Tethys > núm. 2 > articles > article 4

ANÀLISI HISTÒRICA DE LES BRISES A CASTELLÓ

ROSA SALVADOR
MILLÁN M. MILLÁN
CEAM (Centre d'Estudis Ambientals de la Mediterrània).
Parc Tecnològic, Sector Oest, 46908 Paterna, València
salvador@ceam.es

1. Introducció

La dispersió de contaminants a l'atmosfera és un procés d'una complexitat que varia segons l'emplaçament i les condicions meteorològiques locals, unes condicions que resulten de la interacció entre la meteorologia general o sinòptica, modificada per la topografia, i el terreny específic de l'entorn. Els règims circulatoris de brises costaneres influeixen significativament l'activitat atmosfèrica que governa la dispersió de contaminants, els quals queden sotmesos als efectes de transport (distància curta i llarga), difusió, fumigació i recirculació. L'anàlisi de la dispersió de contaminants a les àrees costaneres, especialment si hi concorre una orografia accidentada, esdevé extremadament complexa, a conseqüència, fonamentalment, del caràcter dels fluxos meteorològics associats a l'acoblament de les brises de mar/terra o dels fluxos catabàtics/anabàtics (originats principalment per discontinuïtats de la temperatura de l'aire prop de terra). Un pas previ important en el desenvolupament d'una metodologia o modelització que descrigui els fenòmens que apareixen en aquests règims costaners complexos és un estudi climàtic de l'emplaçament. Curiosament, d'estudis climàtics d'aquestes circulacions mesoscalars, tan típiques de la Mediterrània occidental, n'hi ha pocs que abastin l'àmbit de Castelló (Pérez, 1994).

Per a entendre els mecanismes involucrats en el desenvolupament d'aquest fenomen cal fer una anàlisi inicial dels registres històrics disponibles, relatius a la zona estudiada. En aquest article analitzarem, en primer lloc, les dades històriques enregistrades per l'estació de l'INM d'Almassora, situada a l'àrea de Castelló (Figura 1), amb la representació gràfica de roses dels vents mensuals. En segon lloc, seleccionarem les escaiences de dies de brisa d'aquesta sèrie històrica de dades seguint uns criteris pre-establerts i, una vegada extrets els dies de brisa, calcularem certs paràmetres considerats significatius del fenomen, conjuntament amb les direccions preferents del flux, segons l'època de l'any i l'hora del dia, representatives de l'indret on s'enregistren les dades. Finalment, per complementar els resultats obtinguts amb l'anàlisi de les dades històriques, analitzarem les dades superficials aplegades a les torres meteorològiques situades en emplaçaments significatius del flux, durant una campanya experimental del projecte MECAPIP (Millán et al., 1992).

Hi ha característiques dels règims circulatoris més difícils de determinar amb mesures rutinàries dels paràmetres meteorològics, com ara l'estructura vertical de la circulació de la brisa, l'evolució temporal i l'estructura espacial de la Capa Límit Interna Tèrmica, etc. Aquestes característiques de la brisa s'han de definir fent una anàlisi de les dades extretes de campanyes experimentals i, principalment, a partir de simulacions segons un model numèric de mesoscala (Salvador, 1999).

2. Descripció de la Zona

L'espai estudiat comprèn una zona de Castelló i entorn, constituïda per una plana costanera que s'estén més de 30 km terra endins i que limita amb un sistema muntanyós per on s'obren camí un seguit de valls estretes (riu Palància, Túria i Millars - Figura 1). Els cims més destacats d'aquest sistema són el Javalambre (2020 m), el Peñarroya (2024 m) i el Penyagolosa (1814 m). La topografia general de la zona presenta aquestes característiques principals:

• L'orientació SW-NE de las cadenes muntanyoses costaneres i una coberta vegetal semiàrida afavoreixen un ràpid escalfament del sòl i, per tant, una arrencada primerenca de la brisa, afavorida pels vents dels vessants.
  
  
• La principal conca aèria a considerar és delimitada per les muntanyes del nord i del sud-oest de la ciutat de Castelló, que convergeixen terra endins bo i delimitant la vall del riu Millars.
  
  
• Avançant progressivament de mar a terra endins, hi ha unes quantes rutes d'entrada de brisa possibles: la de la Rambla de la Viuda, amb les valls afluents, i les valls dels rius Palància, Túria i Millars.

3. Anàlisi de les dades històriques

Les dades històriques analitzades inclouen les mesures meteorològiques estàndard enregistrades a la torre meteorològica de deu metres d'alçària, situada a Almassora i pertanyent a l'Instituto Nacional de Meteorología. L'observatori d'Almassora és a uns 4 km de la costa, sobre la plana al·luvial del riu Millars. Són dades obtingudes des del 1983 al 1991 tots dos compresos, relatives a mitjanes horàries de velocitat, de direcció del vent i de temperatura. Les conclusions tretes d'aquest estudi climàtic concerneixen, principalment, la zona que n'ha fornit les dades enregistrades, que té una orografia força accidentada. Per tant, diguem ja d'entrada que són unes conclusions que no es poden extrapolar a tota l'àrea de Castelló.

