Evidencias de dos sistemas de circulación a meso-escala en la península de Paraguaná, Venezuela

La Organización Meteorológica Mundial (OMM) define la meso-escala como las “dimensiones de una capa atmosférica que se extiende horizontalmente de unos pocos (…) a varias decenas de kilómetros y, verticalmente, del suelo a la cima de la capa de fricción” (OMM, 1992, p. 383). En este marco se desarrollan sistemas de circulación atmosférica como las brisas de mar-tierra y fenómenos similares, tales los frentes de costa, los cuales suelen señalarse entre los más representativos de esta escala (Anthes, Panofsky, Cahir y Rango, 1978; Oke, 1978), a la que pertenecen las circulaciones que se describen en el presente trabajo.

Los sistemas de brisas de mar-tierra tienen su origen en los contrastes térmicos que se establecen durante el ciclo de calentamiento diario, entre las superficies continentales y marinas o lacustres (Defant, 1951; Martínez, 1996). El estudio de estas circulaciones locales reviste gran importancia dada su influencia sobre la temperatura y humedad de las regiones que afectan, así como por su papel en la generación de nubes convectivas, tormentas y precipitaciones (Leopold, 1949; Neumann, 1951; Azorín-Molina, Connell y Baena-Calatrava, 2009). Dichas circulaciones son también de mucho interés como factores en los desplazamientos, alimentación y reproducción de ciertas especies de aves¹; en la dispersión de semillas, esporas, polen, plagas de insectos y agentes patógenos transportados por el aire; a la vez que en los procesos de difusión, tanto horizontal como vertical, de los contaminantes atmosféricos de origen urbano e industrial (Oke, 1978; Simpson, 1994; Miller, Keim, Talbot y Mao, 2003).

Para el territorio venezolano, una de las primeras referencias a los sistemas de brisas de mar-tierra se debe a Agustín Codazzi, quien señaló: “a corta distancia de las tierras calma de noche la brisa de mar y es reemplazada por el viento terral” (Codazzi, 1941, p. 55). Pablo Vila, cuya Geografía de Venezuela fue publicada más de un siglo después del referido trabajo de Codazzi², observó: “como es propio de toda costa, por lo general en las zonas litorales y prelitorales venezolanas alternan diariamente vientos de mar y de tierra, más o menos sensibles según las épocas del año” (1960, p. 176).

Posteriormente, ya con base en registros anemométricos de superficie, se ha demostrado (Foghin-Pillin, 1985; Foghin-Pillin y Reyes, 1999) que en las regiones litorales venezolanas los sistemas de brisas de mar-tierra se desarrollan claramente sólo en aquellos tramos costeros que por su latitud y orientación reciben menor influencia de los vientos alisios, prevalecientes en gran parte del territorio venezolano (Goldbrunner, 1984), observaciones que concuerdan con los fundamentos teóricos generales (Oke, 1978; Simpson, 1994; Miller et al, 2003).

Objetivos, materiales y método

En el presente trabajo, a partir de la revisión de imágenes satelitales (GOES-East) recabadas durante los años 2012-2013, se aportan evidencias de la actividad de un frente de costa y un frente de brisa de mar, activos en la península de Paraguaná, sistemas no referidos hasta el presente en la literatura geográfica venezolana. Se discuten los posibles mecanismos de formación de ambas estructuras meteorológicas meso-escalares, su dinámica general y rasgos diferenciales, así como su probable relación con algunos aspectos ambientales a escala regional. También se plantea la necesidad de instalar una adecuada red de observación meteorológica para su estudio detallado.

Las imágenes satelitales utilizadas en el trabajo proceden de las páginas electrónicas (web-sites) de la NASA (http://wwwghcc.msfc.nasa.gov/GOES/) y su resolución original es de un (1 km) kilómetro. Algunas han sido ampliadas por medio de las herramientas básicas que ofrecen los visores de imágenes disponibles en el sistema operativo Windows. Las imágenes se descargan diariamente del mencionado portal electrónico y se archivan en soporte digital. El análisis de dicho material se hace visualmente, aplicando las técnicas básicas para diferenciar los distintos tipos de nubes (Kidder y Vonder Haar, 1995). Para medir distancias aproximadas sobre las imágenes satelitales, a partir de las coordenadas geográficas, se usa la herramienta Plug-in Java-SE-7.

