5.1. Características de las temperaturas de los datos nocturnos de la red de dataloggers

Los valores promedios de las temperaturas mínimas obtenidas entre los meses de noviembre 2016 y mayo 2017 evidencian los dos puntos de observación más fríos en los Campos de Hernán Perea. En la dolina de Monterilla se obtienen promedios por debajo de 0ºC, arrojando temperaturas mínimas medias de -2,2ºC, y un promedio de -8,0ºC en el mes de enero de 2017. En el resto de enclaves del área de estudio destacan La Risca y La Rogativa, con 0,7 y 1,1ºC, respectivamente (Tabla 2). En cambio, las medias de las mínimas más elevadas se han obtenido en los observatorios de la cima de La Selva, en atmósfera libre (3,8ºC), y el Barranco del Cenajo (3,1ºC). Finalmente, es preciso considerar que las medias de las temperaturas mínimas mensuales adquieren valores negativos desde noviembre hasta abril, como es el caso del campo de dolinas de Monterilla, aspecto poco frecuente en ámbitos montañosos del sureste peninsular (Figura 2). Además, es preciso señalar que Monterilla registra 54 días de helada consecutivos (10 diciembre 2016 - 1 febrero 2017), con dos hiatos (17 de diciembre de 2016 y 4 de enero de 2017). Asimismo, logra descender en 13 ocasiones por debajo de -10,0ºC.

Las temperaturas mínimas absolutas muestran valores realmente sorprendentes en los puntos de observación utilizados. La dolina de Monterilla cuenta con registros de temperaturas mínimas por debajo de -10,0ºC, durante tres meses diferentes. Mientras, Navalasno sólo es capaz de establecerlo en enero y marzo (Tabla 3). Se advierten diferencias entre el mes de febrero y los meses de enero y marzo, siendo en el primero las mínimas del año 2017 marcadamente más elevadas del promedio para esta época del año. Por último, es preciso señalar que el 70% de los observatorios han registrado temperaturas por debajo de -10,0ºC, e incluso registrando mínimas absolutas inferiores a -15,0ºC, como es el caso de Monterilla y Navalasno, con -18,6 y -15,8ºC, respectivamente. El 18 de enero de 2017 se registra la jornada con la temperatura mínima promedio más baja (-11,5ºC).

Respecto al número de heladas (ANDFs), el observatorio de Monterilla encabeza la lista, con un total de 145 heladas, seguido de Navalasno y La Risca, con 116 y 100 heladas, respectivamente, registrando heladas incluso en el mes de mayo (Tabla 4). Además, se aprecia en el mes de enero un mayor número de heladas, siendo en algunos casos prácticamente la totalidad del mes. Se evidencia una notable diferencia entre el pico de La Selva y el resto de datalogger, debido a su ubicación en atmosfera libre, sin influencia de inversiones térmicas, pese a su destacable altitud (1521 m).

El número total de horas de frío (<7ºC) y de helada (<0ºC), dentro del ámbito de los Campos de Hernán Perea, presentan los valores más elevados en ambos parámetros, con casi 3.500 horas de frío y alrededor de 1.100 horas de helada. Monterilla registra entre el 13 y el 23 de enero un total de 240 horas de frío, anotando en la totalidad de las 11 jornadas temperaturas siempre inferiores a 7ºC.

Sin embargo, el resto de los puntos de observación presentan diferencias térmicas debido principalmente a su orientación y ubicación. Así pues, el Nevazo de Arriba (>1200 m de altitud) registra 2.775 horas de frío debido a su altitud, lo que le permite no sólo registrar temperaturas muy bajas por inversiones térmicas, sino también por advección (Tabla 5). En cambio, en las horas de heladas se advierte un registro de 432. Mientras tanto, en otros ámbitos sin tanta influencia de los procesos de advección, como La Risca, se contabiliza un mayor número, concretamente 690,5 horas (Tabla 6).

Finalmente, con respecto al promedio del ratio descenso, los registros más destacables corresponde a La Risca (5,7ºC) y Gollaín (5,3ºC), seguramente por tratarse de espacios con importante acumulación de radiación diurna, y una topografía donde los vientos catabáticos de las sierras colindantes (Gavilán, álamos, Villafuerte…) actúan con celeridad e intensidad, por presentarse próximos a las respectivas cuencas. El mes con los promedios más elevados corresponde a mayo, aunque los meses de marzo y abril, por lo general, han registrado los valores absolutos más altos en La Rogativa (14,8ºC) y Gollaín (13,3ºC). Éstos últimos registros destacan sobremanera, con descensos en el caso de la Rogativa de 5ºC/hora (Tabla 7), al coincidir masas de aire templadas con sobrecalentamiento diurno y madrugadas todavía de gran duración temporal.

