Climatología de vientos convectivos lineales en Baleares 2011-2021. I

Notas preliminares. Por la extensión del artículo, se ha tenido que dividir en diferentes partes que se irán publicando oportunamente. Agradecer a Duncan Wingen Sánchez por compartir este estudio tan interesante que arrojará luz a fenómenos de escala muy local.

Abstract

En el seno de convección profunda, se desencadenan a menudo fuertes vientos lineales (reventones y frentes de racha), diferentes de los tornados pero que en casos extremos pueden resultar igualmente devastadores operando a una escala mayor y con mayor frecuencia. En Baleares son muy habituales, causando daños materiales estimados en millones de euros y alterando gravemente las actividades humanas. Pese a ello, son fenómenos poco conocidos por el público en general y la prensa escrita los confunde a menudo con tornados. Aunque se han estudiado tímidamente diversos eventos de este tipo en Baleares, no existe a día de hoy una climatología formal que los recoja. El propósito de este artículo es analizar la recurrencia de estos eventos en el archipiélago y aportar diversas estadísticas que nos permitan conocer mejor esta peligrosa manifestación en tormentas severas.

Introducción

Entre los muchos fenómenos adversos provocados por convección profunda se encuentran los vientos convectivos lineales. Excluimos de esta definición los vientos convectivos de tipo rotatorio, es decir, aquellos asociados a tornados o vórtices de racha.

Los vientos convectivos lineales tienen un enorme impacto social y pueden producir efectos similares a los tornados pero en un área más extensa y con mayor frecuencia. Los peligros asociados a los reventones tienen que ver con la intensidad de los vientos generados, pudiendo superar velocidades huracanadas y en ocasiones traspasar los 150 Km/h generando daños equivalentes a un tornado EF2 o EF3 en la escala de Fujita. Este tipo de fenómenos suponen un riesgo extremo para la aviación debido a la cizalladura asociada habiendo sido causa directa de aparatosos accidentes.

En Baleares, diversos autores han documentado episodios de vientos convectivos lineales (Gayà y Soliño, 1996; Cohuet et al., 2013; Romero et al., 2014; Estarellas, 2019) pero no se ha realizado hasta la fecha una climatología de vientos convectivos no tornádicos en Baleares. En la mayoría de casos de estudio, la ocurrencia de reventones se explica cuándo van acompañados de tornados donde el foco de la publicación está puesto en el tornado y no en el reventón acompañante. Las publicaciones sobre reventones son también escasas y la gran mayoría de la literatura se centra en los reventones cálidos (heatbursts).

A nivel estatal destaca SINOBAS, creado en 2013 como una base de datos que recoge entre otros, los casos de fuertes vientos lineales convectivos en España. El criterio para inclusión en su base de datos es la de vientos superiores a 80 Km/h, pero en el caso de Baleares solo hay recogidos 5 eventos.

En Europa destaca la base de datos del ESSL (European Severe Storms Laboratory) que recoge en el ESWD (European Severe Weather Database) eventos de tiempo severo asociados a tormentas en un formato similar al de SINOBAS, pero para toda Europa. El criterio de inclusión es la ocurrencia de vientos iguales o superiores a 90 Km/h asociados o no a convección profunda.

En esta base de datos se recogen 40 eventos de viento fuerte en Baleares entre 2011 y 2021 pero incluyendo no solo convectivos sino también vientos sinópticos sin presencia necesaria de convección. Algunos de estos eventos se recogen en base a artículos periodísticos que en ocasiones pueden dar lugar a confusión por no hacer distinción entre tornados y reventones. En pocos reportes se aportan datos concretos de viento medidos por instrumentos meteorológicos.

En este estudio se presenta la primera climatología de vientos convectivos lineales (o no tornádicos) asociados a convección en Baleares entre los años 2011 y 2021.

Definiciones

Existen dos tipos de vientos fuertes lineales en convección profunda: los reventones y frentes de racha.

Podemos definir un reventón como una corriente de aire descendente intensa de origen convectivo que provoca vientos fuertes o muy fuertes en superficie. En inglés se denominan downburst un término procedente de la combinación de down que quiere decir hacia abajo (para hacer referencia al carácter descendente de estos vientos) y burst traducido como explosión (para remarcar su gran intensidad).

