Revista Cubana de Meteorología

Valuation of the ocean circulation influence and the Southamerican river discharged on the cyclone activity, using the HYCOM re-analysis

RESUMEN Se presenta un análisis de la circulación oceánica en el área atlántica y caribeña (de 5 a 25oN y de 45 a 95oW), mediante el uso del modelo HYCOM, tomando como estudio de caso, las temporadas ciclónicas muy activa de 2005, poco activa de 2009 e intermedia de 2013. Se analizan las variables principales (temperatura, salinidad y componentes de las corrientes), a partir de los re-análisis de entrada en HYCOM, libremente disponibles, desde superficie hasta 1500 m. Se describe la distribución espacio-temporal de las variables y sus peculiaridades, con especial atención a la presencia de torbellinos ciclónicos y anticiclónicos. Se aprecia que las particularidades de la circulación de las aguas y el comportamiento de la estructura termohalina, está en correspondencia con la alternancia de anomalías positivas y negativas de las descargas desde la cuenca amazónica hacia el norte de Atlántico Central Tropical, lo cual depende de su régimen de lluvia, fundamentalmente en la zona central de la cuenca; una situación semejante también se observa en los aportes del Orinoco hacia el Caribe. Los resultados muestran que las particularidades de la circulación en esta área, de conjunto con la estructura termohalina, influyeron de forma notable en el comportamiento de las temporadas ciclónicas analizadas, por lo que se recomienda incluir en los pronósticos de temporada la valoración de las salidas de modelos oceánicos, atendiendo no solo a la temperatura superficial, sino también al espesor de las aguas cálidas, la salinidad y al comportamiento de los torbellinos.

ABSTRACT An analysis of the oceanic circulation on the Caribbean and Tropical North Atlantic areas (5-25 oN and 45-95 oW) is presented, using the HYCOM model re-analysis inputs and taking as study cases, the tropical cyclone seasons of 2005 (very active), 2009 (weak) and 2013 (medium). The behavior of the principal oceanographic variables (water temperature, salinity and streams) is analyzed, from the surface to the 1500 m depth. The time-space evolution and peculiarities of those variables are described, with special attention to presence of the cyclonic and anti-cyclonic eddies inside the Caribbean Sea. Is is observed that the water circulation and the thermohaline structure behavior are in correspondence with the fresh water discharges from the Amazonian Basin and, in lest measure, from the Orinoco ones, principally depending of the rainfall regimes over the central zone of the Amazonian Basin. The obtained results show that the activity of the analyzed cyclonic seasons were intense affected by the surface thermohaline circulation, son it is recommended that this fact will take into account to make the habitual forecast of the tropical cyclone season.

Physical - meteorological factors in the middle tropospheric levels that determinate the occurrence of downbursts in Cuba

RESUMEN Las aeroavalanchas, como se le denomina en Cuba al término en inglés “downburst”, son consideradas como una de las manifestaciones de severidad local. En casos extremos pueden llegar a causar daños considerables a la economía y a la sociedad en general. Es por ello que su pronóstico se torna sumamente importante para la ciencia meteorológica y de ahí que se realicen numerosas investigaciones sobre el tema. Sin embargo, pese a todos los esfuerzos que se han llevado a cabo, la multiplicidad de factores que intervienen en su generación y desarrollo, así como la complejidad de los mismos, impiden que se conozca aún, que elementos discriminan cuando se produce y cuando no este evento severo. Por ello el objetivo de esta investigación fue determinar los factores físicos - meteorológicos en la tropósfera media que discriminan la ocurrencia de las aeroavalanchas, contribuyendo así, a la elaboración de su futuro pronóstico. Fueron seleccionados una serie de factores que responden a leyes y procesos de la física de la atmósfera como posibles discriminantes. Luego de una rigurosa selección de casos, se procedió a comprobar el cumplimiento de cada factor para casos reales de aeroavalanchas y tormentas eléctricas sin severidad, mediante el cálculo de variables físicas. Los resultados más relevantes se le atribuyen a la existencia de una capa seca en los niveles medios y la absorción de calor latente por evaporación y fusión.

