Para el desarrollo de los conocimientos de física de las nubes y de
los procesos físicos relacionados con la siembra de nubes, resulta de gran utilidad el
empleo de modelos numéricos. La necesidad de estos modelos se acentúa por la
imposibilidad de la tecnología observacional actual (radar, aviones instrumentados,
satélite y otros métodos de observación) de observar y diagnosticar todas las
características de una nube en evolución con la resolución necesaria para la
comprensión de los procesos dinámicos y microfísicos.
Un complemento de estos métodos de observación puede ser la
modelación numérica, que calcula los parámetros microfísicos y dinámicos de forma
consistente a partir de los principios básicos.
En dichos modelos se especifican los parámetros ambientales en las
fronteras de la nube y las condiciones iniciales. La evolución del campo de viento y los
hidrometeoros generados por la convección son calculados a partir de las ecuaciones del
modelo.
En el INSMET se ha desarrollado un modelo unidimensional dependiente
del tiempo (Alfonso et. al. , 1998), que ha
sido aplicado a la simulación de nubes convectivas sobre Cuba. Este modelo considera
explícitamente numerosas características de los procesos termodinámicos en la
evolución de las nubes e incluye los procesos microfísicos en forma parametrizada. Este
tipo de modelo ha alcanzado un alto grado de desarrollo y actualmente el tratamiento
dinámico ha sido modificado en los mismos, encontrándose formas de incluir el
adentramiento y la perturbación de la presión (Ferrier and Houze, 1989).
Una descripción más detallada de estos puede encontrarse en Shiino, (1978).
Sin embargo los modelos unidimensionales ofrecen una gran
simplificación de los procesos dinámicos, ya que son altamente parametrizados desde este
punto de vista, y no consideran los movimientos horizontales y la influencia del viento en
el desarrollo de la convección (Orville
and Kopp, 1977). No puede valorarse por tanto el desarrollo de la vorticidad
horizontal o la influencia del shear en la evolución de la nube. Además es un hecho
reconocido que existe una retroalimentacion de todos estos procesos durante el desarrollo
de la nube(Houze, 1993). Existen modelos
bidimensionales que han dado buenos resultados, como los realizados por Orville(1965), Orville y Sloan (1970), Orville y Kopp (1977), Takeda (1971), Hall (1980) y Francisco (1991), los cuales eliminan estas
dificultades.
Un estudio más completo puede realizarse con modelos tridimensionales
ya que en ellos se incluye una dinámica más compleja y como resultado se obtiene el
movimiento en todas las direcciones. No obstante nos hemos propuesto el desarrollo de este
modelo bidimensional, porque ofrece un grado bastante alto de complejidad dinámica (mayor
que los unidimensionales) y porque los requerimientos de cómputo son más modestos que en
el caso tridimensional. Además, en un futuro se llevará a cabo la implantación de
códigos de microfísica explícita, la cual es prohibitiva en el caso tridimensional por
su complejidad, mientras que para el caso bidimensional en posible en la actualidad con la
generalidad de los medios de cómputo existentes.
En este trabajo se presentan los resultados de la simulación del ciclo
de vida de una nube convecctiva en condiciones de atmósfera real tropical, utilizando un
modelo bidimensional con microfisica parametrizada, que considera procesos de fase
sólida. Los resultados de la simulación numérica se comparan con datos experimentales
medidos desde aviones y con las predicciones de un modelo unidimensional.
Este es el primer modelo bidimensional en nuestro país, que se realiza
con el objetivo de obtener una mayor información en el análisis de los procesos
convectivos y explorar las posibilidades de su uso práctico en un futuro.
