Olas de calor veraniegas

Se ha publicado hace unos días un estudio que llega a la conclusión que las olas de calor veraniegas serán más frecuentes y más intensas. Su título es Historic and future increase in the global land area affected by monthly heat extremes.

El aumento de 0,5 ºC en la temperatura media global desde el año 1970 ya ha aumentado fuertemente la posibilidad de que haya temperaturas cálidas extremas durante el verano, tanto si se miden mensualmente como si se miden estacionalmente. Los autores han creado un modelo climático (Coupled Model Intercomparison Project o CMIP5) que les ha permitido predecir que, en un plazo medio, por ejemplo hasta el año 2040, cualesquiera que sean las emisiones de CO₂, la ocurrencia de temperaturas extremas durante el verano seguirá aumentando. Sólo a partir de esta fecha aproximada, si las emisiones de CO₂ se reducen drásticamente, estos episodios de calores extremos podrían empezar a reducirse (escenario RCP2.6). En caso contrario (escenario RCP8.5, en el que las emisiones siguen aumentando al ritmo actual) los episodios de calores extremos seguirán aumentando hasta un 80 % en el año 2100.

Porcentaje de superficie terrestre afectada por calores extremos durante el verano boreal, a diferentes desviaciones tipo: datos históricos y resultados de la modelización.

En el año 1960, prácticamente no se encuentran temperaturas veraniegas extremas de más de tres desviaciones tipo respecto a la climatología habitual, y cubrían un 1 % de la superficie terrestre. Ahora, estas temperaturas extremas son cada vez más frecuentes y se dan aproximadamente en un 5 % de la superficie terrestre. A la vez, el número de meses en que se han roto récords de temperatura ha aumentado fuertemente.

Ejemplos de olas de calor recientes los encontramos en Europa en 2003, en Grecia en 2007, en Australia en 2009, en Rusia en 2010, en Texas en 2011 o en los Estados Unidos en 2012.

La corriente de chorro polar, el clima y el calentamiento global

Ya hemos hablado de las corrientes en chorro. Estas corrientes son unos canales de vientos fuertes, entre 90 y 400 km/h, que circulan de oeste a este, a una altura entre 9 y 14 km, y que separan las grandes masas de aire del planeta. Hay dos en cada hemisferio: la corriente en chorro tropical, que circula entre la masa de aire tropical y la templada, y la corriente en chorro polar, que circula entra la masa de aire templada y la polar.

 De las dos corrientes en chorro del hemisferio norte, la que tiene más influencia en España es, sin duda, la polar. Aunque circula de oeste a este, a manudo presenta ondulaciones orientadas hacia el norte y hacia el sur, provocadas por el hecho de circular por orografías distintas, al pasar de océanos a continentes y viceversa. Estas ondulaciones, que también se van desplazando hacia el este, dirigen el movimiento de los anticiclones, la formación de las borrascas y el desplazamiento de las masas de aire.

Por regla general, la corriente en chorro es más fuerte cuanto mayor sea el contraste de temperaturas entre la masa de aire polar y la masa de aire templado. A su vez, cuanto más fuerte sea la corriente, tiene menos tendencia a ondularse (y las ondulaciones se mueven más aprisa) y, viceversa, cuanto más débil sea, más se ondula, y estas ondulaciones tienen tendencia a desplazarse más despacio.

Cuando la corriente en chorro polar se debilita, tiende a llevar aire polar más hacia el sur y aire templado más hacia el norte, lo que provoca períodos de frío en el sur y de elevación de temperatura en el norte. Como las ondulaciones se desplazan más lentamente, estos períodos “anómalos” se prolongan más de lo habitual. Al llevar aire templado hacia el norte, tienden a retroalimentar positivamente el aumento de temperatura de las zonas circumpolares.

