Gota freda i depressió atmosfèrica

Claus de la pluja forta mediterrània

pantanada de Tous

Les intenses pluges caigudes a la vall del Xúquer el 20 d’octubre de 1982 van provocar la ruptura de la presa de Tous, un dels episodis catastròfics recents més greus a la Comunitat Valenciana. L’Institut Nacional de Meteorologia d’aquell temps va lliurar un informe (García Dana, Font Blasco i Rivera Pérez, 1982) on s’establia que la causa principal de l’esdeveniment havia estat la presència d’una gota freda. La gota freda, coneguda de molt abans, ja s’havia relacionat amb episodis de grans pluges mediterrànies, però és possible que els esdeveniments i l’informe esmentats donessin lloc a una utilització abusiva i poc apropiada del terme. Per a molta gent, gota freda es va fer equivalent a situació de grans pluges a la Mediterrània, quan no ho és.

Presa de Tous

Una imatge de la presa de Tous (València) a punt de desbordar-se. La ruptura de la presa de Tous és un dels episodis catastròfics recents més greus a la Comunitat Valenciana. Des d’aleshores, per a molta gent, gota freda es va fer equivalent a situació de grans pluges a la Mediterrània, quan no ho és. / Foto: Confederació Hidrogràfica del Xúquer

«No hi ha una correspondència biunívoca entre presència de gota freda i episodi de pluja torrencial mediterrània»

Al seu llibre Gota fría (1991), la professora de meteorologia de la Universitat de Barcelona María del Carme Llasat explica els orígens del terme gota freda i assenyala inadequacions en el seu ús, en particular en relació als grans aiguats mediterranis. El terme kaltlufttropfen (“gota ­d’aire fred”) s’atribueix al meteoròleg alemany Richard Sherhag. Es pot definir gota freda com una depressió tancada, situada a un nivell alt de l’atmosfera (500 hPa, pressió que sol haver-hi a uns 5.500 m d’altitud respecte del nivell del mar), amb circulació ciclònica dels vents (és a dir, gir en el sentit contrari al de les agulles del rellotge), deslligada de la circulació general i constituïda per aire fred.

No hi ha una correspondència biunívoca entre presència de gota freda i episodi de pluja torrencial mediterrània, tot i que no hi ha concordança plena de xifres entre diversos autors. Mentre que d’una llista de disset episodis de pluja torrencial a la Mediterrània –principalment a Catalunya i València, entre 1953 i 1988– només en cinc d’ells suposava Llasat una clara influència d’una gota freda (un 29 %), el meteoròleg Rafael Armengot (2002) –en referència únicament a la Comunitat Valenciana i a precipitacions de més de 100 mm/dia– detectava presència de gota freda en 119 de 130 casos, amb gota freda situada relativament a prop de la zona de pluja forta en 102 dels 130 casos (un 78 %).

Dos mapes de l’informe de l’Institut Nacional de Meteorologia realitzat després de la pantanada de Tous (València). La imatge de l’esquerra correspon al 20 d’octubre de 1982, a les 00:00 UTC, a 500 hPa (uns 5.500 m d’altura) i mostra una profunda depressió aïllada, tancada, amb centre cap a Gibraltar i amb aire fred a dins: es tracta d’una gota freda. A la dreta, a 850 hPa (uns 1.500 m) hi ha una depressió dèbil a la costa africana que mou aire càlid des de la Mediterrània cap a la regió valenciana. Com s’observa en la imatge, quan una barrumbada mediterrània coincideix amb la presència propera d’una gota freda, la pluja forta no està situada sota el centre d’aquesta estructura, sinó que n’és marginal. / Imatge: García Dana, Font Blasco i Rivera Pérez (1982)

No sempre hi ha gota freda quan hi ha pluja torrencial mediterrània i, sobretot, a la majoria de les gotes fredes observades sobre la península Ibèrica i proximitats no s’hi pot associar cap episodi de gran pluja mediterrània. Armengot també va observar que només hi havia pluja forta a la Comunitat Valenciana (més de 100 mm/dia) en un 18 % de 575 situacions en què s’havia detectat gota freda propera (i/o vent fort de llevant en superfície). Cal afegir, per precisar, que quan una barrumbada mediterrània coincideix amb la presència propera d’una gota freda, amb què es pot relacionar, la pluja forta no està situada sota el centre d’aquesta estructura, sinó que n’és marginal. Els estudis de Llasat i d’altres més moderns (com els de Nieto et al., 2005) mostren, de fet, que així com a la zona del sud-oest de la península Ibèrica, golf de Cadis i Gibraltar, és relativament freqüent que les gotes fredes s’hi formin i hi tinguin el seu centre, a la vertical de la regió mediterrània espanyola se n’hi formen poques i encara menys hi tenen la pluja forta situada al centre.

