El Niño Ciclónico es un fenómeno climatológico que se ha observado en modelos climáticos donde se incrementa la actividad de ciclones tropicales . El aumento de la actividad de los ciclones tropicales mezcla las aguas del océano, introduciendo un enfriamiento en la capa superior del océano que se disipa rápidamente y un calentamiento en las capas más profundas que dura considerablemente más, lo que resulta en un calentamiento neto del océano.
En las simulaciones climáticas del Plioceno , este calentamiento neto es luego transportado por las corrientes oceánicas y parte de él termina en el Pacífico Oriental , calentándolo en relación con el Pacífico Occidental y creando así condiciones similares a El Niño [a] . Las temperaturas reconstruidas en el Plioceno han mostrado un patrón de temperaturas oceánicas similar a El Niño que puede explicarse por el aumento de la actividad de los ciclones tropicales y, por lo tanto, el aumento de las temperaturas en el Pacífico oriental. Parte del calor se transporta fuera de los trópicos y puede ser responsable de episodios pasados de clima más cálido de lo habitual, como en el Eoceno y el Cretácico., aunque no hay acuerdo sobre los efectos predominantes de los ciclones tropicales en el transporte de calor fuera de los trópicos. Existe evidencia de que, en el clima actual, cuando las condiciones son adecuadas, los tifones pueden iniciar eventos de El Niño.
Fondo
Ciclones tropicales y mezcla de océanos
Los ciclones tropicales son fenómenos meteorológicos peligrosos y destructivos que son responsables de daños de casi $ 10,000,000,000 cada año solo en los Estados Unidos. [3] También tienen diversos efectos en la atmósfera y el océano, [b] [5] ya que sus vientos mezclan las aguas superiores del océano [6] y extraen agua fría y profunda; Además, el calor se extrae del océano, aunque este efecto es pequeño. [7] Los efectos se han descrito generalmente como un enfriamiento temporal de la superficie del agua [8] de hasta 6 ° C (11 ° F) [9] que tiende a debilitar la tormenta [7] pero es disipado por el mar y la atmósfera en uno o dos meses. [10] Esto va acompañado de un calentamiento mucho más duradero de las aguas subterráneas, aunque hay una cierta complejidad en los patrones de respuesta; [11] [3] [12] parte [c] de [14] el calentamiento del subsuelo tiende a disiparse en la atmósfera a través de variaciones estacionales en la termoclina si no es lo suficientemente profundo. [15] Además, otros efectos de los ciclones tropicales en el océano, como la precipitación, pueden alterar o contrarrestar los efectos impulsados por el viento. [16] Esto potencialmente tiene efectos sobre el transporte de calor global; los efectos sobre el clima global son modestos en el clima actual, pero podrían ser más fuertes en climas más cálidos. [17]
El resultado neto de la mezcla sería, por tanto, un calentamiento del océano [8] y un flujo de calor de entre 0,26 y 0,4 petavatios (3,5 × 10 11 –5,4 × 10 11 hp), [15] así como - para una Distribución de ciclones tropicales: una disminución del transporte de calor fuera de los trópicos [18] con aproximadamente 1/3 del calor acumulado en las regiones ecuatoriales. [d] [22] Las estimaciones del contenido de calor del océano a través de imágenes satelitales apoyan que la actividad de los ciclones tropicales aumenta el contenido de calor de los océanos, aunque hay algunas advertencias [23] y el efecto sobre los flujos de calor global no es particularmente grande en la actualidad. actividad de ciclones tropicales; [2] sin embargo, según un estudio, el efecto podría ser lo suficientemente grande como para explicar las discrepancias entre la mezcla oceánica en estado estable observada en los trópicos y la cantidad requerida por la energía planetaria , ya que la primera es insuficiente de otra manera. [18]
Plioceno
El concepto ha sido formulado en discusiones sobre climas pliocenos ; durante el Plioceno, las temperaturas eran de 2 a 4 K (3,6 a 7,2 ° F) más altas que las actuales y los gradientes de temperatura en el Océano Pacífico eran sustancialmente más pequeños, [24] [25] lo que significa que el Pacífico Oriental tenía temperaturas similares a las del Pacífico Occidental , [26 ] equivalente a las fuertes condiciones de El Niño . [25] Entre los efectos reconstruidos se encuentran condiciones significativamente más húmedas en el suroeste de los Estados Unidos que en la actualidad. [27] Como las concentraciones de gases de efecto invernadero no eran más altas que en la actualidad, se han buscado otras explicaciones para estas anomalías de temperatura. [28]
Sin embargo, la existencia de un estado permanente similar a El Niño no es indiscutible y, en algunos resultados de investigación, un estado del Océano Pacífico más parecido a La Niña . Los modelos climáticos , las temperaturas de la superficie del mar reconstruidas con alquenonas [e] y, a veces, incluso las reconstrucciones de foraminíferos en el mismo núcleo de perforación han arrojado resultados contradictorios. [1] Coral basados en reconstrucciones se han utilizado en un estudio de 2011 a inferir que el fenómeno El Niño ya existía durante el Plioceno, incluyendo discretos eventos de El Niño. [30]