ABSTRACT The aerovalanchas, as it is called in Cuba to the english term "downburst", are considered as one of the manifestations of local severity. In extreme cases they can cause considerable damage to the economy and society in general. That is why its forecast becomes extremely important for meteorological science and hence numerous investigations are carried out on the subject. However, despite all the efforts that have been carried out, the multiplicity of factors involved in their generation and development, as well as their complexity, prevent it from being known, which elements discriminate when it occurs and when not this severe event. Therefore, the objective of this research was to determine the physical - meteorological factors in the middle troposphere that discriminate the occurrence of the aeroavalanchas, thus contributing to the elaboration of their future forecast. After a rigorous case selection, the compliance of each factor was verified for real cases of aeroavalanchas and thunderstorms without severity, by calculating physical variables. The most relevant results are attributed to the existence of a dry layer at medium levels and the absorption of latent heat by evaporation and fusion.

Temperature climate extremes and their relationship with atmospheric teleconnection patterns during the winter

RESUMEN La presente investigación tiene como objetivo general estudiar los cambios observados en los indicadores de extremos climáticos derivados de temperaturas extremas invernales en el período 1981-2016 en el occidente de Cuba y determinar la influencia que ejercen El Niño-Oscilación del Sur (ENOS), la Oscilación Ártica (AO) y la Oscilación del Atlántico Norte (NAO) sobre los extremos climáticos. Para ello, se relacionaron indicadores de extremos climáticos derivados de las temperaturas extremas con patrones atmosféricos de teleconexión, los cuales tienen gran influencia en el comportamiento interanual y multianual del clima cubano. Se emplearon métodos estadísticos como el análisis de clúster para estudiar el comportamiento de las variables y el análisis de componentes principales para determinar la influencia del ENOS, la AO, y la NAO sobre indicadores de extremos climáticos. Uno de los resultados principales reflejó un incremento en los días y noches cálidas y una disminución de los días y noches frías. Además, se obtuvo que cuando se incrementan los valores de los índices de teleconexión estudiados, disminuyen los eventos fríos y se incrementan los cálidos; los patrones de teleconexión que mejor explicaron la variabilidad observada fueron la AO y la NAO.

ABSTRACT This investigation has as main objective to study the observed changes on temperature climate extremes from winter in the period 1981-2016 in western Cuba and to determine the influence of El Niño Southern Oscillation (ENSO), the Arctic Oscillation (AO) and North Atlantic Oscillation (NAO) on climate extremes. Temperature climate extremes were related to teleconnection patterns, which have great influence in the interannual and multiannual behavior of the Cuban climate. Statistical methods such as cluster analysis were used to study the variables, and principal component analysis was used to determine the influence of ENSO, AO and NAO on the climate extremes. As result, climate extreme indices reflected an increase in the warm days and warm nights, while less cold days and cold nights were found. In general, the results shown that if the teleconnection indexes increase, then cold events decrease and warm events increase. Besides, AO and NAO were the teleconnection patterns that better explain the observed variability.

Spatial structure of precipitation in the Brazilian Amazonia: geostatistics with block kriging

ABSTRACT The Geostatistical analysis is an important tool for identifying distances over which rainfall shows spatial correlation. The objectives of the present work are: to model the spatial structure of rainfall patterns in the Brazilian rainforest using three timescales and to assess kriging interpolation for predicting rainfall data at ungauged sites. We used Geostatistical modeling combined with block kriging. The rainfall data were collected from 218 rain gauges corresponding to 64 municipalities located within 9 Amazonia states. Data corresponded to monthly mean rainfall and annual rainfall computed from historical records. The last date for data collection was December 2015. Three timescales were considered: months with minimum and maximum rainfall, January-June and July-December time periods and annual rainfall. The spherical model fitted reasonably well the semivariograms corresponding to March and January-June, the Gaussian model fitted quite well the semivariograms corresponding to September and July-December periods while the exponential model fitted the annual rainfall. The cross-validation analyses based on Mean Absolute Error and goodness-of-prediction statistics showed that kriged values (kriging maps) could be better predictors of rainfall for areas without rain gauges (unsampled zones) than mean rainfall values computed from adjacent sampled areas. It was found a significant negative statistical relationship between forest loss and rainfall occurrence which confirms the influence of deforestation on the hydrology of the Amazon basin.