Estos eventos vienen causados por factores dinámicos y termodinámicos o una suma de factores. Los principales se exponen a continuación:

1. Al precipitar hacia la superficie una parte de la lluvia se evapora y el hielo sufre procesos de sublimación y fusión. Estos mecanismos causan un enfriamiento latente del aire haciéndolo más denso y pesado y provocando la formación de corrientes descendentes. Si esto ocurre en un entorno seco con bases de nubes elevadas, la tasa de evaporación de hidrometeoros es mayor al caer la precipitación sobre una capa gruesa de aire no saturado y aumenta significativamente la intensidad de la corriente descendente. Lo mismo ocurre cuando se produce entrada de aire seco en la tormenta, iniciándose las descendencias desde niveles más altos.
2. La precipitación en su caída arrastra aire desde la nube hasta la superficie generando una corriente descendente por la carga o peso que tienen los hidrometeoros en la nube.
3. Aire que cae a la superficie empujado por gradientes de presión en la propia tormenta sin que manifieste necesariamente flotabilidad negativa. Esto ocurre en el caso de las corrientes de entrada posterior en líneas de turbonadas de larga duración. En tormentas con bolsas de aire frío muy extensas pueden formarse fuertes vientos lineales de los gradientes de presión horizontales generados en la propia bolsa de aire frío. En líneas de turbonada se ha asociado la presencia de mesovórtices con la ocurrencia de fuertes vientos lineales en superficie.

Al llegar a la superficie, el aire descendente se extiende horizontalmente en forma de vientos lineales divergentes. Estos vientos se extienden radialmente desde el punto de impacto, aunque tienden a ser más intensos en el borde de ataque.

Un reventón se considera un fenómeno de mesoescala con una dimensión horizontal inferior a 10 kilómetros y un tiempo de duración de 5 a 30 minutos. Si la zona de afectación es menor a 3 kilómetros hablamos entonces de microreventón y la duración es de hasta 15 minutos (SINOBAS).

Cuando los reventones van acompañados de abundante precipitación decimos que son reventones húmedos y cuando hay poca o ninguna precipitación asociada, reventones secos. Estos últimos son más comunes en zonas desérticas o subdesérticas donde estratos de aire muy seco logran evaporar la mayor parte de la precipitación que cae de la nube.

Un frente de racha es un amento repentino de la velocidad del viento en el frente frío que separa el aire frío de la tormenta (cold pool) y el aire más cálido del entorno. Tienen extensiones variables pudiendo alcanzar los 100 Km y duraciones que van de minutos a horas. El paso del frente de racha se manifiesta en superficie como un viento repentino y racheado acompañado de un descenso abrupto de temperatura, subida de humedad relativa y un salto de presión.

Muchas veces el frente de racha no es más que la zona delantera de un reventón. Así como todos los reventones poseen un frente de racha podemos encontrar frentes de racha en ausencia de un reventón posterior. Debido a la dificultad para distinguir ambos fenómenos, en este estudio se han englobado dentro de la categoría de vientos convectivos lineales.

Metodología

La primera condición para que un dato sea incluido en la presente climatología es que las medidas NO sean causadas por un tornado y que en caso de haberlo se pudiera demostrar mediante trabajo de campo u observación directa que había un reventón o frente de racha acompañante. Valga decir que la probabilidad de que un registro de viento sea obtenido del paso directo o indirecto de un tornado sobre una estación es muy raro (apenas hay ejemplos en España) por lo que esta posibilidad en principio se puede ignorar.

Se han estudiado todos los episodios de vientos iguales o superiores a 90 Km/h directamente provocados por convección y no causados por tornados. En el caso de que no hubiera mediciones directas se incluyeron aquellos episodios en los que por los efectos en el terreno (trabajo de campo de AEMET) se estimaron vientos superiores a 90 Km/h. Esto permite hacer una selección de los vientos convectivos más intensos y que por ello tienen mayor probabilidad de causar daños severos tanto materiales como humanos.

