La previsión meteorológica marina es el proceso mediante el cual los navegantes y las organizaciones meteorológicas intentan pronosticar las condiciones meteorológicas futuras sobre 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 de su circulación normalmente más débil y navegable. Los pronósticos meteorológicos marinos realizados 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 , largas olas oceánicas y su flujo alrededor de la cordillera subtropical ayuda a mantener corrientes de agua cálidas como la Corriente del Golfo . La importancia del clima sobre el océano durante la Segunda Guerra Mundial llevó a que los informes meteorológicos se retrasaran o fueran secretos para mantener una ventaja competitiva. Los barcos meteorológicos fueron establecidos por varias naciones durante la Segunda Guerra Mundial con fines de pronóstico y se mantuvieron hasta 1985 para ayudar con la navegación aérea transoceánica.
Se han utilizado observaciones voluntarias desde barcos , boyas meteorológicas , satélites meteorológicos y predicciones meteorológicas numéricas para diagnosticar y ayudar a pronosticar el tiempo en las zonas 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 predicción. Los elementos meteorológicos como el estado del mar , los vientos en la superficie, 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 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 clíper de vapor 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 el transporte marítimo en febrero de 1861, mediante comunicaciones telegráficas. Esta siguió siendo la responsabilidad principal de la Oficina Meteorológica del Reino Unido durante algún tiempo después. En 1911, la Met Office había comenzado a emitir pronósticos meteorológicos marinos que incluían advertencias de vendavales y tormentas mediante transmisión de 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 como programa meteorológico marino dentro de los Estados Unidos lo inició en Nueva Orleans, Luisiana, el Cuerpo de Señales del Ejército de los Estados Unidos . Un memorando del 23 de enero de 1873 ordenó al Observador de señales de Nueva Orleans que transcribiera 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 recibir observaciones oportunas desde 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 Humana en el Mar. [4] En 1957, para ayudar a abordar los problemas marinos, la Oficina Meteorológica de los Estados Unidos comenzó a publicar la publicación bimensual Mariners Weather Log para informar sobre las condiciones climáticas pasadas principalmente sobre los océanos del hemisferio norte, información sobre las temporadas de ciclones tropicales del mundo, para publicar climatologías mensuales para uso de aquellos en el mar y fomentar observaciones voluntarias desde embarcaciones en el mar.
Dentro del 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. Los pronósticos del Atlántico Norte pasaron de ser un esfuerzo cerrado de la Armada de los Estados Unidos a un conjunto de productos del Servicio Meteorológico Nacional vía radiofacsímil en 1971, mientras que los pronósticos del Pacífico noreste estuvieron disponibles públicamente mediante el mismo método en 1972. [5] Entre 1986 y 1989, [ 6 ] Una parte del Centro Meteorológico Nacional (NMC) conocida como Centro de Productos Oceánicos (OPC) era responsable de la predicción del tiempo marino dentro del NWS. [7] Entre agosto de 1989 y 1995, la unidad denominada Subdivisión de Pronóstico Marino también participó en el suministro 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 los Estados Unidos de emitir advertencias y pronósticos para partes de los océanos Atlántico Norte y Pacífico Norte una vez que fue 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 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 el polo en la periferia occidental de la cresta subtropical y el aumento de la vorticidad relativa del agua que se mueve hacia el norte, el transporte se equilibra con una corriente estrecha y acelerada hacia el polo, que fluye a lo largo del límite occidental de la cuenca oceánica, compensando los efectos de la fricción con la corriente fronteriza 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 fríos y cálidos 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. [dieciséis]
El oleaje suele ser creado por tormentas que se encuentran a largas distancias de la playa donde rompen, y la propagación de los oleajes más largos sólo está limitada por las costas. Por ejemplo, en California se han registrado marejadas generadas en el Océano Índico después de más de media vuelta al mundo. [17] Esta distancia permite que las olas que componen el oleaje estén mejor ordenadas y libres de picado a medida que viajan hacia la costa. Las olas generadas por los vientos de tormenta tienen la misma velocidad y se agruparán y viajarán entre sí, mientras que otras que se mueven incluso a una fracción de metro por segundo más lentas se quedarán atrás y finalmente llegarán 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 onda T. En aguas profundas es donde g es la aceleración de la gravedad. [18] Como ejemplo, para una tormenta ubicada a 10.000 kilómetros (6.200 millas) de distancia, marejadas con un período T = 15 s llegarán 10 días después de la tormenta, seguidas de marejadas de 14 s otras 17 horas más tarde.