La distribució mensual de la direcció i de la velocitat del vent es resumeix en els diagrames polars, altrament dits roses dels vents. La posició de les barres radials mostra la direcció d'on bufa el vent, i la longitud del segment indica el percentatge de vents procedents d'una direcció determinada, i es divideix en rangs de velocitat diferents (d'1 a 3 m/s, de 3 a 5 m/s, de 5 a 7 m/s, i més de 7 m/s). Les roses dels vents mensuals, les hem representades servint-nos de les mitjanes horàries mesurades a la torre (Figura 2). En general, se'n destaca el baix percentatge de calmes (v < 1m/s), si bé els més freqüents, en totes les direccions, són els vents fluixos (d'1 m/s a 3 m/s). Les roses dels vents indiquen dues direccions de flux preferent, NW i WNW; la resta consisteix en vents de component Est, si bé amb molta menor freqüència en cada un dels rumbs individuals. Les primeres direccions reflecteixen, principalment, els vents sinòptics que predominen en aquestes latituds, amb inclusió dels vents forts de ponent, i se sumen als vents generats pels fluxos locals de drenatge/brisa de terra. Els vents de component Est procedeixen de brises i de situacions de llevant, tot sobreposat.

Paga la pena d'indicar l'existència d'un vent significatiu de component W durant els mesos d'hivern. Si tenim en compte la localització de la torre meteorològica, podem pensar que és conseqüència dels vents locals de drenatge que ressegueixen la vall del Millars. Durant aquests mesos les components del primer, segon i terç quadrant es reparteixen uniformement per quasi tot el ventall de direccions del vent, amb una freqüència mínima. Els mesos de primavera i d'estiu presenten els diagrames de papallona típics (representatius) de fluxos de desenvolupament diürn, induïts per efectes locals. La freqüència d'ambdues direccions de vents és, si fa no fa, igual, sobretot a l'estiu, per més que els vents de component Est presenten una dispersió més acusada.

Hem de destacar la manca de vents de component Est durant els mesos d'octubre, novembre, desembre, gener i febrer. Així, doncs, la brisa comença a ésser aparentment significativa els mesos de març i abril, segons que es desprèn de l'aparició d'una distribució bimodal de freqüències. Són els mesos que van del maig a l'agost, tots dos compresos, els que presenten vents més forts i freqüents de component Est, que poden ultrapassar velocitats de 5 m/s i tot. Endemés, els vents diürns de component Est, associats a la brisa de mar i/o anabàtics, són més forts que no pas els nocturns de component Oest (ponent), que superen els 3 m/s. En tots els altres mesos el vent és clarament d'origen sinòptic de l'Oest.

4. Anàlisi de la brisa mar/terra

La dificultat més grossa, a l'hora de desenvolupar una estadística dels dies de brisa, consisteix a establir els criteris de discriminació automàtica dels dies en què hi ha brisa, car no resulta gens fàcil de destriar les components degudes a les circulacions locals d'origen tèrmic de les components degudes als moviments d'escala sinòptica. Per provar d'identificar objectivament els dies en què es desenvolupa la brisa s'han fet servir criteris diversos. Així se n'han establerts de basats (a) en les característiques pròpies de la brisa de mar, com ara la detecció d'un canvi de direcció del vent; o (b) en els mecanismes físics necessaris per a generar la brisa, com per exemple l'existència d'un gradient positiu suficient entre la temperatura de l'aire i la de l'aigua de la mar. La majoria d'autors revisats coincideixen en un seguit de criteris, com ara un canvi en l'evolució esperada de la direcció del vent i el fet que el gradient de pressió sinòptic sigui feble (Lyons, 1972; Hiroshi, 1981; Steyn, 1986; Redaño et al., 1991; Soler and Hinojosa, 1997). Segons les mesures experimentals disponibles, fins i tot es poden arribar a discernir diversos tipus de brises, amb relació a la situació sinòptica. Hi ha autors que proposen condicions addicionals per a la discriminació dels dies de brisa.

En el present estudi els criteris utilitzats per analitzar i seleccionar els dies amb escaiença de brisa de mar són els següents: primerament, un canvi de direcció del vent durant el principi del període diürn, acompanyat d'un període transitori més o menys llarg; la nova direcció del vent havia d'entrar en el ventall de rumbs ENE-SSE i el vent establert havia de tenir, a més, una intensitat superior o igual a 1.5 m/s (prenem la magnitud com el límit inferior assolit quan la brisa ja és ben establerta i ha superat el període transitori del règim de brisa de terra a brisa de mar). Segonament, i simultàniament, un gradient de temperatura aire-aigua de mar positiu. Per eliminar els dies que presentaven casos de brisa de mar ambigua, i per eliminar també les influències de l'escala sinòptica, vam excloure els dies que presentaven un gradient de pressió sinòptic fort. Les dades analitzades amb aquest objectiu foren les mitjanes horàries supericials del vent i de la temperatura enregistrades a la torre meteorològica d'Almassora durant el període 1982-1991. Aquestes dades, les vam complementar amb els mapes de pressió superficial del butlletí de l'INM. En l'anàlisi de les situacions de brisa també vam tenir en compte la temperatura de l'aigua de la mar, facilitada per la C. T. de Castelló, i les dades meteorològiques.

