troposfera. La variabilidad de la BCH se asocia a fuertes

anomalías de la temperatura, viento y humedad en la mayor parte de la región tropical y subtropical de

América del Sur. Existe también una clara relación entre la BCH y otros sistemas típicos de la circulación

monzónica.

Palabras clave: Baja del Chaco, ciclo de vida, Monzón Sudamericano

ANALISYS OF THE CHACO LOW LIFE-CYCLE PART I: IDENTIFICATION AND MAIN

CHARACTERISTICS

Abstract

The Chaco Low is an important but not very known component of the South American Monsoon System. In

this work we describe several aspects of the Chaco Low, including its lifecycle, as well as its role on the

continental-scale circulation. The study focuses on the summer months using the ETA-CPTEC reanalysis

(2000-2004). A composite of high and low CHL states was performed using three cases of maximum and

minimum surface pressure at 22S-60W.

The CHL lifecycle is related with the passage of a frontal-like disturbance of synoptic scale (or larger)

affecting the lower troposphere, and occurs in concert with strong anomalies of temperature, wind and

moisture over tropical/subtropical South America. There is also a clear connection between the CHL and

other typical monsoonal systems.

1. Introducción

Los mapas medios de verano (Figura 1) muestran la presencia de una amplia zona de baja presión alongada

meridionalmente, que presenta dos centros relativos. La Baja del Noroeste Argentino, situada

aproximadamente sobre los 30ºS inmediatamente al este de la Cordillera de los Andes, ha sido identificada

desde hace décadas por Schwerdtfeger (1954) y analizada por varios autores, entre los que destacan

Lichtenstein (1980), Seluchi y otros (2003) y Ferreira (2008). La otra depresión relativa se sitúa

aproximadamente entre 15-25ºS 60-65 ºO en la llanura conocida como “Región del Chaco", entre Bolivia y

Paraguay, por lo que se suele denominar “Baja del Chaco” (BCH).

La BCH ha sido poco analizada en la literatura, probablemente debido a la escasa cobertura de datos que

durante décadas caracterizó a las latitudes subtropicales de América del Sur, y a la dificultad que los análisis

o reanálisis globales normalmente presentan para detectarla e identificarla. Como trabajo pionero se puede

citar nuevamente a Schwerdtfeger (1954) que en su figura 8, correspondiente al campo medio de presión del

verano para los años 1939-1938, identificó un centro de baja presión situada entre el norte de Argentina y el

sur de Paraguay y Bolivia. Sin embargo, este autor no denominó ni analizó tal depresión. Sólo recientemente,

Seluchi y Saulo (2010) investigaron algunas características de la BCH y analizaron los procesos físicos que

la originan a través del estudio de dos casos particulares. Estos autores mostraron que, en los casos

analizados, la variabilidad de la BCH responde a los cambios en el espesor 250/1000 hPa, que modulan la

intensidad tanto de la BCH y como de la Alta de Bolivia. Sin embargo, varios aspectos de la BCH son aún

desconocido, como su rol en la circulación de la baja troposfera y su importancia en el ámbito de los

monzones sudamericanos. En particular, su carácter quasi-permanente, abre un interrogante sobre la

existencia de un ciclo de vida y sus eventuales implicaciones dinámicas y termodinámicas.

El objetivo de este trabajo es avanzar en el conocimiento del ciclo de vida de la BCH e identificar los

patrones de circulación asociados a los periodos activos e inactivos de este sistema. A partir de los campos

resultantes se pretende analizar el papel de la BCH en la circulación atmosférica, especialmente en la

troposfera inferior, así como su relación con otros sistemas meteorológicos característicos del período

lluvioso.

2. Datos y Metodología

El trabajo considera los meses de verano (diciembre-febrero), durante los cuales la BCH se encuentra activa.

