¿Las entradas árticas sobre América y Europa están relacionadas con las alteraciones del vórtice polar estratosférico?

Las alteraciones profundas del vórtice polar estratosférico en los meses fríos pueden generar calentamientos súbitos estratosféricos, SSW por sus siglas en inglés, y, a su vez, desarrollar irrupciones de aire gélido, nevadas, olas de frío, etc., en zonas de Norteamérica y Europa. ¿Es siempre así?

Las nevadas abundantes han afectado en febrero de 2025 a zonas de Norteamérica. Imagen de archivo. RRSS

Los meteorólogos y científicos de la NOAA han analizado las recientes irrupciones de aire extremadamente frío del inicio del invierno de 2025 en amplias zonas de Norteamérica y han tratado de relacionarlas con los calentamientos súbitos estratosféricos, SSW, y las alteraciones del vórtice polar estratosférico.

La NOAA mantiene un blog donde los científicos analizan el vórtice polar estratosférico, especialmente en los meses fríos, y tratan de explicar si el frío y las nevadas abundantes que ha hecho en muchas partes de los EE. UU. y Canadá este invierno están relacionados con él.

Pero la verdad es que, y según los expertos de la NOAA, si bien la estratosfera ha estado sufriendo algunos estiramientos y oscilaciones interesantes, simplemente no hay mucha evidencia de que este sea realmente el principal impulsor del tiempo tiempo invernal en lo que va del año.

Animación que muestra el aire en el vórtice polar en febrero de 2025. Una forma de rastrear el vórtice polar es a través de la vorticidad potencial, que describe la cantidad de energía rotacional, o "giro", en una porción de aire. Esta animación muestra la vorticidad potencial diaria en la estratosfera en febrero de 2025. Los azules más oscuros representan el aire más frío y aislado. En la segunda semana de febrero, el vórtice se mantuvo fuerte, pero comenzó a extenderse sobre América del Norte. Animación de NOAA Climate.gov por Breanna Zavadoff, based on ERA5 reanalysis data.

Comunicación poco típica entre la estratosfera y la troposfera

Como se ha descrito antes, una medida del acoplamiento descendente “típico” entre la estratosfera y la troposfera son estos gráficos que muestran la diferencia con el espesor atmosférico promedio (también conocido como anomalías de altura geopotencial) sobre el Ártico. Cuando toda la columna de aire tiene el mismo signo/color, la atmósfera está acoplada. A veces hay un desfase obvio entre la troposfera y la estratosfera. Por ejemplo, después de una interrupción de un vórtice polar, la señal más grande aparece en la estratosfera y luego desciende a la troposfera, a veces durante muchas semanas después.

Anomalías del espesor atmosférico en función de la altitud de presión y el tiempo. Diferencias con el espesor atmosférico promedio (“anomalías de altura geopotencial estandarizadas”) en la columna de aire sobre el Ártico para la estratosfera y la troposfera. Durante gran parte del período reciente que se remonta a fines de diciembre de 2024, la estratosfera y la troposfera han estado en gran medida desacopladas. Una excepción fue a fines de enero, cuando las anomalías de espesor bajo (indicativas de un vórtice polar más fuerte que el promedio) se extendieron desde la mitad de la estratosfera hasta la superficie. Las anomalías de espesor positivas recientes en la troposfera han sido notablemente fuertes, mientras que la estratosfera muestra anomalías de espesor negativas. Las anomalías estandarizadas se basan en desviaciones de las climatologías del reanálisis del sistema de pronóstico climático de 1991-2020 y se han dividido por la desviación estándar. Los datos provienen del análisis observacional y pronóstico del Sistema de pronóstico global. Imagen de NOAA Climate.gov, adaptada del original de Laura Ciasto.

Este invierno 2024-2025, los vientos del vórtice polar se han mantenido consistentemente más fuertes que el promedio, lo que corresponde a un espesor atmosférico anormalmente bajo en el Ártico ( y condiciones generalmente más cálidas que el promedio en Europa y Asia ). Con la excepción de unas pocas semanas a fines de diciembre y mediados de enero, cuando el espesor atmosférico más bajo de lo normal llegó hasta la superficie, la troposfera y la estratosfera han estado haciendo cosas opuestas en la región polar.