Desde hace tres años se vienen observando ondulaciones excesivas en la corriente de chorro polar del hemisferio norte, lo que indica que esta corriente se ha debilitado. Una de las causas podría ser que las regiones polares del hemisferio norte se han calentado más que el resto del planeta, por lo que la diferencia de temperatura entre la masa de aire polar y la masa de aire templada se han reducido. Por tanto, es posible que este tiempo más o menos loco que estamos experimentando sea debido al calentamiento global. Sin embargo, aún es pronto para poder afirmarlo.

A Rough Guide tothe Jet Stream: what it is, how it works and how it is responding to enhancedArctic warming

¿Por qué el Ártico es más sensible que el Antártico al calentamiento global?

Los océanos polares son sensibles al aumento de la temperatura global y el aumento de las concentraciones de CO₂ atmosférico. Los impactos del cambio climático son particularmente importantes en las regiones cubiertas de hielo.

Un equipo de científicos ha encontrado datos que pueden explicar porqué el Océano Ártico es más vulnerable al calentamiento global que el Antártico. Estos resultados han sido publicados en Nature’s Scientific Reports de esta semana, con el título de Vulnerability of Polar Oceans to Antrhropogenic Acidification: Comparison of Arctic andAntarctic Seasonal Cycles.

El equipo comparó dos conjuntos de datos de observación de alta resolución de los ciclos anuales completos en diversas zonas de los océanos Ártico y Antártico (el Golfo Amundsen y la bahía de Prydz, respectivamente). Hasta este proyecto, el Ártico y el Antártico solamente permanecieron bajo estudio en una escala anual, y la mayoría de las observaciones estaban limitadas al verano sin hielo y al otoño.

El Golfo Amundsen en el Ártico y la Bahía de Prydz en el Antártico

Encontraron que la zona del Ártico estudiada experimentó un mayor calentamiento de temporada (10 ºC frente a 3 ºC), y una mayor salinidad (3 contra 2 unidades de salinidad), tenía una alcalinidad inferior (2.220 contra 2.320 mmol / kg), y un menor pH en verano (8,15 por 8,5), que la zona estudiada de la Antártida.

El sistema de carbono del Ártico mostró cambios estacionales más pequeñas que el sistema antártico. La salinidad en el Ártico es menor que en el Antártico. En ambos casos, el máximo de salinidad (y el mínimo de temperatura) ocurre al final del invierno. La primavera introduce agua dulce, siendo la disminución de la salinidad mayor en el golfo Amundsen (~ 3) que en la bahía Prydz (~ 2). En el golfo Amundsen se producen dos picos de entrada de agua dulce, el primero a finales de mayo, debido al agua dulce de los ríos, y el segundo a finales de setiembre, en el que se alcanza el mínimo de salinidad (S = 29). También hay contrastes significativos en la temperatura: en la bahía Ptydz la temperatura aumenta desde -1,8 ºC hasta un máximo de 0 ºC, mientras que en el golfo Amundsen el agua se calienta más de 8 ºC en verano. Este calentamiento veraniego dura un mes más en el Ártico que en el Antártico.

La formación y la fusión del hielo controlan los cambios estacionales del sistema inorgánico de carbono, como se puede ver observando las evoluciones anuales de salinidad, DIC (carbono inorgánico disuelto) y TA (alcalinidad total). Al igual que con la temperatura y la salinidad, hay otras diferencias importantes entre las zonas árticas y antárticas estudiadas: las aguas árticas tienen un menor pH y una menor saturación de carbonatos como resultado de su salinidad y de su TA menores. En invierno, el incremento de salinidad coincide con un incremento del DIC y de la TA. Parte del incremento del DIC en otoño es debido a la remineralización respiratoria de la materia orgánica, que es independiente de los cambios en la salinidad. En primavera, se observa en ambas zonas una disminución del DIC superficial, debido a que las algas que se encuentran bajo el hielo absorben carbono inorgánico, lo que contribuye de manera significativa a la NCP (net community production). La producción biológica continúa hasta agosto en el golfo Amundsen, a pesar de la disminución de nutrientes  al final de junio, y hasta febrero en la bahía Prydz.

