Influence of land cover in the atmospheric water vapor content and the generation of summer storms in the Turia river basin

Resumen

Les tronades d'estiu representen una font d’aigua important en la conca mediterrània, ja que aporten aigua durant els mesos més secs de l’any, amb la qual cosa ajuden a mantenir els cabdals dels principals rius. Aquests sistemes convectius estan associats a les circulacions de brisa que dominen durant l'estiu. La brisa es canalitza a través de les valls assolint les capçaleres dels principals rius on es generen línies de convergència, és a dir, zones on les masses d’aire superficials s’injecten a capes més altes de l’atmosfera i donen lloc a aquest tipus de fenòmens meteorològics. A part de la topografia, altres factors que poden influenciar la formació de tronades d'estiu són els fluxos superficials de calor latent i sensible, ja que modifiquen les propietats de les masses d'aire advectades amb la brisa i que intervenen en el desenvolupament d'aquests sistemes convectius. En aquest context, en la present tesi s'estudien les interaccions entre el sòl i l’atmosfera amb l'objectiu principal de quantificar el paper que juguen els usos del sòl en la formació i desenvolupament de tronades d'estiu en situacions de brisa. En aquesta tesi doctoral es du a terme un detallat anàlisi de l’impacte de la brisa en les interaccions sòl-vegetació-atmosfera (SVA) emprant diferents tipus d’observacions, i també exercicis de modelització numèrica. La principal eina de treball és el model meteorològic Weather Research and Forecasting amb el qual es duen a terme simulacions a molt alta resolució espacial i temporal. Dues aproximacions s’han utilitzat en aquesta tesi per a estudiar la rellevància de les interaccions SVA i les contribucions de la superfície a la recàrrega de vapor d’aigua atmosfèric i l’escalfament de l’aire en situacions prèvies a la formació de tronades d’estiu. D’una banda, els intercanvis en el sistema SVA s’han calculat amb els diagrames de mescla que representen les variacions de temperatura potencial en funció de la humitat en l’espai energia per unitat de massa. D’altra banda, les contribucions per part de la superfície al contingut en vapor d’aigua atmosfèric i a l’escalfament de les masses d’aire també s’han analitzat des d’un punt de vista Lagrangià. Concretament, s’han extret trajectòries associades a la formació de tronades d’estiu i a circulacions de brisa i s’han calculat les contribucions des de la superfície i l’efecte de l’entrainment. En general els resultats indiquen un marcat impacte dels fluxos de calor en superfície que representen un 40% de l'increment total en temperatura potencial, de mitjana, en contrast amb l'increment d'humitat associats a la evapotranspiració que representen un 7% de la humitat present abans del desenvolupament de les tronades. A més, l'entrainment, la incorporació d'aire més sec al corrent de brisa, és el principal factor en les variacions de temperatura i humitat durant les circulacions de brisa. Respecte als usos del sòl, les contribucions més marcades al vapor d’aigua atmosfèric i l’escalfament de la brisa es produeixen a la zona litoral en reació al menor desenvolupament de la capa límit. Les zones urbanes són les que generen un major escalfament de l’aire, mentre que els camps de cultiu aporten la major part del vapor d’aigua.