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Asunto:[encuentrohumboldt] 112/04 - ASPECTOS DE LA CIRCULACIÓN DE LA ATMÓSFERA QUE FAVORECEN LA OCURRENCIA DE INCENDIOS FORESTALES EN C HILE
Fecha:Viernes, 16 de Abril, 2004  19:40:22 (-0300)
Autor:Humboldt <humboldt @............ar>

NCeHu 112/04
 

ASPECTOS DE LA CIRCULACIÓN DE LA ATMÓSFERA

QUE FAVORECEN LA OCURRENCIA DE INCENDIOS FORESTALES EN CHILE[1]

 

ALVARO MAURO M.

Dpto. Ingeniería Geográfica

Facultad de Ingeniería

Universidad de Santiago de Chile


 

INTRODUCCION

 

Teniendo presente que los sistemas de presión atmosféricos  obedecen a características que corresponden a la Circulación General de la Atmósfera, es necesario, para comprender mejor el papel que juegan dichos sistemas en las características atmosféricas que favorecen la ocurrencia de incendios forestales, hacer un análisis de los aspectos de la circulación que para nuestro estudio son de interés en aquellas configuraciones báricas asociadas a alta radiación o alta temperatura..

Se analiza el campo de viento que generan las situaciones báricas vinculadas a grandes incendios forestales.

 

ANTECEDENTES

La Circulación General de la Atmósfera obedece o se genera a partir del desigual calentamiento de la superficie terrestre producto de la energía que recibe desde el Sol. En términos generales, es el medio a través del cual, la atmósfera transfiere energía de las regiones en donde se concentra el calentamiento radiactivo neto (bajas latitudes), hacia las regiones  en donde se concentra el enfriamiento radiactivo neto (altas latitudes).

La transferencia de energía en forma de calor se efectúa mediante circulaciones  de carácter zonal como meridional, como también mediante perturbaciones locales o migratorias. La contribución principal al flujo de calor  en latitudes bajas la constituye la circulación meridional, mientras que en latitudes medias, lo constituyen las perturbaciones o bajas migratorias. Para analizar en mejor forma la circulación general, se recurre al clásico modelo de circulación tricelular.

La circulación general de la atmósfera, en este modelo, se compone de tres células que tienen una circulación meridional y que dan origen a los grandes cinturones o sistemas de vientos a nivel de la superficie terrestre. Estas corresponden a la célula de Hadley, la que se ubica entre el Ecuador terrestre y los 30º de latitud, generando en superficie los llamados vientos tropicales del Este o Alisios, luego se ubica, entre los 30º y los 60º de latitud, la célula de Ferrell, la que se vincula con los vientos del Oeste y a continuación, entre 60º y el Polo, se ubica la célula Polar, asociada a los vientos polares del Este.

Por las características de circulación de la célula de Hadley, en la zona ecuatorial se originan movimientos ascendentes debido a la convergencia de los vientos Alisios asociados a un sistema de baja presión atmosférica, los que generan abundante nubosidad y precipitaciones, con vientos persistentes y de cierta intensidad, mientras que  a nivel de los 30º de latitud, se generan movimientos descendentes asociados a un sistema de alta presión atmosférica, conocido como el cinturón subtropical de alta presión (CSTA), los que producen  movimientos de subsidencia, es decir, vientos descendentes. Este descenso de aire produce un calentamiento del aire, impidiendo la formación de nubosidad y por ende de precipitación, observándose en ésta zona alta radiación solar, temperaturas elevadas, ausencia de nubosidad y fuerte sequedad del aire, con vientos débiles. Se observa, además, una inversión de temperatura producto de la subsidencia, en los niveles bajo, dando origen a una fuerte estabilidad del aire, impidiendo la formación de movimientos ascendentes.   

En general, el área en donde se ubica el sistema de baja presión ecuatorial presenta convergencia de aire con movimientos ascendentes asociados a nubes y precipitación, mientras que en el área subtropical se ubica la célula semipermanente de alta presión atmosférica, la que muestra divergencia de aire con  movimiento descendente asociado a escasez de nubosidad y sequedad del aire.