El sistema ártico tiene una menor capacidad para amortiguar la disminución de pH y carbono inorgánico de la absorción de CO₂ antropogénico debido a su baja alcalinidad y al fuerte calentamiento estacional, que impiden que la producción primaria de verano pueda elevar significativamente el pH y el nivel de saturación de carbonato. El sistema antártico tiene una mayor capacidad de amortiguación por un mayor aumento de la alcalinidad (en relación con el sistema del Ártico) y exhibe un calentamiento estacional mucho más pequeño, que permite grandes aumentos de verano en tanto el pH como en carbono inorgánico. Estas diferencias explican porque la respuesta del sistema de carbono al CO₂ antropogénico forzando es específica para cada región, y porqué la respuesta del Ártico es mayor que la del Antártico.

La extensión total del hielo marino

Mientras el hielo marino del hemisferio norte disminuye, el del hemisferio sur aumenta. Pero, ¿y el hielo marino total?

En la década de los 80 (1980-1989), la extensión media anual del hielo marino ártico fue de 12,22 millones de km² y la del antártico de 11,87, lo que hace un total de 24,09 millones de km².

En la década de los 90 (1990-1999), la extensión media anual del hielo marino ártico fue de 11,95 millones de km² y la del antártico de 11,97, lo que hace un total de 23,93 millones de km².

En la década de los 2000 (2000-2009), la extensión media anual del hielo marino ártico fue de 11,31 millones de km² y la del antártico de 12,13, lo que hace un total de 23,44 millones de km².

En las figuras vemos los valores anuales: el Ártico ha perdido 51.100 km² anuales, el Antártico ha ganado 13.600 y, en el cómputo total, se han perdido 37.500 km² anuales de hielo marino.

Las temperaturas globales del primer semestre

Se han comenzado a publicar las temperaturas globales del mes de junio, lo que permite comparar la temperatura del primer semestre del año con la del mismo período de los años anteriores.

Con los datos de la NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration), el primer semestre del año en curso ha experimentado una anomalía (base 1901-2000) de + 0,59 ºC, lo que hace el octavo más caluroso de la historia desde que se empezaron los registros en el año 1880.

Si tomamos los datos de GISS (Godard Institute for Space Studies, de la NASA), la anomalía (base 1951-1980) del primer semestre del año 2013 ha sido de + 0,57 ºC. Con esta anomalía, el primer semestre del año actual es el sexto más cálido desde el año 1880.

El ciclo de 60 años en el clima

Se ha publicado el año pasado un interesante artículo sobre las variaciones del nivel del mar, titulado Is there a 60-year oscillation in global sea level?, en el que los autores han encontrado, con datos desde el año 1900, que el nivel del mar en el Atlántico Norte, en el Pacífico Noroeste y en el Indico tiene una oscilación sincronizada de 60 años, mientras que en el Pacífico Suroeste esta oscilación está davalada de 10 años respecto de las anteriores. Las únicas regiones del muestreo que no parecen tener esta oscilación son el Pacífico Central y Noreste.

Oscilación del nivel del mar desde el año 1.900

Por otra parte, también el año pasado se publicó otro artículo sobre otro ciclo de 60 años en la Oscilación del Atlántico Norte, titulado Evidences for a ~60-year North Atlantic Oscillation since 1700 and its meaning for globalclimate change, con datos desde el año 1700. En él se señala que estos ciclos de ~ 60 años bien pueden afectar también al clima. Si fuera así, este ciclo habría estado en fase ascendente entre los años 1970 y 2000, lo que explicaría una parte del calentamiento observado durante este período.

