Análisis de la ola de calor antártica récord de marzo de 2022

Si bien en general se entiende que ciertos fenómenos meteorológicos extremos, como las olas de calor, están estrechamente relacionados con el calentamiento global, la caracterización de la relación entre cualquier evento extremo individual y el calentamiento antropogénico requiere más estudios y análisis.

Estudios de atribución

Los registros de temperatura históricos precisos, como el conjunto de datos de temperatura de la superficie de Berkeley Earth, son un componente esencial de la ciencia de atribución de tiempo extremo, un campo emergente de la ciencia del tiempo y clima que utiliza análisis y modelos estadísticos detallados para evaluar la probabilidad de que ocurra un evento de tiempo extremo con y sin la contribución del calentamiento antropogénico. Este tipo de análisis es fundamental para comprender la naturaleza de los eventos extremos causados por el calentamiento global, así como para identificar las estrategias de mitigación y adaptación más efectivas.

A continuación se muestra un extracto del análisis rápido preliminar de Berkeley Earth de la ola de calor del Domo C, el texto completo del cual incluye una descripción general del fenómeno meteorológico, un análisis estadístico y una discusión sobre la relación entre este notable evento de calor extremo y el cambio climático.

Anomalía de temperatura récord mundial

El 18 de marzo de 2022, un sitio remoto en la meseta antártica conocido como “Domo C”, ubicado a 3.233 metros sobre el nivel del mar, registró una temperatura máxima diaria de -10,1 °C.

Usando el registro histórico de temperatura de Berkeley Earth, se calculó que la temperatura alta típica el 18 de marzo es de -48,6 °C. Por lo tanto, esta lectura fue 38,5 °C más cálida que la temperatura promedio histórica para este día: más grados por encima del promedio que la mayoría de los lugares en el hemisferio norte por encima de cero.

La ola de calor en la meseta antártica duró ~8 días y alcanzó un máximo de casi 40 °C por encima del promedio. Esta medición anterior de cerca de la estación de investigación tripulada en el Domo C está respaldada por una gran cantidad de evidencia que la corrobora. Se predijo ampliamente en los pronósticos meteorológicos y se vio en estaciones meteorológicas tanto tripuladas como no tripuladas.

Lo más significativo es que las mediciones de temperatura de la estación tripulada en Vostok, a 560 km del Domo C, también registraron una ola de calor extraordinaria al mismo tiempo que los observadores en tierra en el Domo C.

El récord mundial

No existe una agencia internacional que rastree oficialmente los registros de aumentos de temperatura por encima de lo normal. Por lo tanto, fue necesario revisar de forma independiente todos los datos de las estaciones disponibles.

Berkeley Earth, que ya agrega datos meteorológicos de muchas fuentes, estaba en una buena posición para realizar este análisis. Examinamos datos históricos de temperatura de ~50 000 estaciones meteorológicas. De estos, aproximadamente ~20,000 tenían un historial lo suficientemente largo de altas temperaturas diarias para establecer los valores normales esperados para la comparación. De estos, 440 estaciones han observado alguna vez una temperatura por encima de lo normal superior a 30 ° C. Solo un puñado de ubicaciones, todas en latitudes altas del norte, habían informado previamente un exceso de hasta 35 °C.

Todos estos se revisaron manualmente y no se identificaron mediciones anteriores plausibles de hasta 37 °C por encima de lo normal.

Maximiliano Herrera tampoco pudo identificar ningún evento previo de exceso de temperatura de hasta 37 °C por encima de lo normal. Además, las consultas a otros colegas no identificaron otras ocurrencias conocidas de olas de calor que alcanzaran más de 37 °C por encima de lo normal.

En consecuencia, los 38,5 °C por encima de lo normal observados en el Domo C parecen ser un nuevo récord mundial.

Debido a los procesos físicos involucrados, las olas de calor de esta magnitud solo serían posibles en las latitudes extremas del norte o sur durante los períodos en los que normalmente se espera aire muy frío. En latitudes más bajas con climas más cálidos, la mayor capacidad calorífica del aire más cálido probablemente evitaría anomalías superiores a 35 °C.

Como punto de comparación, la impresionante temperatura máxima récord de 44,4 °C registrada en Portland, Oregón, el 27 de junio de 2021, durante la histórica ola de calor del noroeste del Pacífico , fue "solo" aproximadamente 20 °C por encima del promedio.

De hecho, de los pocos ejemplos que existen de temperaturas altas plausibles que superan los 35 °C por encima del promedio, cinco sitios están ubicados en Siberia y tres en Canadá, todos en tierra ubicada cerca o por encima del Círculo Polar Ártico.

