Estudio de la sensibilidad de un hotspot de precipitación andino-amazónico bajo características orográficas cambiantes

Abstract

La región de transición Andes-Amazonía proporciona servicios ecológicos de importancia crítica a escala local, regional y global, y es una de las regiones más lluviosas del mundo, con acumulaciones de precipitación de hasta 7000 mm/año. Sin embargo, los mecanismos físicos que conducen a la existencia de estos hotspots de precipitación siguen siendo poco conocidos. Este estudio intenta elucidar los mecanismos atmosféricos de control ejercidos por las estructuras topográficas locales que comenzaron a elevarse hace aproximadamente 5-10 millones de años en respuesta a la subducción de la Dorsal de Nazca, en las proximidades del hotspot de Quincemil, el más intenso de ellos. Primero, se utiliza el modelo atmosférico Weather Research and Forecasting para realizar pruebas de parametrizaciones de la capa límite planetaria con una resolución horizontal de 5 km durante el verano austral de 2012-13. Después de validar e identificar la configuración más adecuada en términos del ciclo diurno de la intensidad y extensión de la lluvia, se realizan pruebas de sensibilidad a la orografía cambiante al reducir las tierras bajas del Arco de Fitzcarrald (NL) y, posteriormente, eliminar la montaña de Camisea (NLC). El Arco de Fitzcarrald desvía el flujo de humedad hacia el hotspot de Quincemil, mientras que la montaña Camisea induce circulaciones vorticiales locales que aumentan el transporte de humedad, la convergencia y la precipitación sobre el hotspot de Quincemil, controlando finalmente su ubicación e intensidad en hasta un 40%. Reducir la altura de los Andes a la mitad revela que este sostiene el desarrollo de los hotspots de precipitación, representando hasta el 60% de la lluvia, al proporcionar un forzamiento mecánico que aumenta los flujos de humedad a escala regional. Estos mecanismos dominan durante la noche, cuando la precipitación alcanza su punto máximo en la región de transición Andes-Amazonía, y pueden explicar la existencia de la zona más lluviosa en la cuenca Andes-Amazonía.The Andes-Amazon transition region features critically important ecological services on the local, regional and global scales, and is among the rainiest regions in the world, with rainfall rates of up to 7000 mm/year. However, the physical mechanisms leading to the existence of these precipitation “hotspots” remain poorly known. This thesis attempts to disentangle the controlling atmospheric mechanisms exerted by local topographic structures that started to uplift about 5-10 million years ago in response to the Nazca Ridge subduction, in the vicinity of the Quincemil hotspot, the most intense of them. We first use the Weather Research and Forecasting model to conduct planetary boundary layer parameterization tests at 5 km horizontal grid spacing during austral summer of 2012-13. After validating and finding the most suitable configuration in terms of the diurnal cycle of rainfall intensity and extent, topographic sensitivity tests are performed by reducing the Fitzcarrald Arch lowlands (NL) and, on top of it, by removing the Camisea mountain (NLC). The Fitzcarrald Arch deflects moisture flux towards the Quincemil hotspot, while the Camisea mountain induces local vortical circulations that increase moisture transport, convergence and rainfall over the Quincemil hotspot, ultimately controlling its location and intensity by up to 40%. Reducing the height of the Andes in half, reveals that it sustains the development of precipitation hotspots, accounting for up to 60% of rainfall, by providing a mechanical forcing to increase regional-scale moisture fluxes. Such mechanisms dominate during nighttime, when rainfall peaks at the Andes-Amazon transition region, and might explain the existence of the rainiest zone in the Andes-Amazon basin.