Ciclones tropicales y el clima global

 Ciclones tropicales y el clima global
J. Rubén G. Cárdenas
Un grupo de la Universidad de Purdue en los Estados Unidos,
encabezado por los investigadores Matthew Huber y Ryan Sriver, halló
evidencias de que los ciclones y los huracanes tropicales (ver:
Formación de huracanes I ,II, en cienciorama) juegan un papel
importante en el patrón de circulación de la banda oceánica que
transporta calor y mantiene el clima de Norteamérica y Europa. Estas
evidencias se relacionan con una teoría propuesta por Kerry Emanuel,
profesor de ciencias atmosféricas en el Instituto de Tecnología de
Massachussets, que propone la existencia de un factor adicional, que no
se considera en las predicciones globales actuales del clima. Si se toma
en cuenta en los próximos modelos podría cambiar las predicciones
sobre los escenarios climáticos del futuro. La teoría de Emanuel se
refiere a la intensidad, duración y frecuencia de los huracanes formados
en los trópicos, debido al incremento de la temperatura de la superficie
del mar.
Hasta ahora se pensaba que los huracanes ocurren en un periodo de
tiempo demasiado corto y en un área demasiado pequeña como para
alterar el sistema global. Sin embargo la investigación de Emanuel
muestra que los huracanes se forman en respuesta a las altas
temperaturas reinantes en los trópicos enfriando estas regiones y
actuando como termostato para el área tropical; es decir, que podrían
ser claves para hacer modelos más precisos del clima. Esta teoría
relaciona el aumento en la temperatura de la superficie del mar con el
incremento en la fuerza de los huracanes que se forman a su vez a
partir de los ciclones tropicales. La teoría de los investigadores de
Purdue establece, además, que si hay más ciclones tropicales, aunque
no terminen necesariamente en huracanes, la conducción de calor por la
banda transportadora podría verse afectada y con ello el clima global,
pues los ciclones mezclan el agua fría que va hacia arriba y con ello
cierran el ciclo de la banda transportadora para que se inicie
nuevamente. Según Huber, si hay más ciclones, y la teoría de Emanuel
es correcta, entra más agua fría a la banda transportadora en el
hemisferio sur y con ello se afecta el transporte de calor hacia el
hemisferio norte. Lo que falta en los modelos globales para calcular el
clima es, por lo tanto, tomar en cuenta la presencia de más o menos
ciclones.
En el esquema de circulación oceánica global, el calor es conducido por
todo el globo por la llamada banda transportadora, (ver: Corrientes
marinas I, II en cienciorama)que consiste en una gran cantidad de agua
caliente que sube desde los trópicos y se hunde en los polos. En el
hemisferio norte la banda transportadora viaja de sur a norte, pasando
por los océanos Pacífico e Índico, calentando el agua que va a
Norteamérica y a Europa. En los océanos tropicales este patrón está
invertido: el agua caliente va hacia abajo y se mezcla con la fría que
sube y es así como el ciclo de la banda transportadora se inicia de nuevo
(ver Corrientes marinas I,II en cienciorama). Este proceso llamado
mezclado vertical, juega un papel muy importante en la circulación de la
banda transportadora, pero aún no se sabe del todo cómo ocurre.
El clima global. Imagen tomada de
http://www.anl.gov/Media_Center/Frontiers
Los modelos climáticos usados hoy en día representan el mezclado de
fondo como un promedio de la cantidad total de mezclado necesaria
para que el ciclo de la banda transportadora se invierta, y aplican este
principio como una constante a las regiones tropicales. Pero según los
datos que se conocen, el mezclado no es constante, no se da en todos
lados ni al mismo tiempo; es esporádico y sobre un área y un tiempo
limitados. En algunas regiones como el ecuador, se sabe que no hay
ciclones y por tanto no debe haber mezclado. Si los resultados de la
teoría propuesta por Huber y Sriver son correctos, es decir, si se añaden
los datos de la presencia de ciclones a los modelos climáticos en lugar
del mezclado de fondo como constante, entonces existirían zonas donde
no se observaría mezclado en los mapas resultantes del modelado, por
ejemplo, el ecuador. Esto es muy importante porque es bien conocido
que para hacer un modelo climático correcto de El Niño debe restarse el
mezclado de fondo en el ecuador. Los datos de los experimentos
realizados utilizando la teoría de Emanuel muestran que no hay
mezclado donde no debería existir.