La raó de descartar els dies en què la diferència de temperatura aire-aigua era negativa en el moment que se suposava que havia de començar la brisa, i quan de fet la direcció del vent era de component Est, és la següent: aquests vents no poden considerar-se generats per condicions locals --com sigui que no s'ha establert cap gradient de pressió entre mar i terra, perquè no hi ha la diferència de temperatura corresponent--, i per tant s'entén que són probablement d'origen sinòptic. D'una altra banda, els criteris tinguts en compte en la selecció dels dies de brisa no són necessàriament suficients; és per això que se seleccionaren els dies que presentaven una variació típica de brisa, i els que presentaven un patró de brisa més o menys irregular en foren exclosos. A sobre, el desenvolupament de la brisa de mar implica sovint un flux de retorn a les capes superiors, que no vam tenir en compte a l'hora de seleccionar els dies de brisa, perquè no disposàvem d'enregistraments històrics de perfils verticals del vent. També cal tenir en compte que les cadenes muntanyoses s'orienten paral·lelament a la costa, i això fa esperar un acoblament de la brisa amb els vents anabàtics/catabàtics, els quals se sobreposen a la brisa mar/terra. Aquest aspecte és de discriminació difìcil a l'hora d'analitzar les dades, perquè aquests dos vents són tèrmicament induïts.

El paràmetre utilitzat per analitzar els dies amb escaiença de brisa és la component del vent normal a la costa, en contraposició als estudis que analitzen la component zonal i/o meridional. La component de brisa o velocitat de brisa es defineix com la component de la velocitat de vent normal a la costa, i es formula així:

(1)

(1) en què f és l'angle de la perpendicular a la costa i f' és la direcció del vent observada. Suposada una orientació de la costa igual a 45°N - 225°S, i donant a f un valor de 135° graus, els valors eren negatius de V_b durant les condicions nocturnes de drenatge per la vall del Millars, lligats a la brisa de terra, i positius en les situacions de vents de brisa de mar acoblades amb vents anabàtics i de vessant amunt.

Una vegada obtinguts els dies amb escaiença de brisa de la sèrie històrica (seleccionats d'acord amb els criteris susdits) vam efectuar un estudi detallat d'alguns dels paràmetres significatius del règim de brises. El Quadre 1 presenta l'estadística de cada un dels mesos de l'any, deduïda de l'anàlisi de les dades corresponents als dies seleccionats com a dies de brisa. Els paràmetres que caracteritzen les condicions d'arrencada de la brisa (V_m, D_m, T_m, y H_m) es consideren quan aquesta té una certa intensitat, val a dir, quan la seva velocitat ha superat el període transitori i és superior a 1.5 m/s. Cal indicar que les dades meteorològiques són mitjanes horàries i que, per tant, l'estadística obtinguda es refereix a aquesta resolució temporal. A més, els registres històrics únicament tenen en compte les setze direccions estàndard de la rosa dels vents.

Quadre 1. Valors mitjans d'alguns paràmetres característics de la brisa de mar-terra. T_aigua- Temperatura mitjana de l'aigua (ºC); N_brisa- Nombre de dies de brisa; V_m- Velocitat mitjana de l'arrencada de la brisa (m/s); D_m- Direcció mitjana de l'arrencada de la brisa de mar (graus); E_nit- Extensió del vent nocturn (km); E_dia- Extensió del vent diürn (km); T_m- Temperatura mitjana en el moment d'arrencar la brisa de mar (°C); H_m- Hora mitjana d'arrencada de la brisa de mar (UTC).

La temperatura mitjana de l'aigua de mar relativa a la sèrie de dades corresponents a l'any 1983 presenta el valor màxim els mesos de juliol i agost, amb 26.3°C, i es manté força càlida fins ben entrat el mes d'octubre, de manera que aquest any el valor mitjà és de 23.2°C (Quadre 1, T_aigua). Cal observar que la temperatura de la mar facilitada per la C.T. de Castelló és la utilitzada en l'operació de la planta, i que es tracta d'un valor indicatiu de la temperatura de l'aigua de mar, car és prou sabut el fort gradient de temperatura que poden tenir l'aigua de la mar i la temperatura de l'aire sobre terra. En general, la corba que representa la diferència de temperatura de l'aire i de l'aigua apareix desfasada respecte a la corba de la velocitat de la brisa els dies que se suposa que són típics de brisa, i n'és la raó que es necessita un cert període de temps, amb una diferència de temperatura positiva, abans que la brisa no comenci a bufar; ara, una vegada establerta la brisa, la temperatura de l'aire decreix o s'estabilitza per causa de l'entrada d'aire fred de la mar (Salvador, 1990). Com era d'esperar, el juliol presenta una escaiença de brises més elevada, i el gener és el mes que en presenta menys, fet que s'explica per l'amplitud del període d'insolació, i per la seva intensitat, relatives al nombre d'hores i a la declinació solars (vegeu Quadre 1, N_brisa). Aquest fet ha estat corroborat amb simulacions realitzades d'acord amb un model numèric meteorològic (Salvador, 1999).