Dado que la activación y desarrollo de los sistemas a mesoescala resultan afectados por las condiciones meteorológicas generales (Estoque, 1962; Arritt, 1992), a los fines de una ulterior profundización de esta investigación, conjuntamente con las referidas imágenes se descargan (http://www.nhc.noaa.gov/tafb/) y archivan diariamente los correspondientes mapas sinópticos de superficie (horas sinópticas principales), así como las topografías absolutas de 850, 700, 500 y 250 hPa de las 00 UTC y 12 UTC (http://weather.noaa.gov/fax/gtsstd.shtml#mbmerc).

Rasgos geográficos generales de la península de Paraguaná

La península de Paraguaná se extiende al norte del estado Falcón, en la región nor-occidental venezolana (figura 06), con una superficie de unos 2.500 kilómetros cuadrados. Su territorio se encuentra comprendido, aproximadamente, entre los paralelos 11º30’18” y 12º11’46” de latitud septentrional, y los meridianos 69º41’07” y 70º18’05” de longitud occidental. El relieve peninsular es de tierras predominantemente planas, con altitudes que generalmente no sobrepasan los 50 m/nm. Hacia el centro se encuentran relieves que superan de poco los 200 m/nm. El cerro Santa Ana, localizado hacia la parte sur-oriental, con 830 metros de altitud sobresale como la mayor elevación de la península.

Los bajos valores medios de nubosidad que la caracterizan, hacen de Paraguaná una de las comarcas más soleadas de Venezuela. Los altos registros de radiación solar constituyen la base de un notable potencial helioenergético, inaprovechado hasta el presente. Las medias de temperatura son así mismo altas y los regímenes térmicos típicamente intertropicales (Goldbrunner, 1984). Los totales anuales de precipitación³ disminuyen, en líneas generales, de este a oeste y promedian entre 500 y 250 milímetros, aproximadamente, con un pico de lluvias en los tres últimos meses del año; estos montos, aunados a una evaporación cercana a los 2.000 milímetros anuales (Goldbrunner, 1984), explican las condiciones de semi-aridez en la mitad oriental de la península y de aridez en su franja occidental. Los vientos alisios, con direcciones entre el ENE y el ESE, soplan hacia tierra en la franja litoral oriental y costa afuera en el borde opuesto de la península, situación que da lugar a surgencia (upwelling) de aguas frías a todo lo largo de las costas occidentales.

En las cumbreras del cerro Santa Ana, debido a la constante captación de agua directamente de las nubes⁴, la vegetación es de selva nublada, en marcado contraste con los elementos xerofíticos característicos de la mayor parte de la superficie peninsular (Tamayo, 1941; Cavelier y Goldstein, 1989).

En lo tocante a los aspectos humanos, el polo de desarrollo constituido por el complejo refinador situado en el sector suroccidental de Paraguaná, ha generado un notable aumento y concentración de la población a partir de los que antes de la era petrolera fueran pequeños centros poblados, como Cardón, Amuay, Las Piedras y Los Taques; en las cercanías de este último se construye en la actualidad un parque eólico (wind-farm). La creación de la Zona Libre de Paraguaná, en 1998, ha traído un considerable auge comercial, el cual incide también en el incremento del flujo turístico. Tal dinámica geográfica y los múltiples problemas ambientales que de ella derivan, aunados al alto interés que revisten las particulares condiciones ecológicas de la península (Tamayo, 1941; Romero, 1989; Cavelier y Goldstein, 1989; Molinari, Nassar, García-Rawlins y Márquez, 2012), justifican ampliamente el estudio de los elementos y factores meteorológicos regionales y locales, a cuyo mejor conocimiento aspira contribuir el presente trabajo.

El sistema de circulación meso-escalar oriental: un frente de costa

Este sistema puede observarse en días libres de nubosidad extrarregional (escala sinóptica), tras la salida del sol, usualmente a partir de las 10:45-11:15 UTC⁵, con una duración de unas cuatro a cinco horas y una frecuencia cuasi-diaria, en ciertos meses, según las observaciones efectuadas durante los años 2012-2013. El sistema se aprecia como un manto nuboso más o menos continuo, de poco espesor, compuesto por cúmulos, estratocúmulos y fractos (cu/st), según se ha comprobado en el campo. Estas nubes generalmente cubren el tercio oriental de Paraguaná, pero en ocasiones llegan a extenderse aproximadamente hasta el centro de su superficie, mientras que en sentido meridiano frecuentemente abarcan casi toda la extensión peninsular. Dicho campo nuboso puede adoptar forma de óvalo alargado o de media luna con una ligera curvatura en su borde oriental (figura 01).