 

Circulación General de la Atmósfera en el Hemisferio Sur

Según Noar (1979), la zona de la superficie terrestre comprendida entre los 25º y los 40º de latitud sur, presenta la frecuencia mayor de sistemas de alta presión (anticiclones) a través del año. La subsidencia provocada por los sistemas anticiclónicos, genera una inversión de temperatura, producto del descenso a gran escala de aire relativamente seco que se calienta por compresión adiabática, produciéndose por lo tanto a un cierto nivel, una brusca discontinuidad tanto en la temperatura como en  el contenido de vapor de agua, al encontrarse con el aire marítimo frío y húmedo. Esta inversión térmica  generada por la subsidencia, se caracteriza por un fuerte descenso  del contenido de humedad del aire por sobre la inversión.

Por otro lado, se observa la presencia de un sistema térmico de baja presión atmosférica, conocida como Baja Costera o Vaguada Costera ( Rutllant ,1994), el que se proyecta sobre la zona central de Chile y que en su etapa de inicio, genera vientos con componente del Este, reforzando la inversión térmica del sistema anticiclónico y aumentando el efecto de sotavento.

Durante el período estival, se refuerza la formación de la baja térmica continental sobre el centro de América del Sur, la que en ocasiones logra penetrar sobre  territorio chileno, dando origen a vientos desde la Cordillera de Los Andes, los que originan o refuerzan el efecto de vientos descendentes desde la cordillera con componentes del Este.

 

FACTORES METEOROLÓGICOS

QUE INCIDEN EN LOS INCENDIOS FORESTALES

Los factores que desde el punto de vista atmosférico son de mayor importancia en la generación y propagación de los incendios forestales, debemos mencionar, entre otros, los siguientes: Velocidad del viento, Tipos de Circulación, Efecto de sotavento, Contenido de Humedad, Temperatura del aire, Radiación Solar y la Estabilidad del aire.

Al respecto Johnson y Larsen (1991) plantean que en Canadá se observa un cambio en la frecuencia en los Incendios Forestales producto de las condiciones climáticas, en tanto que Klein y Whistler (1991) analizan en Estados Unidos de Norteamérica que existe una relación entre las anomalías de las condiciones meteorológicas y los siniestros forestales. Para Australia los Incendios Forestales se presentan como un problema meteorológico (Packham y Pierrehumbert,1990).

En cuanto a los efectos de los factores meteorológicos, se consulta a Gigliotti y Powell (1989), quienes plantean que de todos los factores meteorológicos que afectan el desarrollo y velocidad de propagación del fuego, dos son los más importantes: velocidad del viento y la humedad de combustión.

Los principales efectos del viento son:

Aporte de oxigeno y remoción de productos de combustión, incrementando la intensidad del fuego y, aumento de la velocidad de propagación del fuego.

Dacamara et al (1998), establece que en Portugal durante el período de verano se presentan condiciones sinópticas que favorecen o inhiben la ocurrencia de incendios. A través de un análisis de Componentes Principales, obtiene algunas correlaciones en las que relaciona los patrones atmosféricos con tipos de circulaciones que favorecen la ocurrencia de siniestros.

Por otro lado y desde el punto de vista de la relación de las variables que deben utilizarse para establecer una configuración bárica tipo, se tiene en cuenta lo planteado por Zack y Minnich (1991) quienes señalan que debe usarse la tecnología como son los sistemas de información geográfica  para crear modelos de campos de viento, ya que a través de ellos es posible establecer modelos de velocidad de desarrollo del fuego. En nuestro caso, ésta idea será considerada pero utilizando mapas sinópticos del campo de presión y viento.

El informe de la Dirección Meteorológica de Chile (1994), relacionado con los incendios forestales en la temporada 1992 en la zona central y su relación con las características atmosféricas, destaca, entre otras variables, las características que presentó el campo bárico de superficie en aquellos casos en que se presentaron incendios forestales durante la temporada analizada. En efecto, en el 80% de los casos se observó un marcado predominio de altas presiones atmosféricas ubicadas en el centro-sur del país y asociadas a escasa nubosidad, alta insolación, temperaturas elevadas, humedades relativas del aire bajas y vientos débiles a moderados del sur. También se observó vientos de intensidad media de 25 a 30 Km/hora de dirección sudeste, vinculados al efecto de sotavento.

Los vientos locales, conocidos como brisas, así como los vientos anabáticos y catabáticos, también juegan un rol en la generación de condiciones favorables a los incendios.

