Orographic control over convection in an Inter-Andean Valley in Northern South America

Abstract

Convective processes are a critical issue in the northernmost section of the Andes range, where highly complex orography combines with tropical dynamics to produce intense convective precipitating systems. This study aims to contribute to the understanding of orographic control in the convective systems observed in an inter-Andean valley located in Central Colombia (Magdalena valley). Analyzed data from GPM and a C-Band doppler radar show that this region has a strong precipitation diurnal cycle, with high rainfall rates produced by deep convective events that locates on foothills of the ranges that define the valley. Atmospheric environment associated to convective events was analyzed using highresolution simulations of WRF model, simulating a two-weeks period that included intense rainfall events and days with dry conditions. In addition, simulations with modified orography were evaluated with the purpose of analyzing different orographic controls over the observed convective systems and the atmospheric environment. The results suggest that northward and southward circulation regime along the valley imposes a strong nocturnal convergence zone, which is associated with wind diurnal cycle and the valley orographic configuration. Northerly low-level flux is an important source of moisture for convection in the valley, and it interacts with terrain, producing orographic ascent of moist air-masses, enhancing convection. Simulations of scenarios with modified topography suggest that diurnal cycle of circulation and precipitation in the valley are strongly dependent of terrain features.

Los procesos convectivos son críticos en la sección más septentrional de la cordillera de los Andes, donde la orografía altamente compleja se combina con la dinámica tropical para producir sistemas de precipitación convectiva intensos. Este estudio tiene como objetivo contribuir a la comprensión del control que ejerce la orografia sobre los sistemas convectivos observados en un valle interandino ubicado en el centro de Colombia (valle del Magdalena). Datos provenientes de la misión GPM (Global Precipitation Measurement) y de un radar meteorológico en tierra muestran que esta región tiene un fuerte ciclo diurno de precipitación, con altas intensidades de la lluvia producidas por eventos convectivos profundos que se ubican en las estribaciones de las cordilleras que definen el valle. El ambiente atmosférico asociado a eventos convectivos se analizó utilizando simulaciones de alta resolución del modelo WRF (Weather Research and Forecasting), simulando un período de dos semanas que incluyó eventos de lluvia intensa y días con condiciones secas. Además, se evaluaron simulaciones con topografía modificada con el fin de analizar diferentes controles orográficos sobre los sistemas convectivos observados y el ambiente atmosférico. Los resultados sugieren que el régimen de circulación hacia el norte y hacia el sur a lo largo del valle impone una fuerte zona de convergencia nocturna, que está asociada con el ciclo diurno del viento y la configuración orográfica del valle. El flujo de bajo nivel proveniente del norte es una fuente importante de humedad para la convección en el valle, e interactúa con el terreno produciendo ascenso orográfico de masas de aire húmedo, lo que incrementa la convección. Las simulaciones de escenarios con topografía modificada sugieren que el ciclo diurno de circulación y precipitación en el valle dependen fuertemente de las características del terreno. (Texto tomado de la fuente)