El invierno de 2009-2010: un caso extremo de AO (Oscilación Ártica) y aplicabilidad de un modelo conceptual de predicción invernal (actualizado)

RAM El invierno de 2009-2010 fue titular de muchas cabeceras de prensa por los frío extremos e importantes nevadas en el hemisferio norte, HN, y en zonas muy pobladas. El modelo conceptual predectivo, sCast, parece que funcionó.

os sistemas de teleconexión importantes, ENSO y AO, tuvieron lugar y fueron catalogados de moderados a extremos a finales de 2009 e inicios de 2010.

En un estudio de Cohen et atl., (2010) se pone de manifiesto que las estructuras de circulación generadas en el invierno de 2009-2010 se generaron con una interacción en dos caminos de ida i vuelta troposférico-estratosférico, forzado por las condiciones superficiales de la tierra en Eurasia y las condiciones de la baja estratosfera del otoño anterior. Este ciclo ocurrió dos veces en periodos relativos rápidos contribuyendo a valores récords negativos de la AO observada.

El modelo conceptual de Cohen et al., (2007), que trata de mostrar cómo se pueden generar condiciones negativas de AO, está constituido por seis “pasos” que se inicia cronológicamente con una extensión significativa de la cobertura de nieve en Eurasia culminando en una AO negativa en el invierno siguiente. Son estos:

1.- Avance rápido de la nieve siberiana en octubre
2.- Intensificación de las altas presiones siberianas y anomalías de temperatura s frías y de presión en dichas zonas
3.- Incremento del flujo ascendente de Eliassen Palm (EP) o del flujo de actividad de onda tridimensional (WAF, wave activity flux)
4.- Calentamiento estratosférico
5.- Propagación descendente de las anomalías de viento y altura asociadas desde la estratosfera hacia la superficie terrestre
6.- Fase negativa de la AO.

En la figura 1 se resume dicho modelo conceptual predictivo, desde el otoño hasta el siguiente invierno.

Figura 1. Modelo conceptual de ida y vuelta referente al incremento de nieve en Eurasia en otoño y los efectos de AO en el invierno siguiente, en sus dos formatos a) y b). Fuente Cohen et alt., (2007)

Modelo conceptual de cómo la cubierta de nieve otoñal, figura 1b, en Eurasia modifica la circulación invernal en la estratosfera y la troposfera; caso para una cubierta de nieve extensa. Las repercusiones son: 1) la cubierta de nieve aumenta rápidamente en otoño en Siberia, cuando la cubierta de nieve está sobre los valores normales. 2) El enfriamiento diabático ayuda a intensificar la alta presión siberiana y se generan temperaturas por debajo de lo normal en la baja troposfera. 3) El enfriamiento diabático forzado por la nieve en la proximidad a la alta topografía de Asia aumenta el flujo ascendente de la actividad de onda, WAF, desde la troposfera, que es absorbida en la estratosfera. 4) Convergencia intensa de WAF genera alturas más altas de geopotencial, con un vórtice polar debilitado y temperaturas más cálidas en la estratosfera (calentamiento estratosférico). 5) Las anomalías medias zonales de altura del geopotencial y de viento se propagan hacia abajo desde la estratosfera en la troposfera hasta el final a la superficie. 6) El camino dinámico de vuelta culmina con la fase negativa intensa de la Oscilación Ártica en superficie, AO-.

Este modelo conceptual ha sido verificado para el invierno de 2009-2010, donde los valores de AO han sido muy bajos en el invierno de 2010. Para ello, se muestran dos figuras que dan los factores que desencadenaron los acontecimientos en el otoño de 2009.

Figura 2. Evolución cobertura nivosa entre el 1 y 31 de octubre de 2009 sobre Eurasia. Fuente NOAA.

Figura 3. Cobertura nivosa para el 30 de octubre de 2009, azul, y valores climatológicos según periodo 1995-2006, en verde. Resolución 1.875º. Fuente NCEP/NCAR.

El modelo se llama el sCast, breve nombre para el modelo estacional de pronóstico. El científico atmosférico Judah Cohen del AER, Inc., en Lexington, Massachusetts, y sus ayudantes analizaron siete pronósticos invernales y 33 hindcasts del invierno (simulaciones de invierno del tiempo real de los inviernos desde 1972) para verificar el modelo sCast y establecer el modelo conceptual anterior de los seis pasos.

"sCast trabaja bien en condiciones del invierno exactamente que predicen sobre gran parte de los Estados Unidos del este y del norte de Eurasia, " dijo Jay Fein, director de programa en National Science Foundation (NSF), División de las Ciencias Atmosféricas, que financiaron la investigación. "La predicción dinámica del clima de los inviernos sigue siendo un desafío formidable, y acercamientos estadísticos tales como el de Cohen continúa siendo una alternativa valiosa"

En las siguientes figuras se muestran algunos acontecimientos atmosféricos de niveles bajos y altos que apuntan en la línea señalada anteriormente para el invierno 2009-2001. Los puntos 2,3, ..6 en las figuras hacen referencia a los pasos correspondientes del modelo conceptual anterior para los mapas de 2009-2010.

Figura 4ab. a) anomalía de presión observadas en 15 de octubre de 2009 (sombreadas) y presión climatologica media de presión a nivel del mar en el periodo de 30 años (1971-2000) en línea continua, b) anomalías de WAF vertical en m2s2 a 100 hPa 22 oct-14 nov 2009. Fuente: Cohen et alt., (2010)

Por lo tanto, y según los autores, si busca una fase negativa del AO para el próximo invierno en el HN, analiza la cobertura de la nieve en las zonas de Eurasia y las anomalías de presión y temperatura en la zona durante el otoño.

Referencias

- Cohen, J., J. Foster, M. Barlow, K. Saito, and J. Jones (2010), Winter 2009–2010: A case study of an extreme Arctic Oscillation event, Geophys. Res. Lett., 37, L17707, doi:10.1029/2010GL044256.
- Cohen, Judah, Mathew Barlow, Paul J. Kushner, Kazuyuki Saito, 2007: Stratosphere–Troposphere Coupling and Links with Eurasian Land Surface Variability. J. Climate, 20, 5335–5343. Volume 20, Issue 21 (November 2007)

Esta entrada se publicó en Noticias en 21 Nov 2010 por Francisco Martín León