D’esquerra a dreta: evolució atmosfèrica a 500 hPa (5.500 m), que mostra la formació d’una gota freda a l’oest de la península Ibèrica, per ruptura d’un meandre del raig polar. Els mapes corresponen a les 12:00 UTC del dia 30 d’octubre de 2015 i 00:00 UTC i 12:00 UTC del dia 31. D’acord amb la imatge de satèl·lit (dalt, en blanc i negre), la nuvolositat associada a la gota freda atlàntica, després de formada, no és convectiva (tempestuosa), excepte petits nuclis al centre. A la Mediterrània, en canvi, una altra gota freda, antiga, envellida i dèbil, apareix relacionada amb actius sistemes convectius, al sud-est de Sicília. / Agencia Estatal de Meteorología

Gota freda o DANA

I com diferenciar la gota freda d’altres depressions fredes aïllades? Alguns autors han postulat que les gotes fredes, per ser considerades com a tals, no han de tenir cap reflex en superfície, una exigència que és més utòpica que realista, ja que en connexió amb la gota freda hi sol haver una depressió en superfície, encara que sigui dèbil i poc perceptible.

gota freda

D’acord amb la imatge de satèl·lit, la nuvolositat associada a la gota freda atlàntica, després de formada, no és convectiva (tempestuosa), excepte petits nuclis al centre. A la Mediterrània, en canvi, una altra gota freda, antiga, envellida i dèbil, apareix relacionada amb actius sistemes convectius, al sud-est de Sicília. / Foto: Agencia Estatal de Meteorología

Per a tractar d’evitar la identificació entre gota freda i grans aiguats mediterranis, des de la meteorologia estatal es va mirar que el terme gota freda fos substituït per DANA, acrònim de depressió aïllada en nivells alts. De passada s’estaria retent homenatge al meteoròleg Francisco García Dana, primer autor de l’informe de l’Institut Nacional de Meteorologia sobre la pantanada de Tous. A diferència de la gota freda, a una DANA no se li exigiria que no tingués reflex en superfície. Seria, per tant, un terme que substituiria el de gota freda i que valdria per a tots els casos: tant si aquesta tenia reflex en superfície com si no. El terme DANA ha tingut un èxit relatiu, mentre que gota freda ha perdut nivell d’ús.

«Hi ha casos de grans ruixats mediterranis en què no es veu gota freda»

Quant a la formació de gotes fredes, aquestes procedeixen d’ones del corrent en raig. La circulació general de l’atmosfera, nascuda per a compensar el desequilibri radiatiu entre les regions polars i tropicals, fa que els dos tipus bàsics d’aire que hi ha sobre la Terra, el tropical i el polar, confrontin directament en una estreta banda, a latitud mitjana, anomenada «front polar». Per sobre hi ha un anell de vent fort, de ponent, anomenat «corrent en raig polar». Tant el front com el corrent en raig polar no són rectilinis, sinó que s’ondulen i formen meandres. Així l’aire polar baixa de latitud en algunes zones, mentre que l’aire tropical puja en unes altres. La llengua freda que s’allarga cap al sud és, també, una depressió oberta en altura (anomenada «solc» o «tàlveg»). Quan l’ondulació creix molt, s’allarga i s’estreny, fins que es romp la seva connexió amb el raig polar. Així s’aïlla l’extrem de l’ona i queda formada la gota freda o DANA.