5.2. Representación espacial de las temperaturas

Las imágenes del producto MYD11A1 y el modelo de alta resolución del HARMONIE-AROME muestran los valores más fríos (temperaturas mínimas de noviembre a mayo) localizados en la Sierra de Segura. Concretamente en los datalogger de Navalasno y Monterilla, ubicados en la cubeta de los Campos de Hernán Perea, cerradas al sur por la Sierra de la Cabrilla, y por el este con la Sierra de la Guillimona (Figura 3).

Figura 3: Distribución espacial de las temperaturas medias de las mínimas según el modelo mesoescalar HARMONIE-AROME 1.3 km (noviembre 2016 - mayo 2017). Figure 3: Spatial distribution of average minimum temperatures according to the mesoscale model HARMONIE-AROME 1.3 km (november 2016 - may 2017).

Sectores meridionales de la Sierra de las Cabras (Albacete), el oeste de la Región de Murcia, o la altiplanicie del norte de Almería, entre Topares y Cañada Cañepla (María), constituyen, además, un significativo foco de frío nocturno. Es preciso señalar que el datalogger instalado en éste último paraje no ha obtenido los resultados esperados estimados por el sensor MODIS (Tabla 9).

Se observa un claro gradiente térmico hacia el este, especialmente en altitudes ya por debajo de los 700 m, destacando algunos sectores fríos de escasa extensión (Figura 4). En estos ámbitos, las herramientas utilizadas no pueden visualizar el almacenamiento de aire frío nocturno. En ese sentido destacan los parajes de Gollaín y Nevazo de Arriba, en la sierra de Caravaca de la Cruz; y el Barranco del Cenajo, en la Sierra de Pedro Ponce (centro de la Región de Murcia).

Figura 4: Distribución espacial de las temperaturas medias de las mínimas según el satélite MODIS AQuA (MYD11A1) (noviembre 2016 - mayo 2017). Figure 4: Spatial distribution of average minimum temperatures according to MODIS AQUA satellite (november 2016 - may 2017).

La localización de los emplazamientos más fríos por intervalos altitudinales mediante el modelo mesoescalar HARMONIE-AROME y del sensor satelital MODIS (MYD11A1) servirá de ayuda para una futura planificación y elección de nuevos emplazamientos en la red de datalogger que se está generando. Además, permitirá conocer el potencial de frío y número de heladas de las diferentes altitudes del área de estudio (Figura 5).

Figura 5: Representación de los puntos más fríos por intervalos altitudinales, calculados a través del modelo mesoescalar HARMONIE-AROME y satélite MODIS AQUA (MYD11A1) Figure 5: Representation of the coldest points by altitudinal intervals, calculated through the mesoscale HARMONIE-AROME model and MODIS AQUA satellite (MYD11A1)

En el intervalo altitudinal entre 850 y 950 m, donde se encuentra el datalogger ubicado en el Barranco del Cenajo, se obtiene como pixel más frío un sector entre los municipios de Huéscar y Orce (Granada), concretamente la Loma de los Atochares y Cañada Marín, con valores medios de 2 a 3ºC más bajos que en el Barranco del Cenajo. A una altitud entre 950 y 1050 m, donde se ubican los parajes referencia de Gollaín y La Risca, aparecen los lugares más fríos en la Sierra de Marmolance, al oeste de Huéscar (según HARMONIE-AROME). También al sur de la Puebla de Don Fadrique (Cortijo de Casablanca), en plena altiplanicie del norte de Almería. Suponen temperaturas inferiores de entre 1 y 2ºC que los datos aportados por los datalogger ubicados a dicha altitud.

En el intervalo altitudinal donde se encuentra el datalogger de Cañada de Cañepla (María), entre 1050 y 1150 m, aparece el pixel más frío, concretamente a unos kilómetros de distancia, en la Cañada Grande, con sólo 0,5ºC más bajo. En cambio, el modelo HARMONIE-AROME refleja el pixel más frío al norte de Castril, próximo al Embalse del Portillo, con 0,5ºC menos que la ubicación del datalogger. En el intervalo 1150-1250 m, donde se encuentra representado el paraje de La Rogativa, destaca el norte de Huéscar, en el paraje de Casas de Campofique y Cortijo Nuevo, en Pedro Andrés (Nerpio), con valores que se sitúan entre 1 y 2ºC por debajo de La Rogativa.