Climatic services en coastal zona of Cienfuegos province

RESUMEN Hoy el Centro Meteorológico de Cienfuegos como proveedor de los servicios climáticos a nivel local pretende tener una mayor incidencia en el sector productivo y de los servicios a través de las informaciones que genera. Acometer esta tarea en ecosistemas vulnerables a los extremos climáticos como las zonas costeras es sin dudas pertinente ante los cambios que están sucediendo en el clima. De ahí que el objetivo de este trabajo sea identificar las necesidades y el estado del conocimiento sobre los servicios climáticos de los diferentes usuarios de la zona costera perteneciente al circuito sur de a la provincia de Cienfuegos. Como técnica fundamental de colecta de la información se empleó la encuesta. Consistió en un cuestionario aplicado durante febrero de 2020 a varias empresas y entidades ubicadas en la zona de estudio. Los resultados indican que, los servicios climáticos y su implementación se consideran aspectos de gran importancia para el desarrollo socioeconómico y ambiental de la zona y de que existe potencial para aumentar el uso de la información meteorológica y climática, no obstante, su integración en la toma de decisiones se entorpece debido a limitantes como la falta de accesibilidad y problemas con su comprensión. Este estudio constituye una primera etapa que proporciona la base empírica necesaria para planificar una siguiente acción por parte del servicio meteorológico en la provincia en cuanto a las necesidades de cada usuario de la zona costera de la provincia.

ABSTRACT Today the Cienfuegos Meteorological Center as a local provider of climate services aims to have a greater impact on the productive and services sector through the information it generates. Undertaking this task in ecosystems vulnerable to climatic extremes such as coastal areas is undoubtedly pertinent due to the changes that are taking place in the climate. The objective of this work is to identify the needs and the state of knowledge about the climatic services of the different users of the coastal zone belonging to the southern circuit of the province of Cienfuegos. The survey was used as a fundamental technique for collecting information. It consisted of a questionnaire applied during February 2020 to various companies and entities located in the study area. The results indicate that, climate services and their implementation are considered aspects of great importance for the socio-economic and environmental development of the area and that there is potential to increase the use of meteorological and climate information, however its integration in the decision making is hindered by limitations such as lack of accessibility and problems with understanding. This study constitutes a first stage that provides the empirical base necessary to plan a next action by the meteorological service in the province regarding the needs of each user in the coastal area of the province.

Evaluation of the atmospheric emissions from generating sets in the province of Holguín, Cuba

RESUMEN En la actualidad la estimación de las emisiones atmosféricas desde fuentes fijas de combustión es una necesidad apremiante en la gestión de la calidad del aire, desde el nivel local hasta la escala global. Para su evaluación, el estudio estimó el dióxido de azufre (SO2), óxidos de nitrógeno (NOX), monóxido de carbono (CO) y el material particulado menor de 10 y 2.5 micrómetros (PM10 y PM2.5), emitidos por grupos electrógenos de la provincia de Holguín. Se utilizó el método de cálculo basado en el factor de emisión para determinar la tasa de emisión de estos contaminantes. Los resultados muestran que los grupos electrógenos evaluados emiten principalmente SO2 (867,196 g/s), NOX (780,057 g/s) y CO (176,386 g/s) y en menor medida PM10 (31,369 g/s) y PM2.5 (15,762 g/s), valores de emisiones que no superan a los de generadores de vapor convencionales y termoeléctricas que emplean hidrocarburos similares y otros combustibles alternativos. La comparación de las emisiones máximas admisibles con respecto a la NC/TS 803: 2017, para la categoría de fuentes existentes, demostró que en algunos casos se sobrepasan los valores establecidos para todos los contaminantes estudiados.

