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mesonet

Un mapa meteorológico que consiste en un gráfico de modelo de estación de datos de Oklahoma Mesonet superpuestos con datos de radar meteorológico WSR-88D que representan posibles rollos convectivos horizontales como un factor potencial que contribuyó al incipiente brote de tornado del 3 de mayo de 1999 [1] Un mesonet móvil también documentó supercélulas de tornados y sus entornos inmediatos durante este evento. [2]

En meteorología y climatología , una mesonet , acrónimo de red de mesoescala, es una red automatizada de estaciones meteorológicas y, a menudo, también de vigilancia ambiental , diseñada para observar fenómenos meteorológicos y/o microclimas de mesoescala . [3] [4]

Las líneas secas , las líneas de turbonada y las brisas marinas son ejemplos de fenómenos observados por los mesonetos. Debido a las escalas espaciales y temporales asociadas con los fenómenos y microclimas de mesoescala, las estaciones meteorológicas que componen una mesoneta están más espaciadas entre sí e informan con más frecuencia que las redes de observación a escala sinóptica , como el Sistema Mundial de Observación (GOS) de la OMM y la ASOS de EE. UU . El término mesonet se refiere al grupo colectivo de estas estaciones meteorológicas, que normalmente pertenecen y están operadas por una entidad común. Los mesonetos generalmente registran observaciones meteorológicas en la superficie in situ , pero algunos implican otras plataformas de observación, en particular perfiles verticales de la capa límite planetaria (PBL). [5] Otros parámetros ambientales pueden incluir la insolación y diversas variables de interés para usuarios particulares, como la temperatura del suelo o las condiciones de la carretera (esta última notable en las redes del Sistema de información meteorológica en carreteras (RWIS)).

Las características distintivas que clasifican una red de estaciones meteorológicas como mesonet son la densidad de la estación y la resolución temporal con una calidad de estación suficientemente robusta. Dependiendo de los fenómenos que se pretende observar, las estaciones mesonet utilizan un espacio espacial de 1 a 40 kilómetros (0,6 a 20 millas) [6] e informan las condiciones cada 1 a 15 minutos. Las microredes (ver microescala y escala de tormenta), como las de áreas metropolitanas como Oklahoma City, [7] St. Louis y Birmingham, Reino Unido, son aún más densas en resolución espacial y, a veces, temporal. [8]

Objetivo

Tormentas y otros tipos de convección atmosférica , líneas de turbonada, líneas secas, [9] brisas marinas y terrestres, brisas de montaña y de valle , ondas de montaña , mesolows y mesohighs , estelas bajas , vórtices convectivos de mesoescala (MCV), bandas de lluvia de ciclones tropicales y ciclones extratropicales , macrorráfagas , frentes de ráfagas y límites de flujo de salida , ráfagas de calor , islas de calor urbanas (UHI) y otros fenómenos de mesoescala, así como características topográficas, pueden causar que las condiciones meteorológicas y climáticas en un área localizada sean significativamente diferentes de las dictadas por el ambiente a gran escala. condiciones de escala. [10] [11] Como tal, los meteorólogos deben comprender estos fenómenos para mejorar la habilidad de pronóstico. Las observaciones son fundamentales para comprender los procesos mediante los cuales estos fenómenos se forman, evolucionan y se disipan.

Sin embargo, las redes de observación a largo plazo (ASOS, AWOS , COOP) son demasiado escasas e informan con muy poca frecuencia para la investigación y la predicción a mesoescala. Las estaciones ASOS y AWOS suelen estar espaciadas entre 50 y 100 kilómetros (30 a 60 millas) e informan solo cada hora en muchos sitios (aunque con el tiempo la frecuencia de los informes ha aumentado, hasta llegar a 5 a 15 minutos en los últimos años en los sitios principales). ). La base de datos del Programa de Observadores Cooperativos (COOP) consta únicamente de informes diarios registrados manualmente. Esa red, al igual que la más reciente CoCoRaHS , es grande, pero ambas tienen limitaciones en cuanto a la frecuencia de informes y la solidez de los equipos. Los fenómenos meteorológicos de "mesoescala" ocurren en escalas espaciales de unos pocos a cientos de kilómetros y escalas temporales (de tiempo) de minutos a horas. Por tanto, se necesita una red de observación con escalas temporales y espaciales más finas para la investigación de mesoescala. Esta necesidad llevó al desarrollo del mesonet.

