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Análisis de tormentas eléctricas en el área de influencia del Aeropuerto Internacional Eldorado con fines de pronóstico

Sierra Giraldo, Ingrid Tatiana (2009) Análisis de tormentas eléctricas en el área de influencia del Aeropuerto Internacional Eldorado con fines de pronóstico. Maestría thesis, UNAL.

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Resumen

El presente trabajo tiene como objeto de estudio las condiciones meteorológicas, que conducen al desarrollo de tormentas eléctricas y afectan el tránsito aéreo en el área de influencia del Aeropuerto Internacional Eldorado, e incluso causan cierres del mismo aeropuerto. Este fenómeno meteorológico extremo, es crítico para las operaciones aéreas debido a que genera peligros para las aeronaves, la tripulación, los pasajeros y por la afectación económica que puede generar a las empresas de transporte aéreo. Las situaciones de cierre del aeropuerto tienen impactos negativos considerables sobre el sector del transporte aéreo, en particular sobre las diferentes empresas operadoras que transitan desde y hacia el aeropuerto mencionado. El estudio se realiza con miras al fortalecimiento del pronóstico del tiempo atmosférico para optimizar la operación del aeropuerto, “contribuir a la seguridad, regularidad y eficiencia de la navegación aérea internacional” (OACI, 2007) y reducir pérdidas por situaciones de cierre injustificadamente declaradas. Inicialmente, se realizó la caracterización de las tormentas eléctricas en el área de estudio, identificando las condiciones regionales específicas que favorecen su desarrollo; se exploraron las relaciones e indicadores que pudieran servir de herramienta de pronóstico de tormentas eléctricas para el área de estudio. Se exploró la capacidad del modelo meteorológico Weather & Research Forecasting (WRF) de representar las condiciones de tormenta eléctrica y se evaluó el potencial de dicho modelo para pronosticar las tormentas eléctricas en el área de influencia del Aeropuerto Internacional Eldorado. Para la descripción del comportamiento de las tormentas eléctricas, así como el análisis de las situaciones de cierre, se utilizó información de reportes meteorológicos METAR y SPECI, precipitación diaria, meteogramas, perfiles atmosféricos de los sondeos de la atmósfera efectuados en el Aeropuerto Internacional Eldorado, imágenes satelitales (canales visible e infrarrojo), registros operativos de aeródromo, reportes de descargas eléctricas y datos de Global Forecast System GFS, como también datos provenientes de simulaciones con el modelo WRF. Los datos se tomaron durante los meses de octubre y noviembre (período del año en el que ocurre el mayor número de cierres por tormenta eléctrica, según estadística operacional) de los años 2009, 2010, 2011 y 2012. Después de haber realizado el control de calidad de datos, se efectuó la selección de eventos críticos de tormentas eléctricas que generaron “cierre parcial” o “cierre total” del Aeropuerto Internacional Eldorado”, con los que se generaron resúmenes de aeródromo. De igual manera se elaboraron meteogramas (ocurrencia de tormentas eléctricas, precipitaciones, humedad relativa en la isoterma de 0°C, presión atmosférica en isoterma de 0°C, y la humedad relativa en superficie) para identificar rangos de las diferentes variables meteorológicas dentro de los cuales ocurre el fenómeno. Se generaron indicadores porcentuales, basados en datos diarios de las tormentas eléctricas reportadas en el aeropuerto, los reportes sobre convectividad generados para el sector de aproximación, al igual que de la información sobre la presencia de descargas eléctricas en el área de influencia del Aeropuerto Internacional Eldorado; estos indicadores fueron analizados también en relación con las fases de la variabilidad climática asociados a los fenómenos El Niño y La Niña ocurridos en el periodo de estudio; también se identifican las condiciones regionales específicas que favorecen el desarrollo de una tormenta eléctrica en el área de influencia del Aeropuerto Internacional Eldorado, logrando al final una caracterización real del evento de estudio. Con el modelo WRF se generaron perfiles verticales temporales (tiempo-altura) y espaciales del viento, de temperatura y de humedad del aire para el momento de los eventos de tormenta eléctrica. Se analizó la distribución espacial de la precipitación acumulada en 6 horas (1700Z-2350Z) y de la energía potencial disponible más conocido como Convective Available Potential Energy CAPE, generados por WRF para los días con cierre parcial o cierre total. Finalmente, para explorar la capacidad del modelo para reproducir las condiciones reales que llevan a la formación de las tormentas eléctricas en el área de estudio, se elaboraron tablas de contingencia en las que se compararon los eventos de tormenta dados por modelo y las tormentas reales. Con los resultados obtenidos se realizó la validación de la representación de situaciones de tormentas eléctricas con el modelo WRF versus las ocurridas en la realidad durante los períodos analizados separadamente, lo que permitió establecer el grado de acierto en la identificación de las condiciones de tormenta eléctrica. Los resultados obtenidos en el análisis de las condiciones atmosféricas que presenta el modelo WRF versus las reales, se evalúan con fines de pronóstico para el evento de tormenta eléctrica en el área de influencia del Aeropuerto Internacional Eldorado, y son discutidos en los capítulos finales de este documento., Abstract: The present work is focused on the meteorological conditions, which lead to the development of electrical storms and affect air traffic in the area of influence of the Eldorado International Airport, and even cause closures of this airport. This meteorological phenomenon is critical for air operations because it generates risks for aircraft, crew, passengers and because it causes economic losses to air transport companies. The airport closure situations have negative impacts for air transport, in particular for the different companies that operate from and to the aforementioned airport. This study is carried out with the objective of improving the weather forecast to optimize the operation of the airport, "contribute to the safety, regularity and efficiency of international air navigation" (ICAO, 2007) and reduce losses due to unjustifiably declared closure situations. As a first step, a characterization of the thunderstorms observed in the area of influence of the International Eldorado Airport was conducted, based on the identifying of the specific local conditions that favor its development. It was explored also the relationships and indicators which could serve as a tool for forecasting thunderstorms for the study area. Finally, it was analyzed the ability of the meteorological model Weather Research & Forecasting (WRF) to represent thunderstorm conditions and its potential for this event prediction in the area of influence of the Eldorado International Airport. For the description of the thunderstorms behavior, as well as for analysis of closure situations, it was used information such as METAR and SPECI reports, daily precipitation meteograms, data from soundings of the atmosphere made in the Eldorado International Airport, satellite images (visible and infrared channels), aerodrome operating records, data on lightining and GFS data, as well as data from the WRF model simulations. It was used data for October and November (period of the year in which the largest number of closures produced by thunderstorm) for the years 2009, 2010, 2011 and 2012. After making the quality control of this data, it was selected the thunderstorm events that generated "partial closing" or "total closure" situations for the Eldorado International Airport ", which was used to elaborate aerodrome summaries. In the same way, the meteograms (occurrence of thunderstorms, precipitation, relative humidity at isotherm 0°C, atmospheric pressure at isotherm 0°C, and the relative surface moisture) were prepared in order to identify ranges of different meteorological variables within which the phenomenon occurs. With daily data of thunderstorms reported at the airport and the reports of convectivity generated for the zone of approaching, as well as with the information about the presence of electrical discharges in the area of influence of the Eldorado International Airport, it was generated indicators for the analysis; these indicators were also analyzed in relation to the climatic variability phases associated with El Niño and La Niña phenomenon occurred during the study period; The specific local conditions that favor the development of an electrical storm in the area of influence of the Eldorado International Airport are also identified, achieving a real characterization of the study event. With data provided by the WRF model, vertical profiles (time-height) and location of wind, temperature and humidity at the time of the thunderstorms events were generated. Also, it was analyzed the spatial distribution of the precipitation accumulated in 6 hours (1700Z2350Z) and CAPE index generated by WRF for days with full closure or partial closure of the airport. Finally, to explore the model's ability to reproduce the conditions that lead to the formation of thunderstorms in the study area, contingency tables were constructed for comparing the storm events given by model and real storms. With the results obtained, the validation of the representation of thunderstorm situations with the WRF model versus those that occurred in reality during the periods analyzed separately was carried out, which allowed to establish the degree of success in the identification of thunderstorm conditions. The results obtained in the analysis of the atmospheric conditions presented by the WRF model versus the real ones, are evaluated for the purpose of forecasting electrical storms at the Eldorado International Airport, and are discussed in the final chapters of this document.

