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Los calentamientos súbitos estratosféricos y El Niño

Este invierno se  está hablando, y más que se va a hablar, de dos fenómenos muy interesantes, los calentamientos súbitos estratosféricos y El Niño. Desde antes del invierno hay un evento El Niño gestándose en el Pacífico y la estratosfera también nos ha mostrado uno de sus fenómenos más característicos. Así que hemos puesto a trabajar a nuestro amplio departamento científico para explicar en qué consisten y además meterlos juntos en un mismo texto sin que desentonen.

Aquí la versión en vídeo del artículo.

Empecemos por entender qué son los calentamientos súbitos estratosféricos. La verdad es que su nombre ya lo dice todo… pero ¡intentemos llenar un par de líneas más! Estos fenómenos son la mayor fuente de variabilidad de la estratosfera, la capa atmosférica que está inmediatamente por encima de la troposfera y que abarca alturas desde los 11 o 17km (dependiendo de la latitud en la que nos encontremos) hasta los 50 km. La estratosfera está caracterizada por fuertes vientos del este durante el verano boreal y vientos del oeste durante el invierno. Estos vientos del oeste dan lugar a un fuerte vórtice que domina la estratosfera polar durante el invierno del hemisferio norte (como ya explicamos en un texto previo). Sin embargo, este fuerte vórtice polar se debilita en ocasiones por la abrupta aparición de vientos del este, es decir, por motivos que aún se desconocen, los fuertes vientos del oeste de repente pasan a ser del este (¡BOOM!). La aparición de estos vientos del este está asociado a un debilitamiento y calentamiento de la estratosfera, de ahí que estos eventos se conozcan como calentamientos súbitos estratosféricos o, en inglés, Stratospheric Sudden Warmings (SSWs).

Figura 1. 60 días antes y 60 después de SSWs para las anomalías de temperatura (50-90ºN) en contornos de 2K y promedio zonal del viento zonal (60ºN) en colores. (Butler et al. 2017)

 

El reciente SSWs vino a felicitarnos el año nuevo, como muestra Harry, el cambio del viento (pasó a ser negativo) se produjo el 1 de enero:

Figura 2. Cortesía del tuiter de Harry Spoelstra.

Los SSWs se dan con una frecuencia de 6 eventos por década aproximadamente y aunque se producen en la alta estratosfera (en torno al nivel de 10 hPa o 50 km) su señal puede propagarse hacia la troposfera e impactar en los patrones de vientos en superficie en los dos meses siguientes a su detección. Esto se debe a que la masa cálida asociada al SSW desciende con el paso de los días aumentado la presión al nivel del mar sobre las latitudes polares, dando lugar a una fase negativa de la Oscilación del Atlántico Norte (North Atlantic Oscillation, NAO de sus siglas en inglés). La NAO consiste en una variación entre bajas y altas presiones centradas sobre Islandia y las Azores, respectivamente. En condiciones de NAO negativa, como la que se tiene en respuesta a algunos SSWs (2/3 de ellos), se debilitan la baja sobre Islandia (recordemos que la masa descendente aumenta la presión en superficie sobre el polo) y la alta de las Azores. Como consecuencia, la corriente en chorro que fluye hacia Europa desde el oeste se ralentiza y se desplaza hacia el sur, y con él también se desplazan hacia el sur las trayectorias de las tormentas, dando como resultado condiciones más húmedas y cálidas en el sur de Europa, y condiciones frías y secas en el norte. Además está configuración también puede incrementar la ocurrencia de bloqueos atmosféricos en el norte de Europa, asociados también a condiciones frías en estas regiones, como las que se están dando ahora en el norte de Europa y Reino Unido. Así, podemos afirmar que los SSWs tienen un impacto en superficie, es decir, en el tiempo. Aunque no todo lo que ocurra en superficie es culpa de los SSWs, recordemos que en la troposfera hay gran variabilidad y otras muchas fuentes de influencia.

 

Figura 3. Fase negativa de la NAO (MetOffice.gov.uk)

Ahora bien, ¿qué pinta El Niño en todo esto, si es algo que pasa allá por los mares del Pacífico? Efectivamente, El Niño (ENSO, El Niño-Southern Oscillation) es un fenómeno atmosférico y oceánico que se produce en el este del Pacífico ecuatorial. Con un  periodo de entre 2 y 7 años, los vientos que típicamente soplan desde el este a lo largo del ecuador se debilitan, y el agua cálida que normalmente sea acumula en el oeste del Pacífico se desplaza hacia el este. Esto resulta en un calentamiento anómalo de las aguas del este del Pacífico ecuatorial. Estas anomalías cálidas son de 1ºC o 2ºC para los eventos más intensos, pero este exceso de calor implica una gran energía,  energía que es liberada a la atmósfera. Así, El Niño es capaz de modificar el patrón de precipitaciones en la cuenca del Pacífico, dando lugar a fuertes precipitaciones en la costa oeste de América del Sur, pero también modifica las condiciones climáticas de muchas regiones alrededor del globo. Incluso tiene un impacto en Europa. ¿Cómo? ¡Pues mediante la estratosfera! ¡He aquí nuestra doble pirueta!