La velocitat d'arrencada de la brisa de mar, definida a partir de l'equació (1) d'acord amb els criteris ja esmentats, no difereix pas gaire de l'un mes a l'altre, encara que els mesos d'estiu sigui lleugerament superior (Quadre 1, V_m). La direcció d'arrencada de la brisa més freqüent presenta una variació mensual, encara que durant quasi tot l'any hi hagi una component Est principal. Les dades analitzades denoten, aparentment, que la direcció d'arrencada de la brisa depèn de la declinació del sol, com sigui que els mesos d'hivern la brisa comença més sovint amb vent Sud, i els mesos centrals de l'estiu amb vent de component Est. Això deixa pensar en una gran influència de la topografia, gràcies a l'escalfament més eficaç dels vessants, capaç d'aconduir la brisa de mar, que en teoria hauria de començar perpendicularment a la costa, seguint una direcció SE (l'orientació de la línia de costa és aproximadament NE-SW). Això fa suposar que és probable que els vents de vessant comencin abans i que després es fonguin amb el flux associat a la brisa (Quadre 1, D_m). El fet ha estat corroborat, igualment, amb simulacions dutes a terme d'acord amb un model numèric meteorològic.

Un altre aspecte analitzat és la penetració de la brisa de mar i terra, altrament dit, l'espai recorregut per la brisa (Quadre 1, E_nit E_dia). En el càlcul d'aquesta magnitud se suposa que la velocitat és constant durant el període de mitjana de les mesures --un interval de temps igual a una hora en el cas actual. L'extensió de la brisa de mar i terra es calcula amb l'equació:

(2)

(2) en què u,v són les components Est-Oest i Nord-Sud del vector vent respectivament, i Dt és igual a una hora. Aquest paràmetre mesura la distància que recorreria una partícula, si el vent fos homogeni i uniforme en tot el desplaçament i si, endemés, la mesura presa al lloc de mostratge (Almassora) representés tot aquest camp de vents. És obvi que la utilització d'un únic punt de mesura en el càlcul d'aquest paràmetre donarà una primera estimació grosso modo del recorregut de la brisa, que no té en compte els efectes induïts per la topografia, la qual pot introduir un increment/disminució en la intensitat, o canvis en la direcció, del vent. En realitat, la penetració de la brisa correspon a la integral (àrea) de les corbes dibuixades a la Figura 3, en què es destrien les hores nocturnes de les hores diürnes. Ponderant les limitacions d'això que representen aquestes dades, podem dir que la penetració màxima de la brisa de mar s'escau el mes de juliol: 119 km terra endins, seguida de ben a prop per la del mes de juny. La penetració mínima de les brises diürnes ocorre, en canvi, el mes de desembre: només 25,8 km terra endins (Quadre 1, E_dia). Així i tot, la brisa de terra, acoblada al drenatge nocturn enregistrat en aquest lloc, pot penetrar fins a 136,8 km mar endins el mes de gener, i arribar a un mínim de 45,2 km el mes de juliol (Taula 1, E_nit).

La temperatura mitjana de l'aire quan la brisa arrenca és màxima, i igual a 27,6°C de mitjana, el mes de juliol, i mínima, el mes de febrer (15,2°C; Quadre 1, T_m). L'hora mitjana de l'arrencada de la brisa varia, certament, dels mesos freds als mesos càlids, i és al mes de juny quan la brisa de mar comença a bufar abans (aproximadament, a les 09:30 UTC; Quadre 1, H_m). Aquest paràmetre, que representa l'hora d'arrencada de la brisa, una volta superat el període transitori, ja el comentarem més endavant, juntament amb les sèries temporals.

