Clima extremo

El clima extremo o eventos climáticos extremos incluye inesperada, inusual, grave , o fuera de estación meteorológica ; clima en los extremos de la distribución histórica, el rango que se ha visto en el pasado. [1] A menudo, los eventos extremos se basan en el historial meteorológico registrado de una ubicación y se definen como un diez por ciento más inusual. [2]

Existe evidencia que sugiere que el cambio climático está aumentando la periodicidad e intensidad de algunos eventos climáticos extremos. [3] La confianza en la atribución de fenómenos meteorológicos extremos y otros fenómenos al cambio climático antropogénico es mayor en los cambios en la frecuencia o magnitud de los fenómenos de frío y calor extremos, con cierta confianza en el aumento de las precipitaciones intensas y el aumento de la intensidad de las sequías. [4]

El clima extremo tiene impactos significativos en la sociedad humana, así como en los ecosistemas naturales. Por ejemplo, una aseguradora mundial Munich Re estima que los desastres naturales causaron pérdidas directas globales de más de $ 90 mil millones en 2015. [5]

Olas de calor

2003 ola de calor europea

Las olas de calor son períodos de temperaturas e índices de calor anormalmente altos . Las definiciones de una ola de calor varían debido a la variación de temperaturas en diferentes ubicaciones geográficas. [6] El calor excesivo suele ir acompañado de altos niveles de humedad , pero también puede resultar catastróficamente seco. [7]

Debido a que las olas de calor no son visibles como lo son otras formas de clima severo, como huracanes, tornados y tormentas eléctricas, son una de las formas menos conocidas de clima extremo. [8] El calor severo puede dañar las poblaciones y los cultivos debido a una posible deshidratación o hipertermia , calambres por calor , expansión por calor e insolación . Los suelos secos son más susceptibles a la erosión, disminuyendo las tierras disponibles para la agricultura . Los brotes de incendios forestales pueden aumentar en frecuencia a medida que la vegetación seca aumenta la probabilidad de incendiarse. La evaporación de cuerpos de agua puede ser devastadora para las poblaciones marinas, disminuyendo el tamaño de los hábitats disponibles y la cantidad de nutrientes presentes en las aguas. El ganado y otras poblaciones animales también pueden disminuir.

Durante el calor excesivo, las plantas cierran los poros de las hojas ( estomas ), un mecanismo de protección para conservar el agua, pero también reduce la capacidad de absorción de las plantas. Esto deja más contaminación y ozono en el aire, lo que conduce a una mayor mortalidad en la población. Se ha estimado que la contaminación adicional durante el caluroso verano de 2006 en el Reino Unido costó 460 vidas. [9] Se estima que las olas de calor europeas del verano de 2003 causaron un exceso de 30.000 muertes, debido al estrés por calor y la contaminación del aire. [10] Más de 200 ciudades de EE. UU. Han registrado nuevas temperaturas récord. [11] La peor ola de calor en los Estados Unidos ocurrió en 1936 y mató a más de 5000 personas directamente. La peor ola de calor en Australia ocurrió en 1938-1939 y mató a 438 personas. La segunda peor fue en 1896.

Los cortes de energía también pueden ocurrir dentro de áreas que experimentan olas de calor debido a la mayor demanda de electricidad (es decir, el uso de aire acondicionado). [12] El efecto isla de calor urbano puede aumentar las temperaturas, especialmente durante la noche. [13]

Olas frías

Ola de frío en América del Norte continental desde el 03 de diciembre hasta el 10 de diciembre de 2013. El color rojo significa temperatura por encima de la media; el azul representa la temperatura por debajo de lo normal.