Figura 01. Imagen satelital GOES-E del 20 de agosto de 2013 a las 12:45 UTC. Sobre la región oriental de la península de Paraguaná (Estado Falcón, Venezuela), se aprecia, con forma de medialuna, el manto nuboso asociado al frente de costa. Nótese la nítida línea recta que marca la posición del frente pasivo. Cabe destacar que, a diferencia de esta nubosidad, la capa estratiforme observable al NE de la península de la Guajira colombiana, se produce por efecto orográfico (Fuente: NASA).

Con base en tales características, el sistema se interpreta como un frente de costa, el cual se genera por la interacción de los vientos alisios, cálidos y húmedos debido a su procedencia oceánica, cargados de activos núcleos de condensación de naturaleza salina, con la masa de aire relativamente frío y seco que se forma sobre la península durante la noche, por efecto de la irradiación. Bajo estas condiciones, al ascender el aire a lo largo de la superficie frontal pasiva (figura 02), puede alcanzar rápidamente el nivel de condensación y producir la referida nubosidad, la cual, como se ha apuntado, suele disiparse a las pocas horas, al calentarse la superficie peninsular conforme aumenta la radiación solar.

Figura 02. Representación esquemática del posible origen del frente de costa que afecta el área oriental de la península de Paraguaná, generado por la interacción entre los vientos alisios, cálidos y húmedos, y la masa de aire relativamente fría y seca que se emplaza sobre la península durante la noche y madrugada. Ver plano de corte c-d en figura 06 (Fuente: elaboración propia).

Como es esperable debido a su temprana disipación en el ciclo térmico diario, no se ha observado actividad convectiva en este sistema de circulación.

La carencia de registros adecuados de precipitación, temperatura y humedad relativa, así como de dirección y velocidad del viento, tanto en superficie como en altura, impide, por el momento, conocer mayores detalles sobre este sistema, el cual, considerando su frecuencia, podría revestir notable importancia como factor regulador de algunos aspectos climatológicos de la mitad oriental de la península de Paraguaná, dado que, a pesar del poco espesor de la nubosidad asociada, podría originar precipitaciones ligeras las cuales explicarían el contraste que presenta en las imágenes satelitales a color la mitad oriental de la península, notablemente verdosa, respecto de la mitad occidental, donde dominan los tonos ocres y amarillentos (ver figura 06).

El sistema de circulación mesoescalar occidental: un frente de brisas de mar

Como en el caso anterior, el sistema meteorológico occidental es observable sólo bajo condiciones de ausencia de nubosidad a escala sinóptica. Suele activarse después del mediodía, iniciándose con la aparición de una reducida agrupación de cúmulos y estratocúmulos cuyo desarrollo con frecuencia comienza sobre el saliente que conforma el tramo medio del litoral occidental de la península (figura 06), probablemente por efecto de la convergencia que induce la forma convexa de la línea costera, en contraposición con el flujo divergente que probablemente genera la curvatura cóncava de la costa más al sur (Simpson, 1994).

A partir de esta fase inicial, el campo de nubes suele expandirse y estructurarse en sentido meridiano, para bordear, en dos o tres horas, todo el litoral occidental de Paraguaná, apreciándose entonces como un cordón nuboso bastante estrecho, el cual posteriormente avanza en dirección este (figura 03), hacia el interior peninsular, pudiendo alcanzar ocasionalmente el meridiano 70º W, como ha podido documentarse. En ocasiones puede presentarse actividad convectiva asociada a este sistema, así como precipitaciones intensas de corta duración, tal como se ha observado en el campo.

Figura 03. Imagen satelital GOES-E del 20 de agosto de 2013 a las 18:45 UTC. A lo largo del sector centro-occidental de la península de Paraguaná (Estado Falcón, Venezuela), se aprecia el cordón nuboso asociado al frente de brisa de mar, ya en fase madura. Sobre la península de la Guajira colombiana se observa una alineación nubosa de origen similar. Al norte de la península de Paraguaná se distingue la isla de Aruba (Fuente: NASA).

Dicho sistema, de recurrencia más bien esporádica, generalmente se activa tras un cambio de dirección del viento en superficie -condición que se registra en los mensajes METAR de la estación Aeropuerto Josefa Camejo⁶-, que pasa de los cuadrantes primero y segundo -el alisio, dominante como se ha señalado-, a componentes de los cuadrantes tercero y cuarto, las brisas de mar que soplan desde el golfo de Venezuela. Por su procedencia marina y debido a la surgencia de aguas frías, ya mencionada, estos vientos locales de componente oeste con la mayor probabilidad presentan temperaturas más bajas que las de la masa de aire que se emplaza durante el día sobre la península. El avance desde el oeste de la cuña de aire relativamente frío y denso, contra el aire más caliente que se encuentra sobre la península (figuras 04 y 05), crea un frente de brisa de mar y al forzar el ascenso del aire cálido sobre la superficie frontal activa, produce el cordón nuboso mencionado, el cual penetrará más o menos tierra adentro según la velocidad de los vientos contrarios (alisios) y desarrollará mayor o menor actividad convectiva en función de las condiciones termodinámicas reinantes en la baja y media troposfera.

