Modelacion numérica del viento en la capa limite atmosférica sobre la region del Río de la Plata

Se presenta un modelo numérico de capa límite en mesoescala (MCL) que se emplea para la simulación del viento en capas bajas sobre la región del Río de La Plata y sur del Litoral. El modelo MCL esta diseñado específicamente para simular el movimiento atmosférico en capas bajas forzado por el contraste térmico mar-tierra. El modelo funciona en modo diagnóstico forzado por condiciones de borde definidas a partir de observaciones meteorológicas locales y/o análisis de modelos globales o regionales. También funciona en modo pronóstico forzado por las salidas de modelos regionales de pronóstico. Los análisis y pronósticos del modelo MCL se validan con las observaciones de las estaciones meteorológicas de la región. Se describe el modelo, la técnica de inicialización y definición de condiciones de borde, como así también el método desarrollado para la generación de campos climatológicos de viento en capas bajas sobre la región y su validación con las observaciones. Se muestran ejemplos de pronósticos diarios y de campos climatológicos de viento en capas bajas obtenidos con el modelo. Se muestran además ejemplos del uso de las salidas del modelo MCL en estudios de dispersión atmosférica a escala regional.Laboratorio de Capa Límite y Fluidodinámica AmbientalGrupo Fluidodinámica Computaciona

Modelacion numérica del viento en la capa limite atmosférica sobre la region del Río de la Plata

Se presenta un modelo numérico de capa límite en mesoescala (MCL) que se emplea para la simulación del viento en capas bajas sobre la región del Río de La Plata y sur del Litoral. El modelo MCL esta diseñado específicamente para simular el movimiento atmosférico en capas bajas forzado por el contraste térmico mar-tierra. El modelo funciona en modo diagnóstico forzado por condiciones de borde definidas a partir de observaciones meteorológicas locales y/o análisis de modelos globales o regionales. También funciona en modo pronóstico forzado por las salidas de modelos regionales de pronóstico. Los análisis y pronósticos del modelo MCL se validan con las observaciones de las estaciones meteorológicas de la región. Se describe el modelo, la técnica de inicialización y definición de condiciones de borde, como así también el método desarrollado para la generación de campos climatológicos de viento en capas bajas sobre la región y su validación con las observaciones. Se muestran ejemplos de pronósticos diarios y de campos climatológicos de viento en capas bajas obtenidos con el modelo. Se muestran además ejemplos del uso de las salidas del modelo MCL en estudios de dispersión atmosférica a escala regional.Laboratorio de Capa Límite y Fluidodinámica AmbientalGrupo Fluidodinámica Computaciona

Analysis of Wind Roses Using Hierarchical Cluster and Multidimensional Scaling Analysis at La Plata, Argentina

Knowledge of frequency wind patterns is very important for air pollution modelling, especially in a city like La Plata (approximately 850,000 inhabitants) with high vehicular and industrial activities and no air monitoring network. An hourly wind analysis was carried out on data from two local weather stations (points A and J). An initial result was that, in spite of differences in data quality, the local weather stations observations were consistent with local and regional National Meteorological Service (NMS) monthly based observations. Two non conventional multivariate statistical methods were employed to further analyse hourly data at points A and J. Hierarchical cluster resulted in a good summarising tool to visualise prevailing hourly winds. Resultant vectors emerging from the clustering process showed good similarity between sites and seasons; this allowed a further visualization of the average diurnal wind development. Multidimensional scaling (MDS) permitted a pairwise comparison of a large number of hourly wind roses. These wind roses were more similar to each other in colder seasons and at site A (the one that is closer to the river) than in warmer seasons and at site J. Most of the observed variations regarding seasons and sites revealed by cluster and MDS analysis are explained in terms of the sea-land breeze circulations. The methodology applied proved to be of utility for simplifying the analysis of high dimensional data with numerous observations.Fil: Ratto, Gustavo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigaciones Ópticas. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones Ópticas. Universidad Nacional de La Plata. Centro de Investigaciones Ópticas; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ingeniería; ArgentinaFil: Maronna, Ricardo Antonio. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Matemáticas; ArgentinaFil: Berri, Guillermo Jorge. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Ministerio de Defensa. Secretaria de Planeamiento. Servicio Meteorológico Nacional; Argentin

On the application of hierarchical cluster analysis for synthesizing low-level wind fields obtained with a mesoscale boundary layer model

