Los científicos de la NASA trabajan para arrojar luz sobre los procesos que controlan la intensidad de los huracanes y ciclones tropicales. Las culpables podrían ser las “torres cálidas”
Las torres cálidas o torreones cálidos cerca del centro de un ciclón tropical son elementos importantes para analizar si el sistema se intensifica rápidamente
Nota de la RAM. Parte de las imágenes originarias se han perdido. El artículo se ha adaptado a fecha de 1 de septiembre de 2019, en la medida de lo posible.
El 1 de junio marca el principio de la estación de huracanes. Cada año, los meteorólogos se esfuerzan en predecir el comportamiento de los huracanes para reducir el riesgo de pérdidas de vidas y de propiedades, mientras que también reducen al mínimo los costes asociados a las preparaciones y a las evacuaciones de la población. Las predicciones perfectas del comportamiento de los huracanes siguen siendo una cosa del futuro, pero los científicos de la NASA están combinando las observaciones de las campañas de campo y del satélite TRMM, Tropical Rainfall Measuring Mission, con potentes modelos y ordenadores para verter más luz en el funcionamiento interno de los huracanes y en cómo el ojo de la tormenta alimenta las nubes elevadas conocidas como torres cálidas que hacen que el ciclón se intensifique.
a) b) c) d) Figura 1. Los conceptos básicos de torres cálidas y sus efectos en la intensificación de los huracanes para el caso de Bonnie. Ver texto para mayor detalle. Fuentes NASA Earth Observatory y NASA/Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio.
La serie de imágenes de la figura 1 ilustra los resultados de una simulación con un superordenador del movimiento de aire, de la humedad, y de la energía dentro del huracán Bonnie, que llegó a Carolina del Norte el 26 de agosto de 1998. La imagen superior, figura 1a, muestra las observaciones del TRMM del huracán Bonnie a través de los sensores visible e infrarrojo del satélite. Las segunda y tercera imágenes, figura 1 b y c, se realizaron a partir de las observaciones del radar estimación de la precipitación del TRMM. Existe un sensor, basado en datos de radar, que es el primero del mundo en un satélite espacial, que proporciona mapas tridimensionales de la estructura interna de la tormenta. Las medidas del radar del TRMM indicaron la presencia de unas nubes elevadas tormentosas conocidas como torres cálidas en la parte noroeste del muro nuboso del ojo de Bonnie (los anillos de nubes que rodean el ojo). La imagen inferior, figura 1c, es un dibujo de ordenador del movimiento de aire en la torre caliente. Las flechas rojas indican el aire cálido, que se mueve hacia arriba a través de la torre caliente. Las flechas grises indican el aire que escapa y que vuelve a entrar la torre caliente vía el ojo del huracán. Las torres cálidas pueden casi alcanzar la base de la estratosfera de la tierra, aproximadamente los 10 kilómetros de altura sobre el nivel del mar, altitud en la cual los aviones comerciales vuelan normalmente. Estas torres canalizan el aire caliente, húmedo y ascendente dentro del huracán. La turbo-carga de las torres calientes por el aire caliente, húmedo desde el ojo, era uno de los procesos más importantes verificados por el modelo.
En las últimas cinco décadas, el paradigma clásico para los científicos sobre el flujo de aire en huracanes había sido el patrón conceptual “hacia dentro-para arriba-y-hacia fuera”. Este patrón clásico afirma que los paquetes de aire fluyen y convergen “hacia” el área de baja presión en el corazón del ciclón tropical en superficie, se elevan “hacia arriba” para formar las nubes, generar precipitación y transportar calor a la atmósfera superior antes de desplazarse “hacia fuera” con el aire ambiental circundante. El aire que se movía entre el muro nuboso del ojo y el propio ojo se creía que era trivial en este proceso. Pero según Scott Braun, meteorólogo investigador en el Centro del Espacial de Vuelo de Goddard de la NASA, los resultados del modelo mostraron que vórtices giratorios que se forman en el límite entre el aire en calma del ojo y la circulación intensa del muro del ojo “transportan el aire del ojo muy caliente y húmedo al muro nuboso que actúa como un turbo cargador del motor de calor del huracán.” Este aire caliente y húmedo eleva la intensidad de las corrientes aéreas ascendentes en las torres calientes. Este empuje de energía puede ayudar a explicar por qué algunas tormentas siguen siendo más fuertes que las esperadas, particularmente al encontrar influencias o ambientes propicios al debilitamiento, incluyendo temperaturas del agua más frescas del océano.
