El calentamiento súbito estratosférico: ¿un fenómeno que podría afectar significativamente al invierno?
Aunque se trata de un acontecimiento anual, no tiene repercusiones directas sobre el tiempo. Los meteorólogos llevan varios días trabajando en el fenómeno, conocido como calentamiento súbito estratosférico, y creen que se dan las condiciones para que se produzca en las próximas semanas.
Con todo, el calentamiento súbito estratosférico no significa necesariamente que las condiciones en la baja atmósfera vayan a cambiar con rapidez.
Calentamientos Súbitos Estratosféricos. Fuente: NOAA
¿Qué es calentamiento súbito estratosférico?
El calentamiento súbito estratosférico es un aumento rápido de la temperatura de 25 grados, en algunos casos 80 grados o más, durante una semana de invierno en el hemisferio norte. Este calentamiento no nos afecta directamente, pero la cadena de acontecimientos que provoca si nos afecta.
Gráfico: Los vientos giran en sentido contrario a las agujas del reloj y atrapan grandes cantidades de aire muy frío.
El calentamiento provoca perturbaciones en el vórtice polar (existe un vórtice similar en el Polo Sur). En los polos, los vientos giran en sentido contrario a las agujas del reloj y atrapan grandes cantidades de aire muy frío.
Cuando la estratosfera se calienta, el vórtice se desplaza e incluso se desintegra lo que produce que todo el aire frío interior se desplace o disperse por separado a través de los continentes, de este modo la circulación atmosférica cambiará y sus efectos son visibles en la superficie en aproximadamente quince días. Esto provoca un descenso drástico de las temperaturas, con nevadas o granizo.
El CSE, calentamiento súbito estratosférico, está causado por la intrusión de ondas planetarias de la troposfera en la estratosfera. Esto conduce a un debilitamiento del vórtice circumpolar, que se refleja en la superficie, y las anomalías negativas en la Oscilación Ártica pueden persistir durante varias semanas.
En invierno, en el hemisferio norte, las regiones polares prácticamente no se ven afectadas por la radiación solar. La estratosfera, al haber perdido energía, se enfría rápidamente y se forma un centro de bajas presiones sobre el Polo Norte durante los meses de invierno. Hacia el sur, donde llega la radiación solar, el aire es más cálido y la presión más alta.
Debido al gradiente de presión, el aire fluye desde el centro de alta presión hacia el centro de baja presión, formando un flujo S-N, pero se desvía hacia la derecha debido al movimiento de rotación de la Tierra.
Como resultado, se forma en la estratosfera, de oeste a este, un flujo de viento en sentido contrario a las agujas del reloj, conocido como vórtice circumpolar (vórtice polar simple), que se caracteriza por remolinos muy fuertes en la configuración circumpolar.
Estos fenómenos se denominan calentamiento súbito estratosférico (CSE) y tienen un efecto muy importante en el propio vórtice polar estratosférico, así como en la troposfera, y pueden afectar a la circulación general.
Vórtice polar troposférico y vértice polar estratosférico, diferencias:
El vórtice polar troposférico es una estructura permanente de vientos intensos que separan la masa de aire frío polar de la templada de latitudes medias. Este vórtice existe todo el año, pero suele ser más intenso en invierno, cuando el aire encerrado por dicho vórtice está más frío. Cuando el vórtice troposférico se debilita, la circulación se hace más ondulada, con irrupciones de aire frío en latitudes bajas y de aire templado en latitudes altas.
Por el contrario, el vórtice polar estratosférico existe solamente entre otoño y primavera, mientras que en verano se rompe y la circulación de latitudes altas en la estratosfera se invierte.
Fuente del gráfico: La Voz de Galicia
¿Cómo se produce el calentamiento súbito estratosférico?
En el invierno del hemisferio norte hay una acumulación de aire frío en el Ártico, que forma el vórtice polar. Este vórtice existe tanto en la troposfera (la parte inferior de la atmósfera) como en la estratosfera.
En invierno, el frío se concentra en estas dos capas y están unidas. La interacción de estos dos vórtices provoca a veces un calentamiento de la estratosfera cuando el aire muy caliente pasa de la troposfera a la estratosfera. Cuando esto ocurre, la temperatura en la estratosfera aumenta de -80°C a -40°C, por ejemplo. Sigue siendo muy baja, pero debería calentarse relativamente.
Cuando se produce este rápido calentamiento estratosférico en la atmósfera, el aire frío comienza a desplazarse hacia otras regiones, provocando fuertes cambios en algunas partes del mundo y cambios meteorológicos potencialmente muy fríos.
Sin embargo, también puede ser que no evolucione y, por tanto, no provoque cambios que se reflejen en la superficie terrestre.
A diferencia de otros lugares, donde es casi imposible predecir el tiempo con más de 10 días de antelación, en la estratosfera se puede trabajar con tres o cuatro semanas de antelación. Pero cuando llega aire cálido, no se sabe si afectará al tiempo hasta unos días antes. Así que aunque haya noticias de un calentamiento repentino en la estratosfera, no se da por hecho que cambiará el tiempo.
Esto podría afectar a la latitud en el norte, pero no necesariamente que produzca temporal de nieve, porque más que nieve, se verá un patrón constante de lluvia, nieve y bajas temperaturas en la misma zona durante semanas y semanas.
Aunque prefieren que el tiempo cambie en una sola dirección, en Estados Unidos pueden producirse tormentas invernales sin nieve, al igual que en las Islas Británicas. Esto habla de la dinámica cambiante de la atmósfera.
