La previsión meteorológica marina es el proceso mediante el cual los navegantes y las organizaciones meteorológicas intentan predecir las condiciones meteorológicas futuras en los océanos de la Tierra . Los navegantes han tenido reglas generales con respecto a la navegación alrededor de ciclones tropicales durante muchos años, dividiendo una tormenta en mitades y navegando a través de la mitad normalmente más débil y navegable de su circulación. Las previsiones meteorológicas marinas realizadas por varias organizaciones meteorológicas se remontan al hundimiento del Royal Charter en 1859 y del RMS Titanic en 1912.
El viento es la fuerza impulsora del clima en el mar, ya que genera olas de viento locales, oleajes oceánicos prolongados y su flujo alrededor de la dorsal subtropical ayuda a mantener corrientes de agua cálida como la Corriente del Golfo . La importancia del clima sobre el océano durante la Segunda Guerra Mundial llevó a informes meteorológicos retrasados o secretos, con el fin de mantener una ventaja competitiva. Varias naciones establecieron barcos meteorológicos durante la Segunda Guerra Mundial con fines de pronóstico, y se mantuvieron hasta 1985 para ayudar con la navegación aérea transoceánica.
Las observaciones voluntarias desde barcos , boyas meteorológicas , satélites meteorológicos y la predicción numérica del tiempo se han utilizado para diagnosticar y ayudar a pronosticar el tiempo en las áreas oceánicas de la Tierra. Desde la década de 1960, el papel de la predicción numérica del tiempo sobre los mares de la Tierra ha adquirido un papel más importante en el proceso de pronóstico. Los elementos meteorológicos como el estado del mar , los vientos superficiales, los niveles de las mareas y la temperatura de la superficie del mar son abordados por organizaciones encargadas de pronosticar el tiempo en océanos y mares abiertos. Actualmente, la Agencia Meteorológica de Japón , el Servicio Meteorológico Nacional de los Estados Unidos y la Oficina Meteorológica del Reino Unido crean pronósticos meteorológicos marinos para el hemisferio norte .
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Los pronósticos meteorológicos marinos emitidos por los gobiernos tienen diversos orígenes, generalmente después de desastres marítimos.
En octubre de 1859, el vapor clipper Royal Charter naufragó en una fuerte tormenta frente a Anglesey ; 450 personas perdieron la vida. Debido a esta pérdida, el vicealmirante Robert FitzRoy introdujo un servicio de alerta para la navegación en febrero de 1861, utilizando comunicaciones telegráficas. Esta siguió siendo la principal responsabilidad de la Oficina Meteorológica del Reino Unido durante algún tiempo después. En 1911, la Oficina Meteorológica había comenzado a emitir pronósticos meteorológicos marinos que incluían advertencias de vendavales y tormentas mediante transmisión por radio para áreas alrededor de Gran Bretaña. Este servicio se interrumpió durante y después de la Primera Guerra Mundial , entre 1914 y junio de 1921, y nuevamente durante la Segunda Guerra Mundial entre 1939 y 1945. [1]
El primer intento de un programa meteorológico marino en los Estados Unidos fue iniciado en Nueva Orleans, Luisiana, por el Cuerpo de Señales del Ejército de los Estados Unidos . Un memorando del 23 de enero de 1873 ordenó al New Orleans Signal Observer que transcribiera los datos meteorológicos de los registros de los barcos que llegaban al puerto. [2] La responsabilidad de la previsión marítima se transfirió de la Armada de los Estados Unidos a la Oficina Meteorológica en 1904, lo que permitió la recepción de observaciones oportunas de los barcos en el mar. [3] El hundimiento del RMS Titanic en 1912 jugó un papel fundamental en la previsión meteorológica marina a nivel mundial. En respuesta a esa tragedia, se formó una comisión internacional para determinar los requisitos para viajes oceánicos más seguros. En 1914, el trabajo de la comisión dio como resultado la Convención internacional para la seguridad de la vida en el mar . [4] En 1957, con el fin de ayudar a abordar cuestiones marinas, la Oficina Meteorológica de los Estados Unidos comenzó a publicar la publicación bimensual Mariners Weather Log para informar sobre las condiciones climáticas pasadas principalmente en los océanos del hemisferio norte, información sobre las temporadas de ciclones tropicales del mundo, para publicar climatologías mensuales para uso de quienes estaban en el mar y para alentar las observaciones voluntarias de barcos en el mar.