La humedad relativa baja junto con temperaturas elevadas favorece el desarrollo de incendios, además de promover la pérdida de humedad de la vegetación. Esta condición se presenta bajo situaciones sinópticas báricas características que se asocian a siniestros forestales (Mauro,1997,1999) y que  revisten importancia para el conocimiento del comportamiento de los incendios.

La estabilidad vertical de la atmósfera en las capas bajas promueve el movimiento vertical del aire. La subsidencia lleva aire seco y cálido hacia la superficie, lo que refuerza la sequedad del aire y le provoca un incremento a la temperatura, condición que es propicia al desarrollo o propagación de los siniestros.

 

 

ANALISIS DE LA CIRCULACION ATMOSFERICA

EN CASOS DE INCENDIOS OCURRIDOS EN EL CENTRO SUR DE CHILE.

 

En cuanto a la relación que existe entre las configuraciones sinópticas y los incendios, hace ya varias décadas, Geiger (1948), planteó a través de un análisis de las condiciones del tiempo atmosférico que los incendios ocurren  en condiciones de alta presión atmosférica y que los mapas del tiempo confirman que son más frecuentes los siniestros cuando las variables meteorológicas presentan valores asociados a configuraciones sinópticas de alta presión.

Lourenço( 1980, 1988 ,1990), estudiando el problema de los incendios en Portugal, establece que existen ciertas características o tipos de tiempo atmosférico que favorecen el desarrollo de los incendios. Entre los sistemas báricos  que más incidencia tienen está el predominio del Anticiclón que se extiende desde las Azores hasta Europa Central y el efecto de sotavento sobre la Cordillera central de Portugal, denominado “soao”.

Byram (1954) estableció que una de las características de más consistencia asociadas al desarrollo de incendios intensos es una corriente en chorro de bajo nivel, el cual presenta un perfil de viento que varía con la altura, el cual es negativo por sobre el chorro. Al respecto, es interesante mencionar el trabajo de Rutllant (1983), en que plantea la formación de ésta corriente en chorro a barlovento de la Cordillera de los Andes en Chile central, dando origen a lo que se denominan vientos de barrera, cuando se aproxima una dorsal cálida en la troposfera media. Producto de ésta circulación regional inducida por el relieve cordillerano, se observa, además, un flujo descendente del Este, el que genera un calentamiento local que se traduce en una inversión térmica superficial intensa.

En nuestro análisis se observan los siguientes sistemas de presión asociados a los siniestros forestales:

Los patrones meteorológicos se agrupan en tres categorías, de acuerdo a las características atmosféricas propias del período estival y que se relacionan con los sistemas de presión atmosféricos que son típicos del cono sur de América del Sur y que están presentes sobre el territorio chileno en general (Mauro,1999). De acuerdo a los elementos atmosféricos ya señalados los patrones meteorológicos que se identifican están relacionados con los siguientes sistemas de presión atmosféricos: el sistema Anticiclónico semipermanente del Pacífico Sur (A), el sistema Ciclónico continental denominado la Baja Térmica Continental (Bt) y el sistema Ciclónico costero denominado la Baja Costera o Vaguada Costera (Bc).

Para el análisis siguiente se ha considerado el campo de viento que se observa tanto a nivel de la superficie como a nivel de los 850 milibares y que están asociados a cada una de las configuraciones señaladas y que son obtenido a partir del proyecto de reanálisis del NCEP/NCAR de la NOAA (Karnay et al, 1996)

 

 

ANALISIS DE LA CIRCULACION

ASOCIADA AL SISTEMA ANTICICLONICO (A)

 

El campo de Viento en superficie

 

El viento en superficie es del cuadrante Suroeste con direcciones que fluctúan entre los 220º y 240º con intensidades relativamente bajas, que son correspondientes al gradiente bárico y a la distribución de la presión atmosférica. La siguiente configuración del mapa nº1, muestra éste comportamiento, en donde es necesario destacar el efecto local de la brisa de mar, que por las características estivales, el contraste tierra-mar se ve reforzado en el borde costero y por lo tanto, se superpone por sobre el efecto del Anticiclón del Pacífico.