Quan el centre d’una gota freda, que no deixa de ser una massa d’aire polar fora de lloc, es mou sobre terres o mars càlids, l’aire tendeix a inestabilitzar-s‘hi verticalment i s’hi poden formar ruixats convectius (tempestuosos), en principi aïllats i no massa importants. Si la gota freda és molt circular, molt simètrica, no hi haurà més efectes, però si hi ha asimetries, és fàcil que hi hagi una zona perifèrica de la gota freda on els vents en altura siguin divergents, amb pèrdua neta d’aire, de manera que l’aire de nivell inferior serà forçat a ascendir, per a compensar la pèrdua, i es formaran núvols i pluges. En una gota freda es dóna aquesta situació en la direcció cap a la qual avança, que sol ser cap a llevant. Davant d’una gota freda cal esperar, doncs, formació de núvols i pluges. Però no és prou per a poder parlar de situació de grans pluges. Només ho podrem fer si s’hi afegeixen més ingredients. La gota freda pot ser un factor favorable, però no garanteix els grans aiguats típics mediterranis.

Les el·lipses ombrejades en aquests mapes representen la localització preferent de les depressions que són simultànies a pluja forta a Catalunya, València, Múrcia i Balears (Jansà et al., 2001). De fet, la presència d’una depressió o baixa entre la península i la costa africana és gairebé una constant quan hi ha pluges fortes cap a Múrcia o la Comunitat Valenciana. Quan els aiguats afecten les Balears, la depressió sol situar-se relativament prop de les Illes, cap al sud. Si les pluges fortes són a Catalunya, la depressió se centra més cap a la mar Balear. / Imatge: Jansà et al. (2001)

Altres contribucions als grans aiguats mediterranis

Una contribució favorable, des de dalt, a les pluges fortes mediterrànies no necessita venir d’una gota freda o DANA. També els meandres (solcs o tàlvegs) oberts, que no han arribat a l’aïllament, poden proporcionar ascens generalitzat al davant, amb núvols i pluges (que, igualment, només poden esdevenir grans aiguats si s’afegeixen més ingredients).

Hi ha casos de grans ruixats mediterranis en què no es veu gota freda (DANA), ni tampoc solc o tàlveg obert, a prop de la zona de pluja, però el que sí que se sol veure gairebé sempre és una petita depressió a nivell baix, en superfície. En l’episodi del 3 i el 4 de novembre de 1987 (rècord de pluja a Espanya: Oliva, 817 mm/24 h) hi havia gota freda, però era poc definida i prou enfora de la zona de pluja. En canvi, ben a prop, hi havia una modesta depressió en superfície.

«El terme DANA ha tingut un èxit relatiu, mentre que gota freda ha perdut nivell d’ús»

D’acord amb un estudi sistemàtic sobre centenars de casos mediterranis (Jansà et al., 2001), quan hi ha pluges de 60 mm/dia o més a València, Múrcia, Catalunya o Balears hi ha una depressió propera i simultània en més dels 95 % dels casos, però una bona part d’aquestes depressions són tan dèbils que resulten gairebé indetectables si s’empren mapes suavitzats, de poca resolució. Llasat (1991) ho deia així: «[en casos de pluja forta mediterrània] és probable (i fins i tot necessària) la formació de petites depressions en superfície que passarien inadvertides».

episodi pluja

Episodi de pluja rècord del 3 i el 4 de novembre de 1987. En un estudi de l’episodi, una simulació numèrica acurada reproduïa bastant fidelment la realitat: una depressió poc important (lletra L de Low, “baixa” en anglès) amb centre al sud d’Alacant (mapa de dalt, esquerra) organitzava una potent entrada d’aire mediterrani cap a la Safor i la Marina Alta, on se situava i concentrava un marcat màxim de precipitació (mapa de dalt, dreta). Si en una simulació numèrica de l’atmosfera es rebaixava el relleu a un 30 % del real, la depressió (L) resultava debilitada i el flux mediterrani, desorganitzat (mapa de baix, esquerra), amb minva de la pluja (imatge de baix, dreta). Conclusions: 1) La depressió superficial havia estat element clau de la concentració de pluja. 2) La depressió, en aquest cas, havia tingut causa orogràfica, almenys parcialment, ja que es debilitava en rebaixar artificialment l’orografia real (Jansà et al., 1991). / Imatge: Jansà, García-Moya i Rodríguez (1991)

