Durante el Día de Acción de Gracias, que se celebra el último jueves de noviembre, se pronostica que las masas de aire árticas traerán temperaturas récord y vientos fríos al noreste de los Estados Unidos.
El vector de estos extremos invernales es a menudo el vórtice polar estratosférico, un conjunto de vientos rápidos que se mueven a 30 kilómetros por encima de nuestro planeta. En invierno, según muestra un nuevo estudio, cuando el vórtice polar se ve perturbado por masas de aire que suben desde la superficie de la Tierra, puede provocar períodos de frío en el noreste de América o Eurasia.
Y, por paradójico que parezca, el cambio climático podría alterar aún más las complejas dinámicas de la atmósfera, lo que nos trae no solo extremos más calurosos en verano, sino también extremos fríos en invierno, señalan los investigadores, ya que el cambio climático no es ajeno a las perturbaciones que sufre el vórtice polar.
"Hay dos formas distintas en las que el vórtice polar estratosférico afecta al clima invernal", explica Marlene Kretschmer, del Instituto Potsdam para la Investigación del Impacto Climático (PIK), autora principal del estudio, en un comunicado.
Normalmente, las enormes corrientes de aire de la troposfera superior, se mueven horizontalmente y transportan sistemas de altas y bajas presiones alrededor del planeta. "Pero en invierno, estas corrientes de aire también se mueven verticalmente hacia arriba y hacia abajo, tropezando con el vórtice polar en la estratosfera. Cuando eso ocurre, el vórtice polar puede absorber esas corrientes y causar períodos de frío en Europa y Rusia, o también puede reflejarlas y llevar temperaturas heladas a Estados Unidos y Canadá", añade Kretschmer.
Los científicos analizaron los datos estratosféricos diarios en la región polar entre 1979 y 2017. "Nuestro estudio demuestra que los mecanismos físicos que están detrás de estos patrones de reflexión y absorción están fuertemente relacionados con los períodos de intenso frío que han ocurrido en el noreste de América y Eurasia en los últimos años", explica Vivien Matthias, coautor del estudio.
Aprendizaje automático
Para llegar a esta conclusión, los científicos se valieron del aprendizaje automático, que permite a los ordenadores aprender, para extraer las relaciones causa-efecto entre lo que ocurre en la atmósfera y los episodios climáticos extremos ocurridos en la superficie del planeta.
El descubrimiento no es baladí, ya que "los extremos fríos del invierno afectan a millones de personas en las zonas más densamente pobladas del mundo, lo que puede poner a las personas en apuros, destruir infraestructuras y provocar pérdidas económicas", explica la coautora Judah Cohen, AER, de Atmospheric and Environmental Research, una aseguradora con sede en Lexington, EE. UU.
"Hemos descubierto un mecanismo para estos períodos de frío, que afectan especialmente a los Estados Unidos, que podrían agotar los suministros de energía y colapsar las redes eléctricas, como ocurrió a finales de diciembre y principios de enero del pasado invierno, y varias veces en el invierno de 2013/14, e incluso puede ocurrir de nuevo en estas fiestas de Acción de Gracias. Al comprender mejor el comportamiento del vórtice polar y su relación con los períodos de frío, podemos predecir mejor y más temprano esas semanas frías."
El vector de estos extremos invernales es a menudo el vórtice polar estratosférico, un conjunto de vientos rápidos que se mueven a 30 kilómetros por encima de nuestro planeta. En invierno, según muestra un nuevo estudio, cuando el vórtice polar se ve perturbado por masas de aire que suben desde la superficie de la Tierra, puede provocar períodos de frío en el noreste de América o Eurasia.
Y, por paradójico que parezca, el cambio climático podría alterar aún más las complejas dinámicas de la atmósfera, lo que nos trae no solo extremos más calurosos en verano, sino también extremos fríos en invierno, señalan los investigadores, ya que el cambio climático no es ajeno a las perturbaciones que sufre el vórtice polar.
"Hay dos formas distintas en las que el vórtice polar estratosférico afecta al clima invernal", explica Marlene Kretschmer, del Instituto Potsdam para la Investigación del Impacto Climático (PIK), autora principal del estudio, en un comunicado.
Normalmente, las enormes corrientes de aire de la troposfera superior, se mueven horizontalmente y transportan sistemas de altas y bajas presiones alrededor del planeta. "Pero en invierno, estas corrientes de aire también se mueven verticalmente hacia arriba y hacia abajo, tropezando con el vórtice polar en la estratosfera. Cuando eso ocurre, el vórtice polar puede absorber esas corrientes y causar períodos de frío en Europa y Rusia, o también puede reflejarlas y llevar temperaturas heladas a Estados Unidos y Canadá", añade Kretschmer.