Figura 4. Anomalías de temperatura superficial de El Niño en colores (McPhaden et al., 2006)

A consecuencia de El Niño, hay una mayor propagación de ondas atmosféricas desde el ecuador hacia las altas latitudes y también hay una mayor propagación de ondas desde la troposfera extratropical hacia a la estratosfera. La estratosfera polar permite que las ondas penetren en ella, pero en un momento dado estas ondas se disipan y su energía es transferida a la estratosfera. Esta energía extra que recibe la estratosfera resulta en un debilitamiento del vórtice polar (nuestro viejo conocido) y como ya hemos indicado, un debilitamiento de los vientos del oeste está asociado a, efectivamente, ¡un calentamiento! En consecuencia, se dice que la respuesta estratosférica a un evento de El Niño es un calentamiento y por el mismo mecanismo que hemos visto antes, la señal de El Niño también puede modificar el tiempo en Europa, dando lugar a una fase negativa de la NAO.

No se sabe si los Niños favorecen la ocurrencia de calentamientos súbitos estratosféricos o si son fenómenos independientes, pero sí se ha podido comprobar que durante inviernos en los que se produce un evento El Niño y uno o más SSWs, la predictibilidad estacional sobre Europa mejora. Es decir: conocer lo que ocurre en el Pacífico y sobre el polo norte puede ayudarnos a entender y predecir el tiempo que vamos a tener en Europa. Pero de nuevo, no nos utilicéis como predictores de lluvia, ¡por favor! Lo del diluvio no va por ahí, no os penséis.

 

Figura 4. Cortesía del tuiter de Daniela Domeisen

Dada la relevancia de El Niño en modificar patrones globales de tiempo su análisis es muy importante en el contexto de cambio climático, pero los diversos estudios realizados en este aspecto aún no son capaces de mostrar un acuerdo: se baraja la posibilidad de que El Niño cambie su lugar preferente de ocurrencia, desplazando sus máximas anomalías hacia el centro del Pacífico, lo que cambiaría los impactos que tiene actualmente, también se habla de una posible mayor frecuencia. Pero como ya hemos dicho no hay resultados concluyentes y poco podemos decir al respecto.

Sin embargo, es indudable que la energía liberada por El Niño aumenta la temperatura global del planeta y ante un nuevo niño podemos volver a batir otro nuevo récord de temperatura global del planeta, ¡Tendremos que estar atentos!

 

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Aquí antes nevaba todos los años VIII

¡Marzo! ¡Se acaba en breve el invierno, empieza la primavera, seguimos haciendo cosas! ¡Pocas, muchas, depende!

Empecemos con un breve repaso al frío/calor de estos días: ha hecho frío. Mucho. Mucho, mucho. Tanto, como para que el cultivo de desinformados climáticos (pocos) o malintencionados petrolófilos (más) haya sido bastante abundante. ¡El atontao climático, el único mamífero que prospera con el frío!

Sin embargo, recordemos que esto ya pasó hace mes y medio y ya lo explicamos. Efectivamente, tiene pinta de que el cambio climático también es (parcialmente) responsable del frío extremo de estos días:

La zona azul es una región de bajas presiones, que normalmente (imagen de la derecha) está confinada al polo norte y alrededores (como mucho baja hasta una latitud de 60 grados). La latitud de Oslo, por ejemplo. Esto se debe a que en la capa superior de la troposfera hay permanentemente vientos muy fuertes (la corriente de chorro) circulando de oeste a este. En invierno, estos vientos son tan intensos que aíslan el aire frío en esa región. Sin embargo, si esta corriente se debilita, tenemos lo que se ve en la imagen de la izquierda: meandros, desplazamientos del aire frío a latitudes más bajas y de aire cálido a latitudes más altas. En lo que respecta al debilitamiento del vórtice polar (que ha ocurrido otras veces, la última vez que fue tan llamativo fue en 2014) y aunque hace falta más estudio, parece que el calentamiento del Ártico lleva a que disminuya la diferencia de temperatura entre el Atlántico y el polo, debilitando la corriente de chorro y, por tanto, permitiendo estas excursiones del aire frío a nuestras latitudes. 