Los datos utilizados fueron los re-análisis del modelo regional Eta/CPTEC, que están disponibles dentro del

período 2000-2004. Estos reanálisis, resultantes del experimento descrito en el Aravéquia y otros (2008),

Herdies y otros (2008) y Andreoli y otros (2008), poseen varias ventajas respecto de los reanálisis

tradicionales como el uso de la coordenada eta y una mejor resolución horizontal, vertical y temporal (40 km,

38 niveles y 3 horas, respectivamente. Para el presente estudio fue elegido el horario 00 (TMG) por ser el

más próximo al momento de mayor intensidad de la BCH.

Con el fin de obtener los campos medios de las diferentes variables durante los períodos "activos" e

"inactivos" de la BCH, se han seleccionado tres máximos y tres mínimos de presión en el punto 22ºS, 60ºO,

cercanos al centro climatológico de la BCH, para cada mes del período analizado. La figura 2 ejemplifica la

elección de los casos para un mes particular. De este modo se obtuvieron 45 días en los cuales la BCH

presentaba intensidad máxima y mínima, denominados respectivamente como días A0 y B0. A continuación,

se realizó una composición de casos, en donde se denominó días B-1 y B1 (A-1 y A1) a los días

inmediatamente anteriores y posteriores a los B0 (A0).

3. Resultados

3.1 Identificación del ciclo de vida

La Figura 3 muestra los campos medios de presión y su anomalía con respecto a los años 2000-2004 para los

días B-1, B0 y B1 (arriba) y A-1, A0 y A1 (abajo). A partir de esta figura puede identificarse claramente un

ciclo de vida, donde la máxima intensidad de la BCH, en los días B0, está relacionada con el pasaje de una

perturbación ciclónica. En contrapartida, durante los días A0, donde la BCH está ausente, se puede detectar

el pasaje de una perturbación anticiclónica. En consecuencia, se puede concluir que el ciclo de vida de la

BCH está asociado al desplazamiento de una perturbación migratoria de escala sinóptica o mayor. En

particular, existe cierta anti-simetría entre los campos de los casos “bajos” y “altos” ya que, por ejemplo, los

campos correspondientes a los días B1 y A-1 resultan relativamente semejantes, hecho que refuerza el

concepto de “ciclo de vida”.

Una inspección más detallada de la figura 3 muestra que durante el día B-1 tanto el campo de presión como

su anomalía exhiben la presencia de la BNOA, levemente al sur de su posición climatológica y ligeramente

más intensa (Ferreira, 2008). Ese hecho, por un lado, confirma la vinculación del ciclo de vida de la BCH

con la actividad transiente, ya que la BNOA está ligada a ella, y , por otro, muestra una relación entre ambas

bajas, por lo menos desde el punto de vista de la variabilidad temporal. En este sentido, el desarrollo de la

BNOA constituye un paso previo, con un desfasaje promedio de un día, a la intensificación de la BCH.

Durante el día B-1 ambas bajas están presentes, aunque la mayor intensidad relativa de la BNOA enmascara

parcialmente la presencia de la BCH. En contraposición, durante el día B0 la anomalía negativa de presión se

centra sobre la BCH, enmascarando a la BNOA.

En la composición de casos “altos” (A0) la BCH está ausente y es remplazada por una cuña de características

post-frontales, mientras que en la región del Pantanal se establece una débil vaguada invertida asociado a la

perturbación frontal. Desde el punto de vista de las anomalías, existe una simetría casi perfecta entre los días

A0 y B0.