En altitudes más elevadas (1350 y 1450 m), se ubica el datalogger instalado en las estribaciones de la Sierra de las Cabras, en las Cañadas de Nerpio (Albacete), aunque en esta ocasión tanto el modelo HARMONIE-AROME como las imágenes satelitales coinciden en señalar el pixel más frío del intervalo altitudinal en Prado Molinero, junto a la pedanía de Santiago de la Espada, del Patronato (Jaén), con temperaturas hasta 1ºC por debajo. A continuación, se analizan las altitudes comprendidas entre 1450 y 1550 m, donde se encuentra el datalogger del Pico de La Selva (atmósfera libre). Aquí las temperaturas mínimas son relativamente altas para su altitud. En este sector, los píxeles más fríos aparecen en la pedanía anteriormente citada de Don Domingo (Santiago de la Espada), y en el Pico del Banderín (Sierra de Castril), con temperaturas que llegan a ser 3ºC más bajas.

En los sectores más elevados (1650 y 1750 m), donde se sitúan los datalogger de los campos de Hernán Perea, los valores de temperaturas más bajos arrojados corresponden al Barranco del Torilillo (Sierra de Castril), según el modelo HARMONIE-AROME. Coincidiendo con el datalogger ubicado en el campo de dolinas de Monterilla, el sensor MODIS (MYD11A1) establece el pixel más frío exactamente en este sector, y con la misma temperatura media de las mínimas (-1,6ºC). Finalmente, en el intervalo altitudinal entre 1750 y 1850 m, donde se ubica el datalogger del poljé colgado de Navalasno, los píxeles más fríos aparecen en la propia altiplanicie de Hernán Perea (MODIS), concretamente en Las Ratoneras, con un valor inferior en 1,4ºC a Navalasno. Sin duda, se evidencia que no es una zona, a pesar de su altitud, donde los procesos de inversión térmica sean muy intensos. Por último, el modelo HARMONIE-AROME establece el punto más frío de toda el área de estudio en el Cerro de Torcas Altas, en la Sierra de la Guillimona (-2,3ºC). Se concluye que los datos aportados por el modelo HARMONIE-AROME siguen una clara secuencia altitudinal, con valores entre 2,2ºC en el intervalo 850-950 m y -2,3ºC entre los 1750 y 1850 m. Por el contrario, las imágenes de satélite identifican mejor las piscinas frías, pues los valores más bajos (-1,6ºC) se dan tanto en el rango altitudinal de 950-1050 m como en el de 1750-1850 m (Tabla 8).

5.3. Análisis de inversión térmica y distribución de probabilidad de heladas

Las inversiones térmicas en el área de estudio adquieren especial protagonismo en invierno, con valores realmente altos si se tiene en cuenta que los datalogger se sitúan a una altitud entre 900 y 1700 m. Para ello, se recurre a la comparativa entre las temperaturas mínimas registradas en superficie por los datalogger, y la temperatura en «atmósfera libre», es decir, el valor térmico de la altura geopotencial de cada uno de ellos sin ningún elemento que distorsione el valor. En ese sentido, según se aprecia en el diagrama de cajas, los parajes de Monterilla y La Risca son los ámbitos geográficos que registran las inversiones térmicas más intensas, según su altitud, con medianas de -10ºC. Los valores absolutos alcanzan -22,0ºC de diferencia, concretamente el 31 de diciembre de 2016 y el 22 de marzo de 2017. Es preciso apuntar que mientras se anotaba una temperatura de 8,0ºC en el Geopotencial de 1660 m de altitud (Monterilla) a las 00z del 31 de diciembre de 2016, la temperatura mínima registrada durante dicha madrugada fue de -14,0ºC. Se trata, sin duda, de zonas con un potencial extraordinario de acumulación de aire frío en madrugadas estables, cuyos extremos más elevados superan con frecuencia los -15ºC. Por el contrario, el pico de La Selva, situado en atmósfera libre, presenta los valores más bajos de la zona de estudio, con una mediana que se sitúa en sólo -3ºC de diferencia. Constituye, por tanto, una zona que representa de forma muy aproximada el Geopotencial de 850 hPa (Figura 6), teniendo siempre en consideración que los valores mínimos se registran 7/8 horas después de la lectura del sondeo atmosférico (00 UTC) durante la época invernal.

Figura 6: Distribución de las diferencias entre las temperaturas mínimas registradas por los datalogger, y la temperatura en «atmosfera libre» para la altitud de cada datalogger (noviembre 2016 - mayo 2017). Figure 6: Distribution of the differences between the minimum temperatures registered by the datalogger, and the temperature in «free atmosphere» for the altitude of each datalogger (November 2016 - May 2017).