En el Servicio Meteorológico Nacional de los Estados Unidos (NWS), las oficinas de la ciudad de Nueva York, San Francisco y Honolulu comenzaron a publicar mapas meteorológicos previstos para uso público. En 1971, los pronósticos del Atlántico Norte pasaron de ser una iniciativa cerrada de la Armada de los Estados Unidos a un conjunto de productos del Servicio Meteorológico Nacional mediante radiofacsímil, mientras que los pronósticos del Pacífico nororiental se pusieron a disposición del público mediante el mismo método en 1972. [5] Entre 1986 y 1989, [6] la parte del Centro Meteorológico Nacional (NMC) conocida como el Centro de Productos Oceánicos (OPC) fue responsable de los pronósticos meteorológicos marinos dentro del NWS. [7] Entre agosto de 1989 y 1995, la unidad denominada División de Pronósticos Marinos también participó en la provisión de análisis objetivos y productos de pronóstico para variables marinas y oceanográficas. [8] [9] El Centro de Predicción Marina, posteriormente rebautizado como Centro de Predicción Oceánica , asumió la obligación de Estados Unidos de emitir advertencias y pronósticos para partes de los océanos Atlántico Norte y Pacífico Norte una vez creado en 1995. [4]
Los vientos alisios soplan hacia el oeste en los trópicos, [10] y los vientos del oeste soplan hacia el este en latitudes medias. [11] Este patrón de viento aplica una tensión a la superficie del océano subtropical con una curvatura negativa a través del Océano Atlántico norte . [12] El transporte de Sverdrup resultante es hacia el ecuador. [13] Debido a la conservación de la vorticidad potencial causada por los vientos que se mueven hacia los polos en la periferia occidental de la dorsal subtropical y la mayor vorticidad relativa del agua que se mueve hacia el norte, el transporte se equilibra con una corriente estrecha y acelerada hacia los polos, que fluye a lo largo del límite occidental de la cuenca oceánica, compensando los efectos de la fricción con la corriente del límite occidental conocida como corriente del Labrador . [14] La conservación de la vorticidad potencial también provoca curvas a lo largo de la Corriente del Golfo, que ocasionalmente se rompen debido a un cambio en la posición de la Corriente del Golfo, formando remolinos cálidos y fríos separados. [15] Este proceso general, conocido como intensificación occidental, hace que las corrientes en el límite occidental de una cuenca oceánica, como la Corriente del Golfo, sean más fuertes que las del límite oriental. [16]
Las marejadas suelen ser creadas por tormentas a grandes distancias de la playa donde rompen, y la propagación de las olas más largas solo está limitada por las costas. Por ejemplo, se han registrado olas generadas en el océano Índico en California después de más de media vuelta al mundo. [17] Esta distancia permite que las olas que componen las olas estén mejor ordenadas y libres de oleaje a medida que viajan hacia la costa. Las olas generadas por vientos de tormenta tienen la misma velocidad y se agruparán y viajarán juntas, mientras que otras que se mueven incluso a una fracción de metro por segundo más lento se quedarán rezagadas, llegando finalmente muchas horas más tarde debido a la distancia recorrida. El tiempo de propagación desde la fuente t es proporcional a la distancia X dividida por el período de la ola T . En aguas profundas es donde g es la aceleración de la gravedad. [18] A modo de ejemplo, en el caso de una tormenta situada a 10.000 kilómetros (6.200 millas) de distancia, las olas con un período T = 15 s llegarán 10 días después de la tormenta, seguidas por olas de 14 s otras 17 horas después.
