Tendencias de las tormentas severas en USA y Europa en un clima cálido

Se presenta un artículo de 2021 de la BAMS, Bulletin of the American Meteorological Society, donde se investiga este tema tan espinoso. Sólo se presentan las conclusiones del trabajo. Ver link final para la lectura completa del artículo.

Un resumen del problema

Las tendencias a largo plazo en la frecuencia histórica de los entornos que favorecen la convección atmosférica no están claras y solo siguen parcialmente las expectativas de un clima más cálido. Esta incertidumbre se debe a la falta de cambios inequívocos en los ingredientes de las tormentas severas (es decir, inestabilidad condicional, suficiente humedad en niveles bajos, mecanismo de iniciación y cizalladura vertical del viento).

Los datos híbridos-sigma de ERA5 permiten una caracterización de los parámetros termodinámicos, incluida la inhibición convectiva, CIN abreviadamente en inglés, que es muy sensible al número de niveles en la troposfera inferior.

Usando datos horarios los científicos demuestran que las disminuciones a largo plazo en la inestabilidad y una inhibición convectiva más fuerte provocan una disminución en la frecuencia de los entornos de tormentas en el sur de los Estados Unidos, particularmente durante el verano. En cambio, se observan condiciones cada vez más favorables para los tornados durante el invierno en todo el sureste.

En Europa, un pronunciado aumento multidecadal de la humedad en niveles bajos ha proporcionado tendencias positivas en los entornos de tormentas en el sur, el centro y el norte, con disminuciones en el este debido al fortalecimiento de la inhibición convectiva.

Se han observado aumentos modestos en la cizalladura vertical del viento y la helicidad relativa a las tormentas en el noroeste de Europa y las Grandes Llanuras.

Nota de la RAM: Se presenta un gráfico de la NOAA donde se muestra la relativa confianza de atribución al cambio climático para diferentes eventos meteorológicos extremos. La olas de calor y frío se conocen bien y se tiene alta confianza de detectar la influencia del cambo climático en eventos de este tipo. Por el contrario, las tormentas severas, y los tornados, no son bien comprendidos en la actualidad y hay baja confianza del posible impacto del calentamiento global antropogénico en un mundo más cálido.

Tendencias negativas en EEUU y Europa

Ambos continentes exhiben tendencias negativas en la fracción de ambientes con probable iniciación convectiva. Esto sugiere que, a pesar de la creciente inestabilidad, es menos probable que se desarrollen tormentas en un clima cálido debido a una mayor inhibición convectiva y una menor humedad relativa. La disminución de la iniciación convectiva y la precipitación resultante pueden tener implicaciones a largo plazo para la agricultura, la disponibilidad de agua y la frecuencia de condiciones meteorológicas adversas, como granizo y tornados. Los resultados también indican que no se puede suponer que las tendencias observadas en los Estados Unidos sean representativas de otros continentes.

Conclusiones finales del artículo

Los cambios históricos en la frecuencia e incidencia de la convección han resultado difíciles de identificar desde hace mucho tiempo. El trabajo muestra que los cambios en ambientes convectivos favorables derivados de datos de reanálisis son solo parcialmente consistentes con las expectativas para ambos continentes bajo un clima cálido. El factor que impulsa el aumento de los ambientes convectivos es predominantemente la inestabilidad termodinámica vinculada a una humedad de niveles bajos más fácilmente disponible, de acuerdo con las proyecciones futuras sobre el norte de las Grandes Llanuras y la mayoría de Europa. Sin embargo, esto no se traduce necesariamente en un aumento de la frecuencia de las tormentas.

El que se inicie la convección es una contribución sustancial a los cambios resultantes en las tormentas. Los aumentos esperados de la creciente favorabilidad termodinámica están limitados por la fracción decreciente de los entornos iniciadores. Si bien los aumentos en los ambientes convectivos están presentes en partes de las Grandes Llanuras y el Medio Oeste, estos se compensan parcialmente por las reducciones en la frecuencia de los eventos de iniciación convectiva.

Los aumentos de CIN en los Estados Unidos durante las últimas cuatro décadas son sustanciales y ocurren en toda la distribución de parámetros. En Europa, los parámetros termodinámicos se vuelven más favorables en las partes sur, central y norte del continente durante la primavera, el verano y el otoño, pero los aumentos en la CIN y las reducciones en la humedad relativa compensan parcialmente estas ganancias.

Se han observado aumentos modestos y significativos en el noroeste de Europa y las Grandes Llanuras. Esto indica que las tendencias en los entornos de tormentas severas durante las últimas décadas han sido impulsadas principalmente por cambios en la inestabilidad y factores que conducen a la iniciación convectiva, en lugar de modulaciones en el perfil del viento.

Dado que tanto los enfoques de observación como los basados en radar para estimar la frecuencia convectiva tienen una cobertura y consistencia espaciotemporales limitadas, puede ser difícil cuantificar si las tendencias presentadas en este estudio se manifiestan en observaciones. Esto se debe a que las tendencias impulsadas por los procesos físicos son difíciles de separar de los sesgos temporales y espaciales que surgen del aumento de los informes de clima severo que han tenido lugar en los últimos años. Este problema influye fuertemente en los datos de observación de condiciones meteorológicas severas en Europa. Sin embargo, los nuevos resultados son consistentes con estudios europeos anteriores teniendo en cuenta las tendencias históricas en ambientes convectivos usando datos de predicción numérica del tiempo que ofrecen un registro más consistente tanto espacial como temporalmente.

Las implicaciones para el cambio a ambientes convectivos se extienden más allá de las de tormentas severas. La precipitación convectiva juega un papel importante en el hidroclima de Europa y Estados Unidos, particularmente en la primavera y el verano. La disminución de las tasas de iniciación convectiva y la precipitación resultante pueden tener implicaciones a largo plazo para la agricultura y la disponibilidad de agua. Si bien se debe enfatizar un grado de precaución al usar datos de reanálisis, nuestro resultado refuerza la hipótesis de que una fracción más baja de ambientes convectivos produce menos tormentas eléctricas en el clima actual debido a los aumentos significativos en la inhibición convectiva y reducciones en la humedad relativa.

Estos hallazgos sugieren que los cambios en las tormentas severas no son sencillos, y los aumentos inferidos puramente sobre la base de entornos inestables pueden compensarse con la resistencia al inicio de la convección.

Por lo tanto, se debe poner un mayor énfasis en el problema de la iniciación convectiva en los análisis futuros de tendencias y proyecciones. Dado que la CIN depende de los detalles de la estructura termodinámica en la parte más baja de la atmósfera, su cálculo preciso requiere una alta resolución cerca del suelo. En este contexto, es aconsejable utilizar niveles de modelos nativos para los cálculos de CIN, en lugar de basarlos en datos de nivel de presión menos resueltos, que ha sido una práctica típica en el pasado.

Finalmente, los resultados aquí también destacan que los factores regionales juegan un papel significativo en las tendencias convectivas, lo que significa que las tendencias obtenidas en una región no necesariamente pueden extrapolarse a diferentes partes del mundo.

Referencia

Differing Trends in United States and European Severe Thunderstorm Environments in a Warming Climate. Mateusz Taszarek, John T. Allen, Harold E. Brooks, Natalia Pilguj y Bartosz Czernecki. BAMS.DOI: https://doi.org/10.1175/BAMS-D...
https://journals.ametsoc.org/v...