La lectura máxima de la estación Vostok, en la Antártida, también habría sido un récord mundial si la medición del Domo C no se hubiera producido el mismo día. La temperatura máxima de Vostok de -17,7 °C, supera en 37,2 °C la temperatura esperada en esta época del año.

¿Podemos descartar de manera concluyente que nunca se haya establecido un récord de exceso más alto en otro lugar?

No podemos. Pero según los datos disponibles para nosotros, esta ola de calor antártica parece haber producido el exceso más extremo que los humanos hayan medido directamente.

Mejorar la red de instrumentación al tener estaciones de temperatura de larga duración adicionales en estas latitudes extremas tanto en la Antártida como por encima del Círculo Polar Ártico proporcionaría datos valiosos y posiblemente podría identificar más eventos similares.

Históricamente, ha sido un desafío garantizar la financiación adecuada tanto para la instalación del hardware como para el mantenimiento posterior de las estaciones meteorológicas en estos entornos extremos, a pesar de que el cambio climático en los entornos polares es extremadamente importante con respecto al aumento del nivel del mar y otros riesgos.

Datos históricos y análisis estadístico preliminar

Los registros históricos precisos de temperatura son indispensables para estudiar la naturaleza de los eventos extremos, un primer paso necesario para determinar los impactos del cambio climático en los patrones climáticos extremos.

Para analizar la naturaleza extrema de este evento, podemos comenzar evaluando la distribución de anomalías de temperatura de marzo en relación con los promedios históricos. Los registros históricos más extensos serían beneficiosos para este análisis, pero utilizando los ~30 años de datos históricos de temperatura disponibles en el Domo C, podemos decir lo siguiente:

La distribución ya era asimétrica en el lado alto, un efecto que se vuelve realmente extremo si se incluyen las observaciones de temperatura de 2022. Si pretende que se trata de una distribución normal, la desviación estándar es de aproximadamente 5,5 y el pico de 2022 sería un evento de 7 sigma. (Nuevamente a modo de comparación, se estimó que las altas temperaturas récord registradas en Lytton, BC y Portland, OR durante la ola de calor del noroeste del Pacífico del verano pasado fueron eventos de 4 y 5 sigma , respectivamente).

Pero incluso antes de la ola de calor antártica de 2022, esta distribución estaba algo sesgada en el lado alto, por lo que es útil un análisis adicional. En lugar de observar la distribución completa, consideraremos la anomalía de marzo más alta de cada año a través de la lente de la teoría del valor extremo.

La teoría de valores extremos o análisis de valores extremos es una técnica estadística que evalúa la extrema de los extremos; dado un conjunto ordenado de datos, la teoría del valor extremo puede ayudarnos a estimar la probabilidad de eventos que son más extremos que cualquiera observado previamente.

Con este enfoque, un gráfico de anomalías de temperatura máxima anual en marzo frente a la frecuencia de ocurrencia nos brinda una forma diferente de comprender la probabilidad de la anomalía de temperatura observada en marzo de 2022.

En este caso, los 30 años anteriores en el Domo C sugieren que un evento de calentamiento como el que acabamos de ver podría ocurrir naturalmente cada 200 años (con gran incertidumbre).

Un evento que ocurre una vez cada 200 años aún sería bastante raro e inesperado, pero no imposible. En qué medida este evento fue producto de la casualidad, o se hizo más probable debido al cambio climático, o producto de otros factores en juego, realmente no podemos decirlo en este momento solo basándonos en un análisis estadístico.

Los modelos climáticos, si bien son herramientas imperfectas, también pueden ayudar a proporcionar una idea.

Un análisis inicial de un gran conjunto de simulaciones climáticas realizado por el climatólogo Dr. Flavio Lehner arrojó algunos eventos de comportamiento similar, lo que sugiere que los modelos pueden ser una herramienta útil para comprender la probabilidad y la mecánica de tales eventos de olas de calor en los ríos atmosféricos. Se necesitará más trabajo para establecer que los modelos realmente capturan dinámicas similares y establecen su frecuencia, aunque parece que la tasa de ocurrencia no es más de una vez en al menos varios cientos de años simulados.

Haga clic a continuación para ver el texto completo del análisis, incluida una descripción detallada de los patrones climáticos predominantes asociados con las temperaturas récord, y una discusión sobre la conexión entre esta ola de calor y el calentamiento antropogénico.

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Universidad de Berkeley