Los humanos utilizan directamente los datos de Mesonet para la toma de decisiones, pero también aumentan la habilidad de predicción numérica del tiempo (NWP) y son especialmente beneficiosos para modelos de mesoescala de corto alcance. Los mesonetos, junto con las soluciones de teledetección ( asimilación de datos de radares meteorológicos , satélites meteorológicos , perfiladores de viento ), permiten una resolución temporal y espacial mucho mayor en un modelo de previsión. Como la atmósfera es un sistema dinámico no lineal caótico (es decir, sujeto al efecto mariposa ), este aumento de datos aumenta la comprensión de las condiciones iniciales y mejora el rendimiento del modelo . Además de los usuarios de meteorología y climatología, los hidrólogos , los silvicultores , los bomberos forestales, los departamentos de transporte, los productores y distribuidores de energía, otros intereses de servicios públicos y las entidades agrícolas destacan por su necesidad de información meteorológica a escala fina. Estas organizaciones operan docenas de mesonets dentro de EE. UU. y a nivel mundial. Los intereses medioambientales, recreativos al aire libre, de gestión de emergencias y de seguridad pública , militares y de seguros también son grandes usuarios de la información de mesonet.

En muchos casos, las estaciones mesonet pueden, por necesidad o a veces por falta de conocimiento, estar ubicadas en posiciones donde las mediciones precisas pueden verse comprometidas. Por ejemplo, esto es especialmente cierto en el caso de la ciencia ciudadana y los sistemas de datos de colaboración abierta , como las estaciones construidas para la red WeatherBug, muchas de las cuales están ubicadas en edificios escolares . El Programa Ciudadano de Observadores Meteorológicos (CWOP), facilitado por el Servicio Meteorológico Nacional (NWS) de EE. UU. y otras redes, como las recopiladas por Weather Underground, ayudan a llenar los vacíos con resoluciones que a veces igualan o superan las de los mesonetos, pero muchas estaciones también presentan sesgos debido a condiciones inadecuadas. Ubicación, calibración y mantenimiento. Estas "estaciones meteorológicas personales" (PWS) de consumo también son menos sensibles y rigurosas que las estaciones de grado científico. El posible sesgo que estas estaciones pueden causar debe tenerse en cuenta al incorporar los datos en un modelo, para que no se produzca el fenómeno de " basura que entra, basura sale ".

Operaciones

Estación Kentucky Mesonet WSHT cerca de Maysville en el condado de Mason

Los mesonetos nacieron de la necesidad de realizar investigaciones a mesoescala. La naturaleza de esta investigación es tal que los mesonetos, al igual que los fenómenos que debían observar, tuvieron (y a veces todavía tienen) una vida corta y pueden cambiar rápidamente. Sin embargo, los proyectos de investigación a largo plazo y los grupos ajenos a la investigación han podido mantener un mesonet durante muchos años. Por ejemplo, el campo de pruebas Dugway del ejército estadounidense en Utah ha mantenido un mesonet durante muchas décadas. El origen de los mesonets, basado en la investigación, llevó a la característica de que las estaciones de mesonet pueden ser modulares y portátiles, capaces de trasladarse de un programa de campo a otro. No obstante, la mayoría de los grandes mesonetos o nodos contemporáneos consisten en estaciones permanentes que comprenden redes estacionarias. Sin embargo, algunos proyectos de investigación utilizan mesonetes móviles. Ejemplos destacados incluyen los proyectos VORTEX . [12] [13] Los problemas de implementación y mantenimiento de estaciones fijas robustas se ven exacerbados por estaciones móviles más livianas y compactas y se ven agravados aún más por diversos problemas relacionados con el movimiento, como los efectos de estela de los vehículos , y particularmente durante los cambios rápidos en el entorno ambiental asociados. con atravesar condiciones climáticas adversas . [14]

Ya sea que el mesonet sea temporal o semipermanente, cada estación meteorológica suele ser independiente y obtiene energía de una batería y paneles solares . Una computadora a bordo registra lecturas de varios instrumentos que miden la temperatura , la humedad , la velocidad y dirección del viento y la presión atmosférica , así como la temperatura y la humedad del suelo , y otras variables ambientales consideradas importantes para la misión del mesonet, siendo la irradiancia solar un factor común. parámetro no meteorológico. La computadora guarda periódicamente estos datos en la memoria, generalmente utilizando registradores de datos , y transmite las observaciones a una estación base por radio , teléfono (inalámbrico, como celular o fijo ) o transmisión satelital . Los avances en la tecnología informática y las comunicaciones inalámbricas de las últimas décadas hicieron posible la recopilación de datos de mesonet en tiempo real. Algunas estaciones o redes informan que utilizan Wi-Fi y alimentación de red con respaldos para redundancia.