Para encontrar los reportes, se emplearon múltiples fuentes de información: resúmenes climatológicos mensuales de AEMET, base de datos Open Data de la AEMET, reportes incluidos en SINOBAS, la base de datos del European Severe Weather Laboratory (ESSL), estudios de eventos convectivos severos ocurridos en Baleares (ver bibliografía), foros de meteorología, noticias de prensa, comunicaciones en los canales oficiales de la AEMET en redes sociales, hemerotecas, repositorios de efemérides y observaciones meteorológicas de la red Balears Méteo, AEMET y algunas estaciones particulares.

La muestra engloba poco más de una década de observaciones (entre 2011 y 2021) que es la más reciente y de la que se dispone de mayor cobertura de datos y herramientas de teledetección accesibles. El número y cobertura de estaciones meteorológicas de calidad se ha incrementado exponencialmente en los últimos años especialmente desde la creación de la red de estaciones meteorológicas no oficiales, Balears Méteo.

Esto hace que episodios que antes pasaban inadvertidos ahora queden registrados. Ello puede dar una falsa sensación de que existe un aumento del número de casos de vientos convectivos lineales en los últimos años. Los reportes recientes (de 2015 en adelante) están mejor estudiados y documentados porque la densidad de información es mayor.

Muchos reportes se obtuvieron gracias a los resúmenes climatológicos mensuales que realiza AEMET Baleares y que están disponibles en la web desde los últimos meses de 2012. En los informes se detallan los días de tormenta y las rachas máximas registradas en la red de observación en cada mes. De esta forma la probabilidad de que un evento de viento convectivo lineal no sea detectado se limita a la ausencia de estaciones meteorológicas en un área localizada.

La calidad de los datos

Todas las estaciones consideradas en el estudio son sometidas a revisiones frecuentes anuales o bianuales. No todos los anemómetros están situados a 10 metros sobre el suelo, algunos están a mayor altura para eliminar la turbulencia en terrenos muy accidentados orográficamente. En estos casos y para evitar trepidaciones, los mástiles se han reforzado.

Por ejemplo, la estación de Serra d’Alfàbia de Balears Méteo está situada en una torreta a 18 metros y la de Sa Tudossa a unos 12 metros. Pese a ello, una mayor altura puede incrementar las medidas de viento respecto a las que se darían a unos 10 metros.

Los anemómetros de la red Balears Méteo forman parte de estaciones meteorológicas de tipo Davis Vantage Vue o Davis Vantage Pro 2 Wireless o cableadas (estas últimas conforman la mayoría). Los anemómetros son de tipo rotatorio de cazoletas. La velocidad de rotación del eje del sensor es proporcional a la velocidad del viento. El eje está conectado a un generador eléctrico de pequeño tamaño que produce una corriente eléctrica proporcional a la velocidad de rotación. En las estaciones automáticas, la velocidad del viento se calcula a partir de la corriente eléctrica generada por una dinamo adherida al anemómetro.

Los datos de viento de las estaciones de Balears Méteo se actualizan cada 2.5 segundos y la resolución es de 0,1 Km/hora. Todos los datos considerados en el estudio son de racha (normalmente calculada en un intervalo de 10 minutos) y no se han incluido los valores de velocidad máxima (viento sostenido).

En algún caso aislado se ha tomado algún dato de una estación particular perteneciente a la red Meteoclimatic donde dicha estación disponía del sello de calidad destacada.

Volviendo al mapa, la red de observaciones combinando AEMET (cuadros rojos) y Balears Méteo (cuadros negros) es extensa tal como evidencia el mapa de la figura 3. Aun así, la densidad de estaciones es baja en Menorca, Ibiza e interior de Mallorca. Incluso en zonas con buena densidad de observaciones como es Palma, podría darse el caso que un microreventón ocurriera en una zona donde no hay anemómetros disponibles. A todo ello hay que sumar la compleja orografía de Mallorca, en especial la sierra de Tramontana donde pequeños reventones pueden pasar desapercibidos si ocurren en zonas poco pobladas o con escasa densidad antrópica. Por ejemplo, un reventón de 120 Km/h en zonas montañosas de Escorca puede pasar totalmente desapercibido porque es una zona despoblada y sin apenas vegetación o estructuras humanas que puedan dañarse y dar cuenta de lo ocurrido.

