Comprender los impactos de las tormentas árticas cambiantes

Comprender los impactos de las tormentas árticas cambiantes El Dr. Ola Persson y otros científicos del MOSAiC establecieron un instrumento científico en el Océano Ártico Central. Crédito: Daisy Dunne para Carbon Brief

La mayor expedición de investigación polar del mundo está actualmente en marcha en el Ártico. La expedición de un año, conocida como el Observatorio de deriva multidisciplinaria para el Estudio del clima ártico (Mosaico), involucra a 300 investigadores de 19 países. Desde un barco atrapado en el hielo marino, los científicos están tomando medidas que podrían ayudar a transformar los modelos climáticos. El escritor científico de Carbon Brief Daisy Dunne se unió a la expedición durante sus primeras seis semanas en el otoño de 2019. Este es el tercero de cuatro artículos centrados en la expedición MOSAiC.

Para los barcos que navegan cerca del polo norte, pocos eventos presentan mayores riesgos que una tormenta ártica.

Las tormentas árticas pueden desencadenar vientos extremadamente fuertes, que agitan el océano y provocan que las olas crezcan varios metros. Esto no solo hace que la vida en el mar sea insoportable para los marineros, sino que también hace que navegar por el Ártico, y sus icebergs, sea más desafiante.

Los vientos fuertes también pueden atravesar el hielo marino, haciendo que se rompa y se aleje en diferentes direcciones. Un creciente campo de investigación sugiere que el impacto de los vientos tormentosos en el hielo marino podría ser mayor de lo que se pensaba anteriormente, y potencialmente significativo para los pronósticos de futuras pérdidas de hielo.

También hay evidencia emergente que sugiere que las tormentas árticas podrían estar afectando el clima lejos de los polos.

"La respuesta corta es que hay un impacto en las latitudes medias de los ciclones del Ártico, pero no sabemos con qué regularidad sucede", dice Dr. Ola Persson, un meteorólogo polar de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA).

Persson es una de las 600 personas que participan en MOSAiC, la mayor expedición de investigación del Ártico que se haya intentado. (Carbon Brief recientemente Unidos la expedición por sus primeras seis semanas.)


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Como parte de la expedición, Persson y sus colegas han establecido una serie de instrumentos para medir diferentes aspectos de las tormentas árticas, desde la velocidad de los vientos que traen hasta la escala de su impacto en el hielo marino.

Recopilar dichos datos podría ayudar a responder preguntas clave sobre las tormentas árticas, como cómo podrían estar afectando las condiciones climáticas y de hielo a largo plazo y cómo, en todo caso, podrían estar cambiando en respuesta al cambio climático.

Retorcido

Las tormentas árticas ”, también llamadas ciclones árticos o polares, son sistemas de baja presión que afectan el Océano Ártico y sus masas de tierra cercanas, incluidas Groenlandia, el norte de Canadá y el norte de Eurasia. En una tormenta ártica, el aire gira en espiral en sentido antihorario.

La siguiente animación muestra el movimiento de las tormentas árticas en la región polar del norte en 2012: un año récord para el hielo marino. En la animación, el movimiento de los vientos en la superficie está representado por pequeñas flechas coloreadas según la velocidad.

El movimiento de las tormentas de verano en el Ártico en 2012. Crédito: NASA / Goddard Space Flight Center Estudio de visualización científica

Las tormentas árticas pueden formarse tanto dentro como fuera de la región polar, dice Persson. “Algunos de ellos parecen originarse como ciclones procedentes de las latitudes más bajas y que se trasladan al Ártico. Otros ciclones árticos parecen desarrollarse en la región ártica ”.

Las tormentas que se originan en el Ártico pueden formarse cuando hay una perturbación en el "tropopausa"- la parte de la atmósfera que actúa como una capa límite entre la troposfera y la estratosfera, dice Persson. "Estas perturbaciones pueden durar mucho tiempo y, si las condiciones son correctas, parecen inducir un ciclón de bajo nivel".

En comparación con las tormentas tropicales (conocidas como tifones or huracanes dependiendo de dónde se encuentren) ha habido muy poca investigación sobre las tormentas árticas, dice Persson.

Esto se debe principalmente a que, en comparación con las tormentas de latitudes medias, los ciclones árticos afectan a muy pocas personas. Sin embargo, rápido descenso del hielo marino está haciendo que el Ártico sea más fácil de navegar durante períodos más largos del año. Esto a su vez ha provocado una bendición en ambos comercial y turístico actividad en el Ártico - haciendo que la necesidad de comprender las tormentas árticas sea más urgente.

También hay alguna evidencia que sugiere que el cambio climático podría estar haciendo que las tormentas árticas sean más frecuentes, dice Prof Jenny Hutchings, científico e investigador de la dinámica del hielo marino del MOSAiC de Universidad del Estado de Oregon. "Parece haber un aumento en la actividad de los ciclones hasta el Ártico", le dice a Carbon Brief.