Simulaciones por ordenador sobre el Plioceno
El modelado con el modelo de circulación general CAM3 ha indicado que la cantidad de ciclones tropicales era mucho mayor que en la actualidad y su ocurrencia más extensa debido a las temperaturas de la superficie del mar más altas y una circulación atmosférica más débil (la celda de Hadley y la circulación de Walker ) que resulta en menos cizalladura del viento. . Además, los ciclones tropicales duran más y ocurren durante todo el año en lugar de estar vinculados a razones específicas. [28]
Esta expansión de la actividad de los ciclones tropicales pondría a los ciclones tropicales al alcance de las zonas del océano donde las corrientes marinas por debajo de la superficie transportan agua hacia el Pacífico oriental. [31] Los ciclones tropicales inducen la mezcla de las aguas superficiales del mar; [28] con un aumento de diez veces en la mezcla del océano dentro de dos bandas de 8 a 40 ° al norte y al sur del ecuador, especialmente la mezcla que ocurre en el Pacífico central, donde la actividad de ciclones tropicales es baja en el clima actual, se introduciría calor en estos mares corrientes y eventualmente conducen a un calentamiento del Océano Pacífico central y oriental similar a El Niño y un calentamiento de las regiones de surgencia , [31] con un calentamiento de aproximadamente 2-3 ° C (3.6-5.4 ° F) en la zona de la lengua fría del Pacífico Oriental . [22] Este efecto puede tardar hasta un siglo en establecerse y su fuerza depende del patrón exacto de mezcla del océano. También está sujeto a comentarios positivos , ya que el calentamiento del Pacífico oriental a su vez aumenta la actividad de los ciclones tropicales; eventualmente puede surgir un estado climático con un El Niño permanente y un El Niño más débil. Oscilación del Sur. [32]
Durante el Piacenziano medio, donde las concentraciones de dióxido de carbono estaban cerca de los niveles actuales, la Tierra estaba entre 2 y 4 ° C (3,6 a 7,2 ° F) más cálida que la actual [33] y las simulaciones indican que los ciclones tropicales fueron más intensos; [34] Sin embargo, la distribución modelada de ciclones tropicales fue diferente de la reconstruida para otras etapas del Plioceno. Las simulaciones que utilizaron el modelo climático CESM realizadas en 2018 [35] mostraron un gradiente de temperatura reducido entre el Pacífico oriental y occidental y una termoclina más profunda en respuesta a la mezcla impulsada por ciclones tropicales y las corrientes marinas anómalas hacia el este en el Pacífico; esto va acompañado de un enfriamiento de las áreas donde la mezcla es más fuerte y un calentamiento del Pacífico Oriental. [36] También hay efectos sobre el monzón de Asia oriental , como un monzón de invierno más fuerte [37], pero en las simulaciones el clima de fondo del Piacenziano fue más significativo que los efectos del ciclón tropical. [38]
Hallazgos posteriores
Investigadores posteriores han sugerido que el aumento de los vientos en realidad podría fortalecer la Oscilación del Sur de El Niño [39] y que los climas cálidos del Eoceno y Plioceno todavía presentaban un ciclo ENOS. Esto no implica necesariamente que todavía hubiera un gradiente de temperatura de este a oeste en el Océano Pacífico, [40] que en su lugar podría haber presentado una piscina cálida del Pacífico expandida hacia el este . [24] Las reconstrucciones de temperatura basadas en corales y datos de precipitación reconstruidos de loess chino indican que no hubo un estado permanente similar a El Niño. [41] Otro estudio de 2013 con un modelo climático diferente indicó que los ciclones tropicales en el Pacífico occidental en realidad pueden inducir el enfriamiento de las temperaturas de la superficie del mar del Pacífico oriental. [42] Una simulación de 2015 de ciclogénesis tropical no mostró un aumento de la génesis de ciclones tropicales en el Plioceno, aunque la simulación no obtuvo una disminución del gradiente de temperatura del Pacífico Este-Oeste y sí obtuvo un aumento de la actividad de ciclones tropicales en las partes del Pacífico Central más crítico para la ocurrencia de los efectos del Niño Ciclónico. [43] Una simulación de 2018 implicó que agregar fenómenos climáticos inducidos por la mezcla de ciclones tropicales a las simulaciones del clima del Piacenziano medio puede en algunos aspectos mejorar y en otros reducir la coincidencia entre el clima modelado y el clima reconstruido a partir de datos paleoclimáticos. [37] Un estudio de 2019 concluyó que la actividad de ciclones tropicales en el Pacífico occidental está correlacionada con anomalías de temperatura asociadas a El Niño meses después. [44]