La Figura 4 presenta los campos medios de líneas de corriente y anomalías de altura geopotencial en 250hPa

para los casos “bajos” y “altos” respectivamente, a partir de la cual surgen nuevamente evidencias de la

presencia de una onda de escala sinóptica, especialmente en latitudes medias. La perturbación se manifiesta

fundamentalmente a través de las alteraciones en la curvatura e intensidad del jet subtropical y de la

presencia de ondas extratropicales. La distancia entre los centros anómalos positivos y negativos sugiere

que la perturbación está asociada a un número de onda 5-6, vinculada espacialmente a la escala sinóptica o

mayor que la sinóptica. En particular, en el compuesto B0 el Alta de Bolivia se encuentra cerca de su

posición normal y el jet subtropical presenta una fuerte curvatura anticiclónica en la región ocupada por la

BCH. Por otro lado, la circulación muestra una fuerte difluencia en la región normalmente afectada por la

Zona de Convergencia del Atlántico Sur (ZCAS) (Carvalho y Jones, 2009) y una vaguada relativa sobre el

este de Brasil. En la composición “altos” el Anticiclón de Bolivia esta desplazado hacia el este, extendiendo

una fuerte cuña sobre la región este de Brasil, que genera una ligera confluencia del flujo alrededor de los

10-20°S. Otra diferencia importante respecto del compuesto B0 es la presencia, en promedio, de un vórtice

ciclónico en los niveles altos sobre la costa nordeste de Brasil (Kausky y Gan, 1982) sugiriendo un

comportamiento diferencial en el régimen de precipitaciones.

3.2 Características de los períodos con BCH intensificada e inhibida.

Para analizar el papel del BCH en el contexto de los monzones en el sur de América e investigar de qué

forma las variaciones en su intensidad impactan en las características dinámicas y termodinámicas de la

región, a continuación se presentan diversos campos meteorológicos de interés para los compuestos “bajos”

y “altos”.

La Figura 5 muestra las anomalías de temperatura potencial equivalente (TPE) y de viento en el nivel de

925hPa. En el compuesto “bajo” (Figura 5a) resulta clara la presencia de una perturbación frontal con

orientación NO-SE que se extiende desde el NO de Argentina, al sur de 25°S, hasta el Océano Atlántico. Ese

frente separa dos masas de aire con características diferentes, ya que la TPE presenta un contraste de de más

de 10°C entre la región ocupada por la BCH y la Patagonia, con un gradiente horizontal máximo en torno de

25-35°S. Es importante notar que en los días B0 las anomalías de TPE pueden alcanzar los +10°C en el

ámbito de la BCH, lo que resulta coherente con el carácter térmico de esta baja. Por otro lado, existe una

fuente convergencia de masa asociada a la región frontal sobre el continente al este de los Andes. Una

característica destacada es el aumento del viento norte desde latitudes ecuatoriales que presenta una máxima

intensidad inmediatamente al este de la BCH. En este sentido, a intensificación de la BCH parece tener un

papel muy importante no sólo en la influencia sobre la circulación atmosférica en la baja tropósfera sino, en

particular, en el desarrollo de la corriente en chorro de capas bajas (Salio y otros, 2002 y referencias citadas).

En contraste, en los casos “altos” la atmósfera es notablemente más fría en comparación con los valores

climatológicos (hasta 10°C) y con los casos B0 (hasta 20°C) y la región del Chaco es afectada por vientos

con curvatura anticiclónica y fuertes anomalías del sur. En este caso el frente frio, localizado

aproximadamente sobre la costa del Estado de Paraná (Brasil), se destaca fundamentalmente por la

intensidad de la masa de aire frio post-frontal, en contraste con la Figura 5a donde la masa caliente resulta

comparativamente más anómala.

La Figura 6 permite hacer un diagnóstico del campo de precipitación y del transporte de humedad en el nivel

de 925hPa. En primer lugar, puede concluirse que el frente frio identificado en la Figura 5a está asociado, en

promedio, a la ocurrencia de precipitaciones, lo que podría tener valor operativo. La fuerte convergencia del

transporte de humedad y la presencia de una perturbación ciclónica en los niveles altos (visible en la Fig.4)

serian las causas principales de las anomalías positivas de lluvia. En el sur del Amazonas, donde se observa

divergencia anómala en la circulación y en el transporte de humedad, las anomalías de precipitación resultan

negativas. Un aspecto relevante son las anomalías positivas de precipitación sobre la región norte de Brasil

que se extienden sobre el Océano Atlántico, asociadas a una fuerte difluencia en los vientos en los niveles

altos (Fig. 4a), que sugiere una posible relación entre la intensificación de la BCH y la presencia de la

ZCAS. Esa afirmación es coherente con los resultados de Paegle y Mo (1997) que encontraron una relación

de tipo dipolar entre la región que ocupa la ZCAS y la Cuenca del Plata.