Una ola de frío es un fenómeno meteorológico que se distingue por un enfriamiento del aire. Específicamente, tal como lo utiliza el Servicio Meteorológico Nacional de EE. UU. , Una ola de frío es una caída rápida de la temperatura en un período de 24 horas que requiere una protección sustancialmente mayor para la agricultura, la industria, el comercio y las actividades sociales. El criterio preciso para una ola de frío está determinado por la velocidad a la que cae la temperatura y el mínimo al que cae. Esta temperatura mínima depende de la región geográfica y la época del año. [14] Las ondas frías generalmente pueden ocurrir en cualquier ubicación geológica y están formadas por grandes masas de aire frío que se acumulan en ciertas regiones, causadas por movimientos de corrientes de aire. [6]

Una ola de frío puede causar la muerte y lesiones al ganado y la vida silvestre. La exposición al frío exige una mayor ingesta calórica para todos los animales, incluidos los humanos, y si una ola de frío va acompañada de nieve intensa y persistente, es posible que los animales que pastan no puedan alcanzar los alimentos y el agua necesarios y mueran de hipotermia o de inanición. Las olas de frío a menudo requieren la compra de forraje para el ganado a un costo considerable para los agricultores. [6] Las poblaciones humanas pueden sufrir quemaduras por congelación cuando se exponen durante períodos prolongados al frío y pueden provocar la pérdida de miembros o daños en los órganos internos.

El frío extremo del invierno a menudo hace que las tuberías de agua mal aisladas se congelen. Incluso algunas tuberías interiores mal protegidas pueden romperse a medida que el agua congelada se expande dentro de ellas, causando daños a la propiedad. Los incendios, paradójicamente, se vuelven más peligrosos durante el frío extremo. Las tuberías principales pueden romperse y los suministros de agua pueden volverse poco fiables, lo que dificulta la lucha contra incendios . [6]

Las olas de frío que provocan heladas y heladas inesperadas durante la temporada de crecimiento en las zonas de latitudes medias pueden matar las plantas durante las primeras y más vulnerables etapas de crecimiento. Esto resulta en malas cosechas ya que las plantas mueren antes de que puedan cosecharse económicamente. Estas olas de frío han provocado hambrunas . Las olas de frío también pueden hacer que las partículas del suelo se endurezcan y congelen, lo que dificulta que las plantas y la vegetación crezcan dentro de estas áreas. Un extremo fue el llamado Año sin verano de 1816, uno de varios años durante la década de 1810 en los que fallaron numerosas cosechas durante las extrañas olas de frío del verano después de que las erupciones volcánicas redujeron la luz solar entrante.

Ciclones tropicales

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Película de la NASA In Katrina's Wake , que cubre los impactos del huracán Katrina .

El 12 de junio de 2020, la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA) del gobierno de los EE. UU. Predijo que, durante el siglo XXI, la frecuencia de tormentas tropicales y huracanes del Atlántico disminuiría en un 25 por ciento, mientras que su intensidad máxima aumentaría en un 5 por ciento. [15] Antes del nuevo estudio hubo un debate de una década sobre un posible aumento de ciclones tropicales como efecto del cambio climático . [16] Sin embargo, el informe especial del IPCC de 2012 sobre eventos extremos SREX establece que "hay poca confianza en cualquier aumento observado a largo plazo (es decir, 40 años o más) en la actividad de ciclones tropicales (es decir, intensidad, frecuencia, duración), después de tener en cuenta los cambios pasados ​​en las capacidades de observación ". [17] Los aumentos en la densidad de población aumentan el número de personas afectadas y los daños causados ​​por un evento de determinada gravedad. En el pasado, la Organización Meteorológica Mundial [18] y la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos [19] han vinculado el aumento de los fenómenos meteorológicos extremos con el cambio climático, al igual que Hoyos et al. (2006), escribiendo que el número creciente de huracanes de categoría 4 y 5 está directamente relacionado con el aumento de las temperaturas. [20] De manera similar, Kerry Emanuel en Nature escribe que la disipación de la energía de los huracanes está altamente correlacionada con la temperatura, lo que refleja el cambio climático. [21]