La disponibilidad de datos de mesonet en tiempo real puede ser extremadamente valiosa para los pronosticadores operativos, y particularmente para la predicción inmediata , [15] ya que pueden monitorear las condiciones climáticas desde muchos puntos en su área de pronóstico. Además del trabajo operativo y la investigación meteorológica, climática y ambiental, los datos de mesonet y micronet suelen ser importantes en la meteorología forense . [16]

Historia

Barógrafo de tres días del tipo utilizado por el Servicio Meteorológico de Canadá.

Los primeros mesonetos funcionaban de manera diferente a los mesonetos modernos. Cada instrumento constitutivo de la estación meteorológica era puramente mecánico y bastante independiente de los demás sensores. Los datos se registraban continuamente mediante un lápiz entintado que giraba alrededor de un punto sobre un tambor giratorio cubierto por una funda de papel cuadriculado llamado gráfico de seguimiento, muy parecido a una estación de sismógrafo tradicional. El análisis de los datos sólo pudo realizarse después de que se recopilaron los gráficos de seguimiento de los distintos instrumentos.

Uno de los primeros mesonetos operó en el verano de 1946 y 1947 y fue parte de una campaña de campo llamada The Thunderstorm Project. [17] Como su nombre lo indica, el objetivo de este programa era comprender mejor la convección de las tormentas. Los primeros mesonets normalmente fueron financiados y operados por agencias gubernamentales para campañas específicas. Con el tiempo, las universidades y otras entidades cuasi públicas comenzaron a implementar mesonetos permanentes para una amplia variedad de usos, como intereses agrícolas o marítimos. Las estaciones de consumo se agregaron a las redes sinópticas y de mesoescala de grado profesional en la década de 1990 y en la década de 2010 las redes de estaciones de grado profesional operadas por empresas privadas y consorcios público-privados aumentaron en importancia. Algunos de estos sistemas implementados de forma privada son permanentes y están en ubicaciones fijas, pero muchos también atienden a usuarios y campañas/eventos específicos, por lo que pueden instalarse por períodos limitados y también pueden ser móviles.

El primer mesonet conocido fue operado en Alemania entre 1939 y 1941. Los primeros mesonetes con propósitos basados ​​en proyectos operaron durante períodos de tiempo limitados, desde estaciones hasta unos pocos años. El primer mesonet en funcionamiento permanente comenzó en los Estados Unidos en la década de 1970 y entraron en funcionamiento más en las décadas de 1980 y 1990, a medida que el número aumentaba gradualmente antes de una expansión más pronunciada en la década de 2000. En la década de 2010 también se produjo un aumento de mesonetos en otros continentes. Algunos países ricos y densamente poblados también despliegan redes de observación con la densidad de una mesonet, como la AMeDAS en Japón. Estados Unidos fue uno de los primeros en adoptar mesonetos, pero durante mucho tiempo la financiación ha sido dispersa y escasa. En la década de 2020, la disminución de la financiación, además de la escasez e incertidumbre anteriores, estaba provocando falta de personal y problemas de mantenimiento de las estaciones, el cierre de algunas estaciones y la viabilidad de redes enteras amenazadas. [18]

Los mesonetes capaces de moverse para despliegues en estaciones fijas en campañas de campo se empezaron a utilizar en los EE. UU. en la década de 1970 [19] y los mesonetes totalmente móviles montados en vehículos se convirtieron en elementos fijos de grandes proyectos de investigación de campo después de las campañas de campo del Proyecto VORTEX en 1994 y 1995. en el que se desplegaron importantes mesonetes móviles.

Mesonetos significativos

La siguiente tabla es una lista incompleta de mesonetos que operaron en el pasado y en el presente:

* No todas las estaciones son propiedad de la red o están operadas por ella.
** Como se trata de estaciones privadas, aunque se pueden tomar medidas de control de calidad y calidad , es posible que no sean de grado científico y que carezcan de ubicación, calibración, sensibilidad, durabilidad y mantenimiento adecuados.

Aunque no está etiquetada como mesonet, la Agencia Meteorológica de Japón (JMA) también mantiene una red nacional de observación de superficies con la densidad de un mesonet. JMA opera AMeDAS , que consta de aproximadamente 1.300 estaciones a una distancia de 17 kilómetros (11 millas). La red comenzó a funcionar en 1974. [85]

Ver también

Referencias

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