Estas llegadas dispersivas de olas, primero de períodos largos con una reducción del período pico de ola con el tiempo, se pueden utilizar para determinar la distancia a la que se generaron las olas. Mientras que el estado del mar en la tormenta tiene un espectro de frecuencia con más o menos siempre la misma forma (es decir, un pico bien definido con frecuencias dominantes dentro de más o menos el 7% del pico), los espectros de olas son cada vez más estrechos, a veces hasta el 2% o menos, a medida que las olas se dispersan cada vez más lejos. El resultado es que los grupos de olas (llamados conjuntos por los surfistas) pueden tener un gran número de olas. De aproximadamente siete olas por grupo en la tormenta, esto aumenta a 20 y más en olas de tormentas muy distantes.
Los viajes oceánicos en barco de vela pueden durar muchos meses, [19] y un riesgo común es quedarse encalmado por falta de viento, [20] o ser desviado de su curso por tormentas severas o vientos que no permiten avanzar en la dirección deseada. [21] Una tormenta severa podría provocar un naufragio y la pérdida de todas las manos. [22] Los barcos de vela solo pueden llevar una cierta cantidad de suministros en su bodega , por lo que tienen que planificar los viajes largos con cuidado para incluir las provisiones adecuadas , incluida agua dulce . [23]
Los navegantes tienen una forma de navegar con seguridad alrededor de los ciclones tropicales. Los dividen en dos, según su dirección de movimiento, y maniobran para evitar el segmento derecho del ciclón en el hemisferio norte (el izquierdo en el hemisferio sur). Los navegantes denominan al lado derecho el semicírculo peligroso, ya que la lluvia más intensa y los vientos y mares más fuertes se ubicaron en esta mitad de la tormenta, ya que la velocidad de traslación del ciclón y su viento rotacional son aditivos. La otra mitad del ciclón tropical se denomina semicírculo navegable [24], ya que las condiciones meteorológicas se reducen (sustractivas) en esta parte de la tormenta. Las reglas generales para viajar en barco cuando hay un ciclón tropical en las proximidades son evitarlos en la medida de lo posible y no cruzar su trayectoria prevista (cruzar la T). A quienes viajan a través del semicírculo peligroso se les recomienda mantenerse en el viento verdadero en la amura de estribor y avanzar lo más posible. A los barcos que se desplazan a través del semicírculo navegable se les aconseja mantener el viento verdadero en el cuarto de estribor mientras avanzan lo máximo posible. [25]
La regla 1-2-3 (regla 1-2-3 de los navegantes o área de peligro) es una directriz que se enseña comúnmente a los navegantes para el seguimiento y la predicción de tormentas severas (específicamente huracanes y tormentas tropicales). Se refiere a los errores de pronóstico a largo plazo redondeados del Centro Nacional de Huracanes de 100-200-300 millas náuticas a 24-48-72 horas, respectivamente. Sin embargo, estos errores han disminuido a cerca de 50-100-150 a medida que los pronosticadores del NHC se vuelven más precisos con el pronóstico de la trayectoria de los ciclones tropicales . El "área de peligro" que se debe evitar se construye expandiendo la trayectoria pronosticada por un radio igual a los respectivos cientos de millas más los radios de viento pronosticados (tamaño de la tormenta en esas horas). [26]
