Una mirada más cercana a los huracanes de rápida intensificación
En las últimas tres décadas, el pronóstico de la trayectoria de un huracán, el camino que recorrerá una tormenta tropical en el océano y hacia dónde llegará a tierra, se ha mejorado significativamente. Sin embargo, el progreso se ha retrasado en pronosticar con precisión la intensidad de los vientos del ciclón tropical.
El pronóstico en la dirección es relativamente sencilla porque la trayectoria está principalmente controlada por "vientos conductores" de nivel superior. Por el contrario, cuánto y cuándo se intensificará una tormenta depende de varios factores, algunos de los cuales son mucho más de pequeña escala, más complejos y difíciles de representar en modelos de previsión.
Definición de intensificación rápida e ingredientes
Las tormentas tropicales que se intensifican rápidamente, con vientos que aumentan al menos 35 millas por hora (55 kilómetros por hora) en un período de 24 horas, son particularmente problemáticas. El fortalecimiento inesperado antes de que una tormenta toque la tierra puede aumentar el riesgo de muertes, lesiones y daños a la propiedad.
En 2017, los huracanes Harvey, Irma y Maria sufrieron una rápida intensificación. Las imágenes de arriba muestran cómo Maria se desarrolló de una tormenta tropical algo desorganizada a un huracán de categoría 4 bien organizado en tan solo 24 horas. La imagen de la izquierda fue adquirida el 17 de septiembre de 2017, por el sensor MODIS en el satélite Terra de la NASA; la imagen correcta fue adquirida al día siguiente por el conjunto de radiómetros infrarrojos de imágenes visibles (VIIRS) en Suomi NPP.
Algunos ingredientes claves para una rápida intensificación son las altas temperaturas de la superficie del mar, el exceso de calor del océano (una medida de la temperatura del agua debajo de la superficie) y una baja cizalladura vertical del viento.
Las aguas cálidas van de la mano con el aire cálido y húmedo, y ambos proporcionan energía vital y humedad para los huracanes.
La cizalladura vertical del viento es la diferencia en la velocidad y dirección de los vientos de nivel inferior y superior. La alta cizalla corta la parte superior de los huracanes en desarrollo y los debilita, mientras que la baja cizalladura permite la construcción de tormentas.
Pero no todas las tormentas experimentan una intensificación rápida cuando se encuentran con tales condiciones. También toma algunas características de menor escala y más efímeras o caóticas relacionadas con el núcleo interno de una tormenta tropical.
Pequeños detalles: torreones cálidos
Muchos años de investigación muestran que la presencia de torres altas, giratorias y convectivas dentro del núcleo de una tormenta, a veces llamadas torres cálidas o desarrollos convectivos profundos, desempeñan un papel clave en la intensificación de las tormentas. Las características espaciales no suelen tener más de 10 kilómetros y tienen vidas de una hora o menos. El pequeño tamaño y la naturaleza efímera de las torres calientes los convierte en un desafío para observar con satélites.
"Los datos satelitales actuales simplemente no pueden proporcionar la información necesaria para comprender y predecir la intensificación rápida", dijo Stephen Guimond, un meteorólogo del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA. "Los datos satelitales son demasiado groseros en el espacio y el tiempo y no proporcionan la información que necesitamos, la mayoría de los vientos horizontales y verticales a escala fina".
Para tener una mejor visión de las características de escala fina de las tormentas, la NASA ha enviado aviones a los huracanes y sobre ellos en los proyectos Genesis and Rapid Intensification Processes (GRIP), Hurricane and Severe Storm Sentinel (HS3),y el Navegar por el Global Hawk, un avión de vanguardia capaz de volar durante 28 horas sin repostar, y que formó parte de todas estas campañas. El dron de investigación realizó observaciones extendidas de torres de altas temperaturas y otras características a escala fina con un sistema de radar Doppler llamado High-Altitude Imaging Wind and Rain Airborne Profiler (HIWRAP). Otros aviones de la NASA como el DC-8 y el WB-57 también recopilaron datos importantes sobre el funcionamiento interno de las tormentas y las condiciones ambientales que los rodean.
Entre 2010 y 2017, las aeronaves de la NASA y sus equipos de instrumentos muestrearon al menos 18 tormentas con nombre y lanzaron cientos de sondas de caída vertical con GPS hacia sus potentes vientos. Tres de estas tormentas, Karl en 2010, Earl en 2014 y Harvey en 2017, sufrieron una rápida intensificación. Edouard en 2014 no cumplió con los criterios, pero los mismos procesos de intensificación funcionaron.
Navegando con el Global Hawk sobre las características internas de las intensas tormentas resultó ser un desafío debido a la turbulencia, pero los equipos de la NASA hicieron varias observaciones claves durante sus investigaciones sobre Karl y Edouard. Para Karl, en particular, el HIWRAP obtuvo una visión sin precedentes de cómo se forman los desarrollos convectivos.
"Dichos desarrollos explosivos deben ocurrir dentro, y no fuera, del radio de viento máximo en suficientes números para una rápida intensificación", dijo Scott Braun, investigador principal de la campaña HS3. Los vuelos también condujeron a una nueva hipótesis: que una cierta parte del núcleo interno de una tormenta debe volverse suficientemente húmeda antes de que pueda producirse una rápida intensificación. Si bien estos detalles pueden parecer menores, es la acumulación de pequeños detalles como éste lo que finalmente llevará a los meteorólogos a construir mejores modelos informáticos de cómo funcionan las tormentas.
Los vuelos también subrayaron la necesidad de buenos datos de campo. Los modelos predictivos tienden a funcionar mejor cuando tienen información precisa sobre las condiciones específicas de cada tormenta. "Mientras que las campañas de huracanes de Global Hawk de la NASA ya han concluido, es crítico que las aeronaves sigan volando en los huracanes para obtener datos ambientales desde el frente de las tormentas en desarrollo", dijo Amber Emory, investigador principal del EPOCH. "Es la mejor manera de garantizar que progresemos en la mejora de las predicciones de intensidad de huracanes".
Referencias y lecturas adicionales
Braun, S. et al. (2013) NASA’s Genesis and Rapid Intensification Processes (GRIP) Field Experiment. Bulletin of the American Meteorological Society, 345-263.Braun, S. et al. (2016) Hurricane forecasts are improving. Accessed October 4, 2017.
Imágenes de NASA Earth Observatory por Joshua Stevens, utilizando datos MODIS y VIIRS de LANCE / EOSDIS Rapid Response. Historia de Adam Voiland.
Instrumento (s):
Terra - MODIS
Suomi NPP
Suomi NPP – VIIRS
NASA Earth Observatory