ABSTRACT At present, the estimation of atmospheric emissions from fixed sources of combustion is a pressing need in the management of air quality, from the local level to the global scale. For its evaluation, the study estimated sulfur dioxide (SO2), nitrogen oxides (NOX), carbon monoxide (CO) and particulate matter less than 10 and 2.5 micrometers (PM10 and PM2.5), emitted by generator sets. Of the province of Holguín. The calculation method based on the emission factor was used to determine the emission rate of these pollutants. The results show that the evaluated generator sets mainly emit SO2 (867,196 g/s), NOX (780,057 g/s) and CO (176,386 g/s) and to a lesser extent PM10 (31,369 g/s) and PM2.5 (15,762 g/s), emission values that do not exceed those of conventional and thermoelectric steam generators that use similar hydrocarbons and other alternative fuels. The comparison of the maximum admissible emissions with respect to NC/TS 803: 2017, for the category of existing sources, showed that in some cases the established values for all the pollutants studied were exceeded.

Estimation of Cuban wind resource: WA^SP model vs WEST model

RESUMEN Estimar el recurso eólico de un sitio o región determinado con fines de generación de electricidad, resulta esencial para el posterior emplazamiento de un aerogenerador o parque eólico. Diversas técnicas son empleadas para ello acopladas en su inmensa mayoría en modelos físicos-matemáticos que permiten obtener una representación del potencial eólico con elevada confiabilidad. El recurso eólico de Cuba ha sido evaluado en diversas ocasiones por especialistas cubanos utilizando dichas técnicas, siendo las más notables las obtenidas mediante el empleo del modelo de microescala Wind Atlas and Aplication Program (WASP) y el modelo Wind Energy Simulation ToolKit (WEST), este último no empleado en su totalidad para Cuba y para lo que fue necesario la aplicación de un método objetivo para disminuir los errores en la estimación. En este trabajo se realiza una comparación de las estimaciones realizadas por ambos modelos, especialmente en la obtención de la Densidad de Potencia Media del Viento a 50m de altura sobre la superficie. Se concluye que el tema no está agotado y que nuevos esfuerzos adicionales en la esfera de la modelación numérica, acompañado con datos de mayor calidad, mapas de orografía y rugosidad actualizados y con mayor resolución, pudieran revelar nuevas zonas con recurso eólico de interés y confirmar las ya encontradas.

ABSTRACT Estimating the wind resource of a given site or region for the purpose of generating electricity is essential for the subsequent location of a wind turbine or wind farm. Various techniques are used for this, mostly coupled with physical-mathematical models that allow to obtain a representation of wind potential with high reliability. The Cuban wind resource has been evaluated on several occasions by Cuban specialists using these techniques, the most notable being those obtained through the use of the Wind Atlas and Application Program (WASP) microscale model and the Wind Energy Simulation ToolKit (WEST) model, the latter not fully used for Cuba and for which it was necessary to apply an objective method to reduce errors in the estimate. In this work a comparison is made of the estimates made with both models, especially in obtaining the Average Wind Power Density at 50m above the surface. It is concluded that the issue is not exhausted and that new additional efforts in the field of numerical modeling, accompanied by higher quality data, updated orography and roughness maps, could reveal new areas with wind resource of interest and confirm those already found.

Methodology of maximun wind and probabilities of affectation for hurricanes in Cuba

RESUMEN Los más grandes desastres naturales que recoge la historia de nuestro país han estado asociados a los ciclones tropicales, los cuales generan fuertes vientos. Por este motivo es muy importante para el Instituto de Meteorología y en especial para el Centro del Clima tener una metodología para la obtención de los períodos de retorno de la variable meteorológica viento máximo, por lo que se han desarrollado herramientas computacionales a través de métodos estadísticos con los cuales podemos brindar servicios, obtener beneficios económicos y desarrollar una mejor investigación. Dentro de las herramientas computacionales que se presentan están una aplicación de nombre TkHURS.exe, para el cálculo de periodos de retorno y el cálculo de las frecuencias estimadas de huracanes a través del ajuste de un Modelo de Poisson a la variable que cuenta el número de huracanes por año que han azotado a Cuba y SEVECLIM.exe, para el cálculo de periodos de retorno de variables climatológicas extremas a través de diferentes distribuciones de probabilidad para obtener el mejor modelo de ajuste a los datos y estimar los valores esperados de los períodos de retorno. Con el modelo más representativo en el ajuste de los datos, se permite dar estimados más cercanos a la realidad y brindar un mayor conocimiento del régimen de la variable en cuestión. La metodología propuesta en este trabajo brinda una mejor comprensión a la hora de utilizar los softwares.

