Rossby Wave Propagation Tracks in Southern Hemisphere Mean Basic Flows Associated to Generalized Frosts over Southern South America

Abstract

A partir de los estudios observacionales previos acerca de los eventos extremos fríos en el sudeste de América del Sur, surge la hipótesis la cual plantea que los patrones de gran escala condicionan la frecuencia de ocurrencia de heladas, a través de la propagación de ondas de Rossby excitadas remotamente. Aplicando los conceptos de la teoría lineal de propagación de ondas de Rossby, el objetivo en este artículo es analizar la propagación de tales ondas en dos estados básicos diferentes referidos a los inviernos con una máxima y mínima frecuencia de ocurrencia de heladas generalizadas en la Pampa Húmeda (centro–noreste de Argentina). Basado en los conceptos teóricos acerca de la dispersión de onda y el trazo de trayectorias, se identifican los caminos preferenciales de las ondas de Rossby que alcanzan América del Sur a través de la técnica conocida como trazado de rayos. El análisis del flujo básico desde una perspectiva teórica, basado en los cálculos de las trayectorias, permite comprobar que las ondas de Rossby excitadas en forma remota son el mecanismo que favorece la máxima ocurrencia de heladas generalizadas. Siendo los lugares de excitación de tales ondas condicionados por el estado básico en que se propagan. Ellas son excitadas en lugares determinados de la atmósfera, desplazándose hasta América del Sur a lo largo de los jets que actúan como guías de dichas ondas, propiciando la generación de heladas generalizadas. En suma, este artículo presenta una revisión de la técnica de trazado de rayos y como puede ser usada para investigar la ocurrencia de importantes eventos sinópticos tales como las heladas en una región específica y su relación con la propagación de ondas planetarias de gran escala.

Based on previous observational studies on cold extreme events over southern South America, some recent studies suggest a possible relationship between Rossby wave propagation remotely triggered and the occurrence of frost. Using the concept of linear theory of Rossby wave propagation, this paper analyzes the propagation of such waves in two different basic states that correspond to austral winters with maximum and minimum generalized frost frequency of occurrence in the Wet Pampa (central–northwest Argentina). In order to determine the wave trajectories, the ray tracing technique is used in this study. Some theoretical discussion about this technique is also presented. The analysis of the basic state, from a theoretical point of view and based on the calculation of ray tracings, corroborates that remotely excited Rossby waves is the mechanism that favors the maximum occurrence of generalized frosts. The basic state in which the waves propagate is what conditions the places where they are excited. The Rossby waves are excited in determined places of the atmosphere, propagating towards South America along the jet streams that act as wave guides, favoring the generation of generalized frosts. In summary, this paper presents an overview of the ray tracing technique and how it can be used to investigate an important synoptic event, such as frost in a specific region, and its relationship with the propagation of large scale planetary waves.