Torres en la tempestad
A centenares de millas de nosotros, una flota de naves espaciales de la NASA explora constantemente la Tierra. Uno de éstos satélites ha mejorado dramáticamente nuestra capacidad de estudiar el tiempo severo. El TRMM, Tropical Rainfall Measuring Mission, la Misión para la Medida de la Precipitación Tropical, observa sistemas del tiempo basado en radar, el único sensor espacial de este tipo para la estimación de la precipitación en el mundo. TRMM mira con fijeza hacia abajo a través de las nubes para revelar su estructura interna. Usando medidas del TRMM, los científicos identificaron una característica dramática en la estructura del huracán Bonnie. Nubes elevadas de lluvia cerca de la pared del ojo que alcanzaron casi la estratosfera. Estas estructuras son las llamadas "torres calientes o cálidas". Veamos el papel de estas "torres calientes" en los huracanes. El ojo de un huracán es un sistema intenso de baja presión. Cerca de la superficie del océano, el aire se retuerce y gira en espiral hacia adentro en una tentativa de llenar la región de bajas presiones. Mientras el aire cerca del ojo se eleva rápidamente hasta que es forzado a salir hacia fuera en la barrera o tapadera elevada formada por la tropopausa. El efecto neto es un ciclo de aire que se mueve hacia adentro cerca de la superficie del océano, hacia arriba en la pared del ojo y exteriormente en las altas altitudes. El aire toma energía del agua caliente del océano con la evaporación. Este aire caliente y húmedo se eleva en la pared del ojo y libera energía por condensación, sosteniendo y manteniendo al huracán. Las "torres calientes" actúan como los elevadores expresos o turbo generadores que aceleran el movimiento de la energía en nubes de alta altitud. Esta irrupción de la energía tiende a consolidar al huracán.
¿Qué causa la formación de estas "torres calientes"?
Hay una diferencia importante en las velocidades del viento entre la pared feroz del ojo y los vientos relativamente tranquilos dentro del ojo. Estas variaciones rápidas en velocidades del viento causan inestabilidades que pueden formar vórtices con giros intensos casi dentro de la pared del ojo. Cerca de la superficie, el aire que se tuerce en espiral hacia adentro choca con estos vórtices que fuerzan al aire hacia arriba y crea una corriente aérea ascendente. Una corriente aérea ascendente muy intensa en la pared del ojo lleva la humedad mucho más arriba que en condiciones normales creando una "torre caliente". Las simulaciones de alta resolución por ordenador de huracanes demuestran la formación de estas "torres calientes".
En esta simulación del huracán Bonnie, las "torres calientes" son claramente visibles. Las flechas muestran los vientos que se aremolinan cerca de la superficie, donde la energía es tomada del océano cálido. Parte de este aire se mueve en la torre caliente y se eleva muy rápidamente, intensificando la fuerza del huracán. Pero, la realidad es más complicada que todo eso, porque las torres calientes se mueven con el huracán; y hay a menudo corrientes aéreas ascendentes múltiples. Las condiciones son más favorables para que los vórtices formen corrientes aéreas ascendentes en un lado del huracán porque la cizalladura del viento amplifica los vientos que chocan en esa área. La cizalladura del viento hace que estas corrientes aéreas ascendentes se debiliten en otras áreas del ojo. Los vórtices pueden también bombear aire de la alta energía desde el ojo a la pared del ojo, aumentando la fuerza de las corrientes aéreas ascendentes e intensificando el huracán.
Los científicos han confirmado una conexión entre las torres calientes y la intensificación del huracán; pero, el pronóstico de la intensificación sigue siendo un difícil problema. Combinar observaciones basadas en satélites con simulaciones del superordenador proporciona una herramienta de gran alcance para estudiar estos sistemas complejos de la Tierra.
Figura 2. Datos del radar de estimación de la precipitación del TRMM del huracán Bonnie. Crédito, NASA GSFC Scientific Visualization Studio.
Figura 3. Las torres cálidas son como elevadores expresos que aceleran el movimiento de la energía dentro del huracán. Crédito, NASA GSFC Scientific Visualization Studio.
Figura 4. Los cambios de la velocidad desde los fuertes vientos del muro del ojo (eye wall) y el propio ojo (eye, en el centro) con vientos calmados pueden generar intensos vórtices (en rojo) cerca del muro. Crédito, NASA GSFC Scientific Visualization Studio.
Figura 5. Cerca de la superficie, el aire del interior colisiona con los vórtices, forzando al aire cálido y húmedo hacia arriba de forma impetuosa y formando corrientes ascendentes muy profundas e intensas. Crédito, NASA GSFC Scientific Visualization Studio.
Figura 6. Una corriente intensa ascendente mueve la energía más alto que en condiciones normales creando la torre. Crédito, NASA GSFC Scientific Visualization Studio.
Figura 7. Torres nubosas del huracán Bonnie de 11 millas de altura. La altura en la imagen ha sido exagerada por claridad y los colores se corresponden con la estimación de la precipitación en superficie desde el azul (ligera) a la roja (intensa). Crédito, NASA GSFC Scientific Visualization Studio.