¿Lo habéis guardado todas para responder al próximo listillo que venga a hacer la gracia de “no vendría mal un poco de cambio climático”? Seguimos. Ha dejado de nevar y ahora llueve. ¡Bienvenida sea la lluvia! No nos liquida la sequía, pero de algo sirve.

Por desgracia, además de para aliviar muy ligeramente el déficit de agua que arrastramos, también ilustra uno de los problemas a los que nos enfrentamos con el aumento del nivel del mar: tormentas capaces de hacer mucho más daño, ya que estado base, el nivel medio del agua, es más alto. De forma que la ola que antes llegaba hasta el borde del paseo marítimo, ahora salta por encima de la barrera y se carga el chiringuito. Aquí está mejor explicado.


¿Y qué estamos haciendo nosotros? Pues lo que podemos. De momento, publicar este artículo sobre refugiados climáticos, escrito por Lidia Márquez García, que además de servir de introducción a uno de los problemas sociales que definirán el siglo XXI da bastantes enlaces para ampliar información.
La Agencia de la ONU para los Refugiados (ACNUR) los define como “alguien que se ha visto obligado a huir de su país debido a la persecución, la guerra o la violencia”. Esta descripción no incluye a quienes se ven obligados a abandonar sus hogares como consecuencia de los efectos del cambio climático y que para 2050 alcanzará los 200 millones. Esta cifra tiene un gran margen de error ya que depende de algunos aspectos como el desarrollo económico, el crecimiento de la población, el aumento de la temperatura y el momento y el grado que adquieran los efectos del cambio climático como, por ejemplo, el aumento del nivel del mar. De todos modos, la mayoría de los científicos/as afirman que los cambios en los niveles del mar en los próximos años obligarán a millones de personas, principalmente en Asia y África, a emigrar a otros lugares, probablemente a islas más cercanas y más grandes.
Por si eso fuera poco, también traemos la traducción al catalán (¡gracias, Salvador!) de nuestro manifiesto:

Contra el diluvi neix com un modest intent de contribuir a un moviment contra el canvi climàtic i les seves conseqüències. Per a això ens proposem donar a conèixer les conseqüències socials del canvi climàtic entre les persones i col·lectius interessats en els moviments socials existents, mitjançant la producció i traducció de materials escrits, l’organització de xerrades i debats i la recopilació d’informació sobre el canvi climàtic i els seus conseqüències socials d’una manera accessible però rigorosa.

Tenim tasca. 

Además, el 19 de marzo (dentro de la semana de la ciencia crítica en la Universidad Autónoma de Madrid, hora y lugar por confirmar), un miembro del colectivo dará una charla titulada Espíritu de 2025: la revolución contra el cambio climático. Pronto os contaremos más de esto.

¡Y ya está! ¡Unas fotos terroríficas para despedir la semana!

Tengas un chiringuito en Cádiz o una casa en primera línea de playa en Boston, el consejo de nuestros expertos es el mismo: vende.
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El vórtice polar tembloroso, la ciclogénesis explosiva y el cambio climático: por qué te quedaste atrapado en la AP6

[Esta entrada ha sido modificada el jueves 11 de enero para matizar algunas conclusiones, a raíz de la publicación de este artículo.]

Varios miles de personas han pasado su día de Reyes atrapadas por la nieve entre Segovia y Madrid. Pero esto, aunque haya sido lo que nos tocaba más de cerca, no es más que el colofón a una semana llena de fenómenos de tiempo extremo en el hemisferio norte: inundaciones en Galway, olas de agua helada en Boston y miles de iguanas atontadas por las temperaturas de cero grados en Florida (lo que en algún caso ha dado lugar a tragicómicas situaciones, como un señor que recogió cientos de ellas para hacerlas a la brasa, sin darse cuenta de que estaban dormidas, no muertas, hasta que se despertaron todas en su coche y provocaron un accidente).

Pero, ¿es esto extraordinario? ¿Tiene que ver con el cambio climático? Por no andarnos con rodeos, y por mucho que pese a algunos a lo primero y no del todo a lo segundo. No es raro que haga frío en invierno, ni en el noreste de los Estados Unidos ni en Segovia, ni que haya tormentas en Irlanda. Pero sí es infrecuente que a una semana en que las cataratas del Niágara se quedan medio heladas le sigan inundaciones en Boston fruto de una tormenta extratropical con vientos huracanados.

Vamos a intentar explicar a qué se debe cada uno de estos fenómenos, y cómo están relacionados entre sí y con el cambio climático, que nunca es tarde para añadir algo más a tus ya amplios conocimientos climáticos.