Sin embargo, la falta de datos históricos sobre las tormentas árticas hace que sea difícil establecer si hay una tendencia creciente, dice Persson:

"Se sugiere que los ciclones árticos sean más frecuentes ahora, pero el problema es que no tenemos muchas mediciones de antes". Tal vez la frecuencia inferior anterior que hemos observado se debe al hecho de que nuestros modelos, o nuestras reconstrucciones del pasado, no son lo suficientemente completos ".

Persson dice que otro aspecto de las tormentas árticas de los que los científicos aún no tienen una idea clara es su estructura física:

“Los ciclones árticos parecen tener una estructura diferente a los ciclones de latitudes medias. Ha habido algunos estudios en los últimos dos o cuatro años que han sugerido que tienen una estructura vertical que es más similar a un huracán que a una tormenta de latitud media ".

Durante la expedición MOSAiC, su objetivo es recopilar datos sobre la estructura vertical de las tormentas árticas. La expedición se centra en el Polarstern, un rompehielos alemán que se ha congelado deliberadamente en el hielo marino. El barco se desplazará pasivamente con el hielo a medida que se mueve hacia el norte durante el próximo año.

Comprender los impactos de las tormentas árticas cambiantes

Mapa que muestra la ruta del Polarstern desde su salida de Tromso el 20 de septiembre de 2019 hasta alrededor de 85 grados al norte en el Océano Ártico Central, donde se unió a un témpano de hielo el 6 de octubre de 2019 (rojo). La flecha con techo de paja ilustra el área que el barco podría desplazarse en su viaje de un año, que terminará cerca del estrecho de Fram. Crédito: Tom Prater para Carbon Brief

Para estudiar la estructura de las tormentas árticas, Persson y sus colegas deberán esperar a que pasen sobre el barco. Luego recopilarán datos sobre las tormentas utilizando una serie de instrumentos, incluidos globos meteorológicos, que capturan los cambios en la temperatura atmosférica, la presión, la humedad y el viento. También utilizarán radares meteorológicos especializados, que utilizan ondas de radio para detectar cambios en la precipitación y la velocidad del viento.

La variedad de instrumentos tomará medidas a diferentes alturas en la atmósfera durante una tormenta. Al juntar esta información, los investigadores esperan aprender más sobre la estructura vertical de las tormentas árticas que pasan.

Comprender los impactos de las tormentas árticas cambiantes Juergen Graeser lanza un globo meteorológico en la cubierta del helicóptero de Polarstern. 22 de septiembre de 2019. Crédito: Esther Horvath

Romper el hielo

Además de investigar la estructura de las tormentas árticas, los investigadores del MOSAiC también intentarán hacerse una idea de cómo pueden impactar el hielo marino. Persson dice:

"Lo que la gente ha notado en los últimos años es que cuando tenemos un ciclón ártico realmente grande, el hielo marino desaparece".

Un ejemplo dramático de esto ocurrió en 2012, cuando el Ártico fue golpeado por una poderosa tormenta de lento movimiento en agosto. El ciclón duró casi dos semanas, trayendo fuertes lluvias y 30mph vientos

Ese año, el hielo marino del Ártico alcanzó su nivel más bajo en expediente. Es posible que la tormenta haya jugado un papel importante en la rápida desaceleración del hielo marino.

Los científicos han planteado la hipótesis de que la tormenta aumentó la pérdida de hielo al hacer que el hielo se rompa, dejándolo más vulnerable a la fusión. Los vientos tormentosos pueden incluso haber empujado el hielo hacia aguas más cálidas, mejorando aún más el derretimiento, dicen los investigadores.

Sin embargo, otros investigadores han argumentado que la tormenta solo jugó un papel menor en el mínimo histórico.

A estudio publicado en 2013 analizó el impacto de la tormenta utilizando modelos climáticos. Los investigadores realizaron dos conjuntos de simulaciones: una que refleja las condiciones del Ártico en 2012 con la tormenta de agosto incluida y otra que refleja las condiciones de 2012 sin la tormenta.

La investigación encontró que, en ambos conjuntos de simulaciones, el hielo marino del Ártico cayó a un nuevo mínimo histórico. Sin embargo, en las simulaciones que incluyen la tormenta, el mínimo histórico se estableció alrededor de 10 días antes que en las simulaciones sin la tormenta.

Los hallazgos sugieren que otros factores fueron más importantes para las condiciones de hielo bajo récord observadas en 2012, dijeron los investigadores. Por ejemplo, ese año, las temperaturas del verano en el Ártico fueron más cálidas que el promedio y la bolsa de hielo consistió en gran parte en "hielo de primer año"- hielo joven que es más propenso a derretirse.

Cambios en la extensión del hielo marino del Ártico envejecido menos de un año (azul claro) a hielo envejecido cuatro años o más (azul oscuro) con el tiempo. La extensión se muestra para la misma semana (22-28 de octubre) de 1985-2019. Fuente de datos: Centro Nacional de Datos de Nieve y Hielo. Gráfico por Carbon Brief usando Highcharts

Si bien el estudio ayudó a arrojar luz sobre el ciclón de 2012, el verdadero impacto de las tormentas árticas en el hielo marino sigue siendo en gran medida desconocido. "Solo miramos una gran tormenta" dijo, coautor del estudio Dr. Ron Lindsay, A partir de la Universidad de Washington en 2013. "Si queremos entender cómo las tormentas afectarán la capa de hielo en el futuro, necesitamos entender el efecto de las tormentas en diferentes condiciones".

