Medicanes are a rare and physically unique type of Mediterranean cyclone. They
show similarities with tropical cyclones with regard to their development (based on the
thermodynamical disequilibrium between the warm sea and the overlying troposphere)
and the kinematic and thermodynamical properties (medicanes are intense vortices with
a warm core and even a cloud-free-eye). Although medicanes are smaller and the
characteristic wind speeds are lower, the severity of the winds can cause substantial
damage on islands and coastal areas.
The special characteristics of medicanes make their detection di cult: only with high
resolution meteorological analyses and dense maritime observations that task would be
possible. For this reason, an alternative method using satellite images and restricted
criteria about the disturbance symmetry, size and lifespan, has been applied leading to
the detection of 12 medicanes from 1982 to 2003.
To improve the medicane forecast capability or even to assess the potential risk of these
storms in future climates, it is necessary to characterize the special conditions of the
synoptic-scale meteorological environments that are needed for their development and
maintenance. By comparing these environments against the bulk of intense Mediterranean
cyclonic situations, high values of mid-tropospheric relative humidity, signi cant diabatic
contribution to the surface level equivalent potential temperature tendency, and low values
of tropospheric wind shear, are revealed as important parameters involved in medicane
genesis, as in tropical cyclones. An empirical genesis index previously derived for the
tropical regions is also tested in this thesis, and it is revealed as a possible discriminative
parameter of the precursor environments.
Despite their small size, mesoscale runs of medicane situations at moderate horizontal
resolutions (7.5 km) made with MM5 are able to simulate the formation of a subsynoptic
cyclone and the general trajectory of the disturbance, and for most of the cases a
warm-core axi-symmetrical structure becomes evident in the simulations. In addition,
a sensitivity analysis examining the role of the sea surface heat uxes is conducted: latent
and sensible heat uxes from the Mediterranean are switched o during the simulations to explore the e ects of these factors on the medicane trajectories and deepening
rate. Results show di erent roles of the surface heat uxes on medicane properties
(intensi cation and track) depending on their magnitude and spatial distribution over
the Mediterranean Sea. In this way, three distinct evolution patterns have been identi ed
using the database of twelve events.
In the context of the growing concern about how climate change will a ect the number
and intensity of hurricanes, two di erent analysis for medicanes have been conducted
in this thesis: an oriented dynamical downscaling and a direct detection of storms in a
high-resolution global climate model. On one hand, the oriented dynamical downscaling
consists in projecting the previous empirical genesis index into four di erent global climate
models, with spatial resolutions about 200 km, and analyze (simulate) just the areas with
elevated medicane risk values. On the other hand, an independent study using a direct
detection and tracking of warm-core cyclones is applied to a high resolution global climate
model (spatial resolution about 25 km). Both methods predict a decreasing trend in
medicane occurrence, and indicate the south-east of Italy and the Gulf of Lion as the
areas with higher probability of medicane development in future scenarios. With regard
to future changes in medicane intensity, there seems to be signs of an enhanced risk of
violent storms. / Els medicanes són un tipus de cicló poc freqüent, i amb certes particularitats, que es
dóna al Mediterrani. Els medicanes tenen similituds amb els ciclons tropicals referents
al seu desenvolupament (basat en el desequilibri termodinàmic entre mar-atmosfera) i
les propietats cinemàtiques i termodinàmiques (els medicanes són vòrtexs intensos amb
nucli càlid i, algunes vegades, ns i tot poden tenir un ull lliure de núvols). Malgrat els
medicanes són més petits i els seus vents associats són més febles que als ciclons tropicals,
la força dels seus vents poden causar importants danys a illes i zones costeres.
Les característiques especials dels medicanes fan que la seva detecció sia difícil: sols
disposant de dades d'anàlisi meteorològiques a molta alta resolució i una xarxa densa
d'observacions marítimes, aquesta tasca es podria dur a terme. Per aquest motiu, en
aquesta tesi s'ha utilitzat un mètode alternatiu utilitzant imatges de satèl ·lit i aplicant
criteris restrictius basats en la simetria de la pertorbació, la mida i la durada. D'aquesta
manera s'han detectat 12 medicanes durant el període comprès des de 1982 a 2003.
Una bona caracterització dels ambients meteorològics precursors dels medicanes ens pot
ajudar a entendre els mecanismes de gènesi i millorar les prediccions. En aquesta tesi
es comparen els valors de diverses variables meteorològiques d'interès en els medicanes
amb els ambients d'altres ciclons intensos sobre la Mediterrània. En aquest sentit, valors
elevats de la humitat relativa a nivells mitjos, la contribució diabàtica a la tendència
local de temperatura potencial equivalent super cial, i valors baixos de la cisalla de vent
entre nivells baixos i alts, pareixen paràmetres importants relacionats amb la gènesi dels
medicanes, com també ho són dels ciclons tropicals. Un índex empíric de gènesi, provinent
d'estudis sobre les regions tropicals, també ha estat avaluat en aquesta tesi i es presenta
com un possible paràmetre discriminant dels ambients precursors.
Malgrat la mida petita dels medicanes, s'ha comprovat que simulacions amb l'MM5 amb
resolucions espacials de 7.5 km poden representar la formació de ciclons subsinòptics i les
seves trajectòries, i per a la majoria dels casos també l'estructura simètrica amb nucli
càlid. A més, s'ha realitzat una anàlisi de sensitivitat examinant el paper dels uxos
de calor en la superfície de la mar: s'han desactivat l'intercanvi de calor latent i sensible sobre la Mediterrània durant les simulacions per estudiar els efectes d'aquests factors sobre
les trajectòries i la intensi cació dels medicanes. Els resultats mostren tres patrons de
comportament diferents sobre aquestes propietats dels medicanes identi cats prèviament,
depenent de la magnitud i la distribució espacial dels uxos.
En relació a la creixent preocupació sobre com afectarà el canvi climàtic a la freqüència i
intensitat dels huracans, s'han realitzat dues anàlisis independents referent als medicanes:
regionalitzacions dinàmiques de manera dirigida, i detecció directa sobre un model climàtic
global a alta resolució. Per una part, les regionalitzacions dinàmiques consisteixen en
determinar les zones d'alt risc mitjançant l'índex empíric descrit anteriorment i simular
sols aquests ambients amb un model de mesoscala (aquest es força amb quatre models
climàtics globals de resolucions espacials de l'ordre de 200 km). Per altra part, la detecció
directa es realitza sobre un model climàtic global a una resolució aproximada de 25 km.
En ambdós casos, els resultats mostren una reducció en la freqüència dels medicanes i
assenyalen el sud-est d'Itàlia i el golf de Lleó com les zones amb major probabilitat de
desenvolupament de medicanes en escenaris de clima futur. Referent als canvis d'intensitat
en el futur, pareix que hi ha indicis d'augment del risc de tempestes violentes.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:TDX_UIB/oai:www.tdx.cat:10803/364769 |
| Date | 18 September 2015 |
| Creators | Tous Nadal, Maria |
| Contributors | Romero March, Romualdo, Universitat de les Illes Balears. Departament de Física |
| Publisher | Universitat de les Illes Balears |
| Source Sets | Universitat de les Illes Balears |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
| Format | 132 p., application/pdf |
| Source | TDX (Tesis Doctorals en Xarxa) |
| Rights | ADVERTIMENT. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs., info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0118 seconds