Afegides a aquests paràmetres mitjans mensuals de les característiques de la brisa, hi ha representades les sèries temporals de les mitjanes horàries de cada mes de l'any, relatives a la velocitat, la direcció i la temperatura, sobre la base dels dies seleccionats com a típics de brisa (Figura 3). Les dades fan veure que durant els mesos d'hivern el flux nocturn de drenatge, acoblat amb la brisa de terra, es manté durant un període d'unes quatre, cinc hores (aproximadament, de les 13:00 UTC a les 17:00 - 18:00 UTC). A més a més, la intensitat del vent és similar, en les condicions nocturnes i diürnes, durant el període hivernal, essent així que la brisa de mar avança, durant l'estiu, més terra endins (vegeu Edia, quadre 1). El mes d'abril la brisa de mar (possiblement acoblada amb el vent anabàtic) comença a guanyar intensitat alhora que allarga la seva permanència, com deixen veure les sèries temporals. Les condicions diürnes tenen un període d'unes vuit, nou hores (des que arrenca la brisa, a les 10:30 UTC del matí, fins a les 19:00-20:00 UTC). El començament del període transitori previ a la brisa de mar s'estabilitza els mesos de juny i juliol, quan s'escau devers les 8:00 UTC, i s'estén fins a les 9:30 UTC, l'hora que es considera que comença la brisa, la qual s'allarga fins a les 21:00 UTC, si fa no fa, de manera que el període de brisa de mar dura unes onze, dotze hores. Ara, el període de brisa minva a partir del mes d'agost una hora, fet que es reflecteix en el començament del període transitori, aproximadament a les 10:00 UTC. A la tardor el període de brisa mar-terra és similar al de la primavera. A títol comparatiu, assenyalem que l'anàlisi de les dades obtingudes amb un sodar situat a prop de Tarragona presentava una durada mínima de dues hores els dies amb escaiença de brisa dels mesos freds, desembre i gener, i un valor màxim de dotze hores els mesos més càlids, juny, juliol i agost (Soler and Hinojosa, 1997).

Un altre aspecte que hem d'assenyalar és el del desfasament entre l'hora de la sortida del sol i l'hora d'arrencada o començament de la brisa corresponent a tots els mesos de l'any (Figura 3). A l'estiu, la brisa comença cinc hores després de la sortida del sol; així les 9:30 UTC sol ésser l'hora més freqüent del començament de la brisa de mar (el solixent és a València a les 4:35 UTC, durant el mes de juny). Els mesos de tardor el solixent i la posta s'endarrereixen; així el mes d'octubre és a les 6:30 UTC, i la brisa arrenca a les 11:30 UTC (Quadre 1, H_m). Redaño et al. (1991) van observar una cosa semblant per a l'àrea de Barcelona, on a l'estiu la freqüència màxima d'arrencada de la brisa sol esdevenir-se a les 9:00 UTC, val a dir: de tres a quatre hores després de la sortida del sol. De forma similar, també hi ha desfasament entre la posta del sol i l'aturada de la brisa de mar, o el començament del terral i/o drenatge. A l'estiu la brisa sol deturar-se devers les 21:00 UTC, i la posta sol escaure's cap a les 19:30 UTC; això vol dir que la brisa de mar dura una hora o dues més després de la posta del sol. Per tant, el vent de component Est persisteix fins a horabaixet, malgrat una diferència de temperatura aire-aigua de mar negativa (força inercial). Semblantment, durant el període hivernal la brisa de mar s'atura, de mitjana, a les 17:00-18:00 UTC, quan la posta del sol, el mes de gener per exemple, s'escau, aproximadament, a les 16:45 UTC. Finalment, hem d'indicar que els mesos de tardor la posta s'escau devers les 17:25 UTC, i la brisa cessa, aproximadament, a les 19:00 UTC.

L'evolució diària de la direcció de la brisa es deixa analitzar millor amb les hodògrafes corresponents, calculades per als dies de brisa seleccionats (Figura 4), que representen els vectors del vent mitjà de cada hora. N'hi ha prou de recordar que els nombres que apareixen en la figura representen l'hora del dia corresponent al vector. L'avantatge de representar les hodògrafes en lloc de les roses del vent, en el cas d'aquests dies, és que permeten d'observar millor la rondada del vent (cicle), si és que n'hi ha gens. Els mesos d'hivern la direcció de la brisa presenta una rondada ciclònica de SSE a NE a horabaixet, fet significatiu perquè la conducta d'una brisa típica hauria de tenir una rondada anticiclònica per raó de la força de Coriolis. Aquesta rondada atípica de la brisa de mar corrobora la influència de la configuració orogràfica de l'indret, de manera que es pot afirmar que els vents evolucionen a mesura que es van escalfant els vessants segons el recorregut del sol durant el dia. Els dos períodes transitoris presenten vents en calma, i per tant no es considera significatiu el canvi de la direcció del vent que s'hi manifesta. Aquesta evolució de la direcció de la brisa de mar es manté fins el mes d'abril, i a partir del mes de maig adquireix una rondada anticiclònica fins el mes d'agost. Això pot significar que la diferència de pressió entre l'aigua-terra guanya ara més importància, i que augmenta l'extensió espacial i la magnitud de la cèl·lula de brisa durant tots aquests mesos. Quan la brisa ateny la màxima velocitat, la direcció roman estacionària i no ronda (vegeu l'hodògrafa d'abril, agost, setembre i octubre). Fem notar la manca de vent de component SW en tots els mesos, tal com ja observàvem en les roses dels vents. Amb tot, hi ha uns quants mesos amb l'aparició d'un vent feble de primer quadrant a horabaixet (gener, febrer, març, setembre, novembre i desembre), o bé a primera hora del matí (juny, juliol). Finalment, indicarem que a Barcelona l'evolució diürna mostra una rotació de la brisa de mar segons les busques del rellotge, talment que el vent bufa més o menys paral·lel a la línia de la costa (Redaño et al., 1991; Soler and Hinojosa, 1997). Malgrat tot, les hodògrafes analitzades sobre les dades relatives a Castelló deixen veure que, una vegada atesa la màxima velocitat de la brisa, durant el període diürn (que depèn del mes de l'any), la brisa de mar, acoblada amb el vent de vall amunt, no canvia de direcció, només minva úd'intensitat, en resposta a l'escalfament solar i/o al canvi de les àrees assolellades.