La transferencia de energía entre el viento que sopla sobre la superficie de un océano y la capa superior del océano es un elemento importante en la dinámica de las olas. [27] La ecuación de transporte espectral de las olas se utiliza para describir el cambio en el espectro de las olas a medida que cambia la topografía. Simula la generación de olas, el movimiento de las olas (propagación dentro de un fluido), la reducción de las olas , la refracción , la transferencia de energía entre olas y la disipación de las olas. [28] Dado que los vientos superficiales son el principal mecanismo de fuerza en la ecuación de transporte espectral de las olas, los modelos de olas oceánicas utilizan la información producida por los modelos numéricos de predicción meteorológica como entrada para determinar cuánta energía se transfiere desde la atmósfera a la capa en la superficie del océano. Junto con la disipación de energía a través de crestas blancas y la resonancia entre olas, los vientos superficiales de los modelos numéricos meteorológicos permiten predicciones más precisas del estado de la superficie del mar. [29]
Los primeros modelos de olas oceánicas se desarrollaron en los años 1960 y 1970. Estos modelos tenían la tendencia a sobrestimar el papel del viento en el desarrollo de las olas y a subestimar las interacciones entre ellas. La falta de conocimiento sobre cómo las olas interactuaban entre sí, las suposiciones sobre una altura máxima de ola y las deficiencias en la potencia informática limitaron el rendimiento de los modelos. Después de que se realizaron experimentos en 1968, 1969 y 1973, la entrada del viento de la atmósfera terrestre se ponderó con mayor precisión en las predicciones. Una segunda generación de modelos se desarrolló en la década de 1980, pero no pudieron modelar de manera realista el oleaje ni representar las olas impulsadas por el viento (también conocidas como olas de viento) causadas por campos de viento que cambian rápidamente, como los que se producen dentro de los ciclones tropicales. Esto provocó el desarrollo de una tercera generación de modelos de olas a partir de 1988. [30] [31]
En esta tercera generación de modelos, se utiliza la ecuación de transporte espectral de las olas para describir el cambio en el espectro de las olas a lo largo de una topografía cambiante. Simula la generación de olas, el movimiento de las olas (propagación dentro de un fluido), la reducción de las olas , la refracción , la transferencia de energía entre olas y la disipación de las olas. [28] Dado que los vientos superficiales son el principal mecanismo de fuerza en la ecuación de transporte espectral de las olas, los modelos de olas oceánicas utilizan la información producida por los modelos numéricos de predicción meteorológica como entrada para determinar cuánta energía se transfiere desde la atmósfera a la capa de la superficie del océano. Junto con la disipación de energía a través de crestas blancas y la resonancia entre olas, los vientos superficiales de los modelos numéricos meteorológicos permiten realizar predicciones más precisas del estado de la superficie del mar. [29]
La idea de un barco meteorológico estacionario fue propuesta ya en 1921 por Météo-France para ayudar a apoyar el transporte marítimo y la llegada de la aviación transatlántica . Establecido durante la Segunda Guerra Mundial, un barco meteorológico , o buque meteorológico oceánico, era un barco estacionado en el océano como plataforma para observaciones meteorológicas de superficie y de aire superior para su uso en el pronóstico del tiempo. Se utilizaron durante la Segunda Guerra Mundial, pero no tenían medios de defensa, lo que provocó la pérdida de varios barcos y muchas vidas. Estaban ubicados principalmente en los océanos Atlántico norte y Pacífico norte, informando por radio. Además de su función de informe meteorológico, estos barcos ayudaron en operaciones de búsqueda y rescate , apoyaron vuelos transatlánticos , [32] [33] actuaron como plataformas de investigación para oceanógrafos , [34] [35] [36] monitorearon la contaminación marina , [37] y ayudaron a la predicción meteorológica tanto por parte de los pronosticadores meteorológicos como dentro de modelos atmosféricos computarizados . Los buques de investigación siguen utilizándose ampliamente en oceanografía, incluida la oceanografía física y la integración de datos meteorológicos y climatológicos en la ciencia del sistema terrestre .