Hierarchical clustering is applied to a boundary layer model output that describes the low-level wind field over the La Plata River region of South America. The model output consists of 180 17-dimensional vectors per season that include wind direction frequencies, calms and mean wind speeds per wind sector. The cluster approach is intended to assist the discussion of meteorological phenomena, and is also employed to define regionality. Results show that the 180 original vectors can be well represented by a small number of vectors, and the 18, 12 and 6 group cluster solutions share a similar layout. However, the 12 and the 6 group clusters seem both appropriate solutions when a threshold of 10% in wind direction frequency, including calms, is taken as a reference in order to decide significant differences between groups. All solutions show more groups along the northeastern than along the southwestern river shore, evidencing a complex sea-land breeze circulation pattern. The analysis of the observations at nine weather stations supports the findings of the cluster analysis conducted with the model outputs. The advantage of the hierarchical cluster analysis in synthesizing information becomes clearly evident when compared to the traditional method of visual inspection. Besides, the actual distribution of weather stations in the region is not very far from the regionality that suggests the obtained cluster distribution. However, in order to match the latter, more observing points would be needed particularly over the river and towards the northeastern shore.Centro de Investigaciones ÓpticasFacultad de Ciencias ExactasFacultad de Ingenierí

Initializing a Mesoscale Boundary-Layer Model with Radiosonde Observations

A mesoscale boundary-layer model is used to simulate low-level regional wind fields over the La Plata River of South America, a region characterized by a strong daily cycle of land–river surface-temperature contrast and low-level circulations of sea–land breeze type. The initial and boundary conditions are defined from a limited number of local observations and the upper boundary condition is taken from the only radiosonde observations available in the region. The study considers 14 different upper boundary conditions defined from the radiosonde data at standard levels, significant levels, level of the inversion base and interpolated levels at fixed heights, all of them within the first 1500 m. The period of analysis is 1994–2008 during which eight daily observations from 13 weather stations of the region are used to validate the 24-h surface-wind forecast. The model errors are defined as the root-mean-square of relative error in wind-direction frequency distribution and mean wind speed per wind sector. Wind-direction errors are greater than wind-speed errors and show significant dispersion among the different upper boundary conditions, not present in wind speed, revealing a sensitivity to the initialization method. The wind-direction errors show a well-defined daily cycle, not evident in wind speed, with the minimum at noon and the maximum at dusk, but no systematic deterioration with time. The errors grow with the height of the upper boundary condition level, in particular wind direction, and double the errors obtained when the upper boundary condition is defined from the lower levels. The conclusion is that defining the model upper boundary condition from radiosonde data closer to the ground minimizes the low-level wind-field errors throughout the region.Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísica

Intercomparison of atmospheric dispersion models applied to an urban street canyon of irregular geometry

The NOx concentrations measured at the sampling site of Cordoba Avenue, Buenos Aires City, characterised by an irregular geometry on both sides of the street, are used to intercompare results of five urban street canyon dispersion models, STREET, OSPM, AEOLIUSF, STREET-BOX and SEUS. Three different wind directions with respect to the street axis are considered, i.e., leeward, windward and parallel. Additionally, two wind speed classes are considered, above and below 2 m s–1. In order to evaluate the models performance, observed and calculated concentrations are compared using different statistical measures, i.e., mean values, bias, mean square error and fractional error. In general, all models estimate better leeward conditions and wind speeds above 2 m s–1, with SEUS providing the overall best result.Fil: Dezzutti, Mariana Clara. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas. Observatorio Astronómico de La Plata - Sede Central; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata; ArgentinaFil: Berri, Guillermo Jorge. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas. Observatorio Astronómico de La Plata - Sede Central; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata; ArgentinaFil: Venegas, Laura Esperanza. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Avellaneda; Argentin

Verification of a Synthesized Method for the Calculation of Low-Level Climatological Wind Fields Using a Mesoscale Boundary-Layer Model