En los casos “altos” (Figura 6b), a pesar de las anomalías negativas de TPE observadas (Fig 5b), no se

identifican anomalías negativas de precipitación en el ámbito de la BCH ni en el NO de Argentina. Ese

hecho puede estar parcialmente relacionado al bajo índice pluviométrico de la región. En contraposición, las

anomalías positivas de precipitación son bien evidentes en las proximidades del frente frio. Otro detalle

destacable son las anomalías negativas de lluvia que se extienden desde el norte de Brasil hacia el Océano

Atlántico, sugiriendo que en esos casos la ZCAS se encuentra inhibida. Tal característica confirma

nuevamente la relación entre la BCH y la ZCAS, así como la presencia de una perturbación de escala

regional/continental.

Desde el punto de vista de la estructura vertical, la Figura 7 ilustra el perfil de las anomalías de

temperatura potencial (sombreado) y geopotencial en 20°S, que muestran señales opuestas evidenciando el

carácter térmico de la BCH. Surge también a partir de esta figura la importancia del espesor 500/1000 hPa

como elemento clave para explicar la variabilidad de la BCH. Sin embargo, no se puede establecer, en

promedio, una clara relación entre este sistema y el Anticiclón Boliviano. Una posible razón para eso es que

ambos sistemas no son habitualmente concéntricos. En general, las anomalías más importantes se encuentran

en los niveles más bajos y se amortiguan con la altura. Otro punto relevante es que las mayores anomalías

parecen estar geográficamente limitadas por la Cordillera de los Antes y la Meseta Central de Brasil.

Como complemento a los resultados anteriores, la figura 8 muestra la combinación de anomalías de humedad

específica (sombreado) y velocidad del viento meridional (contornos) para los casos "bajos" y "altos". La

Figura 8a muestra que la intensificación de la BCH se produce simultáneamente con la presencia de la

Corriente en Chorro de Capas Bajas (LLJ en inglés), ya que el compuesto de la componente meridional del

viento cumple practicamente, en promedio, el criterio 1 de Bonner (1968). Este resultado es consistente con

los resultados de Saulo y otros (2004), que identificaron al balance geostrófico como el principal mecanismo

de intensificación de los LLJs. La relación entre el BCH y los LLJs tiene importantes implicaciones prácticas

para el pronóstico del tiempo, ya que estos últimos tienen un fuerte impacto en el tiempo y el clima de la

región sudeste de América del Sur (Salio 2002, Marengo y otros 2004). En particular, el máximo de viento

norte está asociado a anomalías positivas de humedad específica, probablemente como resultado de la

advección de humedad desde el Amazonas, que también contribuye con las anomalías positivas de TPE. En

los niveles altos es posible identificar la circulación vinculada al Alta de Bolivia, que muestra cambios en su

posición e intensidad para los compuestos A0 y B0. En los casos "altos", los vientos del norte en la

troposfera media y baja son reemplazados por vientos del sur, confinados entre los Andes y la meseta central

de Brasil. En estos casos el máximo de viento se sitúa cerca del nivel de 900 hPa, más bajo que en los casos

B0.

4. Conclusiones

Este trabajo identifica por primera vez en la literatura del ciclo de vida de la BCH, relacionado al pasaje de

perturbaciones frontales provenientes de latitudes medias, de escala sinóptica o continental. Tal perturbación

afecta toda la tropósfera, pero se manifiesta con mayor intensidad en los niveles bajos y sobre las latitudes

tropicales y subtropicales.