Incluso en una misma localidad, el gradiente horizontal de viento en el seno del reventón puede ser asombroso. Es el caso del reventón ocurrido en Sant Antoni de Portmany (Ibiza) el 22 de octubre de 2019. Mientras la EMA de la AEMET medía tan solo 82 Km/h, el trabajo de campo sobre el terreno realizado días después concluía vientos de 120 a 140 Km/h en algunas zonas. Esto pone en evidencia la extremada dificultad en la toma de registros de viento de algunos episodios de vientos convectivos severos.

La prensa recoge algunos casos, pero generalmente solo los más intensos y existe siempre una enorme confusión entre tornado y reventón. Los artículos suelen ir enfocados en describir los daños ocasionados y no en datos de viento. La prensa es por tanto una fuente poco fiable para caracterizar la ocurrencia de un reventón en un lugar.

Las estaciones de la AEMET que se han tenido en cuenta en la presente climatología, son aquellas cuyos datos se encuentran disponibles en la página web de la AEMET. La red de AEMET se complementa con datos de colaboradores y otras estaciones que también han sido incluidas en el presente estudio.

De cada situación de viento convectivo >90 Km/h primero se descartó que fuera causado por un tornado y luego se confirmó la presencia de convección mediante radar, satélite y mapas de rayos de la AEMET. La ocurrencia de un reventón se distingue de un viento sinóptico por tener una duración breve y ser localizado. Las gráficas horarias de las estaciones permiten hacer esta tarea y se compararon con otras variables como la presión (para ver saltos de presión), precipitación (para comprobar que el máximo de viento ocurre próximo al de precipitación convectiva) y humedad relativa.

De cada registro, se analizó la fiabilidad y estado de instrumentación de la estación anotando la hora de ocurrencia y contrastando los datos con los dueños de las diversas estaciones en caso de ser necesario.

Para cada evento, se obtuvieron imágenes del radar regional de Baleares de la AEMET que abarca una zona de 240 Km de radio. Se seleccionaron las imágenes de radar inmediatamente anteriores, posteriores y durante las horas de ocurrencia de los vientos convectivos. Las imágenes analizadas son cada 10 minutos del PPI más bajo (0.5º sobre la horizontal) de reflectividad (dBZ). Se tuvieron en cuenta los efectos de apantallamiento y la elevación del haz del radar con la distancia.

Analizando las imágenes se establecieron una serie de arquetipos de radar dominantes en el momento de ocurrencia de los reventones. En concreto se agruparon en 4 tipos de estructuras:

• Línea de turbonada (LT): Una zona de lluvia convectiva (reflectividad >40 dBz) en forma de línea continua o discontinua que se mantiene en al menos dos pasadas de radar (20 minutos). Considerando los ecos en arco (Bow echo) como un subtipo de línea de turbonada, se indicará entre paréntesis (Arco) en todos aquellos casos que se observe una estructura de arco inmediatamente antes, durante o después de la ocurrencia del reventón.
• Eco en forma de arco (A): Reflectividades intensas dispuestas en arco convexo durante al menos dos pasadas de radar.
• Gancho (G): Lluvia convectiva en forma de gancho (hook echo) en al menos dos pasadas de radar. Los ecos en forma de gancho son un patrón clásico, aunque no siempre exclusivo de supercélulas.
• Sin forma: Todos aquellos arquetipos de radar donde hay un grupo de máximos de reflectividad formando un conglomerado amorfo y que no encaja en los arquetipos anteriores. Pertenecen a esta categoría los sistemas multicelulares tipo rosario de tormentas que no constituyen líneas de turbonada ni ecos en forma de arco.

Existen algunos casos en los que, si bien había una LT bien formada a la hora de medición de algunos registros, la tormenta perdía cierta organización al entrar en Mallorca. Se clasificó como LT si este patrón era claramente identificable durante la mayor parte del ciclo de vida de la tormenta cuando esta se encontraba sobre la isla.

30-11-2021

Duncan Wingen Sánchez

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