Les depressions en superfície atreuen aire, que hi entra (fent un gir en espiral) i que s’hi acumularia si no pogués sortir cap a dalt (ascendir). Així, doncs, les depressions forcen ascens (i, per tant, formació de núvols i pluges), més eficaçment com més intensa sigui la depressió. Però, a part de l’efecte directe, és fàcil que les depressions properes –encara que siguin dèbils– tinguin un important efecte indirecte, probablement més important: poden organitzar un flux d’aire mediterrani, càlid i humit, limitat, com un petit «riu atmosfèric», que inestabilitza l’atmosfera des de baix i que situa i engega la possible convecció, allà on acaba. Allà on el corrent mediterrani ha de frenar (en trobar costa, muntanyes o un altre corrent d’aire) es força un ascens, per convergència i acumulació d’aire. El corrent humit mediterrani, a més, és capaç de restituir l’aigua que es va perdent per la intensa pluja, la qual cosa permet augmentar l’acumulació. Val a dir que l’aire mediterrani sol ser càlid i humit, sobretot a la tardor, perquè la mar és un gran magatzem d’energia, en particular després del llarg estiu. Per això molts dels episodis de grans pluges mediterrànies són de tardor.

Imatge de satèl·lit infraroja, el 4 de novembre de 1987, de matinada, realçada en fals color: un sistema convectiu de mesoescala, semiestacionat, s’ha format i situat cap a la Safor. Aquest sistema convectiu, engegat per l’entrada d’un «petit riu» d’aire mediterrani, va ser la causa immediata de l’acumulació rècord de pluja a Oliva. / Imatge: Riosalido, Rivera i Martín (1988)

Capel Molina (1989) ho resumia així: «En l’àrea mediterrània, les pluges intenses van lligades a circulació de llevant […] en la capa baixa i flux del SW difluent en altura, corresponent a la vora oriental d’un embossament o gota freda.» Bàsicament coincideix amb el que hem plantejat: per a les grans pluges mediterrànies és gairebé necessari un flux limitat d’aire mediterrani, càlid i humit, normalment de llevant si ens referim a Catalunya, València, Múrcia o Balears. Una depressió dins de la Mediterrània, en nivells atmosfèrics baixos, és el mecanisme més apropiat per a organitzar aquest flux. Aquesta depressió es forma per efecte orogràfic, a sotavent de les muntanyes africanes, o per ascens d’aire, lligat a la divergència en altura, al flux difluent, normalment del sud-oest, associat al marge oriental d’una gota freda o tàlveg. La presència, encara que no sigui molt propera, d’una gota freda o tàlveg en altura afavoreix no sols la formació d’una depressió mediterrània superficial, sinó que, per l’ascens que representa, afavoreix la formació de núvols i pluges i, si les condicions són properes a la inestabilitat, contribueix a l’inici de la convecció. En molts casos la convecció pot esdevenir profunda i organitzada, amb possibles sistemes convectius, grans, a vegades estacionats i de llarga durada.

«Podem parlar de gota freda, sempre que quedi clar que no és sinònim de pluja forta mediterrània»

En resum, en els episodis de grans pluges mediterrànies, una gota freda és un factor favorable, cert, però no necessari; a vegades n’hi ha prou amb un tàlveg obert o, simplement, amb una dinàmica en nivells alts no oposada a l’ascens d’aire. La presència d’una depressió superficial, capaç d’organitzar un flux limitat d’aire mediterrani càlid i humit, és un factor gairebé necessari, però no suficient. Condicions properes a la inestabilitat són un altre ingredient favorable. S’han de sumar dos o més ingredients favorables per a arribar a episodis de grans pluges mediterrànies.

De passada, i per acabar, és indiferent que a la gota freda, si és el cas, l’anomenem així o en diguem «depressió aïllada en nivells alts» o «DANA». Particularment, no trobe cap problema a parlar de «gota freda», sempre que quedi clar que no és sinònim de pluja forta mediterrània.