5. Anàlisi de les dades de la campanya del MECAPIP

La variabilitat del comportament del flux, que reflecteix les irregularitats de la topografia, s'aprecia en la representació de les hodògrafes mitjanes (Figura 5). El dibuix que n'hem fet, corresponent al període de campanya de l'estiu del 1989 del projecte MECAPIP (19-28 de juliol de 1989), es basa en les dades de les quatre torres meteorològiques situades en el marc estudiat (Figura 1). Les hodògrafes mostren la rondada diürna de rotació i la posició mitjana del vector vent respecte a l'hora del dia en cada un dels emplaçaments considerats, cosa que també permet d'apreciar la variabilita espacial de la brisa, que analitzem en detall tot seguit.

Estació a 7 km (CS-SUD)

El monitor situat a 7 km de la costa, a la plana de Castelló i a una altitud de 49 m, presenta la figura d'un drenatge nocturn acoblat a la brisa de terra, amb una reculada ciclònica que va de les 22:00 a les 7:000 UTC, en la qual la direcció del vent és de NNW a W (Figura 5). Tot seguit hi ha un període transitori de dues hores amb vents en calma. La brisa de mar no presenta indicis d'intensitat significativa en aquesta estació fins a les 10:00 UTC, amb un vent ESE que vira a última hora fins a atènyer una direcció SE a les 19:00 UTC. Val la pena d'assenyalar la manca de vents de component SW al capvespe durant el període de mesures analitzat, que bé s'haurien d'observar en l'etapa més madura d'una brisa ben desenvolupada, de comportament típic. En el cas d'una costa sense topografia, la rotació de la brisa de mar és progressiva fins que al capvespre esdevé paral·lela a la costa, en resposta a l'acceleració de Coriolis. Això indica que hi ha uns altres mecanismes conductors del procés meteorològic en aquest indret que podrien ésser induïts per la configuració orogràfica, o per alguns altres processos a escales diferents, o per totes dues coses alhora, mecanismes que caldria investigar amb l'ajuda d'un model numèric de mesoscala. També s'observa que el període de mesura és força representatiu del mes de juliol: n'hi ha prou d'observar l'evolució del vent del mes de juliol, representada per la Figura 4, que és similar a la que presenta l'estació de CS-SUD, molt a prop de l'estació d'Almassora.

Estació a 38 km (Cirat)

Aquesta estació para, terra endins, al fons de l'estreta vall del Millars, a uns 38 km de la costa, i a una altitud de 420 m. L'hodògrafa mitjana presenta un flux nocturn de drenatge fort (uns 4m/s) des de les 22:00 a les 8:00 UTC, amb una lleugera rondada anticiclònica (Figura 5). Aquest període és seguit d'un altre de transitori, que va de les 9 a les 10, fins que no s'observa l'arribada de la brisa, de direcció E. Destaquem l'efecte d'acanalament, degut a la configuració i a les característiques topogràfiques que, acoblades amb la brisa de mar, propicien que els vents s'intensifiquin fins a atènyer velocitats d'uns 6 m/s. En aquest indret, no s'hi aprecia cap indici de rondada de vent durant les hores del dia; més aviat sembla que es mantingui fix en una direcció, acanalat per la configuració orogràfica de la vall.

Estació a 75 km (Vallbona)

L'hodògrafa de la torre situada més a l'interior, a 950 m d'altitud, en un planell i a 75 km de la costa, presenta un vent nocturn feble de component Nord (N-NNW, sense rondada) de les 23:00 UTC a les 07:00 UTC (Figura 5). Un flux diürn d'ESE comença devers les 10:00 UTC. L'arribada de la cel·la de brisa terra endins, on hi ha situada la torre, s'esdevé entre les 13:00 i les 14:00 UTC (quan la intensitat del vent és superior a 1.5 m/s). Durant l'anàlisi de les dades de la campanya experimental vam deduir que l'arribada de la brisa a aquest indret s'esqueia a aquesta hora perquè anava acompanyada d'un augment de la velocitat del vent i dels nivells de concentració d'ozó (Millán, et al., 1992). En aquest cas l'ozó va servir de traçador del flux. Durant el període nocturn la direcció del flux persisteix. Encara s'atenyen temperatures molt baixes en aquest indret, el drenatge i/o vent de vessant no és fort, amb una component Nord que va de les 23:00 UTC a les 7:00 UTC, passant per períodes transitoris de calma (a les 22:00 UTC i a les 9:00 UTC).

