Estados débiles del vórtice polar estratosférico más persistentes vinculados a extremos fríos
La frecuencia de los estados del vórtice débil a mediados o finales del invierno (enero y febrero) se ha incrementado, lo que estuvo acompañado por los extremos fríos posteriores en la latitud media de Eurasia según revela un estudio.
Resumen
La estratosfera extratropical en el invierno boreal se caracteriza por un fuerte chorro circumpolar del oeste, que confina las temperaturas más frías en latitudes altas. El jet o chorro es predominantemente zonal y está centrado alrededor del polo; sin embargo, muestra una gran variabilidad en la velocidad y ubicación del viento.
Estudios previos mostraron que un vórtice polar estratosférico débil puede provocar irrupciones de aire frío en las latitudes medias, pero las relaciones y los mecanismos exactos no están claros.
Particularmente, no está claro si la variabilidad estratosférica ha contribuido a las tendencias anómalas observadas de enfriamiento en la región central de Eurasia.
Usando la agrupación jerárquica, mostramos que en los últimos 37 años, la frecuencia de los estados de vórtice débil a mediados o finales del invierno (enero y febrero) se ha incrementado, lo que estuvo acompañado por los extremos fríos posteriores en las latitudes medias de Eurasia.
Para esta región, el 60% del enfriamiento observado en la era de la amplificación ártica, es decir, desde 1990, puede explicarse por la mayor frecuencia de estados de vórtice polar estratosférico débil, un número que aumenta a casi 80% cuando El Niño- ENSO también se incluye.
En las últimas décadas, el vórtice polar estratosférico se ha desplazado hacia estados débiles más frecuentes, lo que puede explicar las tendencias de enfriamiento de Eurasia en el invierno boreal en la era de la amplificación ártica.
A pesar del calentamiento global, los inviernos recientes en el noreste de los Estados Unidos, Europa y especialmente en Asia fueron anormalmente fríos. Algunas regiones de latitudes medias como Asia central y Siberia oriental incluso muestran una tendencia descendente de la temperatura en invierno en las últimas décadas. En contraste, el Ártico se ha estado calentando rápidamente, desafiando a los científicos a explicar el llamado patrón cálido de continentes árticos y fríos en el invierno boreal.
Aunque existe un acuerdo general de que la pérdida de hielo marino contribuyó al calentamiento del Ártico a través de la retroalimentación del albedo del hielo, sigue siendo controvertido si el enfriamiento observado en latitudes medias está relacionado con la variabilidad atmosférica interna, a las tendencias tropicales o árticas en los índices de teleconexión, o una combinación de estos.
Investigaciones previas demostraron que un vórtice polar estratosférico débil (en lo sucesivo también denominado "vórtice polar" o "vórtice") puede afectar al tiempo superficial a través de una influencia descendente de las ondas planetarias, lo que conduce a irrupciones de aire frío en las latitudes medias y una señal de Oscilación Ártica de superficie negativa. Además, se demostró que los calentamientos estratosféricos repentinos o súbitos (CES) pueden modular el flujo troposférico durante hasta 2 meses, que incluso pueden compensar el impacto de eventos de El Niño-Oscilación del Sur (ENOS).
En consecuencia, la inclusión de la actividad de la estratosfera en los modelos climáticos mejora significativamente las habilidades de predicción estacional para el clima invernal. A pesar de esta función clave del vórtice polar para la circulación en invierno y la temperatura de la superficie, aún no se ha realizado un análisis cuantitativo del posible papel estratosférico de las recientes tendencias de enfriamiento.
CONCLUSIONES
Utilizando el análisis de clusters, identificamos los patrones dominantes del vórtice polar estratosférico en el invierno boreal. Mostramos que el debilitamiento del vórtice polar en las últimas cuatro décadas fue el resultado de estados de vórtice polar débil más persistentes (grupo 7) y eventos de vórtice polar fuerte y menos frecuentes (grupo 1) en lugar de un debilitamiento general.
Este cambio en los estados del vórtice polar puede explicar la mayoría de las recientes tendencias de enfriamiento invernal sobre las latitudes medias de Eurasia a través del acoplamiento estratosfera-troposfera.
La presión a nivel del mar y los precursores del flujo de calor están de acuerdo con los mecanismos físicos propuestos y pueden explicar el debilitamiento del vórtice polar a través de un acoplamiento dinámico troposfera-estratosfera.
Nuestro análisis muestra que la tendencia de enfriamiento de Eurasia en la era de la amplificación ártica se puede explicar en gran medida por la variabilidad del vórtice polar. Comprender el vínculo bidireccional entre la circulación estratosférica y troposférica es, por lo tanto, esencial para comprender las teleconexiones invernales en el hemisferio norte.
Es probable que cualquier mejora en los pronósticos estacionales en invierno dependa de nuestra comprensión de los factores competitivos, incluida la influencia de la variabilidad estratosférica.
Referencia
Kretschmer, M., D. Coumou, L. Agel, M. Barlow, E. Tziperman, and J. Cohen, 2018: More-Persistent Weak Stratospheric Polar Vortex States Linked to Cold Extremes.
Bull. Amer. Meteor. Soc., 99, 49–60, https://doi.org/10.1175/BAMS-D-16-0259.1
American Meteorological Society