El establecimiento de barcos meteorológicos resultó ser tan útil durante la Segunda Guerra Mundial que la Organización de Aviación Civil Internacional (OACI) había establecido una red mundial de 13 barcos meteorológicos en 1948, con siete operados por los Estados Unidos, uno operado conjuntamente por los Estados Unidos y Canadá, dos suministrados por el Reino Unido, uno mantenido por Francia, uno una empresa conjunta de los Países Bajos y Bélgica , y uno compartido por el Reino Unido, Noruega y Suecia . [32] Este número finalmente se negoció hasta nueve. [38] El acuerdo sobre el uso de barcos meteorológicos por parte de la comunidad internacional finalizó en 1985. [37]
Las boyas meteorológicas son instrumentos que recogen datos meteorológicos y oceánicos en los océanos del mundo, así como ayuda durante la respuesta de emergencia a derrames de productos químicos , procedimientos legales y diseño de ingeniería . Las boyas amarradas se han utilizado desde 1951, [39] mientras que las boyas a la deriva se han utilizado desde 1972. [40] Las boyas amarradas están conectadas con el fondo del océano mediante cadenas , nailon o polipropileno flotante . [41] Con el declive del barco meteorológico , han asumido un papel más principal en la medición de las condiciones en mar abierto desde la década de 1970. [42] Durante las décadas de 1980 y 1990, una red de boyas en el Océano Pacífico tropical central y oriental ayudó a estudiar El Niño-Oscilación del Sur . [43] Las boyas meteorológicas amarradas tienen un diámetro que va desde 1,5 metros (4,9 pies) a 12 metros (39 pies), [41] [44] mientras que las boyas a la deriva son más pequeñas, con diámetros de 30 centímetros (12 pulgadas) a 40 centímetros (16 pulgadas). [45] Las boyas a la deriva son la forma dominante de boya meteorológica en términos absolutos, con 1250 ubicadas en todo el mundo. Los datos de viento de las boyas tienen un error menor que los de los barcos. [46] También existen diferencias en los valores de las mediciones de la temperatura de la superficie del mar entre las dos plataformas, relacionadas con la profundidad de la medición y si el agua es calentada o no por el barco que mide la cantidad. [47]
En uso desde 1960, el satélite meteorológico es un tipo de satélite que se utiliza principalmente para monitorear el tiempo y el clima de la Tierra. Los satélites pueden ser de órbita polar , cubriendo toda la Tierra de forma asincrónica, o geoestacionarios , flotando sobre el mismo punto en el ecuador. [48] Los satélites meteorológicos ven más que nubes y sistemas de nubes. A partir del satélite Nimbus 3 en 1969, la información de temperatura a través de la columna atmosférica comenzó a ser recuperada por satélites del Atlántico oriental y la mayor parte del Océano Pacífico, lo que llevó a mejoras significativas en los pronósticos. [49] Las luces de la ciudad, los incendios, los efectos de la contaminación, las auroras , las tormentas de arena y polvo, la capa de nieve, el mapeo del hielo, los límites de las corrientes oceánicas, los flujos de energía, etc., y otros tipos de información ambiental se recopilan utilizando satélites meteorológicos. Otros satélites ambientales pueden detectar cambios en la vegetación de la Tierra, el estado del mar, el color del océano y los campos de hielo. El Niño y sus efectos sobre el clima se monitorean diariamente a partir de imágenes satelitales. En conjunto, los satélites meteorológicos utilizados por Estados Unidos, Europa, India, China, Rusia y Japón proporcionan observaciones casi continuas para una vigilancia meteorológica global.
El uso comercial y recreativo de las vías navegables puede verse limitado significativamente por la dirección y velocidad del viento, la periodicidad y altura de las olas , las mareas y las precipitaciones. Todos estos factores pueden influir en la seguridad del tránsito marítimo. En consecuencia, se han establecido diversos códigos para transmitir de manera eficiente pronósticos meteorológicos marinos detallados a los pilotos de los buques por radio, por ejemplo, el MAFOR (previsión marítima). [50] Los pronósticos meteorológicos típicos se pueden recibir en el mar mediante el uso de RTTY , Navtex y Radiofax .