El modelado de huracanes ha producido resultados similares, encontrando que los huracanes, simulados en condiciones más cálidas y altas en CO 2 , son más intensos que en las condiciones actuales. Thomas Knutson y Robert E. Tuleya de la NOAA declararon en 2004 que el calentamiento inducido por los gases de efecto invernadero puede conducir a la aparición cada vez mayor de tormentas de categoría 5 altamente destructivas. [22] Vecchi y Soden encuentran que la cizalladura del viento , cuyo aumento actúa para inhibir los ciclones tropicales , también cambia en las proyecciones de los modelos del cambio climático. Se proyectan aumentos de la cizalladura del viento en el Atlántico tropical y el Pacífico oriental asociados con la desaceleración de la circulación de Walker , así como disminuciones de la cizalladura del viento en el Pacífico occidental y central. [23] El estudio no hace afirmaciones sobre el efecto neto en los huracanes del Atlántico y el Pacífico oriental de las atmósferas que se calientan y humedecen, y los aumentos proyectados por el modelo en la cizalladura del viento del Atlántico. [24]

Las primeras investigaciones sobre el clima extremo se centraron en declaraciones sobre la predicción de ciertos eventos, la investigación contemporánea se ha centrado más en la atribución de causas a las tendencias en los eventos. [5] En particular, el campo se centra en el cambio climático junto con otros factores causales de estos eventos. [5]

Las definiciones de clima extremo varían en diferentes partes de la comunidad científica, cambiando los resultados de la investigación en esos campos. [5] En términos generales, un evento en condiciones climáticas extremas no puede atribuirse a una sola causa ; sin embargo, ciertos cambios de todo el sistema en los sistemas climáticos globales pueden conducir a una mayor frecuencia o intensidad de eventos climáticos extremos. [5]

Un informe de 2016 de las Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina recomendó invertir en mejores prácticas compartidas en todo el campo que trabaja en la investigación de atribución, mejorando la conexión entre los resultados de la investigación y la predicción meteorológica. [4]

A medida que se realizan más investigaciones en esta área, los científicos han comenzado a investigar la conexión entre el cambio climático y los eventos climáticos extremos y qué impactos futuros pueden surgir. Gran parte de este trabajo se realiza mediante modelos climáticos. Los modelos climáticos proporcionan predicciones importantes sobre las características futuras de la atmósfera, los océanos y la Tierra utilizando datos recopilados en la actualidad. [25] Sin embargo, aunque los modelos climáticos son vitales para estudiar procesos más complejos como el cambio climático o la acidificación de los océanos, todavía son solo aproximaciones. [25] Además, los fenómenos meteorológicos son complejos y no pueden vincularse a una causa singular; a menudo hay muchas variables atmosféricas como la temperatura, la presión o la humedad que se deben tener en cuenta además de las influencias del cambio climático o la variabilidad natural. [25]

Un registro importante de los fenómenos meteorológicos extremos son las estadísticas recopiladas de todo el mundo, que pueden ayudar a los científicos y a los responsables de la formulación de políticas a comprender mejor cualquier cambio en las condiciones meteorológicas y climáticas. Estas estadísticas también pueden influir en los modelos climáticos. Las estadísticas han demostrado un aumento de los fenómenos meteorológicos extremos a lo largo de la década de 1900 y hasta la década de 2000.

En un informe publicado por la Oficina de las Naciones Unidas para la Reducción del Riesgo de Desastres (UNDRR), se demostró que hubo alrededor de 6.681 eventos relacionados con el clima reportados durante 2000-2019, en comparación con 3.656 eventos relacionados con el clima reportados durante 1980-1999. [26] En este informe, un 'evento relacionado con el clima' se refiere a inundaciones, tormentas, sequías, deslizamientos de tierra, temperaturas extremas (como olas de calor o heladas) e incendios forestales; excluye eventos geofísicos como erupciones volcánicas, terremotos o movimientos de masas. [26] Si bien hay pruebas de que un clima global cambiante, como un aumento de la temperatura, ha afectado la frecuencia de los fenómenos meteorológicos extremos, es probable que los efectos más significativos surjan en el futuro. Aquí es donde los modelos climáticos son útiles, ya que pueden proporcionar simulaciones sobre cómo se puede comportar la atmósfera a lo largo del tiempo y qué pasos deben tomarse en la actualidad para mitigar cualquier cambio negativo. [25]

