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Contribución e interacción entre fenómenos meteorológicas a diferente escala en el episodio de Biescas (7 Agosto 1996)

R. Riosalido
S.T.A.P.
Instituto Nacional de Meteorología

1.- Introducción:

Durante la tarde del día 7 de Agosto de 1996 se registraron importantes precipitaciones en amplias zonas de Aragón, pero fué en una pequeña zona próxima a Biescas donde las precipitaciones acaecidas dieron lugar a un inundación o avenida repentina que produjo abundantes daños en infraestructuras y servicios. Las consecuencias más graves fueron los daños personales producidos en el camping "Las Nieves" en el que se contabilizaron 87 víctimas mortales, lo que convierte a este episodio en el más grave de los ocurridos en España durante los últimos años.

Las inundaciones repentinas se distinguen de otro tipo de inundaciones por su escala temporal, ocurren tan rápidamente que resulta difícil tomar medidas y suelen ser el resultado de una concatenación de condiciones especiales meteorológicas e hidrológicas, siendo las precipitaciones intensas la condición necesaria pero no suficiente (Doswell, 1993) y jugando los factores hidrológicos un papel fundamental en su desencadenamiento. En el presente trabajo solo se tratarán los aspectos meteorológicos del episodio.

En el apartado 2 se estudian las precipitaciones registradas mediante datos radar y pluviómetros, poniendo de manifiesto como se trata de un episodio caracterizado por una combinación de intensidad/duración/focalización. Se verá a lo largo del trabajo como, al igual que en la mayoría de los casos de inundaciones repentinas (Chappell, 1986; Doswell, 1993) el episodio viene producido por la formación de un sistema convectivo de carácter cuasi-estacionario. El estudio de los diferentes factores que, actuando en diferentes escalas, contribuyeron a este carácter cuasi-estacionario de la tormenta es el objetivo de este trabajo. Para ello el estudio, se ha enfocado siguiendo una aproximación por escalas espaciales, de mayor a menor. Se comienza con un estudio de la situación a escala sinóptica (apartado 3) y se descienda a mesoescala-alfa (apartado 4) terminando finalmente con un estudio detallado a escala meso-beta del sistema responsable de las precipitaciones en la zona de Biescas (apartado 5). Un completo estudio del episodio, del cual se ha extraido este trabajo, puede encontrarse en Riosalido et al. 1997

2.- Precipitaciones registradas:

Durante este episodio se registraron importantes precipitaciones en amplias zonas de Aragón, pero centrandonos en la zona de Biescas el dato pluviométrico más cercano del que se dispone es de la estación de Biescas que registró un total de 160 mm en 24 horas. La precipitación recogida por otras estaciones próximas disminuye mucho en todas las direcciones, así al norte Lanuza registró 51 mm, al este Yesero 56,5 mm, al sur Sabiñanigo 37,5 mm y al oeste Bescós 39,5 mm. Por tanto lo primero que llama la atención, solo con los datos pluviométricos disponibles, es la focalización de la precipitación en una zona pequeña proxima a Biescas. Esa focalización se pone de manifiesto más claramente examinado los datos archivados por el radar de Zaragoza. La distribución de la precipitación total estimada en el periodo de 24 horas mediante los datos radar corregidos por los datos de los pluviómetros,(ver detalles en Riosalido et al., 1997) se puede apreciar en la figura 1. En ella se pone de manifiesto como la precipitación afecta a una zona muy localizada en las proximidades de la cuenca del Arás con un máximo proximo a 270 mm sobre el Barranco del Puerto. Dentro de la cuenca del Arás el máximo, con 252 mm se localiza sobre la cuenca del Betés disminuyendo la precipitación hacia la cabecera del Arás. Ahora bien, a partir de los datos radar se puede estimar que la mayor parte de estas precipitaciones (aproximadamente el 87%) se registraron en un periodo de tan solo dos horas, entre las 16z y 18z.

En definitiva se trata de un episodio caracterizado por fuertes intensidades de precipitación que se mantienen durante un periodo largo de tiempo (más de dos horas) y además muy focalizadas en el espacio (hay que hacer constar que el área total afectada por las precipitaciones superiores a 100 mm no supera en mucho los 100 km² ). Las circunstancias que dieron lugar a esta combinación de intensidad/duración/focalización son el objeto de los siguientes apartados.