Se producen avisos y pronósticos meteorológicos marinos en formato impreso y en formato de gráfico de pronóstico para hasta cinco días en el futuro. Los pronósticos en formato impreso incluyen el pronóstico de alta mar, los pronósticos marinos en alta mar y los pronósticos de aguas costeras. Para ayudar a acortar la longitud de los productos de pronóstico, se utilizan palabras y frases individuales para describir áreas en alta mar. El Centro de Predicción Oceánica comenzó a producir pronósticos experimentales de altura significativa de olas en cuadrícula en 2006, un primer paso hacia un servicio marino digital para alta mar y áreas en alta mar. Se están desarrollando productos en cuadrícula adicionales, como la presión superficial y los vientos. Recientemente, el Servicio Meteorológico Nacional ha creado un modelo operativo de mareas de tormenta extratropicales para proporcionar una guía experimental sobre mareas de tormenta extratropicales a las oficinas de pronóstico meteorológico costero para ayudarlas en las operaciones de alerta y pronóstico de inundaciones costeras . [4]
La Agencia Meteorológica de Japón cuenta con observatorios marinos en Hakodate , Maizuru , Kobe y Nagasaki . Estas estaciones observan las olas del océano , los niveles de las mareas, la temperatura de la superficie del mar y las corrientes oceánicas , etc. en la cuenca del Pacífico noroccidental , así como en el mar de Japón y en la cuenca del mar de Ojotsk , y proporcionan pronósticos meteorológicos marinos resultantes de ellos, en cooperación con el Departamento Hidrográfico y Oceanográfico de la Guardia Costera de Japón .
En el Reino Unido, Shipping Forecast es una emisión de la BBC Radio de informes meteorológicos y previsiones para los mares que rodean las costas de las Islas Británicas . Es producida por la Met Office y emitida cuatro veces al día por BBC Radio 4 en nombre de la Agencia Marítima y de Guardacostas . Las previsiones enviadas a través del sistema Navtex utilizan un formato similar y las mismas áreas marítimas. Las aguas que rodean las Islas Británicas se dividen en áreas marítimas, también conocidas como áreas meteorológicas. [51]
Dentro del Servicio Meteorológico Nacional de los Estados Unidos, el Centro de Predicción Oceánica (OPC), establecido en 1995, es uno de los seis centros de servicio originales de los Centros Nacionales de Predicción Ambiental (NCEP). [52] Hasta el 12 de enero de 2003, el nombre de la organización era Centro de Predicción Marina. [53] El OPC emite pronósticos con hasta cinco días de anticipación para áreas oceánicas al norte de los 31 de latitud norte y al oeste de los 35 de longitud oeste en el Atlántico, y en todo el noreste del Pacífico al norte de los 30 de latitud norte y al este de los 160 de longitud este . Hasta hace poco, el OPC proporcionaba puntos de pronóstico para ciclones tropicales al norte de los 20 de latitud norte y al este de los 60 de longitud oeste al Centro Nacional de Huracanes . [54] El OPC se compone de dos ramas: la Rama de Pronóstico Oceánico y la Rama de Aplicaciones Oceánicas. El Centro Nacional de Huracanes cubre las áreas marinas al sur del paralelo 31 en el Atlántico y el paralelo 30 en el Pacífico, entre el meridiano 35 oeste y el meridiano 140 de longitud oeste. La Oficina de Pronósticos del Servicio Meteorológico de Honolulu realiza pronósticos dentro del área entre el meridiano 140 oeste y el meridiano 160 este , desde el paralelo 30 norte hasta el ecuador. [55]
El área de responsabilidad del Centro Nacional de Huracanes incluye las áreas del hemisferio sur en el Pacífico hasta los 18,5 grados al sureste del meridiano 120 oeste . Al sur de la ecuación, la Oficina de Pronósticos de Honolulu del NWS pronostica hacia el sur hasta el paralelo 25 sur entre el meridiano 160 este y el meridiano 120 oeste. [55]
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