Por supuesto, existen errores asociados con los datos basados ​​en estadísticas. La notificación excesiva o insuficiente de víctimas o pérdidas puede dar lugar a imprecisiones en el impacto del clima extremo. A medida que la ciencia y la tecnología han mejorado a lo largo de los siglos XX y XXI, algunos investigadores atribuyen el aumento de fenómenos meteorológicos extremos a sistemas de informes más fiables. [26] También se podría argumentar una diferencia en lo que se califica como 'clima extremo' en diferentes sistemas climáticos. Sin embargo, el informe de la UNDRR muestra que, aunque algunos países han experimentado mayores efectos, ha habido un aumento de los fenómenos meteorológicos extremos en todos los continentes. [26] La evidencia actual y los modelos climáticos muestran que una temperatura global en aumento intensificará los eventos climáticos extremos en todo el mundo, amplificando así las pérdidas humanas, los daños y los costos económicos, y la destrucción de los ecosistemas.

Atribución a la variabilidad natural

Los aspectos de nuestro sistema climático tienen un cierto nivel de variabilidad natural, y los eventos climáticos extremos pueden ocurrir por varias razones más allá del impacto humano, incluidos los cambios en la presión o el movimiento del aire. Las áreas a lo largo de la costa o ubicadas en regiones tropicales tienen más probabilidades de experimentar tormentas con fuertes precipitaciones que las regiones templadas, aunque tales eventos pueden ocurrir. No todos los fenómenos meteorológicos inusuales pueden atribuirse al cambio climático. La atmósfera es un sistema complejo y dinámico, influenciado por varios factores como la inclinación natural y la órbita de la Tierra, la absorción o reflexión de la radiación solar, el movimiento de masas de aire y el ciclo hidrológico. Debido a esto, los patrones climáticos pueden experimentar alguna variación, por lo que el clima extremo puede atribuirse, al menos en parte, a la variabilidad natural que existe en la Tierra. Las variaciones climáticas como El Niño-Oscilación del Sur o la Oscilación del Atlántico Norte impactan los patrones climáticos en regiones específicas del mundo, influyendo en la temperatura y la precipitación. [27] Los eventos climáticos extremos que batieron récords y que se han catalogado a lo largo de los últimos doscientos años probablemente surgen cuando los patrones climáticos como ENSO o NAO funcionan "en la misma dirección que el calentamiento inducido por el hombre". [27]

Atribución al cambio climático

En general, los modelos climáticos muestran que con el cambio climático, el planeta experimentará un clima más extremo. [28] Las tormentas como huracanes o ciclones tropicales pueden experimentar mayores precipitaciones, provocando grandes inundaciones o deslizamientos de tierra al saturar el suelo. Esto se debe a que el aire más cálido puede "retener" más humedad debido a que las moléculas de agua tienen una mayor energía cinética, y la precipitación se produce a un ritmo mayor porque más moléculas tienen la velocidad crítica necesaria para caer como gotas de lluvia. [29] Un cambio en los patrones de lluvia puede conducir a mayores cantidades de precipitación en un área, mientras que otra experimenta condiciones mucho más cálidas y secas, lo que puede provocar sequías. [30] Esto se debe a que un aumento de las temperaturas también conduce a un aumento de la evaporación en la superficie de la tierra, por lo que más precipitación no significa necesariamente condiciones universalmente más húmedas o un aumento mundial del agua potable. [29]