Low-level climatological wind fields over the La Plata River region of South America are synthesized with a dry, hydrostatic mesoscale boundary-layer numerical model. The model is forced at the upper boundary with the 1200 UTC local radiosonde observations and at the lower boundary with a land-river differential heating function defined from the daily meteorological observations of the region. The climatological wind field is defined as the mean value of a series of individual daily forecasts, employing two methods. The simplified method considers a 192-member ensemble (16 wind directions and 12 wind-speed classes at the upper boundary). Each member has a probability of occurrence that is determined from the 1959-1984 observations; the daily method uses a total of 3,248 days with available data during the same period. In both methods each realization is a daily forecast from which the mean wind distributions at 0300, 0900, 1500 and 2100 local standard time are calculated and compared to the observations of five meteorological stations in the region. The validation of the climatological wind fields for both methods is evaluated by means of the root-mean-square error of the wind-direction frequency distribution and mean wind speed by wind sector. The results obtained with the two methods are similar, and the errors in wind speed are always smaller than those in wind direction. The combined errors of wind direction and wind speed show that the ensemble method is outperformed by the daily method, on average by meteorological station in only one out of five of them, and on average by the time of the day in only one out of 4 h. The conclusion of the study is that the ensemble method is an appropriate methodology for determining high resolution, low-level climatological wind fields, with the boundary-layer model applied to a region with a strong diurnal cycle of surface thermal contrast. The proposed methodology is of particular utility for synthesizing wind fields over regions with limited meteorological observations, since the 192-member matrix can be easily defined with few observing points, as well as in the case of relatively incomplete records.Fil: Berri, Guillermo Jorge. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Ministerio de Defensa. Secretaria de Planeamiento. Servicio Meteorológico Nacional; ArgentinaFil: Galli Nuin, Jorgelina Susana. Universidad de Buenos Aires; ArgentinaFil: Sraibman, Laura. Universidad de Buenos Aires; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Bertossa, German. Ministerio de Defensa. Secretaria de Planeamiento. Servicio Meteorológico Nacional; Argentin

Simulación de la Circulación de Viento y Temperatura en Capas Bajas en la Región de la Ciudad de Gualeguaychú, Argentina

Se presentan en este trabajo los resultados de la simulación de la circulación atmosférica en capas bajas sobre la región del río Uruguay en proximidades de la ciudad de Gualeguaychú, provincia de Entre Ríos, Argentina. Este caso de estudio compara el campo de viento y temperatura en capas bajas que se obtiene al integrar durante 12 horas el modelo ARPS (Advanced Regional Prediciton System) desarrollado por la Universidad de Oklahoma (USA) y CAPS (Center of Analysis and Prediction of Storms) con mediciones de tres estaciones meteorológicas ubicadas en la zona que poseen sensores de viento a 10 metros y 40 metros de altura sobre el terreno y sensores de temperatura del aire a 2 metros y 40 metros. El modelo ARPS es inicializado con datos del sondeo de Ezeiza, provincia de Buenos Aires, Argentina, del día 1 de enero de 2011 a las 12 UTC y datos de temperatura del suelo, elevación del terreno y tipo de vegetación, obtenidos a partir de registros de sensores remotos montados en satélites. Se observa un buen acuerdo entre los valores simulados y observados en las tres torres para el caso de la temperatura. Sin embargo, la velocidad y dirección de viento no están bien simuladas. No obstante, la variación de la circulación de viento durante el día es bien representada por el modelo.Fil: Aguirre, Cesar Augusto. Provincia de Entre Ríos. Centro de Investigaciones Científicas y Transferencia de Tecnología a la Producción. Universidad Autónoma de Entre Ríos. Centro de Investigaciones Científicas y Transferencia de Tecnología a la Producción. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Centro de Investigaciones Científicas y Transferencia de Tecnología a la Producción; Argentina. Universidad Nacional de Entre Ríos. Facultad de Ciencias Agropecuarias; ArgentinaFil: Berri, Guillermo Jorge. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Ministerio de Defensa. Secretaria de Planeamiento. Servicio Meteorológico Nacional; ArgentinaFil: Brizuela, Armando Benito. Provincia de Entre Ríos. Centro de Investigaciones Científicas y Transferencia de Tecnología a la Producción. Universidad Autónoma de Entre Ríos. Centro de Investigaciones Científicas y Transferencia de Tecnología a la Producción. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Centro de Investigaciones Científicas y Transferencia de Tecnología a la Producción; Argentina. Universidad Nacional de Entre Ríos. Facultad de Ciencias Agropecuarias; ArgentinaFil: Orcellet, Emiliana Elisabet. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Ministerio de Defensa. Secretaria de Planeamiento. Servicio Meteorológico Nacional; Argentin

Atmospheric Dispersion Study of TRS Compounds Emitted from a Pulp Mill Plant in Coastal Regions of the Uruguay River, South America

