Cómo las interacciones extratropicales océano-atmósfera pueden contribuir a la variabilidad de las corrientes en chorro
Los cambios en las temperaturas de la superficie del mar pueden calentar o enfriar la atmósfera, y los cambios en la atmósfera pueden hacer lo mismo con la superficie del océano. Este intercambio de energía se conoce como "acoplamiento océano-atmósfera"
Ahora, investigadores de la Universidad de Kyushu han revelado que este acoplamiento océano-atmósfera mejora los patrones de teleconexión (cuando las condiciones climáticas cambian en vastas regiones del mundo) en el hemisferio norte. En su estudio reciente, el equipo modeló el efecto del acoplamiento de los océanos en los patrones de circulación atmosférica y descubrió que el acoplamiento océano-atmósfera extratropical provoca corrientes en chorro más serpenteantes, que están relacionadas con fenómenos meteorológicos extremos.
Los acoplamientos océano-atmósfera: caso del extratropical
El acoplamiento océano-atmósfera es más poderoso en los trópicos, donde el acoplamiento es responsable de la conocida "Oscilación del Sur-El Niño" en el Océano Pacífico ecuatorial. El Niño-Oscilación del Sur, a su vez, conduce remotamente a una corriente en chorro serpenteante en las latitudes medias mediante la formación de patrones de circulación atmosférica a gran escala, es decir, patrones de teleconexión.
Fuera de los trópicos, en las latitudes medias, se comprende menos el impacto del acoplamiento océano-atmósfera en los patrones de teleconexión. Sin embargo, no se puede ignorar su importancia en la causa de los fenómenos meteorológicos extremos, especialmente en el contexto de la crisis climática.
En un estudio publicado en la revista Communications Earth & Environment, un equipo de investigadores dirigido por el profesor asistente Masato Mori del Instituto de Investigación de Mecánica Aplicada de la Universidad de Kyushu, en colaboración con la Universidad de Tokio, la Universidad de Toyama y la Agencia Japonesa para la Tierra Marina Ciencia y Tecnología, arrojan nueva luz sobre el fenómeno.
"Debido a que es más probable que ocurran eventos meteorológicos extremos cuando las fluctuaciones en las corrientes en chorro son grandes, como cuando la magnitud del patrón de teleconexión es grande, es importante comprender los mecanismos que forman y mantienen dicho patrón de teleconexión", explica Mori.
Para investigar el papel del acoplamiento océano-atmósfera extratropical, los investigadores realizaron dos simulaciones: una ejecución acoplada, que consideró la interacción entre el océano extratropical y la atmósfera, y una ejecución desacoplada, que despreció la interacción entre los dos componentes.
Las simulaciones examinaron el impacto del acoplamiento océano-atmósfera en los patrones de teleconexión durante el invierno del hemisferio norte: de diciembre a febrero. El efecto del acoplamiento sobre los patrones de circulación atmosférica se evaluó a través de variables atmosféricas, como la presión del aire y la temperatura.
En sus simulaciones, los investigadores observaron cambios significativos en las variables atmosféricas, especialmente en el Pacífico Norte, el Atlántico Norte subpolar y el norte de Eurasia alrededor de las regiones del Mar de Barents-Kara frente a la costa de Siberia. Estos cambios indicaron cambios en los patrones de teleconexión en comparación con simulaciones sin tal interacción.
"El acoplamiento extratropical mejora selectivamente la varianza de tres modos principales de variabilidad, explicando el 13%, 11% y 10% de la varianza total de los patrones Pacífico/Norteamérica, Oscilación del Atlántico Norte y Cálido-Ártico Frío-Eurasia, respectivamente". dice Mori.
En el experimento acoplado, el intercambio de calor entre el océano y la atmósfera redujo la diferencia térmica entre el aire y el mar. Como resultado, se libera menos calor de los océanos a la atmósfera, lo que genera un aumento de la energía cinética y una corriente en chorro más serpenteante.
Por el contrario, cuando los océanos están desacoplados, la temperatura de la superficie del mar no responde a las fluctuaciones atmosféricas. Las mayores diferencias de temperatura provocan que se libere más calor, lo que da como resultado una corriente en chorro menos serpenteante.
"El presente estudio cuantifica el efecto de acoplamiento basándose en simulaciones de grandes conjuntos de un modelo totalmente acoplado de última generación. Además, revela cómo el acoplamiento mejora selectivamente múltiples modos principales de variabilidad, no sólo termodinámicamente sino también dinámicamente", concluye Mori. .
En particular, los investigadores señalan que la simulación podría haber subestimado el efecto de acoplamiento debido al sesgo del modelo y a problemas con el diseño de la simulación. Sin embargo, nuevos conocimientos sobre los efectos del acoplamiento océano-atmósfera en el hemisferio norte podrían contribuir a mejorar las proyecciones climáticas ante la crisis climática mediante la mejora de los modelos climáticos.
Referencia
Masato Mori et al, Northern Hemisphere winter atmospheric teleconnections are intensified by extratropical ocean-atmosphere coupling, Communications Earth & Environment (2024). DOI: 10.1038/s43247-024-01282-1