Algunos estudios afirman una conexión entre las temperaturas árticas que se calientan rápidamente y, por lo tanto, una criosfera que desaparece y el clima extremo en latitudes medias. [31] [32] [33] [34] En un estudio publicado en Nature en 2019, los científicos utilizaron varias simulaciones para determinar que el derretimiento de las capas de hielo en Groenlandia y la Antártida podría afectar el nivel y la temperatura del mar en general. [35] Otros modelos han demostrado que el aumento moderno de la temperatura y la posterior adición de agua de deshielo al océano podrían provocar una interrupción de la circulación termohalina, que es responsable del movimiento del agua de mar y la distribución del calor en todo el mundo. [36] Un colapso de esta circulación en el hemisferio norte podría provocar un aumento de las temperaturas extremas en Europa, así como tormentas más frecuentes al alterar la variabilidad y las condiciones climáticas naturales. [36] Por lo tanto, como el aumento de las temperaturas hace que los glaciares se derritan, las latitudes medias podrían experimentar cambios en los patrones climáticos o las temperaturas. [36]

Impacto de la actividad humana

Otra área importante de investigación, además de los factores que pueden causar o aumentar la ocurrencia de eventos climáticos extremos, es examinar qué podría amplificar los efectos del clima extremo. Una de las principales influencias es la actividad humana. Si bien la quema de combustibles fósiles es la forma más obvia en que los humanos han influido en los eventos climáticos extremos, hay muchas otras actividades antropogénicas que pueden exacerbar los efectos de tales eventos.

La planificación urbana a menudo amplifica los impactos de las inundaciones, especialmente en áreas que tienen un mayor riesgo de tormentas debido a su ubicación y variabilidad climática. Primero, aumentar la cantidad de superficies impermeables, como aceras, caminos y techos, significa que menos agua de las tormentas entrantes es absorbida por la tierra. [37] La destrucción de los humedales, que actúan como reservorios naturales al absorber agua, puede intensificar el impacto de las inundaciones y las precipitaciones extremas. [38] Esto puede suceder tanto en el interior como en la costa. Sin embargo, la destrucción de humedales a lo largo de la costa puede significar la disminución del "colchón" natural de un área, lo que permite que las marejadas ciclónicas y las inundaciones lleguen más tierra adentro durante huracanes o ciclones. [39] La construcción de viviendas por debajo del nivel del mar oa lo largo de una llanura aluvial pone a los residentes en mayor riesgo de destrucción o lesiones en un evento de precipitación extrema.

Más áreas urbanas también pueden contribuir al aumento de eventos climáticos extremos o inusuales. Las estructuras altas pueden alterar la forma en que el viento se mueve en un área urbana, empujando el aire más cálido hacia arriba e induciendo la convección, creando tormentas eléctricas. [37] Con estas tormentas eléctricas viene un aumento de las precipitaciones que, debido a la gran cantidad de superficies impermeables en las ciudades, pueden tener efectos devastadores. [37] Las superficies impermeables también absorben la energía del sol y calientan la atmósfera, lo que provoca un aumento drástico de las temperaturas en las zonas urbanas. Esto, junto con la contaminación y el calor liberado por los automóviles y otras fuentes antropogénicas, contribuye a las islas de calor urbano. [40]   A medida que las temperaturas continúan aumentando debido a las emisiones antropogénicas, las olas de calor podrían volverse más comunes o amenazadoras en las áreas urbanas. Además, la alta densidad de población en las ciudades exacerba las pérdidas humanas en muchos fenómenos meteorológicos extremos. En general, si bien la actividad humana puede tener un impacto directo en los patrones climáticos, es igualmente importante considerar cómo las acciones humanas pueden exacerbar los efectos y las pérdidas de los eventos climáticos extremos.