Tipo de documento:Tesis/trabajos de grado - Thesis (Maestría)
Colaborador / Asesor:Pabón Caicedo, José Daniel
Información adicional:Magíster en Ciencias - Meteorología. Línea de Investigación: Meteorología Aeronáutica.
Palabras clave:Aeropuerto, Meteorología Aeronáutica, Modelo WRF: Weather - Research and Forecasting Model, Organización de Aviación Civil Internacional (OACI), Organización Mundial de Meteorología (OMM), Pronóstico del tiempo, Tormenta eléctrica, Airport, Aeronautical Meteorology, International Civil Aviation Organization (ICAO), World Meteorological Organization (WMO), Weather Forecast, Thunderstorm
Temática:3 Ciencias sociales / Social sciences > 38 Comercio, comunicaciones, transporte / Commerce, communications & transportation
5 Ciencias naturales y matemáticas / Science > 55 Ciencias de la tierra / Earth sciences & geology
6 Tecnología (ciencias aplicadas) / Technology > 62 Ingeniería y operaciones afines / Engineering
Unidad administrativa:Sede Bogotá > Facultad de Ciencias > Departamento de Geociencias
Código ID:70295
Enviado por : MAGISTER INGRID TATIANA SIERRA GIRALDO
Enviado el día :17 Enero 2019 19:37
Ultima modificación:17 Enero 2019 19:37
Ultima modificación:17 Enero 2019 19:37
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