Cuando tienes un invierno suave como el de 2022/2023 y de repente se produce el calentamiento súbito estratosférico, cambia el invierno por completo, aclarando que el fenómeno no está relacionado con las condiciones para la formación de la gran tormenta Philomena, que se produjo en España en enero de 2021.
Calentamientos Súbitos Estratosféricos. Cómo la estratosfera ártica influye en nuestro tiempo. Este gráfico presenta los impulsores atmosféricos fundamentales del vórtice polar. Una nueva investigación sugiere que los científicos podrían algún día mejorar la predictibilidad del tiempo extremo en las latitudes medias que resulta de los eventos estratosféricos que alteran el vórtice polar. Fuente: NOAA
Causas del calentamiento súbito estratosférico
Las razones a favor de la propagación de ondas planetarias en la estratosfera son menos claras, pero los siguientes puntos pueden ser importantes:
- 1. Bloqueo de la circulación troposférica en el Atlántico o en el Pacífico, o en ambos, unos días antes del inicio del calentamiento. Como resultado, el vórtice polar se verá afectado por las ondas planetarias.
- El Niño-Oscilación del Sur (ENSO). El Niño es un fenómeno acoplado océano-atmósfera que se produce periódicamente en el Océano Pacífico y afecta al clima de la Tierra. Como tal, consta de un componente oceánico (El Niño) y un componente atmosférico (Oscilación del Sur). El Niño es una anomalía que provoca un calentamiento a gran escala de las aguas superficiales del Océano Pacífico central y oriental, que alcanza su punto máximo en invierno. Los pescadores peruanos la bautizaron así porque se produjo más o menos en la misma época que el nacimiento de Cristo.
La Oscilación del Sur viene determinada por la diferencia de presión entre Tahití y Darwin y afecta a la fuerza de los vientos alisios del Pacífico. (La isla de Tahití se utiliza como punto representativo del comportamiento de la presión atmosférica en la parte oriental – central del Océano Pacífico Tropical; por su parte, Darwin se utiliza como el punto representativo de la presión atmosférica de la parte occidental del mismo océano.)
Durante El Niño (y a la inversa, La Niña), las aguas superficiales del océano Pacífico se calientan (y enfrían). Al mismo tiempo, existe una anomalía negativa (positiva) en la diferencia de presión entre Darwin y Tahití que debilita (refuerza) los vientos alisios del Pacífico.
Los fenómenos del Niño (La Niña) provocan anomalías positivas (negativas) de la temperatura global.
Paradójicamente, durante los fenómenos de El Niño se observan inviernos muy fríos en el norte de Europa, a pesar del aumento de las temperaturas globales. La razón de ello puede residir en los CSE y estar relacionada con la abundancia de ondas planetarias de gran amplitud en latitudes medias durante los fenómenos de El Niño. - Oscilación Cuasi bienal (QBO). Una variación de los vientos zonales de 10 hPa a 100 hPa en la estratosfera tropical con un periodo de unos 27-30 meses. Durante este periodo, los vientos tropicales estratosféricos tienen dos periodos de 12-15 meses cada uno, alternando entre vientos del este y del oeste. Durante la fase occidental de la QBO, las ondas planetarias se propagan predominantemente en la región ecuatorial de la estratosfera, con una amplia distribución latitudinal en los subtrópicos. Durante la fase oriental, su propagación se limita a altas latitudes y puede afectar a la estratosfera polar.
Así pues, los CSE se producen predominantemente en la fase oriental de la QBO. - El periodo de mínimo solar de 11 años es favorable para debilitar el vórtice polar provocado por las ondas planetarias, especialmente si coincide con la fase oriental de una QBO. Sin embargo, esto no significa que los CSE no se produzcan durante los máximos solares, en cuyo caso estarían asociadas a la fase occidental de la QBO, pero estamos hablando de ondas más débiles y de menor amplitud. Por lo tanto, es más probable que se produzcan durante el adir del ciclo de 11 años. Finalmente se ha propuesto un mecanismo para un cambio mínimo en el viento zonal superior estratosférico a favor de los CSE estratosférico inferior durante el mínimo solar.
Frío en Norteamérica y la extensión subcontinental de Rusia
Los científicos afirman que este invierno se ha producido una concentración de aire frío en el Ártico, que a su vez ha traído aire muy frío a Rusia, lo que ha provocado una ola de frío con temperaturas de hasta -40 °C. Pero ni esta ola de frío en Rusia, ni la de diciembre en Estados Unidos, alcanzan esta magnitud todos los años. Esto se debe a que el aire frío de este invierno se concentra en un área relativamente pequeña, por lo que se desplaza hacia abajo y provoca una entrada muy rápida a medida que sale. Si el aire frío se distribuyera en una zona más amplia, la influencia, si la hubiera, no sería tan fuerte.
Además, hay anomalías cálidas en partes del Ártico donde las temperaturas son más altas de lo normal, por lo que hay un vórtice, pero no en una zona extensa.
El rápido calentamiento de la estratosfera es un proceso diferente del llamado colapso del vórtice polar. Son dos procesos diferentes, pero en ambos casos existe la posibilidad de que aire muy frío se desplace del Ártico a latitudes más bajas.
El aire frío se concentra en el Ártico, pero a veces puede entrar en algunas partes del mundo, como Estados Unidos, donde este invierno cayó mucha nieve como consecuencia de un fenómeno conocido como ciclón bomba.