Estas llegadas dispersivas de oleaje, primero períodos largos con una reducción en el período pico de la ola a lo largo del tiempo, se pueden utilizar para determinar la distancia a la que se generaron los oleajes. Mientras que el estado del mar en la tormenta tiene un espectro de frecuencias 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 del oleaje son cada vez más estrechos, a veces hasta 2% o menos, a medida que las ondas se dispersan cada vez más lejos. El resultado es que los grupos de olas (llamados conjuntos por los surfistas) pueden tener una gran cantidad de olas. De unas siete olas por grupo en la tormenta, esta cifra aumenta a 20 o más en olas de tormentas muy distantes.
Los viajes marítimos en velero pueden durar muchos meses, [19] y un peligro común es quedar en calma por falta de viento, [20] o ser desviado de su rumbo por fuertes tormentas o vientos que no permiten avanzar en la dirección deseada. [21] Una tormenta fuerte podría provocar un naufragio y la pérdida de todos los marineros. [22] Los veleros sólo pueden transportar una determinada cantidad de suministros en sus bodegas , por lo que tienen que planificar cuidadosamente los viajes largos para incluir provisiones adecuadas , incluida agua dulce . [23]
Los navegantes tienen una manera de navegar con seguridad alrededor de los ciclones tropicales. Dividen los ciclones tropicales 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 marineros llaman al lado derecho el semicírculo peligroso, ya que en esta mitad de la tormenta se produjeron las lluvias más intensas y los vientos y marejadas más fuertes, ya que la velocidad de traslación del ciclón y su viento de rotación son sumativos. La otra mitad del ciclón tropical se llama semicírculo navegable [24] ya que las condiciones climáticas son atenuadas (sustractivas) en esta parte de la tormenta. Las reglas generales para viajar en barco cuando hay un ciclón tropical en sus proximidades son evitarlo en la medida de lo posible y no cruzar su trayectoria prevista (cruzar la T). Se recomienda a quienes viajen a través del peligroso semicírculo que mantengan el viento real en la proa de estribor y avancen lo más posible. Se recomienda a los barcos que se desplazan a través del semicírculo navegable que mantengan el viento real en el ala de estribor mientras avanzan lo más posible. [25]
La regla 1-2-3 (regla 1-2-3 de los marineros o área de peligro) es una guía que comúnmente se enseña a los navegantes para el seguimiento y predicción de tormentas severas (específicamente huracanes y tormentas tropicales). Se refiere a los errores de pronóstico redondeados a largo plazo del Centro Nacional de Huracanes de 100-200-300 millas náuticas en 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 en el pronóstico de la trayectoria de los ciclones tropicales . La "zona de peligro" a evitar se construye ampliando la trayectoria prevista en un radio igual a los respectivos cientos de millas más los radios de viento previstos (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 de ondas espectrales se utiliza para describir el cambio en el espectro de ondas a lo largo de una topografía cambiante. Simula la generación de olas, el movimiento de las olas (propagación dentro de un fluido), la formación de bancos de 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 de ondas espectrales, los modelos de olas oceánicas utilizan información producida por modelos numéricos de predicción del tiempo como entradas para determinar cuánta energía se transfiere desde la atmósfera a la capa en la superficie del océano. . Además de la disipación de energía a través de las olas y la resonancia entre las olas, los vientos superficiales de los modelos meteorológicos numéricos 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 sobreestimar el papel del viento en el desarrollo de las olas y subestimaban las interacciones de las olas. La falta de conocimiento sobre cómo interactúan las olas entre sí, las suposiciones sobre la altura máxima de las olas y las deficiencias en la potencia de las computadoras limitaron el rendimiento de los modelos. Después de que se realizaron experimentos en 1968, 1969 y 1973, la entrada de viento desde la atmósfera terrestre se ponderó con mayor precisión en las predicciones. En la década de 1980 se desarrolló una segunda generación de modelos, pero no podían modelar de manera realista el oleaje ni representar las olas impulsadas por el viento (también conocidas como ondas de viento) causadas por campos de viento que cambian rápidamente, como los de los ciclones tropicales. Esto provocó el desarrollo de una tercera generación de modelos de olas a partir de 1988. [30] [31]
Dentro de esta tercera generación de modelos, la ecuación de transporte espectral de ondas se utiliza para describir el cambio en el espectro de ondas a lo largo de una topografía cambiante. Simula la generación de olas, el movimiento de las olas (propagación dentro de un fluido), la formación de bancos de 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 de ondas espectrales, los modelos de olas oceánicas utilizan información producida por modelos numéricos de predicción del tiempo como entradas para determinar cuánta energía se transfiere desde la atmósfera a la capa en la superficie del océano. . Además de la disipación de energía a través de las olas y la resonancia entre las olas, los vientos superficiales de los modelos meteorológicos numéricos permiten 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 barco meteorológico oceánico, era un barco estacionado en el océano como plataforma para observaciones