Estació a 5 km (Puig Bartolo)

El comportament que presenta el flux en aquest indret és absolutament diferent del de les altres torrres meteorològiques, cosa intrínsecament lligada a les condicions orogràfiques circumdants, perquè es tracta d'un puig força aïllat i molt a prop de la costa (Figura 5). Aquesta torre meteorològica, en efecte, es troba a 729 m d'altitud i a 5 km de la costa. A primeres hores de la nit s'hi observen vents febles de NW que a la matinada són de SE; en canvi, durant les hores diürnes, hi predomina la direcció W, amb una intensitat una mica superior, que en aquest període de mesures va assolir valors mitjans de 4 m/s, a les 14:00 UTC. L'hodògrafa observada en aquest emplaçament suggereix que el sensor potser es trobava embegut en el flux de retorn de la brisa, des de les 8:00 UTC a les 18 UTC.

6. Conclusions

Primerament, hem d'assenyalar que les conclusions deduïdes de l'estudi climàtic, a partir de la sèrie de dades meteorològiques històriques utilitzada, són representatives, principalment, de l'àrea on es van fer els registres. Així, com que l'àmbit estudiat té una orografia molt accidentada, les dades no són necessàriament extrapolables a tota l'area de Castelló. Les representacions mensuals de les roses dels vents palesen, amb llur forma de papallona o bimodal, la gran importància dels fluxos locals induïts tèrmicament els mesos de primavera i d'estiu. Una vegada establerts els criteris que ens permetien de discriminar automàticament els dies amb escaiença de brisa, vam dreçar una estadística dels dies de brisa a base de definir-ne certs paràmetres significatius. Així, l'anàlisi específica dels dies amb escaiença de brisa fa evidents unes quantes coses:

• La gran freqüència i la importància de la brisa en tota aquesta zona de cap a cap de l'any. Hem d'assenyalar, nogensmenys, que el mètode d'estimació de l'escaiença utilitzat tendeix a sobreestimar-la, per manca de dades històriques d'altura i per la incapacitat de discernir entre les circulacions pròpiament de brisa i les tèrmicament induïdes per la topografia, que potencien les primeres, gràcies a l'orientació de les serralades locals.
  
  
• La direcció de l'arrencada de la brisa més freqüent presenta una variació mensual, per més que tingui una component Est durant tot l'any. Les dades analitzades sembla que indiquin que la direcció d'arrencada de la brisa depèn de la declinació del sol, puix que els mesos d'hivern la brisa comença més sovint amb component Sud, i els mesos centrals de l'estiu, amb component Est. Això fa pensar en una influència de la topografia, per raó de l'escalfament més eficaç dels vessants, capaç de conduir la brisa de mar que, en teoria, hauria de començar perpendicular a la costa, amb direcció SE. També fa pensar que els vents de vessant potser comencen abans i que després es fonen amb el flux associat de la brisa.
  
  
• La evolución diaria de la dirección de la brisa presenta en los meses de invierno un giro ciclónico de SSE a NE a última hora de la tarde, hecho significativo puesto que el comportamiento de una brisa típica debería tener un giro anticiclónico debido a la fuerza de Coriolis. Este giro atípico de la brisa de mar corrobora otra vez, la influencia de las estructuras orográficas en la zona. Pudiendo afirmarse que los vientos evolucionan según se van calentado las laderas con el recorrido del Sol a lo largo de día. Los meses de Mayo, Junio y Julio presentan giro anticiclónico, mientras que para el resto de los meses la dirección del flujo permanece constante durante todo el periodo de brisas. Esto puede significar que el gradiente horizontal de presión entre el agua-tierra cobra en los meses de verano más importancia, incrementándose la extensión espacial y magnitud de la célula de brisa.
  
  
• Un dels paràmetres calculats que hem de destacar té a veure amb l'extensió de la brisa, i es defineix com la distància que recorreria una partícula o traçador que es desplacés amb el vent, sota el benentès que aquest camp de vent és representat a tota la regió per la mesura presa en el lloc de registre d'aquesta magnitud (Almassora). Se'n dedueix que el desplaçament del drenatge nocturn, combinat amb el terral, els mesos d'hivern (octubre, novembe, desembre, gener i febrer) és comparable al desplaçament d'una partícula durant els mesos d'estiu (juny, juliol, agost), si bé en sentit contrari. És obvi que el fet d'utilitzar un sol punt de mesura per calcular aquest paràmetre només pot donar una primera estimació del recorregut o de l'extensió de la brisa, sense tenir en compte els efectes induïts per la topografia, que poden introduir un augment o disminució, o també canvis de direcció, del vent.