MAPA Nº1 : El Campo de viento en Superficie. Esta configuración correspondiente al día 22 de Enero de 1995 de las 12 UTC, muestra la distribución de la dirección del viento, en donde se observa el efecto de la brisa de mar en el borde costero de la zona centrosur de Chile, mientras que sobre el océano  Pacífico se aprecia claramente la circulación propia del sistema de Alta presión con circulación anticiclónica, o antihoraria para el Hemisferio Sur.

 

Campo de viento en 850 Mbs

 

Para la configuración del anticiclón del Pacífico  Sur el campo de viento que se presenta  a nivel de los 850 Milibares (mbs) presenta una dirección del cuadrante Sureste, en la cual se observa una predominancia de la dirección entre 100º y 150º en la zona central de Chile. Este comportamiento del viento con una dirección que tiene una  componente del Este, deja claramente establecido el efecto de sotavento que ésta componente introduce sobre el área centro sur de Chile, es decir, un descenso del aire que se va calentando a medida que desciende desde la Cordillera, aumentando la sequedad del aire. En la zona sur se puede observar que a éste nivel todavía ejerce su efecto la brisa de mar, con vientos del cuadrante Suroeste.

 

El mapa nº2, nos permite visualizar ésta distribución.

 

MAPA Nº 2:El Campo de Viento en 850 mbs. Esta configuración correspondiente al día 24 de Diciembre de 1993 de las 12 UTC, muestra la distribución de la dirección del viento, en donde se puede observar que la componente sobre la zona central de Chile es del Sureste, mientras que en la zona sur es de componente Suroeste. El comportamiento general del viento señala claramente  el sentido anticiclónico que le imprime el sistema de alta presión tipo A.

 

La distribución que presenta la dirección del viento en los niveles analizados es correspondiente al campo bárico de alta presión en superficie, destacándose que el efecto de sotavento solo se observa en el nivel de 850 mbs y prncipalmente en la zona central del territorio chileno y es de características suaves, es decir, vientos de baja intensidad.

 

 

CIRCULACION ASOCIADA AL SISTEMA DE BAJA COSTERA (Bc)

 

El campo de Viento en superficie

 

Esta situación que se vincula con el patrón bárico que presenta la configuración de la Baja Costera manifiesta  el siguiente esquema del campo de viento :

El viento de superficie correspondiente, pertenece al cuadrante Suroeste con una dirección predominante de los 240º en la zona central, mientras que hacia el sur el viento va rotando hacia el Oeste y Noroeste. Se observan variaciones en la dirección dependientes de la intensidad con que se presente la baja térmica, de manera que para aumentos en la presión atmosférica, es decir baja intensidad de la vaguada costera, la dirección del viento rota hacia los 180º, mientras que si la presión presenta un descenso, entonces el viento presenta un giro hacia los 270º, lo que señala un reforzamiento de la baja costera. Lo anterior señala la mayor o menor penetración de la Baja Térmica Costera según sea la etapa de formación o desarrollo en que se encuentre dicho sistema de presión ciclónico. Este tipo de estructura eólica se puede observar en el mapa nº 3.

MAPA Nº 3. El campo de viento en Superficie: Distribución correspondiente al día 29 de Enero de 1989 a las 12 UTC, en donde se aprecia el efecto de la brisa de mar en el borde costero y no así e el interior en donde no se observa el efecto de sotavento. En éste caso la dirección del viento sobre el océano es más irregular que en la configuración tipo A.

 

El Campo de viento en 850 mbs.

Al nivel de 850 mbs. , se presenta una circulación con componentes del cuadrante Noreste y Sureste con una dirección media de los 160º. Dada la proyección del Anticiclón del Pacífico hacia el oriente de la Cordillera de Los Andes y la penetración de la Vaguada Costera, el efecto de sotavento se ve reforzado y de ahí la predominancia de los vientos con componentes del Este en toda la zona según se observa en el mapa siguiente.

La siguiente estructura eólica de altura del mapa nº 4 muestra ésta situación.

 

MAPA Nº 4 .El Campo de Viento en 850 mbs. La situación correspondiente al día 05 de Febrero de 1995 de las 12 UTC, muestra en forma clara el efecto de penetración desde el norte de la baja costera, en donde se puede observar la componente Noreste del viento, mientras que el extremo sur de la zona , la componente del viento es del Sur y Sureste, por efecto del Anticiclón del Pacífico.