Uno de los objetivos de investigación de la expedición MOSAiC es estudiar el impacto de las tormentas árticas en el hielo marino durante todo un año, bajo una amplia gama de condiciones.

En un radio de 50 km alrededor del campamento de hielo principal de MOSAiC, los científicos han instalado Una red de estaciones de investigación flotantes. Estas estaciones albergan una serie de instrumentos que, para el próximo año, tomarán mediciones casi continuas de los cambios en la atmósfera, el hielo marino y el océano.

Uno de estos instrumentos, un trineo de metal gigante La instalación de Persson y sus colegas se utilizará para estudiar las tormentas árticas. El trineo está cubierto por varios equipos que miden los cambios en la atmósfera.

La parte más importante del equipo para monitorear las tormentas árticas que pasan es un "anemómetro sónico", un instrumento que sobresale del costado del trineo y usa ondas de sonido para medir los cambios en la velocidad y dirección del viento.

Comprender los impactos de las tormentas árticas cambiantes El Dr. Ola Persson y un colega conectan un anemómetro sónico a un instrumento científico en el Océano Ártico Central. Crédito: Daisy Dunne para Carbon Brief

El trineo también presenta un sistema GPS avanzado, que permite a los investigadores rastrear la ubicación de los témpanos de hielo en tiempo real.

Usando estos instrumentos, los investigadores planean monitorear la velocidad y la fuerza de los vientos durante las tormentas, y si estos vientos hacen que el hielo marino se rompa y se aleje en diferentes direcciones.

"Esperamos poder planificar la respuesta del hielo durante un ciclón y ver si los fuertes vientos provocados por los ciclones provocan la divergencia del hielo", dice Hutchings.

La investigación es arriesgada. Una tormenta particularmente severa puede hacer que el hielo marino se divida en dos o se rompa por completo, haciendo que los instrumentos de los investigadores caigan al océano.

"Eso es algo que será interesante ver, qué témpanos de hielo sobreviven al final y cuáles no", dice Dr. Thomas Krumpen, un investigador de hielo marino de AWI y co-crucero líder a bordo del Akademik Fedorov.

Las medidas tomadas hasta el final de la expedición en septiembre de 2020 podrían arrojar más luz sobre el impacto de las tormentas árticas en la capa de hielo.

Tormentas en fuga

Una razón por la que los científicos del MOSAiC están interesados ​​en recopilar datos sobre las tormentas árticas es que alguna evidencia sugiere que podrían afectar las condiciones climáticas lejos de los polos.

Esto se debe a que, bajo ciertas condiciones, parece que el clima ártico puede escapar de la región polar y alcanzar las latitudes medias, dice Persson.

Un ejemplo de esto ocurrió a principios de 2019, cuando partes de los EE. UU. Y Canadá fueron golpeadas por un ola de frío extremo que envió temperaturas cayendo en picada a -17C y por debajo.

ENTENDER LOS IMPACTOS DE LAS TORMENTAS CAMBIANTES DEL Ártico Un hombre saca un automóvil Chevrolet rojo de la nieve del estacionamiento por la mañana. Toronto Canada. 29 de enero de 2019. Crédito: Torontoniano / Alamy Foto de stock

Aunque el la ciencia aún no es segura, parece que las tormentas árticas pueden moverse fuera del Ártico y hacia las latitudes medias cuando hay una perturbación en el "vórtice polar estratosférico"- un sistema meteorológico de baja presión que se encuentra a unos 50 km sobre el Ártico.

Cuando se altera, el vórtice polar puede debilitarse, lo que permite que el clima frío que generalmente contiene se extienda a las latitudes medias. "[Esto] trae mucho aire frío y genera muchas tormentas y nevadas", dice Persson.

El siguiente diagrama muestra cómo un vórtice polar debilitado puede permitir que el clima frío del Ártico escape del polo norte.

Comprender los impactos de las tormentas árticas cambiantes La ciencia detrás del vórtice polar. Crédito: NOAA

Aunque en las latitudes medias se han visto varias crisis frías notables en los últimos años, aún no está claro si tales eventos son cada vez más probables, dice Persson.

Al recopilar datos sobre los movimientos de las tormentas árticas en el transcurso de MOSAiC, espera obtener una mejor comprensión de la frecuencia con la que viajan fuera del Ártico. "La respuesta corta es que hay cierto impacto en las latitudes medias de los ciclones del Ártico, pero no sabemos con qué regularidad sucede".

Sobre el Autor

Daisy Dunne fue una de las cinco periodistas seleccionadas para informar sobre MOSAiC. Sus costos una vez que salió de Tromso fueron cubiertos por el Instituto Alfred Wegener, que organizó la expedición.

Este artículo apareció originalmente en Brie de carbonof

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