Estela fría dejada por el huracán Emily en julio del 2005. Imagen
http://www.wunderground.com/hurricane/history/emily_sst.gif
Múltiples estudios han mostrado que los ciclones tropicales son
excelentes fuentes de oscilaciones inerciales, es decir, de ondas internas
en el océano que causan la mezcla de la capa superior del océano. Un
símil de ellas se presenta cuando se pone azúcar en una taza de café: el
líquido mas dulce es más denso y formará una capa en el fondo de la
taza, por eso se necesita revolver el contenido y mezclar la capa mas
dulce con las de más arriba. Lo mismo ocurre con el agua del mar, la
más densa y fría se mantiene debajo a menos que algo haga que suba,
como los ciclones y otros procesos como el cambio de estaciones.
Los ciclones tropicales causan ondas debajo de la superficie del océano
que rompen en ella; cuando lo hacen afectan la capa inferior y las aguas
de diferente densidad y temperatura se mezclan. Las aguas saladas más
calientes son menos densas que las frías, entonces el agua fría que se
hunde conduce la banda transportadora en el hemisferio Norte.
El mapa ilustra el promedio de enfriamiento inducido en la superficie por
ciclones en la superficie de los océanos, en grados Kelvin. Del lado
derecho tenemos en watts por metro cuadrado la cantidad de radiación
cedida a la atmósfera (enfriamiento). Imagen tomada de: Purdue
graphic/Huber Laboratory.
Sin embargo, las aguas frías y saladas emergen en el Pacífico y no hay
explicación completa de esto. Parece ser que los ciclones y huracanes
bombean el agua caliente hacia abajo y traen agua fría hacia la
superficie. Al mezclarse el agua caliente con el agua fría en la capa de
mezcla del océano, el agua caliente pierde calor y aumenta su densidad;
sucede lo contrario con el agua fría que aumenta de temperatura y
disminuye en densidad; esto permite que emerja a la superficie.
El estudio de Huber y Sriver no examina la mezcla oceánica profunda,
pero es razonable especular que el agua caliente bombeada hacia abajo
se une con la corriente oceánica y se convierte en parte de la banda
transportadora, donde el agua densa se eleva hacia la superficie.
Las predicciones actuales están basadas en el mezclado del océano que
permanece constante o decrece con las temperaturas que se elevan; las
evidencias de esta investigación sugieren que lo opuesto es cierto, y el
mezclado superficial en los océanos tropicales se eleva con la
temperatura.
Los resultados de este estudio, publicados en 2007 en la revista Nature,
son consistentes al incluir los datos del mezclado necesarios para igualar
lo observado en los modelos del clima. Huber y Sriver estudiaron los
efectos en el enfriamiento debido a los huracanes desde 1981 hasta el
presente, usando las estelas frías que siguen a un huracán. Estas
estelas pueden ser fácilmente observadas, ya que el tamaño típico es de
alrededor de 200 km de ancho y de alrededor de 1000 km de largo. Los
investigadores usaron datos de temperatura en superficie durante las
estelas frías y obtuvieron un estimado del enfriamiento en los tópicos
debido a ciclones y huracanes. Los datos analizados fueron tomados del
Centro Nacional para la Investigación Atmosférica (NCA, por sus siglas
en inglés), la Administración Nacional de los Océanos y la Atmósfera
(NOAA por sus siglas en inglés), y la NASA. El equipo de investigación
examinó el proceso que ocasiona este enfriamiento y evaluó la mezcla
del agua oceánica.
Referencias
Increasing destructiveness of tropical cyclones over the past 30 years .
Kerry Emanuel. Nature. vol.436. agosto 2005.
Observational evidence for an ocean heat pump induced by tropical
cyclones Ryan L. Sriver, Matthew Huber. Nature vol. 447 pags:, 577
580. Mayo 2007.
Research finds evidence tropical cyclones have climate-control role .
Purde University West Lafayette, Ind. EU. Mayo 31 .2007. Press
Release.
Tropical SST :Natural Variations or Global Warming . Michael Mann and
Gavin Schmidt. Real Climate. 11 de septiembre del 2006. Climate
Science for climate Scientist.
En su página de Internet http://www.realclimate.org