Un tornado que azotó Anadarko, Oklahoma durante un brote de tornados en 1999

Los efectos del clima extremo incluyen, entre otros: [41] [42]

  • Demasiada lluvia (fuertes aguaceros), provoca inundaciones y deslizamientos de tierra
  • Demasiado calor y sin lluvia ( ola de calor ) sequía e incendios forestales
  • Vientos fuertes, como huracanes y tornados = daño a estructuras artificiales y hábitats de animales
  • Grandes nevadas = avalanchas y ventiscas

Cambios en la sociedad humana

Costo económico

Según el IPCC (2011), las estimaciones de pérdidas anuales han oscilado desde 1980 desde unos pocos miles de millones hasta más de 200.000 millones de dólares estadounidenses (en dólares de 2010), con el valor más alto para 2005 (el año del huracán Katrina ). [43] Las pérdidas por desastres relacionados con el clima mundial, como la pérdida de vidas humanas, el patrimonio cultural y los servicios de los ecosistemas , son difíciles de valorar y monetizar y, por lo tanto, se reflejan mal en las estimaciones de pérdidas. [44] [45] Sin embargo, las recientes tormentas anormalmente intensas, huracanes, inundaciones, olas de calor, sequías e incendios forestales asociados a gran escala han tenido consecuencias ecológicas negativas sin precedentes para los bosques tropicales y los arrecifes de coral de todo el mundo. [46]

Pérdida de vida

El número de muertos por desastres naturales ha disminuido más del 90 por ciento desde la década de 1920, según la Base de datos internacional de desastres, incluso cuando la población humana total en la Tierra se cuadruplicó y las temperaturas aumentaron 1.3 ° C. En la década de 1920, 5.4 millones de personas murieron a causa de desastres naturales, mientras que en la década de 2010, solo 400.000 murieron. [47]

Los descensos más drásticos y rápidos de las muertes por fenómenos meteorológicos extremos se han producido en el sur de Asia. Donde un ciclón tropical en 1991 en Bangladesh mató a 135.000 personas y un ciclón en 1970 mató a 300.000, el ciclón Ampham de tamaño similar , que azotó India y Bangladesh en 2020, mató a solo 120 personas en total. [48] [49] [50]

El 23 de julio de 2020, Munich Re anunció que el total de 2.900 muertes mundiales por desastres naturales para la primera mitad de 2020 fue un mínimo histórico y “mucho más bajo que las cifras promedio de los últimos 30 años y los últimos 10 años. " [51]

Cambios en los ecosistemas

El clima extremo afecta negativamente a los ecosistemas a través de diversos eventos que resultan en un grave impacto en el paisaje y las personas.

En muchos casos, los incendios forestales provocan el crecimiento y eliminan las abundantes malezas y otras plantas secas que se acumulan con el tiempo y que provocan el inicio de incendios forestales desenfrenados. Aunque hay eventos beneficiosos de los incendios forestales, también afecta a los ecosistemas de animales, plantas e incluso a las sociedades humanas. [52] Estos eventos hacen que el suelo esté más seco y, a su vez, crean más incendios forestales y, al mismo tiempo, provocan una erosión que conduce a un peligroso aterrizaje. Los incendios forestales también causan una interrupción en los ciclos del carbono que pueden afectar la calidad del agua y la configuración de la tierra en el área. [52]

  • Explosión de calor
  • Lista de ciclones tropicales
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  • Lista de registros meteorológicos
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  • Escasez de agua
  • Tiempo y clima
  • Modificación del clima
  • Muertes relacionadas con el clima en los Estados Unidos
  • Cambio climático

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  • NOAA / NCDC Desastres meteorológicos y climáticos de miles de millones de dólares
  • Estadísticas de fenómenos meteorológicos y climáticos extremos La Corporación Universitaria para la Investigación Atmosférica (UCAR)
  • La investigación pronostica mayores posibilidades de clima tormentoso , estudio de la Universidad de Purdue
  • Artículos sobre clima extremo en Think Progress
  • Base de datos europea sobre condiciones meteorológicas adversas
  • Navegador de base de datos nacional de clima severo
  • Resumen del clima mundial severo