Además de los efectos meteorológicos aludidos, los mencionados vientos del oeste, al soplar hacia el interior de la península, podrían arrastrar y recircular elementos contaminantes -gases y partículas- emitidos por las refinerías petroleras, hasta las poblaciones e instalaciones hoteleras localizadas a lo largo del litoral occidental de Paraguaná, con el consiguiente deterioro de la calidad de vida de los residentes y perjuicio para la industria turística, además del posible impacto sobre los delicados biomas peninsulares.

Figura 04. Representación esquemática del posible origen del frente de brisas de mar que afecta la región occidental de la península de Paraguaná, generado por la interacción entre los vientos locales del oeste, de menor temperatura y la masa de aire relativamente caliente que se forma sobre la península después del mediodía (Ver plano de corte a-b en figura 06) (Fuente: elaboración propia).

Al igual que en el caso del frente de costa oriental, no se dispone de registros meteorológicos horarios que permitan establecer las características de las masas de aire locales involucradas en esta circulación. Como ya se mencionó, para este estudio se utilizaron algunos datos de dirección del viento provenientes de la estación Aeropuerto Josefa Camejo.

Figura 05. Vista tomada en el sector sur-occidental de la península de Paraguaná, el 09-06-2012 a primera hora de la tarde. Se aprecia el efecto de la brisa de mar, de dirección W, sobre la pluma de la chimenea de la derecha. La brisa de mar, en fase inicial, aún no ha penetrado hasta el sector donde se ubica la chimenea de la izquierda, cuya pluma asciende casi vertical, evidencia de vientos alisios débiles (Fotografía: Víctor Manuel Reyes).

Figura 06. Cartograma de la península de Paraguaná (estado Falcón, Venezuela). Se representan esquemáticamente los campos nubosos generados por el frente de costa oriental (A) y el frente de brisas de mar occidental (B). Las líneas c-d y a-b son los planos de corte de las secciones presentadas en las figuras 02 y 04, respectivamente (Fuente: elaboración propia). En la imagen satelital a color se aprecian los tonos contrastantes entre los sectores oriental y occidental de la península. Cerro Santa Ana destaca como un punto verde oscuro en el sector peninsular sur-occidental (Fuente Google Earth).

Resumen y consideraciones finales

El frente de costa oriental se forma por la interacción de los vientos alisios con la masa de aire frío que se genera durante la noche y madrugada sobre la península de Paraguaná. Por la considerable frecuencia observada, su mayor importancia podría ser de orden climatológico y, por tanto, ecológico, al actuar como factor pluviométrico en la mitad oriental de la península.

En el caso más esporádico de la formación del frente de costa occidental, es la brisa de mar procedente del golfo de Venezuela, de componente oeste y temperatura más fría, la que eleva la masa de aire cálido emplazada sobre la península durante la tarde y genera el cordón nuboso que avanza tierra adentro. La presencia de este sistema coincide frecuentemente con la formación de frentes de brisa de mar sobre la Goajira colombiana (figura 03), siempre bajo condiciones sinópticas que determinan situaciones de calma o de muy bajas velocidades de los alisios. Por su presencia ocasional, la relevancia de este sistema de circulación sería de orden meteorológico y podría estar relacionada con la producción de ocasionales lluvias convectivas⁷ en la parte occidental de la península, además de su posible incidencia en episodios de contaminación atmosférica, en una comarca en la que ya se presentan problemas de este tipo, debido a la actividad de las refinerías petroleras (Salas, 2011). En consecuencia, parece recomendable su consideración a los efectos de los pronósticos meteorológicos locales.

Cabe destacar, también, que la instalación del mencionado parque eólico (wind-farm) en el sector suroccidental de la península (Los Taques), podría alterar en algún grado la referida circulación local, como se desprende de una reciente investigación teórica (Fitch, Lundquist y Olson, 2013).

En el mismo sector, específicamente en la localidad de Punto Fijo (Lat: 11º39’N – Lon: 70º13’W – Alt: 22 m/nm), un estudio realizado en 1989, durante el cual se efectuaron observaciones por medio de radar acústico, reveló la presencia de frecuentes direcciones del oeste en la capa límite. Sobre tales componentes los investigadores manifestaban: “esta dirección en tal porcentaje de ocurrencia y con la celeridad a la cual está asociada, no es esperable (…) no teniendo una explicación a la vista” (Masciangioli, Stopello, Payares, Sevilla y Ávila, 1994, p. 14). Al respecto, puede afirmarse que dichas corrientes del oeste, con la mayor probabilidad, tienen su origen en el sistema de circulación asociado al frente de brisas de mar descrito en el presente trabajo⁸.

Si bien la escasa anchura de la península -unos 55 km de este a oeste- determinaría sistemas de brisas de mar-tierra débiles (Xian y Pielke, 1991), los contrastes térmicos diarios entre su superficie y las aguas marinas contiguas, debidos a la escasa cobertura vegetal, podrían ser considerables y constituir factores potenciadores de las circulaciones locales.

Los datos horarios de temperatura, humedad, precipitación y viento (dirección y velocidad), tanto en superficie como en la baja troposfera, resultan imprescindibles para caracterizar detalladamente los sistemas meteorológicos mesoescalares descritos aquí en forma preliminar, por lo que se hace necesaria la creación de una adecuada red regional de estaciones de observación.

Por otra parte, el análisis sistemático de las imágenes satelitales y de los mapas meteorológicos, permitirá establecer la estadística de ambos sistemas y las condiciones generales de circulación que inciden en su desarrollo. En el caso del sistema mesoescalar occidental, resulta también de interés el estudio de la influencia de las condiciones oceanográficas del Golfo de Venezuela y en particular la surgencia costera, en la dinámica del frente de brisas de mar, ya que una investigación efectuada en Brasil (Franchito, Rao, Stech y Lorenzetti, 1998), encontró estrechas interrelaciones entre los fenómenos atmosféricos y marinos citados.

Puede concluirse que las imágenes satelitales y esquemas que se presentan y discuten en este artículo aportan evidencias sobre la actividad de dos sistemas meteorológicos meso-escalares en la península de Paraguaná, los cuales no han sido reportados hasta el presente en la literatura geográfica venezolana, por lo cual se justificaría extender y profundizar la investigación sobre dichas circulaciones, cuyos efectos ambientales podrían resultar relevantes.

Referencias

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Agradecimiento: a los colegas Marlene Arteaga Quintero y Víctor Manuel Reyes, por su valiosa colaboración en la preparación de este trabajo.

Notas

[1] En la península de Paraguaná los sistemas de vientos locales podrían revestir un interés ecológico particular, en relación con algunas importantes poblaciones de quirópteros establecidas en cavidades cársicas y otros ambientes naturales (Molinari et al., 2012). Cabe destacar que los murciélagos son los principales polinizadores de las grandes cactáceas columnares que constituyen la vegetación dominante en gran parte de esta región.

[2] La obra de Agustín Codazzi fue publicada originalmente en 1841.

[3 Los registros pluviométricos de la península son insuficientes y las series disponibles adolecen de muchos datos faltantes.

[4] En la imagen satelital de la figura 01, la nubosidad que corona la cima del cerro Santa Ana se distingue como un punto blanco, situado en el borde meridional del manto nuboso producido por el frente de costa. La cumbre de esta elevación se encuentra frecuentemente envuelta por nubosidad estratiforme (cap cloud).

[5] La Hora Legal Venezolana (HLV) es igual a: HLV = UTC – 4:30.

[6] Aeropuerto Josefa Camejo (SVJC): Lat: 11º47’N – Long: 070º09’W. Es forzoso señalar, sin embargo, que dichos reportes son notablemente irregulares y, en cualquier caso, insuficientes para este tipo de estudios (Ver http://weather.noaa.gov/weather/current/SVJC.html).

[7] El fenómeno podría presentar alguna similitud con los chaparrones veraniegos denominados naulu en las islas hawaianas de Molokai, Lanai y Maui, los cuales también están asociados a frentes de brisas de mar (Leopold, 1949, p. 316) y afectan áreas muy secas, al igual que ocurre en la región occidental de la península de Paraguaná.

[8] El modelo usado en este trabajo para representar el frente de brisas de mar resulta, obviamente, muy simplificado. Es conocida (Simpson, 1994; Miller et al., 2003) la estructura vertical turbulenta característica de la parte anterior (sea breeze head) de la cuña de aire marino, en su penetración hacia tierra (brisa de mar). Esta dinámica produce ondulaciones conocidas en inglés como “Kelvin-Helmholtz billows“, estructuras que determinan abruptos cambios de dirección en altura y que probablemente explican las condiciones observadas en el citado estudio de Masciangioli et al. (1994).