3.- Evolución a escala sinóptica:

A grandes rasgos la evolución a escala sinóptica de la situación a lo largo del día 7 viene marcada fundamentalmente por el paso de oeste a este de una vaguada en altura y por el estancamiento de un frente frío en superficie asociado a una baja situado sobre el Reino Unido.

En altura, asociado a la vaguada, existía un chorro en su parte delantera del SSW con un máximo de viento embebido de 70kt a las 00z penetrando por el Golfo de Cádiz y desplazandose posteriormente hacia el este para situarse finalmente sobre litoral mediterráneo a las 12z. La vaguada térmica en niveles medios (500 hPa) se sitúa a 00z ligeramente por delante de la vaguada de geopotencial. La masa de aire frío, un embolsamiento de -12ºC que a las 00z afecta únicamente al tercio oeste de la península, se extiende por casi toda la península a las 12z con temperaturas de -14ºC.

En niveles bajos lo más significativo es la presencia de una baja cerrada centrada en el tercio norte peninsular en 850 hPa que provoca flujo de componente sur en toda la mitad este peninsular. El frente frío en superficie asociado a la baja que se encontraba sobre el Reino Unido continúa penetrando por Francia, pero queda estancado o cuasiestacionario en los Pirineos prolongándose por el centro y oeste peninsular como una frontera fría. A su vez, sobre el SE peninsular se sitúa en superficie una baja relativa de 1014 hPa que provoca la entrada de aire cálido marítimo del SE sobre el cuadrante NE de la Península.

En definitiva, el entorno sinóptico que caracterizó este día al nordeste de la Peninsula Ibérica estuvo caracterizado por la presencia de los ingredientes básicos (Doswell et al., 1996) para el desarrollo convectivo: inestabilidad potencial en niveles medios y bajos, forzamiento dinámico positivo causado por el paso de una vaguada en altura y convergencia del flujo de humedad asociada a la interacción entre la llegada del extremo de un frente frío y la circulación asociada a un centro de bajas presiones en 850 hPa sobre la Peninsula.

La focalización de la convección en determinadas zonas y su estructura dependerá de otros elementos en menor escala que estudiaremos en los siguientes apartados. No obstante, existen dos elementos adicionales que pensamos pueden haber jugado un papel importante en el desarrollo de los acontecimientos. El primero es la presencia de un de un máximo de vorticidad embebido en la vaguada móvil el cual pudo ejercer un forzamiento dinámico extra de escala subsinóptica (Elizaga, 1997). Este máximo, solo detectable en las imágenes del vapor de agua, se movió siguiendo una trayectoria ciclónica alrededor de la vaguada afectando a los Pirineos Centrales a aproximadamente las 15z. Y en segundo lugar, es el efecto que la disminución del viento en altura (producido por el desplazamiento de la corriente en chorro) pudo tener sobre la diferente movilidad de las tormentas que se formaron en esa zona.

4.- Evolución a mesoescala:

El análisis mesoescalar de superficie refleja la presencia de una baja bien definida y localizada en el Valle medio del Ebro que condicionó y controló el flujo en niveles bajos durante la mayor parte del día. Este flujo fué del SE durante la mañana en Lleida y en el sur y oeste de Huesca y nordeste, débil, en el resto del valle. Asociada con este flujo se detecta una frontera en niveles bajos observable en los datos de reflectividad y viento Doppler del radar de Zaragoza. Además, el flujo más frío procedente del NW de la cuenca alta del Ebro se refuerza con la llegada del frente frío en superficie. Estos dos elementos pudieron haber canalizado el flujo en niveles bajos en el valle medio del Ebro de acuerdo con una línea de deformación en la dirección SSW-NNE y producir por tanto viento de componente sur sobre el norte de Huesca tal y como refleja el mapa compuesto en la figura 2 provocando por tanto un efecto de forzamiento orográfico en las laderas sur del Pirineo.

En este entorno la convección empezó a desarrollarse sobre el Sistema Central y la provincia de Teruel. Las tormentas se organizaron en estructuras lineales con reflectividades altas y muy altas tal y como se puede apreciar en las imágenes radar (figura 3), dando lugar finalmente a la formación de a dos sistemas convectivos de mesoescala. El primero, formado sobre la provincia de Teruel y con características severas (granizo en la zona de Calanda), se desplazó hacia el este, mientras que el segundo, procedente del Sistema Central, cambió su movimiento, que era inicialmente hacia el este, hacia el nordeste cuando penetró en la provincia de Zaragoza. Por último, en los Pirineos aparecieron algunas células convectivas aisladas. Una de ellas (que sera objeto de estudio especial en el siguiente apartado) se situó sobre la zona de Biescas y permaneció estacionaria hasta que su interacción con el segundo sistema convectivo la hizo decaer.