Valores de la Oscilación del Atlántico Norte desde el año 1.700

De hecho, estos ciclos de unos 60 años se han observado en muchas regiones. Una periodicidad dominante de 60 años se encuentra en reconstrucciones instrumentales de temperatura desde el año 1.500 que cubren la cuenca mediterránea europea (España, Francia e Italia). Una periodicidad de ~ 60 años se encuentra en los registros de las precipitaciones monzónicas seculares de la India, de los sedimentos del mar de Arabia y del este de China. Una oscilación de 60 años se encuentra en la variación de la abundancia del G. Bulloides encontrada en los sedimentos Base Cariaco en el mar Caribe desde 1650; este dato es un indicador de la fuerza de los vientos alisios en la zona tropical del Océano Atlántico y del Océano Atlántico variabilidad atmósfera Norte. Se han encontrado indicios de que la Oscilación multidecadal Atlántica (AMO) presentó un período de oscilación de ~ 60 años durante todo el Holoceno. Una oscilación significativa de 60 años se encuentra en una reconstrucción del nivel del mar desde 1700 calculados a partir de los registros de mareógrafos.

Por otra parte, se han observado ciclos de 60 a 62 años en los sedimentos y registros de nucleidos cosmogónicos del Pacífico NE. Un ciclo de ~ 60 años ha sido encontrado en varios otros registros de actividad solar. Estas observaciones sugieren la existencia en el clima de una oscilación de ~ 60 años inducida astronómicamente.

La causa física principal de un ciclo natural de ~ 60 años no está todavía clara. Sin embargo, el sistema solar oscila debido al movimiento de los planetas. El sistema de Júpiter-Saturno produce oscilaciones de ~ 60 años en el movimiento del baricentro del Sol e induce también oscilaciones equivalentes en la órbita de la tierra. En particular, la velocidad del Sol en relación con el centro de masa del sistema solar presenta claramente  oscilaciones de ~ 20 y ~ 60 años en concordancia con  las oscilaciones de ~ 20 y ~ 60 años observadas en el sistema climático. Por otra parte, los dos grandes ciclos de las mareas de 9,3 años (alineación de Júpiter y Saturno) y de 11,86 años (período de Júpiter) tienen un período de resonancia de unos 61 años. Por lo tanto, es posible que la actividad solar y /o la heliosfera puedan sincronizarse con un sistema solar natural de un ciclo de ~ 60 años e influir en el clima de la Tierra, quizás a través la influencia de los rayos cósmicos en la capa de nubes.

En los modelos climáticos actuales no se tiene en cuenta esta oscilación. En el artículo citado en segundo lugar se evalúa que el 60 % del calentamiento global del período 1970 – 2000 es debido a este ciclo.

El decenio climático 2001-2010, según la OMM

Se ha publicado recientemente por la Organización Mundial Meteorológica (OMM) el estudio 'El estado del clima mundial2001-2010. Un decenio de fenómenos climáticos extremos'

El decenio más cálido

El período comprendido entre 2001 y 2010 fue el decenio más cálido jamás registrado desde que se empezaron a realizar mediciones en la época moderna hacia 1850. Se estima que la temperatura media mundial del aire sobre la superficie terrestre durante este período de 10 años fue de 14,47 °C ± 0,1 °C, es decir, 0,47 °C ± 0,1 °C por encima de la media mundial del período comprendido entre 1961 y 1990 que fue de +14,0 °C y +0,21 ± 0,1 °C por encima de la media mundial registrada entre 1991 y 2000. Esto es, 0,88 ºC por encima de la temperatura media durante el primer decenio del siglo XX (1901-1910).

Temperatura (°C) decenal combinada del aire a nivel mundial sobre la superficie terrestre y la superficie del mar obtenida a partir del promedio de los tres conjuntos de datos independientes mantenidos por el Centro Hadley de la Oficina Meteorológica del Reino Unido y la Dependencia de investigación climática de la Universidad de East Anglia, en el Reino Unido (HadCRU), el Centro Nacional de Datos Climáticos de la NOAA (NCDC) y el Instituto Goddard de Investigaciones Espaciales, dirigido por la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA-GISS). La línea gris horizontal indica el valor medio a largo plazo para el período 1961-1990 (14 °C)

Si se realiza un análisis por regiones, se observará que en la mayoría de las diversas partes del mundo también se registraron temperaturas por encima de la media durante el decenio mencionado, en particular en 2010, año en el que algunas zonas se batieron los récords en más de 1 ºC. A escala nacional, una gran mayoría de países respondieron a la encuesta de la OMM e informaron haber vivido el decenio más cálido jamás registrado. Entre 2001 y 2010 muchos países y regiones de gran extensión geográfica registraron anomalías que superaron +1 ºC respecto a la media a largo plazo registrada durante el período comprendido entre 1961 y 1990.