L'anàlisi de les dades aplegades durant la campanya experimental del projecte MECAPIP va oferir una informació complementària sobre la variabilitat espacial de les característiques atmosfèriques, alhora que confirmava l'efecte de la topografia sobre el flux de l'àrea estudiada durant el període seleccionat. Destaquem-ne els aspectes següents:

• L'hodògrafa del mes de juliol treta de la sèrie històrica mesurada a Almassora i la corresponent a la campanya experimental a CS-SUD són similars, fet que demostra que el període experimental representa les condicions de brisa de la zona. Les hodògrafes presenten manca de vents de tercer quadrant devers ranvespre a tots els emplaçaments, tal com pertoca en l'etapa més madura d'una brisa ben desenvolupada. Això és el primer indici que en aquest indret (prop de la costa), hi ha mecanismes conductors del procés meteorològic diferents, induïts per la configuració orogràfica o per alguns altres processos a escales diferents, o per una combinació de tot plegat, que es podria investigar amb l'ajut d'un model numèric de mesoscala.

7. Regraciaments

Una part d'aquest treball ha estat finançada per la Comissió Europea i per la Comissió Interdepartamental de Ciència i Tecnologia (CICIT). Els autors volen agrair, endemés, al professor José María Baldasano de la Universitat Politècnica de Catalunya per la seva col·laboració, a la Central Tèrmica de Castelló i a l'Instituto Nacional de Meteorología les dades meteorològiques que els varen facilitar. El CEAM és finançat per la Generalitat Valenciana i Bancaixa.

8.Bibliografia

HIROSHI, Y., 1981: "Statistical Analyses of the Sea Breeze Pattern in Relation to General Weather Conditions". J. Meteor. Soc. Japan., 59, 98-107.

LYONS, W. A., 1972: "The Climatology and Prediction of the Chicago Lake Breeze". J. Applic. Meteor., 11, 1259-1270.

MILLÁN, M. M., B. ARTIÑANO, L. ALONSO, M. CASTRO, R. FERNANDEZ-PATIER and J. GOBERNA, 1992: Meso-meteorological Cycles of Air Pollution in the Iberian Peninsula (MECAPIP). Contract EV4V-0097-E. Air Pollution Research Report 44, (EUR N. 14834) European Commission DG XII/E1. Brussels.

PÉREZ, A. J., 1994: Atlas Climático de la Comunidad Valenciana 1961-1990. Serie Publicaciones de Divulgación Técnica. Col. "Territori", 4. Generalitat Valenciana. Conselleria d'Obres Públiques, Urbanisme i Transports.

REDAÑO, A., J. CRUZ, AND J. LORENTE, 1991: "Main Features of the Sea-Breeze in Barcelona". Meteor. Atmosph. Phys., 46, 175-179.

SOLER, M. R. AND J. HINOJOSA, 1997: "A Study of Thermal and Dynamical Atmospheric Boundary Layer Structure Using Acoustic Sounding". Int. J. Remote Sensing, 18 (5), 1149-1165.

STEYN, D. G. AND D. A. FAULKER, 1986: "The Climatology of Sea-Breezes in the Lower Fraser Valley, B. C.". Climatological Bull., 20 (3), 21-39.

SALVADOR, R., 1990: "Base de Conocimiento de Dispersión Atmosférica: Metodología para la Determinación de Parámetros Significativos en la Formación de Brisa Marina en Castellón". Informe CIEMAT. Desembre 1990, 46 pp.

SALVADOR, R., 1999: "Análisis y Modelización de los Procesos Atmosféricos durante Condiciones de Brisa en la Costa Mediterránea Occidental: Zona Castellón". Tesi doctoral.

Figura 1. Mapa topogràfic de l'àrea de Castelló, amb les característiques orogràfiques de més relleu
considerades (triangles). Les línies de nivell marquen 250 m, i els cercles dibuixats,
els punts de mesura (CS-SUd, CIR, BAR i VNA) més l'observatori de l'INM d'Almassora.

Figura 2a. Roses dels vents mensuals de les dades enregistrades a l'estació d'Almassora, de l'INM.

Figura2b. Roses dels vents mensuals d'Almassora (continua).

Figura 3. Sèries horàries de mitjanes mensuals dels dies amb escaiença de brisa extretes de l'anàlisi
de la sèrie històrica enregistrada a l'estació d'Almassora, de l'INM.

Figura 4. Hodògrafes mensuals dels dies amb escaiença de brisa extretes de l'anàlisi de la
sèrie de dades històriques enregistrades a l'estació d'Almassora, de l'INM. Els nombres
a prop dels punts indiquen l'hora solar del dia.

Figura 5. Hodògrafes dels dies de campanya experimentals de les estacions situades al Puig de Bartolo, Castelló Sud (CS-Sud), Cirat (CIR) i Vallbona (VNA) (vegeu Figura 1). El centre representa l'estació i el vector vent va del centre al punt dibuixat. Els nombres a prop dels punts indiquen l'hora solar del dia.

Tethys > núm. 2 > articles > article 4