ABSTRACT The greatest natural disasters of our country history has been associated with tropical cyclones. For this reason is very important for the Meteorological Institute, especially for the Clime Center due to the characterization of the meteorological variable maximum wind. For this reason a series of software’s were developed to provide these services thus obtaining relevant information as well as an economical gain and develop better research. Among the computational tools presented is an application called TkHURS.exe, to calculate return periods and the calculation of estimated hurricane frequencies, through the adjustment of a Poisson Model of the variable that counts the number of hurricanes per year that have affected Cuba. Other software is SEVECLIM.exe, which is used to calculate return periods of extreme climatological variables through different probability distributions, to obtain the model that best fit the data, to estimate the return periods, as well as the main statistics. With the model that best fit the data, it is possible to be closer to reality thus providing a better knowledge of the regime of the studied variable. The methodology proposed in this work provides a better understanding of the software’s utilization.

State of the Climate in Cuba 2019

RESUMEN El presente informe realiza una descripción del estado del clima en Cuba durante el 2019 a partir del análisis del comportamiento de determinadas variables climáticas, así como de algunos factores que regulan la variabilidad del clima en la región y en Cuba. Resultó relevante el comportamiento de la temperatura media anual que fue la más alta desde 1951, al alcanzar un valor de 1.1 °C por encima de la media histórica del período 1961-1990. La temperatura media de la década más reciente (2010-2019) es también la más elevada de los registros, de manera tal que el 2019 clasificó como el año más cálido jamás registrado acentuando aún más la tendencia al incremento de la temperatura media anual en Cuba. En correspondencia se rompieron 33 nuevos récords de temperatura máxima y se estableció el récord nacional de temperatura máxima absoluta de Cuba con un valor de 39.1°C en el mes de junio. El fenómeno meteorológico más relevante fue el tornado que afectó la provincia de La Habana el 27 de enero, catalogado por sus daños como un EF4, según la escala de Fujita Pearson mejorada (vientos entre 267 y 322 kilómetros por hora). Este sistema estuvo precedido por una activa línea de tormentas en forma de arco por delante de un frente frío que cruzó sobre el occidente de Cuba en horas de la noche del 27 de enero. Durante el tránsito de la hondonada pre frontal se reportaron numerosas lluvias, que resultaron fuertes y con eventos de tiempo severo asociado

ABSTRACT This report presents a description of the state of the climate in Cuba during 2019 based on the analysis of different climatic variables, as well as some factors that regulate climate variability in the Caribbean region and Cuba. The 2019 mean annual temperature (MAT) was the highest since 1951, reaching an anomaly value of 1.1 ° C with respect to the 1961-1990 reference period. The MAT for the most recent decade (2010-2019) was also the highest compared with previous ones. The year 2019 can be classified as the warmest year ever recorded having a strong contribution to reaffirm the trend of increasing MAT in Cuba. Correspondingly, new maximum temperature records were registered in 33 meteorological stations across Cuba with a new national record of 39.1° C that was reported in the meteorological of Veguitas in June 30. The most relevant weather event was the tornado of January 27 which affects La Havana province. The tornado was classified as an EF4, according to the improved Fujita Pearson scale. This system was preceded by an active squall-line associated with a cold front that crossed over western Cuba during the night of January 27. During the pass of the pre-frontal system, there were heavy rains and severe weather events.

TALLER SOBRE CONTAMINACION ATMOSFÉRICA (CONTAT’ 2020)