Frío y calor extremos

Aunque la temperatura media anual es un indicador climático importante, las temperaturas que experimentan las personas pueden variar notablemente de un día a otro y a lo largo de un año debido a la variabilidad natural del clima. Al mismo tiempo, la influencia de la actividad humana probablemente ha acentuado las temperaturas máximas de días y noches extremadamente cálidos, y las temperaturas mínimas de días y noches extremadamente fríos, siendo más probable que improbable que el cambio climático inducido por la actividad humana haya aumentado el riesgo de olas de calor.

Según refleja la encuesta de la OMM, 56 países (el 44 por ciento) han señalado que la temperatura máxima diaria absoluta durante el período comprendido entre 1961 y 2010 se registró en el decenio de 2001-2010, frente al 24 por ciento de ellos que la registraron en 1991-2000, y el 32 por ciento restante que la registraron durante alguno de los tres decenios anteriores. Por el contrario, el 11 por ciento (14 de 127) de los países, señalaron que su temperatura mínima diaria absoluta se registró en el decenio de 2001-2010, frente al 32 por ciento que la registraron entre 1961 y 1970 y alrededor del 20 por ciento que lo hicieron en cada uno de los decenios intermedios.

Precipitaciones, inundaciones y sequías

En todo el mundo, las precipitaciones, inundaciones y sequías varían naturalmente de un año a otro y de un decenio a otro. Además, como el aire cálido puede retener más humedad, es probable que el cambio climático haya influido en la probabilidad e intensidad de los episodios de precipitaciones extremas. El aumento de las temperaturas acelera el ciclo hidrológico que debería contribuir a que se produjeran precipitaciones más intensas y una mayor evaporación. El mayor número de registros nacionales para los episodios de precipitaciones extremas de 24 horas, como se indica en la encuesta de la OMM, se produjo en los últimos dos decenios, esto es, entre 1991 y 2010.

Registros nacionales absolutos de las precipitaciones totales en 24 horas en los últimos cinco decenios (Fuente: Encuesta de la OMM)

El promedio de las precipitaciones en la superficie terrestre a nivel mundial durante el período comprendido entre 2001 y 2010 estuvo por encima del promedio registrado entre 1961 y 1990. Fue el decenio más húmedo desde 1901, a excepción del decenio de 1950. Además, 2010 fue el año más húmedo jamás registrado a nivel mundial. Los años más húmedos anteriores fueron 1956 y 2000, que, al igual que la segunda mitad de 2010, coincidieron con intensos episodios de La Niña.

Anomalía de la precipitación decenal mundial (en mm) con respecto a las normales estándar de la OMM para 1961-1990 (Fuente: NOAA-NCDC)

Tormentas violentas

Según el Centro Nacional de Datos Climáticos de la Administración Nacional del Océano y de la Atmósfera (NOAA), 2001-2010 fue el decenio en el que la actividad de los ciclones tropicales alcanzó el nivel más elevado registrado en la cuenca del Atlántico Norte desde 1855. Se registró un promedio de 15 tormentas con nombre al año, muy por encima del promedio a largo plazo de 12 tormentas con nombre al año.

Conclusiones

Si bien los climatólogos consideran que aún no es posible atribuir fenómenos extremos individuales al cambio climático, sus conclusiones apuntan cada vez más a que muchos fenómenos recientes habrían ocurrido de forma diferente o no habrían ocurrido en absoluto si no existiera el cambio climático. Por ejemplo, la probabilidad de que se produjera la ola de calor que afectó a Europa en 2003 aumentó considerablemente con el incremento de las temperaturas mundiales.

No existe una tendencia definida en cuanto a los ciclones tropicales y las tormentas extratropicales a nivel mundial.