Los científicos analizaron los datos estratosféricos diarios en la región polar entre 1979 y 2017. "Nuestro estudio demuestra que los mecanismos físicos que están detrás de estos patrones de reflexión y absorción están fuertemente relacionados con los períodos de intenso frío que han ocurrido en el noreste de América y Eurasia en los últimos años", explica Vivien Matthias, coautor del estudio.
Aprendizaje automático
Para llegar a esta conclusión, los científicos se valieron del aprendizaje automático, que permite a los ordenadores aprender, para extraer las relaciones causa-efecto entre lo que ocurre en la atmósfera y los episodios climáticos extremos ocurridos en la superficie del planeta.
El descubrimiento no es baladí, ya que "los extremos fríos del invierno afectan a millones de personas en las zonas más densamente pobladas del mundo, lo que puede poner a las personas en apuros, destruir infraestructuras y provocar pérdidas económicas", explica la coautora Judah Cohen, AER, de Atmospheric and Environmental Research, una aseguradora con sede en Lexington, EE. UU.
"Hemos descubierto un mecanismo para estos períodos de frío, que afectan especialmente a los Estados Unidos, que podrían agotar los suministros de energía y colapsar las redes eléctricas, como ocurrió a finales de diciembre y principios de enero del pasado invierno, y varias veces en el invierno de 2013/14, e incluso puede ocurrir de nuevo en estas fiestas de Acción de Gracias. Al comprender mejor el comportamiento del vórtice polar y su relación con los períodos de frío, podemos predecir mejor y más temprano esas semanas frías."
Calentamiento Súbito Estratosférico
Las alteraciones sufridas por el vórtice polar a principios de este año estuvieron directamente relacionadas con un fenómeno conocido como "Calentamiento Súbito Estratosférico" (CSE), que provoca un ascenso de más de 25ºC en menos de una semana.
Esta alteración provocó una subida repentina de la temperatura en la estratosfera que partió en dos al vórtice polar, provocando temperaturas de -36°C en algunas zonas de Estados Unidos, de -25ºC en Rusia y de -15ºC en Europa Central. La relación causa efecto entre estos episodios estratosféricos y las intensas olas de frío polar es la que ha quedado determinada en esta investigación.
"Es muy importante comprender cómo el cambio climático podría afectar a los extremos del clima invernal", agrega Dim Coumou, otro de investigadores. "Las incertidumbres son bastante grandes, pero el calentamiento global es un riesgo claro, ya que tiene el potencial de alterar los patrones de circulación que afectan nuestro clima. Para evitar los graves riesgos del cambio climático, como los fenómenos meteorológicos extremos, debemos fortalecer aún más nuestras ambiciones de estabilización climática", concluye.
Las alteraciones sufridas por el vórtice polar a principios de este año estuvieron directamente relacionadas con un fenómeno conocido como "Calentamiento Súbito Estratosférico" (CSE), que provoca un ascenso de más de 25ºC en menos de una semana.
Esta alteración provocó una subida repentina de la temperatura en la estratosfera que partió en dos al vórtice polar, provocando temperaturas de -36°C en algunas zonas de Estados Unidos, de -25ºC en Rusia y de -15ºC en Europa Central. La relación causa efecto entre estos episodios estratosféricos y las intensas olas de frío polar es la que ha quedado determinada en esta investigación.
"Es muy importante comprender cómo el cambio climático podría afectar a los extremos del clima invernal", agrega Dim Coumou, otro de investigadores. "Las incertidumbres son bastante grandes, pero el calentamiento global es un riesgo claro, ya que tiene el potencial de alterar los patrones de circulación que afectan nuestro clima. Para evitar los graves riesgos del cambio climático, como los fenómenos meteorológicos extremos, debemos fortalecer aún más nuestras ambiciones de estabilización climática", concluye.
Referencia
The different stratospheric influence on cold-extremes in Eurasia and North America. Marlene Kretschmer, et al. Climate and Atmospheric Sciencevolume 1, Article number: 44 (2018). DOI:https://doi.org/10.1038/s41612-018-0054-4
The different stratospheric influence on cold-extremes in Eurasia and North America. Marlene Kretschmer, et al. Climate and Atmospheric Sciencevolume 1, Article number: 44 (2018). DOI:https://doi.org/10.1038/s41612-018-0054-4