En definitiva, la interacción entre elementos mesoescalares en niveles bajos dio como resultado un reforzamiento del flujo de componente sur, cálido y húmedo, sobre la vertiente sur del Pirineo Oscense, el cual pudo proporcionar el forzamiento extra de caracter orográfico sobre la zona de Biescas.

Una vez desarrollada la convección es de destacar el movimiento diferencial de los diferentes sistemas convectivos. El movimiento de los sistemas convectivos resulta de la composición del movimiento de las células individuales (traslación) que depende del viento medio altura y del efecto debido a la formación de nuevas células (propagación) que depende de la alimentación de dichos sistemas en capas bajas así como de interacciones con el entorno (outflows, relieve etc.)(Chappell, 1986).

En la figura 4 se ha representado en azul el viento medio en la capa 925-400 hPa HIRLAM (relacionado con la traslación de las células convectivas) según el análisis operativo HIRLAM-INM (Diaz-Pabón, 1996) y en rojo el viento en 850 hPa hPa (relacionado con la propagación de las células) a las 12z. El flujo medio, además de decrecer de 00z a 12z (en consonancia con el desplazamiento del máximo de viento hacia el este) se vuelve más perpendicular a los Pirineos. En consecuencia, los vientos medios en la capa 925-400 hPa y los vientos a 850 hPa resultan ser cuasiparalelos en las zonas oscenses altas, condición esta que favorece el que las tormentas tengan menor movilidad (puesto que la traslación y la propagación resultan ser opuestas), condición, que como vemos, no se cumple en el resto de las zonas donde existía convección.

Por último, destacar la existencia de una área libre de convección profunda que incluye el centro y este de la provincia de Zaragoza, sur y centro de la provincia de Huesca y casi toda la provincia de Lleida. Dentro de los límites de esta zona, que coinciden con la frontera de niveles bajos, no se observó convección profunda, lo que indica la presencia de algun mecanismo o factor inhibidor de la convección que pudo, probablemente, contribuir de alguna manera a que la convección se focalizase sobre otras zonas.

5.- Estudio radar del sistema convectivo de Biescas:

En la figura 5 se ha reproducido la secuencia de PPI radar sobre la zona de interés entre las 15:50z y las 17:20z (no se dispone de los PPI de las 16:20, y 17:10z). Se puede considerar que el episodio comienza a las 15:40z en que aparecen algunos pixels, con reflectividades no muy altas al norte del barranco de Arás. Su desarrollo es muy rápido y a las 15:50z las reflectividades alcanzan valores de 48 dBz mientras que más al sur se desarrolla una nueva célula. A las 16:00z la célula situada sobre los barrancos del Puerto y Arás presentan ecos muy fuertes superiores a 60 dBz en el PPI y en el CAPPI a 4.5 km. El desarrollo alcanza los 10 km. de altura y se pueden observar fuertes gradientes de reflectividad en el sur y las pareces de la célula, la célula situada más al sur continua también su desarrollo.

Diez minutos más tarde, a las 16:10z la actividad decae momentáneamente. Desafortunadamente, faltan los datos radar de las 16:20z pero a las 16:30z el sistema se reactiva, creciendo en superficie y altura y volviéndose más intenso. El sistema se propaga hacia el SSW fundiéndose con células situadas más al sur. A las 16:40z el sistema ha crecido en extensión y comienza a aparecer por el oeste los ecos pertenecientes al sistema convectivo que venía desplazándose hacia el norte de manera que ambos comienzan a intercalar a las 16:50z. A las 17:00z la zona de reflectividades más altas alcanzan su máxima extensión. A partir de las 17:20z los fuertes gradientes de reflectividad se debilitan y la actividad comienza claramente a decaer.

