¿Los pronósticos regionales de precipitación son fiables a medida que el clima se calienta?

Un estudio liderado por la Universidad de Oxford y la ETH Zúrich ha identificado una debilidad fundamental en los modelos climáticos actuales: su incapacidad para simular con precisión los patrones de viento y circulación a gran escala que determinan dónde cae la lluvia.

Este hallazgo ayuda a explicar por qué los pronósticos regionales de la precipitación siguen siendo persistentemente inciertos incluso cuando las tendencias del calentamiento global se vuelven más claras, y por qué las proyecciones de futuras inundaciones y sequías presentan importantes brechas de confianza.

La investigación, publicada en Nature, se basa en un análisis de los patrones de lluvia invernal en el hemisferio norte entre 1950 y 2022. El equipo descubrió que, si bien los modelos capturan de forma fiable los efectos termodinámicos —como el principio bien establecido de que una atmósfera más cálida retiene más humedad—, tienen dificultades para representar cómo cambia la circulación atmosférica a gran escala en respuesta a las emisiones de origen humano. Son precisamente esos cambios en la circulación, y no solo el contenido de humedad, los que en última instancia determinan dónde y cuándo se producen las precipitaciones.

Los investigadores distinguieron dos procesos físicos distintos que impulsan los cambios en las precipitaciones. Los efectos termodinámicos se relacionan con el calor y la humedad, incluyendo el aumento de la intensidad de las lluvias que se produce cuando una atmósfera más húmeda libera agua. Los efectos dinámicos se refieren a cambios en los patrones de circulación a gran escala, como la corriente en chorro, que dirige las trayectorias de las tormentas y controla la distribución de las precipitaciones en las regiones. Mediante métodos estadísticos combinados con experimentos de modelos climáticos avanzados, el equipo aisló cada contribución y evaluó la eficacia con la que los modelos actuales las manejan.

En el sur de Europa, los modelos simulan solo alrededor del 10 % de la tendencia observada de las precipitaciones impulsadas por la circulación, una brecha que los investigadores describen como una deficiencia importante en las proyecciones regionales actuales.

Fuentes de incertidumbres

El estudio identifica dos fuentes de incertidumbre que se superponen. En primer lugar, la circulación atmosférica a gran escala varía naturalmente en escalas temporales de varias décadas. Patrones como la Oscilación del Atlántico Norte pueden cambiar de forma impredecible, enmascarando o amplificando los efectos del cambio climático a largo plazo y dificultando la distinción entre la variabilidad natural y la provocada por la actividad humana. En segundo lugar, los propios modelos climáticos pueden subestimar la respuesta de estos patrones de circulación a la influencia antropogénica, lo que añade un error estructural al problema de la variabilidad.

En conjunto, estos factores implican que, incluso cuando las tendencias del calentamiento global son inequívocas, predecir dónde aumentarán o disminuirán las precipitaciones a nivel regional sigue siendo muy incierto, especialmente en zonas ya expuestas al riesgo de sequía o inundación.

La Dra. Lei Gu, del Departamento de Física de la Universidad de Oxford, anteriormente en la ETH Zúrich, declaró: «Al combinar dos enfoques complementarios, pudimos demostrar que el cambio climático ya está influyendo en los patrones de viento a gran escala que determinan las precipitaciones, aunque la magnitud de este efecto aún es incierta. Nuestro trabajo busca comprender mejor cómo podemos mejorar la robustez de las simulaciones de modelos de precipitaciones».

La Dra. Gu es investigadora del proyecto BREATHE (Bridging Research on Environmental Attribution and Health Equity), liderado por la Universidad de Bristol. El proyecto se basa en los avances en la atribución de precipitaciones para conectar los cambios de circulación a gran escala con los impactos climáticos regionales. El equipo de Oxford, codirigido por la Dra. Antje Weisheimer, trabaja con modelos de pronóstico meteorológico de alta resolución del Centro Europeo de Previsiones Meteorológicas a Medio Plazo, ECMWF, para examinar cómo el cambio climático está alterando los patrones de circulación que determinan el riesgo de precipitaciones.

Los autores afirman que subsanar la deficiencia detectada en la modelización de la circulación atmosférica podría permitir proyecciones más fiables sobre los cambios en las precipitaciones regionales, mejorando así la preparación tanto para las inundaciones como para las sequías prolongadas.