meteorológicas en la superficie y en altitud para su uso en el pronóstico del tiempo. Fueron utilizados 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 información meteorológica, estos buques 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 predicción meteorológica asistida tanto por parte de meteorólogos como mediante modelos atmosféricos computarizados . Los buques de investigación siguen utilizándose mucho 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 demostró ser tan útil durante la Segunda Guerra Mundial que la Organización de Aviación Civil Internacional (OACI) había establecido una red global de 13 barcos meteorológicos en 1948, siete de los cuales eran operados por los Estados Unidos y 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 recopilan datos meteorológicos y oceánicos dentro de los océanos del mundo, así como ayuda durante la respuesta de emergencia a derrames químicos , procedimientos legales y diseño de ingeniería . Las boyas amarradas se utilizan desde 1951, [39] mientras que las boyas a la deriva se utilizan desde 1972. [40] Las boyas amarradas están conectadas con el fondo del océano mediante cadenas , nailon o polipropileno flotante . [41] Con el declive de los barcos meteorológicos , han asumido un papel más importante 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 varían de 1,5 metros (4,9 pies) a 12 metros (39 pies) de diámetro, [41] [44] mientras que las boyas a la deriva son más pequeñas, con diámetros de 30 centímetros (12 pulgadas) a 40 centímetros (16 en). [45] Las boyas a la deriva son la forma dominante de boya meteorológica en gran número, con 1250 ubicadas en todo el mundo. Los datos del 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, en relación 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 del ecuador. [48] Los satélites meteorológicos ven más que nubes y sistemas de nubes. A partir del satélite Nimbus 3 en 1969, la información sobre la 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 condujo a mejoras significativas en los pronósticos. [49] Las luces de las ciudades, los incendios, los efectos de la contaminación, las auroras , las tormentas de arena y polvo, la capa de nieve, los mapas de 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 de satélite. En conjunto, los satélites meteorológicos de 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 fluviales puede verse significativamente limitado por la dirección y velocidad del viento, la periodicidad y altura de las olas , las mareas y las precipitaciones. Cada uno de estos factores puede influir en la seguridad del tránsito marítimo. En consecuencia, se han establecido una variedad de códigos para transmitir eficientemente pronósticos meteorológicos marinos detallados a los pilotos de embarcaciones por radio, por ejemplo el MAFOR (previsión marina). [50] Los pronósticos meteorológicos típicos se pueden recibir en el mar mediante el uso de RTTY , Navtex y Radiofax .
Los avisos y pronósticos meteorológicos marinos en formatos impresos y de gráficos de pronóstico se producen hasta cinco días en el futuro. Los pronósticos en forma impresa incluyen el pronóstico de alta mar, el pronóstico marino en alta mar y el pronóstico de aguas costeras. Para ayudar a acortar la duración de los productos de pronóstico, se utilizan palabras y frases únicas para describir áreas en el mar. El Centro de Predicción Oceánica comenzó a producir pronósticos experimentales de altura de olas significativas en cuadrícula en 2006, un primer paso hacia el servicio marino digital para alta mar y áreas costeras. Se están desarrollando productos cuadriculados adicionales, como la presión superficial y los vientos. Recientemente, el Servicio Meteorológico Nacional emitió un modelo operativo de marejadas ciclónicas extratropicales para proporcionar orientación experimental sobre marejadas ciclónicas extratropicales a las oficinas de pronóstico del tiempo costero para ayudarlas en las operaciones de pronóstico y alerta de inundaciones costeras . [4]
Dentro de la Agencia Meteorológica de Japón , hay observatorios marinos ubicados 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 las cuencas del Mar del Japón y del Mar de Okhotsk , y proporcionan pronósticos meteorológicos marinos resultantes de ellas, en cooperación con el Departamento Hidrográfico y Oceanográfico, Guardia Costera de Japón .
Dentro del Reino Unido, Shipping Forecast es una transmisión de radio de la BBC de informes y pronósticos meteorológicos para los mares alrededor de las costas de las Islas Británicas . Es producido por Met Office y transmitido 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 zonas marítimas. Las aguas que rodean las Islas Británicas se dividen en zonas marítimas, también conocidas como zonas 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 servicios 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 31 de latitud norte y al oeste de 35 de longitud oeste en el Atlántico, y a través del Pacífico nororiental al norte de 30 de latitud norte y al este de 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] La OPC se compone de dos ramas: la Subdivisión de Previsión Oceánica y la Subdivisión de Aplicaciones Oceánicas. El Centro Nacional de Huracanes cubre 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 pronostica 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 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 del NWS Honolulu pronostica hacia el sur hasta el paralelo 25 sur entre el meridiano 160 este y el meridiano 120 oeste. [55]
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