La estructura del sistema, tal y como lo reflejan los cortes trasversales obtenidos de los volúmenes radar (no mostrados), resulta prácticamente vertical con los máximos de reflectividad siempre en niveles bajos. Llama la atención su persistencia ya que una estructura tan vertical de ecos como aparece en los datos radar, sin zonas de reflectividad elevada suspendidas en altura, debería debilitarse rápidamente. Su persistencia podría explicarse por la formación de nuevas células al sur de la principal que se moverían hacia el norte alcanzando la madurez sobre la misma zona (mecanismo este común a muchos casos de inundaciones repentinas) (Chappell, 1986) hasta que la interacción con el sistema convectivo móvil anuló este mecanismo. Esto parecen indicar los datos radar aunque, muy probablemente, la resolución temporal de los datos de que se dispone (10 minutos y en ocasiones 20 minutos) no sea suficiente para demostrar claramente esta hipótesis.

6.- Conclusiones

El 7 de Agosto de 1996 el nordeste de la Península Ibérica fue afectada por convección profunda. Entre los diferentes sistemas convectivos que se formaron, una tormenta multicelular cuasi-estacionaria afectó al área de Biescas. Durante aproximadamente dos horas la tormenta mostró valores altos de reflectividad en bajos niveles y por tanto altas intensidades de precipitación. El efecto combinado de valores altos de intensidad de precipitación y duración dieron lugar a cantidades totales muy importantes de lluvia. Además, la precipitación estuvo muy focalizada sobre una pequeña cuenca hidrográfica, el Arás, dando como resultado una inundación repentina.

Un conjunto de factores meteorológicos en diferentes escalas coincidieron en tiempo y lugar para contribuir de manera decisiva al desarrollo de los acontecimientos. En primer lugar, a escala sinóptica existían todas las condiciones necesarias para el desarrollo de convección profunda: inestabilidad, forzamiento y convergencia de flujo de humedad en capas bajas.

A mesoescala la interacción entre el flujo cálido y húmedo del sudeste propiciado por una baja en superficie y la presencia de un frente frío en el noroeste contribuyó a canalizar el flujo en niveles bajos en el valle medio del Ebro generando viento de componente sur sobre las estribaciones pirenaicas oscenses produciendo un forzamiento adicional de tipo orográfico. La llegada de un pequeño máximo de vorticidad embebido en la vaguada móvil pudo ejercer también un forzamiento dinámico extra de escala subsinóptica.

Por último, la disminución de vientos en altura por efecto de traslación del chorro hacia el este favoreció un desplazamiento lento de las células convectivas individuales lo que unido al efecto de la propagación (bajo la influencia del viento de componente sur y nula cizalladura vertical del viento en dirección), dio lugar a la formación de nuevas células en dirección opuesta del movimiento de las células individuales. Ambos efectos, junto con el anclaje orográfico mantuvieron a las células maduras siempre sobre el mismo lugar, en las cercanías de Biescas hasta que la interacción con un sistema convectivo móvil, mucho mayor, rompió este carácter cuasiestacionario y dio lugar a la finalización del episodio de precipitaciones fuertes.

Referencias:

Chappell, C.F., 1986: Quasi-stationary convective events. En Mesoscale Meteorology and Forecasting, Editado por S. Ray. AMS, Capítulo 13, 289-298.

Diaz-Pabón, R., 1996: Características generales del modelo operativo de análisis y predicción HIRLAM/INM. IV Simposio Nacional de Predicción del INM. Madrid 15-19 Abril (en prensa).

Doswell, C.A. III, 1985: The operational meteorology of convective weather. Volume II: Storm-scale analysis. NOAA Tech. Memo. ERL ESG-15.

Doswell, C. A. III, H. E. Brooks and R. A. Maddox, 1996: Flash Flood Forecasting: An ingredients-based methodology. Wea. Forecasting, 11, pp 560-581

Doswell, C.A. III, 1993: Flash-flood producing convective storms: current understanding and research. Proc. US-Spain Workshop on Natural Hazards. J. Corominas and K.P. Georgakakos Ed. Barcelona, 8-11 June. pp. 97-107

Elizaga, F., F. Martín and R. Riosalido, 1997: The role of WV imagery for characterization of the pre-convective environement on 7 august 1996 over the Iberian Peninsula. The 1997 Satellite DataUser's Conference. EUMETSAT, Viena 29-Sept. 3-Oct. (En prensa).

Riosalido, R., J. Ferraz, E. Alvarez, F. Martín, F. Elizaga, A. Cansado, J.L. Camacho y A. Martín, 1997: Estudio meteorológico de la situación del 7 de agosto de 1997 (Biescas). Nota Técnica STAP Nº26 / Nota Técnica CMT Aragón, Navarra y La Rioja Nº1. INM

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