Se registran inversiones térmicas igualmente intensas en los enclaves de Gollaín y La Rogativa, con medianas de -9ºC, y que constituyen espacios donde el aire frío nocturno se acumula con importancia en madrugadas estables. En estos sectores los valores absolutos más importantes alcanzan -18 y -20ºC respectivamente, aunque el Barranco del Cenajo o Cañada Cañepla, con medianas de -8ºC, ligeramente inferiores, son capaces de generar valores absolutos de -20ºC. Es preciso señalar que la recurrencia es más limitada que los enclaves anteriores citados. Finalmente, a excepción de La Selva, los enclaves con las inversiones térmicas menos intensas corresponden al Nevazo, Cañadas de Nerpio y Navalasno, espacios situados entre 1200 y 1800 m de altitud, que, a pesar de conformar espacios con un considerable potencial de acumulación de aire frío en zonas altas, obtienen medianas de -7ºC. Ninguno de estos emplazamientos registra diferencias superiores a los -16ºC, aunque su mayor altitud lo compensa.

El mes donde se producen las mayores diferencias corresponde a marzo, con un promedio de -8,9ºC, seguido de noviembre (-8,2ºC) y mayo (-8,0ºC). Se trata de meses donde las advecciones en capas medias atmosféricas, por lo general, son más templadas, pero que la longitud de la madrugada genera temperaturas mínimas absolutas relativamente bajas. Por el contrario, diciembre y febrero se caracterizan por presentar las diferencias comúnmente más bajas, con -7,0 y -6,7ºC respectivamente, si bien es cierto que tienen la suficiente capacidad para generar diferencias absolutas entre -17 y -22ºC.

La probabilidad de helada según la temperatura Geopotencial de 850 hPa puede ser una buena herramienta para el pronóstico de las temperaturas inferiores a 0ºC. En el estudio se utiliza un año de observación, quizás un rango temporal de escasa duración. Pese a ello, se advierte cómo las heladas están casi aseguradas con una isoterma de 0ºC, salvo en el Nevazo y Cañada de Cañepla, donde los porcentajes se sitúan entre el 85 y el 75% (Tabla 10).

Sin embargo, con la isoterma de 5ºC, Monterilla y Navalasno presentan los porcentajes más elevados, debido a su mayor altitud (85 y 77% de probabilidad de helada), mientras que otros emplazamientos a una altitud menor mantienen una probabilidad de helada relativamente alta, como Cañadas de Nerpio (67%), La Risca (65%), La Rogativa (63%) o Gollaín (61%). No obstante, esta isoterma condiciona considerablemente que la temperatura descienda de 0ºC en los parajes del Nevazo, Barranco del Cenajo, Cañada Cañepla o La Selva, con porcentajes entre el 52 y el 42%. Tanto Monterilla como Navalasno mantienen porcentajes realmente elevados, del 77 y 71% con la isoterma 10ºC a 850 hPa, lo que ya supone para su altitud una reducción en el proceso de inversión térmica de más de 10ºC para llegar a la helada. Se concluye, por tanto, que en el páramo de Hernán Perea la probabilidad de helada se mantiene muy elevada durante toda la estación invernal, casi siempre con isotermas a 850 hPa inferiores a 10ºC. Los porcentajes se reducen en La Selva (24%), Cañada Cañepla (33%) o Barranco del Cenajo (38%).

Finalmente, con una temperatura templada en el sureste peninsular (15ºC a 850 hPa), sorprende Monterilla con un porcentaje de helada del 70%, corroborando una vez más que se trata de un emplazamiento que posee una probabilidad muy elevada de helada, en condiciones de estabilidad atmosférica. El resto de emplazamientos presentan porcentajes considerablemente más bajos en comparación con la Altiplanicie de Hernán Perea, pero a pesar de ello siguen siendo relativamente elevados y próximos a Navalasno; en La Risca: 56%, Gollaín y La Rogativa: 49%, y en Cañadas de Nerpio: 43%.