Ascendència, pluja i convecció

L’aire té una capacitat limitada per a contenir vapor d’aigua, major com més alta sigui la temperatura. Quan refredem aire humit, per exemple per expansió, i això fa que puge, es pot arribar fàcilment al límit de capacitat d’aquest aire (aleshores es diu que hi ha «saturació») i, si segueix el refredament per ascens, aleshores sobra aigua, que és expulsada per a formar núvols i pluges. Així, l’ascendència d’aire humit és la via normal de formació de núvols i pluges a l’atmosfera. La intensitat de la pluja depèn de la quantitat de vapor d’aigua que inicia l’ascens i de la velocitat d’aquest.

Mentre que l’aire que està pujant i refredant-se trobi un ambient menys fred, hi haurà estabilitat vertical i l’ascens no serà espontani, sinó forçat. L’ascens forçat per mecanismes de la dinàmica meteorològica no és ràpid (1-10 cm/s), tot i que pot créixer (fins a 1-10 m/s) si s’hi suma un ascens orogràfic.

«L’ascendència d’aire humit és la via normal de formació de núvols i pluges a l’atmosfera»

L’ascens més ràpid i la pluja més intensa s’assoleixen quan l’aire ascendent, tot i refredar-se, resulta més càlid que l’ambient. Aleshores es diu que l’atmosfera és «inestable verticalment» i l’ascendència es fa espontània i accelerada, amb velocitats verticals altes (de 10-50 m/s). És quan es diu que hi ha «convecció». La convecció és afavorida, lògicament, per la presència d’aire fred en altura o per la presència o injecció d’aire càlid i humit a les capes baixes.

Els núvols convectius tenen gran desenvolupament vertical i límits ben definits, de manera que a les imatges de satèl·lit es veuen com taques brillants i retallades.

Cada ascens convectiu dura poc, però la convecció es pot organitzar, formant-se agrupaments o sistemes convectius, de llarga durada. Els anomenats «sistemes convectius de mesoescala» (SCM), poden superar dimensions de l’ordre dels 100 km i durades d’unes quantes hores. Òbviament, un SCM estacionat en un territori pot produir-hi les majors acumulacions de precipitació.

REFERÈNCIES

Armengot Serrano, R. (2002). Las lluvias intensas en la Comunidad Valen­ciana. Madrid: Ministerio de Medio Ambiente.

Capel Molina, J. J. (1989). Las lluvias torrenciales de noviembre de 1987 en Levante y Murcia. Estudios Románicos, 6, 1551–1562.

García Dana, F., Font Blasco, R., & Rivera Pérez, A. (1982). Situación atmosférica causante de lluvias torrenciales durante los días 19 al 21 de octubre de 1982 en el Levante español. Madrid: Ministerio de Transportes, Turismo y Comunicaciones.

Jansà, A., García-Moya, J. A., & Rodríguez, E. (1991). Numerical experiments on heavy rain and Mediterranean cyclones. The 3-4 Nov 1987 and 4-6 Sep 1989 cases. Report of the Fourth Session of the Steering Group on Mediterranean Cyclones Study Project. World Meteorological Organization/TD, 420, 37–47.

Jansà, A., Genovés, A., Picornell, M. A., Campins, J., Riosalido, R., & Carretero, O. (2001). Western Mediterranean cyclones and heavy rain. Part 2: Statistical approach. Meteorological Applications, 8, 43–56. doi: 10.1017/S1350482701001049

Llasat Botija, M. C. (1991). Gota fría. Barcelona: Editorial Boixareu Universitaria.

Nieto, R., Gimeno, L., De la Torre, L., Ribera, P., Gallego, D., García-Herrera, R., … Lorente, J. (2005). Climatological features of cutoff low systems in the Northern hemisphere. Journal of Climatology, 18, 3085–3103. doi: 10.1175/JCLI3386.1

Riosalido, R., Rivera, A., & Martín, F. (1988). Development of a mesoscale convective system in the Spanish mediterranean area. En 7th Meteosat Scientific Users’ Meeting (pp. 375–378). Madrid: EUMETSAT.

© Mètode 2017 - 95. L'engany de la pseudociència - Tardor 2017

Doctor en Ciències Físiques. Meteoròleg. Col·laborador hono­rífic a la Universitat de les Illes Balears.

RELATED ARTICLES
Filter by
Post Page
Notícies Els perquès de Mètode Sociofolcologia Monogràfic
Sort by