Durante el ciclo de vida, la formación de la BNOA aparece como una etapa previa (con antecedencia de un

día), al desarrollo de la BCH. Las variaciones de intensidad de la BCH están asociadas a fuertes anomalías

de temperatura, viento (especialmente su componente meridional) y humedad en buena parte de la región

tropical de América del Sur. La precipitación sufre también alteraciones importantes en parte del continente,

pero esta variabilidad no se manifiesta claramente en la región que ocupa la BCH. Los campos medios

analizados permiten identificar vínculos entre la BCH, la ZCAS y los vórtices ciclónicos del nordeste

brasileño, lo que resulta coherente con el pasaje de una onda de escala continental.

Durante la intensificación de la BCH se verifica un fuerte incremento del viento del norte inmediatamente al

este de la baja. En particular, el desarrollo de la BCH está asociado, en promedio, a la presencia de la

Corriente en Chorro de Capas Bajas, con las consiguientes implicancias para el desarrollo de la actividad

convectiva, así como para el pronóstico operativo sobre el este de Sudamérica.

Si bien en este trabajo se muestra que el ciclo de vida de la BCH responde al pasaje de una perturbación de

tipo frontal, compatible espacialmente con la escala sinóptica, no se puede afirmar que la variabilidad

temporal de esta baja responda a esa escala. Tal especulación deriva tanto de la experiencia diaria como de

estudios previos (Cavalcanti y Kousky, 2009), que muestran que durante el monzón sudamericano la

frecuencia de incursiones de sistemas frontales sobre latitudes subtropicales es relativamente baja (menos de

un caso/mes) y que ello resulta de la combinación de trenes de onda de escala mayor a la sinóptica y de gran

amplitud (Garreaud y Wallace, 1998).

Agradecimientos: Este trabajo fue financiado parcialmente por el Consejo de Desarrollo Científico y

Tecnológico a través del Proyecto Prosul (CNPQ/490225/2008-0)

5. Referencias

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Figura 1: Campo medio de presión sobre el nivel medio del mar (hPa) obtenido a partir de los reanálisis del

modelo Eta/CPTEC para el período 2000-2004. La Baja del Noroeste Argentino y la Baja del Chaco están

identificadas por los símbolos “BNOA” y”BCH”, respectivamente.

Figura 2: Serie de presión reducida al nivel del mar (hPa) en el punto 20ºS, 60ºO, extraída de los

reanálisis del modelo Eta/CPTEC para el mes de marzo de 2000. Las flechas ejemplifican los máximos y

mínimos báricos relativos elegidos, utilizados en ese mes para la composición de casos A0 y B0,

respectivamente.

Figura 3: Campos m de predios presión reducida al nivel del mar (hPa, líneas) y sus anomalías respecto del

período 2000-2004 (hPa, colores) para los compuestos B-1 (arriba izquierda), B0 (arriba, centro), B1

(arriba derecha) A-1 (abajo izquierda), A0 (abajo centro) y A1 (abajo derecha).

Figura 4: Campos medios de líneas de corriente y anomalías de altura geopotencial (hPa, colores) en el

nivel de 250 hPa para los compuestos B0 (izquierda) y A0 (derecha)

Figura 5: Campos promediados de viento (m/s) y de anomalías de temperatura potencial equivalente (K,

colores) en el nivel de 925 hPa para los compuestos B0 (izquierda) y A0 (derecha)

Figura 6: Campos medios de anomalías de precipitación (mm, colores) y de transporte de humidad (m/s) en

el nivel de 925 hPa para los compuestos B0 (izquierda) y A0 (derecha)

Figura 7: Corte vertical medio en 20ºS de anomalías de altura geopotencial (mgp, contornos) y de

temperatura potencial (K, colores) para los compuestos B0 (izquierda) y A0 (derecha).

Figura 8: Ídem Figura 7 para las anomalías de humedad específica (g/kg, colores) y componente meridional

del viento (m/s, contornos).