La marcada ondulación del chorro polar y las zonas tropicales

El chorro polar, o también llamado extratropical, es una circulación de intenso flujo de aire que circunvala a los polos de oeste a este ente los 9 y 11 km de altura, y que condiciona la presencia y ubicación de las borrascas, anticiclones, danas, entradas de aire frío o cálido sobre nuestras latitudes. Unas veces este río intenso de aire muestra una ausencia de ondulaciones, sin meandros, y otras veces se muestra muy ondulado. Recientemente se ha observado una ondulación más marcada de dicho chorro y que ha permanecido cuasi estacionario o anclado con las consecuencias lógicas de entradas de aire frío y aire cálido.

Nota. Texto tomado del artículo de la Referencia

No se ha llegado a un consenso sobre la causa de los cambios recientes en la circulación en latitudes medias hacia una forma más ondulada en el hemisferio norte, aunque una serie de estudios sugieren colectivamente que este fenómeno es impulsado por el calentamiento global y la amplificación ártica asociada.

El nuevo estudio, a través de un análisis de huellas dactilares de varias simulaciones globales y un experimento de calentamiento tropical impuesto, sugiere que la supresión de la convección tropical a lo largo de la Zona de Convergencia Intertropical inducida por las tendencias de enfriamiento de la temperatura de la superficie del mar (TSM, SST en inglés) sobre el Pacífico oriental tropical contribuyó a la aumento de la ondulación en latitudes medias durante el verano en los últimos 40 años a través de la generación de un tren de ondas de Rossby que se propaga dentro de la guía de ondas de chorro y la reducción del gradiente de temperatura norte-sur.

La nueva perspectiva indica una influencia menor de la amplificación del Ártico en la amplificación de onda de latitud media observada de lo que se estimó previamente.

Este nuevo estudio también enfatiza la necesidad de predecir mejor la variabilidad de la SST del Pacífico tropical para poder proyectar la ondulación del chorro de verano y los extremos consiguientes.

Los científicos atmosféricos han expresado su preocupación por el aumento creciente ondulación de las circulaciones atmosféricas extratropicales durante el verano boreal (refiriéndose a junio-julio-agosto, JJA), que ha acompañado a los fenómenos meteorológicos extremos en las últimas décadas. Las olas de calor predominantes y las tormentas que producen inundaciones en las latitudes medias se han relacionado con amplitudes mejoradas de trenes de ondas cuasi estacionarias atmosféricas a lo largo de la corriente en chorro, especialmente en América del Norte y Eurasia.

Estas ondas cuasi-estacionarias amplificadas exhiben una característica circunglobal con una estructura de número de onda zonal predominante y son particularmente resonantes con el modo de propagación de ondas de Rossby de verano boreal en escalas de tiempo interanuales e interdecenales. Sin embargo, las hipótesis conflictivas que han surgido para explicar el tren de ondas circunglobal amplificado han hecho que la atribución de esta característica de circulación anómala no sea concluyente y su proyección sea difícil.

Influencia de la convección tropical en la ondulación del chorro polar

Dos escuelas de pensamiento dominan las teorías predominantes que explican el tren de ondas circunglobales amplificadas: una idea atribuye la amplificación de las ondas cortas circunglobales a los cambios inducidos antropogénicamente en el sistema climático de latitudes altas, como la amplificación ártica (AA).

Anclado en la teoría de que el gradiente de temperatura meridional controla la ondulación del chorro, AA aumenta las ondas estacionarias de latitud media a través de la reducción del gradiente térmico del ecuador al polo, que actúa para cambiar la corriente en chorro mientras mejora su sensibilidad a las anomalías de calentamiento diabático extratropical. Esta hipótesis ha sido objeto de un riguroso escrutinio científico, ya que algunos estudios mostraron resultados contrastantes y especularon que el aumento de la ondulación es la causa de los cambios en el gradiente de temperatura meridional y no al revés.

La otra teoría se refiere al papel del cambio en el calentamiento diabático asociado con la temperatura de la superficie del mar (TSM, SST), la temperatura del suelo y la convección anómala en los trópicos y extratrópicos en la perturbación de los trenes de ondas cuasi-estacionarias a lo largo de la corriente en chorro y la ondulación subsiguiente.

La comunidad científica no ha llegado a un consenso sobre las dos fuentes antes mencionadas de aumento de la ondulación de la corriente en chorro, ni ha adquirido una comprensión completa de la sensibilidad de varias propiedades (p. ej., longitud de onda, amplitud y estructura vertical) de las ondas estacionarias de latitudes medias a diferentes condiciones conductoras del tiempo. El propósito de la investigación es investigar estas dos perspectivas y arrojar luz sobre los profundos cambios en la circulación en latitudes medias junto con el calentamiento ártico y el forzamiento antropogénico concurrentes.

Nuevas perspectivas

Los procesos tropicales que conducen a la ondulación del chorro son múltiples y se pueden resumir en un diagrama esquemático (Fig. 7a ): primero, las tendencias recientes de TSM y precipitación en el Pacífico tropical y sus regiones asociadas. Las anomalías de convergencia/divergencia en los niveles superiores generan una fuerte fuente de ondas de Rossby (RWS) sobre el Pacífico norte occidental, que a su vez crea ondas de Rossby que se propagan en los niveles superiores y, posteriormente, perturba el flujo medio (Fig. 7a ).

El mecanismo consta de tres pasos: la convección de la ITCZ (Inter Tropical Convergence Zone, Zona de Convergencia Inter Tropical) suprimida y la convección mejorada sobre el continente marítimo desencadenan la formación de un patrón de ondas cortas similar a CGT (Circumglobal Teleconnection) a lo largo de la corriente en chorro (y otros trenes de ondas de latitudes más altas) al excitar un fuerte RWS local sobre el Pacífico Norte occidental y debilitando el gradiente de temperatura del polo al ecuador (paso a ). Estos cambios desencadenarán aún más la inestabilidad barotrópica alrededor de la salida del chorro (paso b ) sobre el Atlántico nororiental y el establecimiento de la CGT sobre Eurasia (paso c ).

Posteriormente, el chorro del oeste actúa como una guía de ondas para que la perturbación se propague río abajo desde el Pacífico hasta el Atlántico Norte, mientras que la perturbación excitada envía energía de las ondas que se acumula en la región de salida del chorro sobre el Atlántico nororiental, que se manifiesta como una baja - centro de presión (Fig. 7b ). Una vez que se establece allí la baja presión, la energía de las olas tiende a propagarse hacia el sur siguiendo una vía en forma de arco para llegar a Asia central y luego continúa propagándose a lo largo del chorro subtropical (Fig. 7c ) con una longitud de onda particular (~70 grados) que está determinada por el flujo medio.

Ver el texto de la Referencia para una descripción más detallada del mecanismo.

Referencia

Enhanced je stream waviness induced by suppressed tropical Pacific convection during boreal summer. Xiaoting Sun, Qinghua Ding, Shih-Yu Simon Wang, Dániel Topál, Qingquan Li, Christopher Castro, Haiyan Teng, Rui Luo & Yihui Ding. Nature Communications volume 13, Article number: 1288 (2022). https://www.nature.com/articles/s41467-022-28911-7