Se establece, además, una gran diferencia entre el poljé colgado de Navalasno (59%) y Monterilla (70%). Parece que la tipología en forma de dolina se impone al pojé plano en la consecución de temperaturas mínimas más bajas. El poljé a pesar de poseer una mayor extensión, se encuentra más abierto a los vientos en capas medias de la atmósfera. Tal y como apuntan los parámetros teóricos de Daly et al. (2010), la dolina de Monterilla posee una menor insolación y una mayor predisposición a las sombras invernales (Sky View Factor muy elevado: 0,91). Estas aparecen a primeras horas de la tarde, lo que, al principio del proceso de inversión térmica (45 minutos después de la puesta de sol), las paredes de la dolina evitan el desplazamiento lateral de la CAP, quedando el aire frío mucho más confinado (Whiteman & Barr, 1986)). En cambio, el poljé, a pesar de poseer un mayor volumen de almacenamiento de aire frío, posee una gran abertura hacia el suroeste que propicia un flujo nocturno más turbulento (Rc > 0,25, modelo teórico de Dorninger et al., 2011). La CAP, por tanto, es mayormente erosionada por los fuertes vientos que soplan en invierno en los picos aledaños (Empanadas y Cabrilla, cerca de 2100 m de altitud). El emplazamiento en atmósfera libre (La Selva) sólo presenta el 18%, lo que concluye que sólo emplazamientos con suficiente potencial de inversiones térmicas intensas pueden presentar una de cada dos madrugadas con heladas bajo una masa de aire templada y estable en el invierno.

5.4. Casos de estudio: 21/01/2017 y 11/03/2017

Se analizan dos casos de estudio referentes al comportamiento de dos episodios de inversión térmica y la evolución de las CAPs en el área de análisis. En primer lugar, durante la madrugada del 21 de enero de 2017 se registraron en el sureste de la Península Ibérica temperaturas mínimas considerablemente bajas para enero, con anomalías de 2 a 3ºC, debido a la advección de aire frío de origen Polar continental (Pc). Se anota una temperatura de -5,7ºC en el Geopotencial de 850 hPa en la ciudad de Murcia (sondeo de las 00 UTC) (Figura 7a y 7c). Con un importante albedo, debido a la nieve acumulada durante días anteriores (50-60 cm), se generan procesos de irradiación en el campo de dolinas de Monterilla, registrando un valor mínimo de temperatura de -18,6ºC a las 02:40 h. En efecto, son diversas las investigaciones científicas que ponen de relieve la interrelación existente entre un mayor espesor de nieve con procesos de inversión térmica, tal y como demuestran Vitasse et al. (2017) en el Valle de La Brevine (Suiza). Los autores concluyen que las temperaturas mínimas más bajas (durante procesos de irradiación), se registran con acumulaciones de entre 60 y 90 cm de nieve.

Figura 7: Configuración sinóptica (geopotencial 500 hPa) y anomalía de temperatura a 2 m de: a) y d) 11 de marzo de 2017; y b) y d) 21 de enero de 2017. Figure 7: Sinoptic configuration (Geopotential 500 hPa) and temperatura anomaly 2 m of: a) march 11, 2017 and b) january 21, 2017.

El tipo de CAP presente durante esta madrugada es la cold pool «window» o ventana de inversión (Dorninger et al., 2011). Se trata de una piscina de aire frío extremadamente corta en el tiempo, como consecuencia de un intervalo de calma puntual tras un frente, o por lo apertura de claros en la zona de estudio. Suele aparecer bajo condiciones dinámicas intensas, tal y como ocurrió durante ese periodo con alternancia de inestabilidad (nevadas a cota baja) y momentos de calma nocturna (Figura 8a).

Figura 8: Evolución temporal de la temperatura de los datalogger del área de estudio durante las jornadas de: a) 21 de enero de 2017 y b) 11 de marzo de 2017. Figure 8: Temperature evolution of the datalogger in the study area during the days of: a) January 21, 2017 and b) March 11, 2017.

El segundo episodio de análisis, la madrugada del 11 de marzo de 2017, se produce una advección de aire templado subtropical marítimo de componente suroeste en la Península Ibérica (Figura 7b y 7d), con temperaturas en el geopotencial de 850 hPa de 17,3ºC en la ciudad de Murcia (sondeo de las 00 UTC). Se producen anomalías térmicas de 7ºC. El tipo de piscina fría o CAP que da lugar es la más común de los analizados a nivel planetario. Se trata del tipo 1 de Dorninger, o «undisturbed night» (evolución inalterada). Se caracteriza por presentar un descenso de temperatura muy acusado durante las primeras horas de la tarde-noche, coincidiendo con una rápida pérdida de energía infrarroja. Con un progresivo pero paulatino descenso térmico durante la madrugada, la capa límite de inversión suele romperse aproximadamente una hora después de la salida del sol (Eisenbach et al., 2003). Desde el punto de vista sinóptico suelen coincidir con irrupciones potentes de dorsales en niveles medios y altos atmosféricos de origen subtropical marítimo, acompañadas de altas presiones superficiales. En el área de estudio aparecen diferencias térmicas de 17,2ºC entre las temperaturas mínimas de la dolina de Monterilla (-4,1ºC) y el pico de La Selva (13,3ºC), donde la ausencia de flujos de viento en zonas deprimidas es el principal factor para tales diferencias (Figura 8b).