Una simulación climática de 2010 indicó que el aumento de los vientos promedio de los ciclones tropicales indujo el calentamiento en el Pacífico oriental y el enfriamiento en el Pacífico occidental, [45] consistente con una respuesta similar a El Niño; también hay un fortalecimiento de la celda de Hadley de la circulación atmosférica [46] y algo de calor es transportado fuera de los trópicos por las corrientes fronterizas occidentales . [47] Se obtuvieron cambios de temperatura similares de este a oeste en otros estudios de 2010 [48] y 2011; [49] en la última latitud alta, las temperaturas aumentaron entre 0,5 y 1 ° C (0,90 y 1,80 ° F) y un calentamiento global en 0,2 ° C (0,36 ° F) [50] y la primera indicó que el calor se transporta a profundidades de unos 200 metros (660 pies) hacia la corriente subterránea ecuatorial que luego la lleva al Pacífico oriental. Se observan efectos similares pero de magnitud mucho menor en el Atlántico norte y otros océanos [48] y también hay cambios en el flujo de paso de Indonesia . [51] Un estudio de 2013 que utilizó ciclones tropicales de la temporada de tifones del Pacífico de 2003, incluido el tifón Chan-hom, mostró que los vientos de los ciclones tropicales podían inducir ondas ecuatoriales que se desplazaban hacia el este [52] y sugirió que tales ondas inducidas por tifones pueden iniciar eventos de El Niño [53] cuando las condiciones de fondo son favorables. [54] Un estudio de 2014 mostró un aumento total en el contenido de calor del océano causado por los tifones y huracanes activos entre 2004 y finales de 2005. [55] Otra simulación de 2018 muestra que las anomalías del subsuelo cálido se transportan hacia el este hacia el Pacífico oriental. [56]
También pueden existir mecanismos no oceánicos para El Niño inducido por ciclones tropicales. [57] Los ciclones tropicales en el Pacífico inducen vientos del oeste, los llamados ráfagas de viento del oeste que juegan un papel importante en el inicio de eventos de El Niño, como el evento El Niño de 2014-16 , y hay evidencia de que el aumento de la actividad de ciclones tropicales precede al inicio de El Niño. [58] Estos procesos también influyen en la intensidad de El Niño. [59]
Efectos concurrentes en el clima mundial
El aumento de la actividad de los ciclones tropicales durante los climas más cálidos podría aumentar el transporte de calor oceánico, lo que podría explicar por qué los registros climáticos de climas pasados más cálidos a menudo no muestran mucho calentamiento en los trópicos en comparación con las temperaturas de latitudes altas; el aumento del transporte de calor eliminaría el calor de forma más eficaz de los trópicos [60] y, por lo tanto, mantendría estables las temperaturas incluso con las tasas cambiantes de transporte de calor oceánico. [61]
Tal alteración del transporte de calor oceánico por ciclones tropicales se ha utilizado para explicar otros estados climáticos pasados donde la Tierra era más cálida que hoy y el gradiente de temperatura entre los polos y los trópicos más pequeño. Este fue el caso, por ejemplo, durante el Cretácico tardío , durante el máximo térmico del Paleoceno-Eoceno durante el cual las temperaturas en el Ártico excedieron en ocasiones los 20 ° C (68 ° F), [62] durante el Eoceno [5] y durante el Plioceno entre Hace 3 y 5 millones de años. [19] [63]
Efectos
El efecto "Niño ciclónico" podría explicar parcialmente las distribuciones de temperatura en el Plioceno [32] y un aplanamiento de la termoclina oceánica durante el Plioceno. [40] Las condiciones permanentes de El Niño pueden haber tenido efectos similares a los de El Niño actual, aunque esto no es indiscutible. [26] Un El Niño permanente suprimiría la actividad de los huracanes en el Atlántico Norte con menos eficacia que un El Niño actual, debido a los diferentes efectos termodinámicos del calentamiento transitorio. [64]
Se espera que los ciclones tropicales más fuertes provoquen una mayor mezcla del océano y, por lo tanto, un efecto más fuerte en el transporte de calor. Se espera que el calentamiento global antropogénico aumente la frecuencia de ciclones tropicales intensos y, por lo tanto, puede inducir un efecto de Niño Ciclónico. [65] Una mayor actividad de huracanes en el Pacífico central podría ser una consecuencia. [66]
Notas
- ^ El Niño actuales un fenómeno climático que ocurre cada tres a siete años, durante el cual aparecen masas de agua cálida en el Pacífico Oriental, suprimiendo los afloramientos allí. En el Pacífico Occidental, a la inversa, la precipitación y la temperatura disminuyen. [1] Las ondas Kelvin tropicalesasociadas con la oscilación Madden-Julian y las ondas Yanai pueden favorecer la aparición de eventos de El Niño. [2]
- ↑ Como ejemplo, durante la pequeña edad de hielo cuando la actividad de los ciclones tropicales en el área estaba deprimida, el océano se estratificó más fuertemente cerca del Great Bahama Bank , probablemente reflejando una menor mezcla mediada por ciclones tropicales. [4]
- ^ Según un estudio, 3/4 del calentamiento [13]
- ^ La distribución de los ciclones tropicales implica que el transporte de calor hacia los polos es inhibido por la mezcla inducida por el ciclón. [19] Los ciclones tropicales generalmente ocurren dentro del área de la circulación de vuelco subtropicalque retiene el calor mezclado. [20] Una simulación por computadora de 2015 observó una fuerte acumulación de calor en los trópicos como consecuencia. [21]
- ^ Las alquenonas son compuestos orgánicos que pueden usarse para reconstruir temperaturas pasadas. [29]
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