El Dr. Xiaomin Chen, investigador de la Universidad de Alabama en Huntsville, ha publicado un artículo en Geophysical Research Letters que ofrece un nuevo modelo capaz de resolver la turbulencia y los remolinos de los huracanes en su transición del agua a tierra.
por Russ Nelson, Universidad de Alabama en Huntsville
Esta innovación permite cuantificar por primera vez la incertidumbre de las estimaciones de viento a 10 metros sobre la superficie, derivadas de diferentes enfoques basados en la observación.
Estas estimaciones son cruciales para clasificar los huracanes según la Escala de vientos de huracanes Saffir-Simpson, un sistema de clasificación de 1 a 5 que se basa en la velocidad del viento sostenida durante 1 minuto y se utiliza para estimar los posibles daños a la propiedad y el peligro para la vida.
«Obtener mediciones de viento terrestres en condiciones de huracán es arriesgado y desafiante», afirma Chen, profesor adjunto de ciencias atmosféricas y de la Tierra en la UAH, perteneciente al Sistema Universitario de Alabama. «En estas condiciones extremas, tanto los instrumentos de observación como la infraestructura eléctrica podrían fallar. Este estudio utiliza un novedoso marco de modelado de resolución de turbulencias para generar estas mediciones difíciles de obtener en la región costera «.
La investigación principal de Chen se centra en comprender los procesos de la capa límite que contribuyen a la intensidad y los cambios estructurales de los huracanes en diversas etapas, incluyendo durante y después de tocar tierra. Su trabajo combina observaciones con aeronaves tripuladas y no tripuladas, y simulaciones de grandes remolinos con resolución de turbulencia para mejorar el modelado de los procesos de la capa límite en condiciones de huracán.
«Los huracanes se alimentan de los flujos de calor de la capa límite y se disipan mediante la fricción de la misma», señala el investigador. «Los peligros compuestos relacionados con el viento se producen en las capas límite. Un fenómeno interesante durante la llegada de huracanes a tierra es la formación de una capa límite interna (CLI) sobre la superficie terrestre».
Las IBL son regiones donde el flujo atmosférico se adapta a los cambios en las condiciones de la superficie, como la interfaz costera entre la tierra y el océano. Estos cambios provocan cambios en los patrones de viento, lo que lleva a la formación de una IBL donde el perfil del viento se ajusta a las nuevas condiciones de la superficie. Comprender las IBL es vital para modelar y predecir con precisión la intensidad de los huracanes y los peligros del viento cerca de la superficie, especialmente al tocar tierra.
«Debido a la escasez relativa de mediciones de viento con anemómetros cerca de la superficie, estudios anteriores utilizaron vientos en altura obtenidos por radar terrestre o radiosonda para proyectar las velocidades del viento a 10 m sobre un área relativamente amplia», afirma Chen. «Estos métodos no tienen en cuenta adecuadamente las IBL, y la incertidumbre asociada a las estimaciones de viento a 10 m es difícil de evaluar. El modelado de alta resolución con resolución de turbulencia resuelve correctamente la IBL, lo que ofrece la primera oportunidad de cuantificar la incertidumbre relacionada con las estimaciones de viento a 10 m para estos métodos».
Chen utiliza simulaciones de modelos informáticos de resolución de turbulencias especialmente configurados para brindar información sobre los efectos de los tipos de superficie terrestre y la distancia tierra adentro en el perfil del viento cercano a la superficie para obtener hallazgos que puedan guiar futuras campañas de campo y estudios de llegada de huracanes a tierra.
La novedad de estas simulaciones de resolución de turbulencias reside en la inclusión de la física real de huracanes en un dominio de modelo de parche pequeño, lo que ofrece un enfoque computacionalmente eficiente para evaluar el impacto de diferentes factores, como los tipos de superficie terrestre. En cambio, las simulaciones de resolución de turbulencias de toda la circulación de ciclones tropicales, que se extienden cientos de kilómetros, siguen siendo computacionalmente prohibitivas para la mayoría de los modeladores, señala el investigador.
«El siguiente trabajo implicará dos esfuerzos paralelos», afirma Chen sobre el futuro de esta investigación. «Primero, buscamos ejecutar estos modelos de resolución de turbulencia en terrenos más realistas a lo largo de la costa del Golfo y estudiar las ráfagas de viento. Y segundo, aprovecharemos los radares terrestres y las mediciones de viento cerca de la superficie para explorar un mejor enfoque para estimar vientos de 10 m durante la llegada de huracanes «.
Más información: Xiaomin Chen et al., Simulación de grandes remolinos de capas límite internas y estimación del viento cercano a la superficie durante la llegada de huracanes, Geophysical Research Letters (2025). DOI: 10.1029/2025GL114816