 

 

CIRCULACION ASOCIADA AL SISTEMA DE BAJA CONTINENTAL (Bt)

 

El campo de Viento en superficie

 

A pesar de la incursión de la baja térmica continental sobre el territorio chileno, el campo de viento en superficie mantiene el efecto generado por la brisa de mar en la zona central, mientras que hacia el sur, la dirección del viento es del Sur y Sureste, pero de muy baja intensidad. En consecuencia, la dirección del viento que se observa como predominante en la zona central es de los 250º con fluctuaciones entre los 240º y 270º, correspondientes al cuadrante Suroeste, en tanto que hacia el sur no se observa una predominancia clara, debido a la baja intensidad que presenta la velocidad del viento. El mapa nº 5 muestra la distribución espacial del viento de superficie.

 

 

MAPA Nº 5. El campo de Viento de Superficie. Corresponde al día 16 de Diciembre de 1994 de las 12 UTC, en donde se aprecia una distribución anticiclónica sobre el océano, mientras que en el borde costero se observa el efecto de la brisa de mar con componente del Suroeste en el centro y del Sur y Sureste en la zona sur y de intensidad baja. Si bien no se observa con claridad sobre la zona centraosur de Chile el efecto en superficie de la baja continental, lo que es posible visualizar es la componente del este sobre la Cordillera de Los Andes, principalmente hacia el sur.

 

 

Campo de viento en 850 mbs.

Al observar el campo eólico de altura, se ve que en 850 mbs, el efecto de la Baja Continental es más marcado, de manera que, el viento predominante es del cuadrante Sureste y en ocasiones del Noreste con dirección media de los 140º. Lo anterior muestra el efecto de la proyección de la baja térmica continental sobre la zona central de Chile, generando en éste nivel vientos con componentes del Este, característicos del efecto de sotavento.  En relación a la zona sur, el efecto de la baja continental no se manifiesta. El mapa nº6 ilustra esta distribución.

 

MAPA Nº 6: El Campo de Viento del nivel de 850 mbs. La situación del día 07 de Diciembre de 1989 de las 12 UTC, nos señala el efecto de la Baja Continental sobre la zona central de Chile, en donde se aprecia la componente del cuadrante Noreste. Esta componente del Este refleja claramente el efecto de sotavento, con su correspondiente efecto de calentamiento y sequedad.

 

 

CONCLUSIONES

En una escala de efectos meteorológicos, podemos mencionar aquellas situaciones atmosféricas asociadas a condiciones de alta radiación, vientos de poca intensidad y escasez de precipitaciones. En términos generales, podemos decir que estas condiciones, están asociadas a características de subsidencia relacionadas con situaciones de alta presión y/o efecto de Sotavento.

Estos sistemas asociados a un sistema de alta presión atmosférico, están íntimamente relacionados con los eventos del fenómeno “El niño/oscilación del sur” (Quintana, 1992). En efecto, asociados a eventos denominados “antiniño” del fenómeno, se observa una ausencia de las precipitaciones en la zona central de Chile y una disminución de ellas hacia el sur, en donde se presentan anomalías negativas de precipitación. En términos generales, la fase positiva de las variaciones cíclicas de la oscilación del sur, se relaciona muy bien a eventos de ausencia de precipitaciones en la zona central de Chile, especialmente entre La Serena y Concepción ( entre 30ºS y 38ºS)

En forma resumida podemos decir, con relación a estos eventos,  lo siguiente:

La temporada de incendios se presenta en condiciones de alta presión, asociado a alta radiación, baja intensidad del viento, ausencia de precipitaciones, altas temperaturas y escasa nubosidad. En algunas situaciones, se observa una circulación del Este generando condiciones del efecto de Sotavento, lo que ocasiona un aumento en las temperaturas del aire, provocando una sequedad adicional del aire. Mauro y Quintanilla (1997) analizando las temporadas de incendios ocurridos en la V Región entre 1988 y 1993 en cuanto a las características de los sistemas de presión atmosféricos asociados a los siniestros obtienen las mismas conclusiones en cuanto a la configuración del Anticiclón del Pacífico y al efecto de vientos cálidos descendentes (efecto de sotavento) asociados a la circulación del Este.