The atmospheric dispersion of total reduced sulfur (TRS) emissions from the pulp mill plant of Fray Bentos, Uruguay is simulated. The local authorities of the Environmental Monitoring Program (EMP) of Gualeguaychú, Argentina, received social complaints of malodor presence in different places of the region. An atmospheric dispersion model coupled to a boundary layer forecast model is used to simulate 11 events in which the EMP officials attended the scene in order to verify the situation. The validation of modeled winds with the observations from a meteorological tower indicates reasonably accurate wind forecasts. The spatial layout of the modeled TRS plumes is compared with the geographical distribution of points in the area where the social complaints were recorded. Nine of the 11 studied events are successful modeling cases since a positive (negative) in situ verification matches with a plume position over (far from) the site. In one of the two unsuccessful modeling cases, although the plume is marginally distant from the site, the average wind direction error is the largest one of all the events. In the other case the modeled plume is in fact over the site, but the situation was negatively verified. The reason for the disagreement could be the wind direction changes during the event. This was the longest modeled case that lasted for 7 hours and the plume was meandering during that time; first from SSW to the S, then back the SSW, and finally to the S and SSE. The conclusion of the study is that, despite the inherent uncertainty of numerical simulations, the implemented modeling system shows versatility and proves to be a useful tool not only for diagnostic studies but also for preventing conflictive situations since it can produce reasonably accurate forecast of plume position and its potential impact.Fil: Orcellet, Emiliana Elizabeth. Universidad Nacional de Entre Rios. Facultad de Ciencias de la Salud; ArgentinaFil: Berri, Guillermo Jorge. Ministerio de Defensa. Secretaria de Planeamiento. Servicio Meteorológico Nacional; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Aguirre, Cesar Augusto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Provincia de Entre Ríos. Centro de Investigaciones Científicas y Transferencia de Tecnología a la Producción. Universidad Autónoma de Entre Ríos. Centro de Investigaciones Científicas y Transferencia de Tecnología a la Producción. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Centro de Investigaciones Científicas y Transferencia de Tecnología a la Producción; Argentina. Universidad Nacional de Entre Ríos. Facultad de Ciencias Agropecuarias; ArgentinaFil: Muller, Gabriela Viviana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Provincia de Entre Ríos. Centro de Investigaciones Científicas y Transferencia de Tecnología a la Producción. Universidad Autónoma de Entre Ríos. Centro de Investigaciones Científicas y Transferencia de Tecnología a la Producción. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Centro de Investigaciones Científicas y Transferencia de Tecnología a la Producción; Argentina. Universidad Nacional de Entre Rios. Facultad de Ciencias de la Salud; Argentin

Asimilación de datos meteorológicos externos como condiciones de borde para simular el campo de viento y temperatura en capas bajas en la región de Gualeguaychú, Argentina

En este trabajo se presenta una comparación y análisis de los resultados de la simulación del campo de viento y temperatura en capas bajas en cercanías de la ciudad de Gualeguaychú, Argentina, para 12 horas del día 01 de enero de 2011. Se utilizó el modelo ARPS (Advanced Regional Prediction System) con dos variantes en las condiciones de borde. En un caso se utilizaron condiciones de tipo ‘Radiativas’ con relajación al estado inicial de la variables mientras que en otro caso se utilizaron condiciones de borde forzadas asimilando datos del Modelo de Capa Límite de Meso-escala Meteorológico (MCLM) de pronóstico operativo utilizado por el Servicio Meteorológico Nacional. Los resultados de ambas simulaciones se comparan con datos medidos por tres estaciones meteorológicas ubicadas en cercanías del Río Uruguay. Como ambas simulaciones se inicializan usando los mismos datos, se observa un mejor acuerdo entre los valores obtenidos forzando las condiciones de borde respecto de los que resultan al utilizar condiciones de borde ’Radiativas’ al cabo de transcurridas 2 horas físicas desde inicio de la simulación.Fil: Aguirre, Cesar Augusto. Provincia de Entre Ríos. Centro de Investigaciones Científicas y Transferencia de Tecnología a la Producción. Universidad Autónoma de Entre Ríos. Centro de Investigaciones Científicas y Transferencia de Tecnología a la Producción. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Centro de Investigaciones Científicas y Transferencia de Tecnología a la Producción; Argentina. Universidad Nacional de Entre Ríos. Facultad de Ciencias Agropecuarias; ArgentinaFil: Berri, Guillermo Jorge. Ministerio de Defensa. Secretaria de Planeamiento. Servicio Meteorológico Nacional; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Brizuela, Armando Benito. Provincia de Entre Ríos. Centro de Investigaciones Científicas y Transferencia de Tecnología a la Producción. Universidad Autónoma de Entre Ríos. Centro de Investigaciones Científicas y Transferencia de Tecnología a la Producción. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Centro de Investigaciones Científicas y Transferencia de Tecnología a la Producción; Argentina. Universidad Nacional de Entre Ríos. Facultad de Ciencias Agropecuarias; ArgentinaFil: Orcellet, Emiliana Elisabet. Ministerio de Defensa. Secretaria de Planeamiento. Servicio Meteorológico Nacional; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin