Análisis de la variabilidad de la tropopausa en observaciones y en un modelo idealizado

Abstract

La tropopausa es la capa que separa la troposfera, dinámicamente activa, de la estratosfera, que es relativamente más estática. A través de ella, se producen intercambios de materia que resultan cruciales para la dinámica estratosférica debido a su bajo espesor óptico. En esta tesis, se explora la validez de la definición actual de la tropopausa y su variabilidad temporal en varias escalas. Para ello, se usan datos de radiosondeo, que tienen una alta resolución vertical pero una cobertura espacial pobre, y datos procedentes de dos reanálisis ¿NCEP/NCAR Reanalysis-1 y ERA-Interim-, que están uniformemente distribuidos espacialmente aunque adolecen de una menor resolución temporal. Para completar el estudio, se utiliza un modelo idealizado (esto es, un modelo en el que la dinámica es simplificada con un esquema de enfriamiento newtoniano y una disipación de momento simple). En la primera parte, se estudia la naturaleza térmica de la zona que rodea la tropopausa. Para ello, la definición térmica de la tropopausa es evaluada usando varios criterios para el gradiente térmico vertical y el perfil vertical de temperatura potencial es evaluado en coordenadas con origen en cada una de dichas tropopausas. Dado que la diferente estratificación entre la troposfera y la estratosfera es el fundamento de la definición térmica de la tropopausa, aquel criterio que maximice dicha diferencia será el que mejor defina la posición de la tropopausa. Del análisis de los datos se deduce que el criterio de 2K km-1 establecido por la WMO de forma empírica es en general el que produce la tropopausa más óptima, si bien funciona mejor en los extratrópicos del Hemisferio Norte que en el resto de latitudes. Del estudio del gradiente de temperatura en las capas adyacentes a la tropopausa se deduce que 2K km-1 corresponde al mínimo de las distribuciones estadísticas de dicho gradiente en la alta troposfera y la baja estratosfera, siendo por tanto el valor del gradiente térmico que se encuentra a mayor distancia de ambas. En la segunda parte se estudia la variabilidad de la tropopausa en la escala estacional y en la escala intra-estacional. En la escala estacional, se sabe que la amplitud del ciclo anual de la tropopausa es muy pequeña en los trópicos y aumenta hacia los polos, donde el ciclo anual de la tropopausa es diferente entre ambos hemisferios...