Esto se ha acentuado especialmente en las últimas dos o tres semanas, ya que una enorme anomalía positiva de espesor en la troposfera ártica [nota al pie 1] ha estado en desacuerdo con una anomalía negativa de espesor en la estratosfera. Las anomalías negativas se debilitaron ligeramente en las últimas semanas, ya que el vórtice polar hizo una pausa en sus récords diarios de velocidad máxima y se relajó hasta alcanzar velocidades cercanas a la media. Si bien este ligero debilitamiento de los vientos del vórtice puede haber contribuido un poco a la acumulación de anomalías positivas de espesor en la troposfera, parece poco probable que un debilitamiento tan leve del vórtice pueda explicar por completo una anomalía tan fuerte en el espesor atmosférico en la atmósfera inferior.

La semana que viene, parece que la fuerte señal del vórtice polar podría acoplarse brevemente hasta la superficie, ya que los vientos del vórtice polar se fortalecerán una vez más hasta alcanzar niveles casi diarios. Sin embargo, el reinado del fuerte vórtice polar parece estar llegando a su fin después de eso, ya que los vientos del vórtice polar se desacelerarán bruscamente y luego se ralentizarán de manera más gradual a medida que nos acercamos a marzo [nota al pie 2].

Series temporales de vientos de la estratosfera polar observados y pronosticados en 2025. Velocidad del viento observada y pronosticada (NOAA GEFSv12) en el nivel de presión de 10 hPa y el círculo de latitud norte de 60 grados. El pronóstico se inicializa el 19 de febrero de 2025. Los vientos estratosféricos polares han aumentado y disminuido en los últimos meses, pero se han mantenido consistentemente más fuertes que el promedio. Se pronostica que el viento se fortalecerá aún más esta semana, antes de debilitarse nuevamente en marzo. Durante marzo hay una gran variabilidad de miembros del conjunto en términos de lo que sucederá con el vórtice polar. Imagen de NOAA Climate.gov, adaptada del original de Laura Ciasto.

¿Podría el vórtice polar estratosférico estar impulsando el tiempo frío de otras maneras?

Como se ha comentado en otras ocasiones durante este invierno, algunas investigaciones sugieren que quizás no siempre se trate de la fuerza del vórtice polar, sino de su forma. Al menos cualitativamente, parece que el vórtice polar estratosférico se ha extendido sobre América del Norte más de lo que normalmente lo hace este invierno. Sin embargo, hay algunas razones por las que se cree que esa conexión es más incierta de lo que muchas noticias y publicaciones en las redes sociales nos harían creer.

Por un lado, los científicos no se han puesto de acuerdo sobre un método común para medir esta “extensión”, lo que hace difícil decir sobre la marcha si el vórtice realmente se estiró más de lo normal este invierno. Además, décadas de investigación han contribuido a aumentar nuestra comprensión de cómo funciona el acoplamiento “típico” entre la estratosfera y la troposfera, es decir, su mecánica literal. En cambio, la idea de que el vórtice polar influye en los patrones climáticos a través del estiramiento es relativamente nueva, y la mecánica por la que podría producirse es menos conocida [nota 3]. Esa incertidumbre significa que tampoco está claro si el estiramiento del vórtice polar en realidad conduce a las condiciones troposféricas que impulsan las oleadas de aire frío sobre América del Norte o es solo el resultado de ellas.

Notas al pie

1. Esto corresponde a una fase fuertemente negativa de la Oscilación Ártica.

2. Tenga en cuenta que los modelos de pronóstico no incluyen reacciones químicas que involucran al ozono estratosférico, que interactúan con los vientos y las temperaturas. Debido a la falta de impulso de las ondas troposféricas este invierno (lo que significa que se transporta menos ozono estratosférico desde los trópicos hasta el polo y también un vórtice polar más fuerte y frío), los niveles de ozono estratosférico en la región del vórtice polar ya son muy bajos este año. Se hablará de ello en una próxima publicación del blog, pero es posible que esto pueda afectar a los vientos del vórtice polar de marzo de una manera que los modelos de pronóstico no pueden percibir porque no tienen estos procesos.

3. En general, se cree que el estiramiento de los vórtices polares está asociado con un proceso llamado “reflexión de las ondas estratosféricas”, que parece haber estado en juego al menos unas cuantas veces este invierno. Se espera analizar la reflexión de las ondas estratosféricas en una próxima publicación.

Esta entrada se publicó en Actualidad en 22 Feb 2025 por Francisco Martín León