En el contexto de las configuraciones sinópticas y las características que presenta el tiempo atmosférico con relación a los incendios forestales Lourenço (1980, 1988, 1990), ha estudiado en Portugal las características atmosféricas y que resumidamente señalamos que son: Predominio anticiclónico desde las Azores hasta Europa central, dando origen a masas de aire continentales sobre Portugal con características secas y de cielo despejado. Con éstas condiciones predomina el efecto Foehn y que en Portugal se denominado “Soäo”. Este mismo efecto observado en ocasiones de grandes incendios en Chile central, Mauro (1997) lo denomina efecto de sotavento.

 

 

REFERENCIAS

 

Dacamara,C., Lajas, D., Gouvela,C. and Pereira,J. 1998. A Statistical Model for Prediction of Burned Areas by Wildfires based on Circulation Types Affecting Portugal. Fire Meteorology. 14th Conference on Fire and Forest Meteorology. Vol I.Portugal. p.1199- 1206.

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Gigliotti, P. and Powell, F. 1989. Review of Existing Knowledge of Effect of Meteorological Factors on Forest Bush and Grass Fires. IX Session of Regional Association V of the World Meteorological Organization.  39 pp.

Johnson, A. and Larsen, S. 1991. Climatically induced change in fire frecuency in the southern Canadian Rockies. In: Ecology nº 72 p.194-201.

Karnay,E. et al.1996.The NCEP/NCAR 40-year Reanalysis Proyect.Bulletin of the American Meteorological Society. March. 1996.

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Lourenco, L. 1980. Condicoes de Tempo favoraveis a ocurrencia de Incendios Florestais. Biblios. Vol.LVI.Universidade de Coimbra. Portugal. p.653-673.

Lourenco, L. 1988. Tipos de Tempo correspondentes aos grandes Incendios Florestais ocorridos em 1986 no centro de Portugal. Finisterra, XXIII, 46,  Lisboa. p.251-270.

Lourenco, L. y Goncalves, B. 1990. As situacoes Meteorológicas e a Eclosao-Propagacao dos grandes Incendios Florestais registados durante 1989 no centro de Portugal. II Congreso Florestal Nacional. Porto. 8 p.

Mauro, A y Quintanilla, V.1997.Características de los Sistemas de Alta Presión  Atmosféricos asociados a los Incendios Forestales. El caso de la V Región de Chile Central. Revista Líder nº 4. Universidad de Los Lagos. Osorno. p. 73-84.

Mauro, A.1997.La Circulación del viento en la Tropósfera baja y media en situaciones de grandes Incendios Forestales en la V Región. En: Anales de la Sociedad Chilena de Ciencias Geográficas.p.425-440.

Mauro, A.1998.Sistemas Atmosféricos vinculados a extremos meteorológicos  y su relación con desastres naturales ocurridos en Chile Central. Análisis de casos. Revista Geográfica de Chile  “Terra Australis”.nº 43. p.23-29.

Mauro,A.1999. Patrones Meteorológicos asociados a Incendios Forestales. El Campo de la Presión Atmosférica. Revista Geográfica de Chile “ Terra Australis” nº 44. p.19-30.

Noar, F. 1979. Análisis Sinóptico en el Hemisferio Sur. Boletín O.M..M.  XXVIII, N` 2 . p.119 - 130.

Packham,D. y Pierrehumbert,C. 1990.Incendios Forestales en Australia. Un problema Meteorológico.Boletín O.M.M, Vol.39 nº 1 Enero 1990. p. 22-26.

Quintana, J. 1992. Fenómeno del Niño/Oscilación del Sur y su relación con la pluviometría de Chile Central. Dirección Meteorológica de Chile.

Rutllant,J.1983.Vientos de Barrera en los Andes de Chile Central. Jornadas Nacionales de Física. Frontera. Universidad de la Frontera. Temuco.p.49-52.

Rutllant,J. 1994. On the generation of Coastal Lows in Central Chile. International Centre for Theoretical Physics.Internal Report.

Zack, JA and Minnich, RA. 1991. Integration of geographic information systems with a diagnostic wind field model for fire management.: Forest-Science.  37: 2. P. 560-573.


 

 


[1] Esta ponencia forma parte del proyecto Fondecyt nº1990894

[2] Esta ponencia forma parte del proyecto Fondecyt nº1990894


Ponencia presentada en el Segundo Encuentro Internacional Humboldt. Mar del Plata, Argentina. Octubre de 2000.