En primer lugar, la ola de frío que ha congelado a las iguanas de Florida. En la siguiente imagen se ve la anomalía de temperatura para el domingo 7 de enero de 2018, es decir, la diferencia entre la temperatura de ese día y la media climática para esa fecha. Se observa que el este de los EEUU (así como la Península Ibérica) está más frío de lo normal, y el Atlántico está, en general, más caliente de lo habitual.

 

Este frío extremo (en algunas zonas de la costa estadounidense hay temperaturas hasta 20 grados por debajo de lo habitual para estas fechas) está relacionado con una invasión de aire muy frío procedente del polo norte. ¿Y por qué decide el aire polar descender hasta nuestras normalmente templadas latitudes? Pues porque el vórtice polar se ha debilitado.

Ok, explicamos qué es el vórtice polar y cómo se debilita, usando para ello esta otra figura y un sencillo vídeo.

La zona azul es una región de bajas presiones, que normalmente (imagen de la derecha) está confinada al polo norte y alrededores (como mucho baja hasta una latitud de 60 grados). La latitud de Oslo, por ejemplo. Esto se debe a que en la capa superior de la troposfera hay permanentemente vientos muy fuertes (la corriente de chorro) circulando de oeste a este. En invierno, estos vientos son tan intensos que aíslan el aire frío en esa región. Sin embargo, si esta corriente se debilita, tenemos lo que se ve en la imagen de la izquierda: meandros, desplazamientos del aire frío a latitudes más bajas y de aire cálido a latitudes más altas. En lo que respecta al debilitamiento del vórtice polar (que ha ocurrido otras veces, la última vez que fue tan llamativo fue en 2014) y aunque hace falta más estudio, parece que el calentamiento del Ártico lleva a que disminuya la diferencia de temperatura entre el Atlántico y el polo, debilitando la corriente de chorro y, por tanto, permitiendo estas excursiones del aire frío a nuestras latitudes. Exactamente eso está pasando ahora, como muestra la siguiente figura:

Hay zonas, como Alaska, que normalmente están bien dentro de la región de bajas presiones, y que ahora se encuentran en la frontera, mientras que el noroeste de Estados Unidos (y en menor medida, la Península Ibérica) están en “bolsas” de bajas presiones situadas anormalmente al sur. Que la presión atmosférica sea baja hace que sea posible que llegue aire de otras regiones adyacentes de presión más alta. En este caso permiten la llegada de aire frío de la región polar, lo que da lugar a, de nuevo, iguanas congeladas y gente atrapada en sus coches entre Segovia y Madrid.

Eso en lo que respecta al frío. Pero ¿y las tormentas extratropicales?

Pues es que a la vez que el frío del polo estamos teniendo temperaturas anormalmente altas en el océano Atlántico, debido en parte a los meandros que forma el vórtice polar: en medio del océano la frontera entre aire polar (frío y seco) y aire templado y húmedo está más al norte de lo normal. Y temperaturas más altas implican más energía liberada a la atmósfera, lo que da lugar a la posibilidad de tormentas más fuertes. La tormenta que está afectando al este de Estados Unidos es nuestra vieja conocida la ciclogénesis explosiva: una profundización muy brusca de una baja presión, que da lugar a vientos muy fuertes y repentinos. Allí, como son más exagerados, la han llamado BOMBOGÉNESIS o weather bomb. Nuestro departamento de marketing toma nota.

 

Y llegamos a la relación de ambas cosas con el cambio climático. En lo que respecta a las tormentas está claro, ¿no? El planeta, y en particular los océanos, se calientan y liberan calor y humedad a la atmósfera, y tienes este tipo de fenómenos extremos en regiones en las que antes eran extraordinariamente poco comunes. Y, en cuanto a las olas de frío, el calentamiento del Ártico (la zona del planeta en la que está aumentando más la temperatura) lleva a que disminuya la diferencia de temperatura entre el Atlántico y el polo, debilitando la corriente de chorro y facilitando el descenso de masas de aire frío a nuestras latitudes. Es cierto, eso sí, que al estar el aire sobre el Ártico más caliente, las olas de frío cada vez son menos frías.

O sea, que la lucha contra el cambio climático no solo sirve para evitar veranos abrasadores, sino que estos sean interrumpidos por olas de frío comparativamente heladas -aunque no sean TAN frías como las de nuestros abuelos. Eso sí, si seguimos en este plan, tendremos muchas más posibilidades creativas para escribir ficción climática. ¡No todo van a ser desiertos y subidas del nivel del mar!

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