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Los patrones meteorológicos estancados aumentarán debido al cambio climático

Un estudio liderado por Rice descubre la relación entre la corriente en chorro y los eventos de bloqueo atmosférico.

 El cambio climático aumentará el tamaño de los sistemas meteorológicos de alta presión estancados llamados "eventos de bloqueo" que ya han producido algunas de las olas de calor más mortíferas del siglo XXI, según un estudio de la Universidad de Rice.

Los eventos de bloqueo atmosférico son sistemas de alta presión de latitud media que permanecen en su lugar durante días o incluso semanas. Dependiendo de cuándo y dónde se desarrollen, los eventos de bloqueo pueden causar sequías o aguaceros y olas de calor u olas de frío. El bloqueo provocó olas de calor mortales en Francia en 2003 y en Rusia en 2010.

Los investigadores de la Universidad Rice Ebrahim Nabizadeh (sentado) y Pedram Hassanzadeh y otros colegas encontraon que el cambio climático incrementará el tamaño de los sistemas de alta presión estancados que pueden dar lugar a olas de calor, sequías y otros extremos atmosféricos (fotografía de Jeff Fitlow/ Rice Universty). 

Utilizando datos de dos conjuntos de simulaciones de modelos climáticos integrales, los dinamistas de fluidos de Rice Ebrahim Nabizadeh y Pedram Hassanzadeh, y sus colegas, encontraron que el área de eventos de bloqueo en el hemisferio norte aumentará hasta en un 17% debido al cambio climático antropogénico. El estudio, que está disponible en línea en Geophysical Research Letters (Cartas de investigación geofísica), también cuenta con la autoría de Da Yang del Lawrence Berkeley National Laboratory y la Universidad de California, Davis, y Elizabeth Barnes de la Universidad Estatal de Colorado.

Hassanzadeh, profesor adjunto de ingeniería mecánica y de ciencias de la tierra, medioambientales y planetarias, utiliza modelos computacionales, matemáticos y estadísticos para estudiar los flujos atmosféricos relacionados con una amplia gama de problemas, desde fenómenos meteorológicos extremos hasta la energía eólica. Dijo que los investigadores están cada vez más interesados en saber cómo el cambio climático podría afectar los eventos de bloqueo, pero la mayoría de los estudios se han centrado en si los eventos de bloqueo serán más frecuentes a medida que la atmósfera se calienta debido a las emisiones de gases de efecto invernadero.

Los dinamistas de fluidos de la Universidad de Rice han encontrado una ley de escalamiento, una fórmula matemática que relaciona el tamaño de los eventos de bloqueo con el ancho, la latitud y la fuerza de la corriente de chorro, todos los cuales están bien estudiados y medidos. (Imagen cortesía de P. Hassanzadeh/Universidad de Rice)

"Los estudios realizados en el pasado han analizado si se producen más o menos eventos de bloqueo con el cambio climático", dijo. "La pregunta que nadie se había hecho es si el tamaño de estos eventos cambiará o no. El tamaño es muy importante porque los eventos de bloqueo son más impactantes cuando son más grandes. Por ejemplo, si el sistema de alta presión se hace más grande, se van a tener olas de calor más grandes que afectan a más gente, y probablemente va a tener olas de calor más fuertes".

Nabizadeh, un estudiante graduado en ingeniería mecánica de la Escuela de Ingeniería Brown de Rice, se propuso responder a la pregunta hace dos años. Utilizando un enfoque de modelo jerárquico, comenzó con experimentos en un modelo de turbulencia atmosférica que es mucho más simple que la atmósfera real.

El modelo simple, que captura la dinámica fundamental de los eventos de bloqueo, permitió a Nabizadeh hacer una gran investigación. Haciendo ligeros cambios en uno u otro parámetro, realizó miles de simulaciones. Los datos fueron analizados usando una poderosa técnica de análisis dimensional llamada teorema de Buckingham-Pi, que se utiliza a menudo en el diseño de sistemas de ingeniería grandes y complejos que involucran flujos de fluidos.

El objetivo era encontrar una ley de escalamiento, una fórmula matemática que describiera el tamaño de un evento de bloqueo utilizando variables que los científicos del clima ya utilizan. Nabizadeh comenzó con leyes de escalamiento que han sido desarrolladas para predecir el tamaño de los patrones climáticos diarios, pero encontró que ninguna de las variables era predictiva para bloquear los eventos.

Su persistencia finalmente dio sus frutos con una fórmula sencilla que relaciona el área de los eventos de bloqueo con el ancho, la latitud y la fuerza de la corriente en chorro, todos los cuales están bien estudiados y medidos.

Hace poco di una charla sobre esto, y una de las personas se acercó y dijo: 'Esto es mágico, estas fuerzas se coadyuvan y, de repente, obtienes la respuesta correcta'". Pero Ebrahim tuvo que trabajar mucho para conseguir este resultado tan elegantemente simple", dijo.

En un momento dado, Nabizadeh había analizado los datos de muchas simulaciones y obtenido una comparación que incluía páginas y páginas de datos, y Hassanzadeh dijo que el descubrimiento de la ley de escalamiento fue alentado por una fuente poco probable: la cola en la oficina de conducir.

Hassanzadeh y Nabizadeh obtuvieron sus licencias con una semana de diferencia, y tuvieron tiempo suficiente para estudiar los resultados mientras esperaban. "Tienes que sentarte y no tienes nada que hacer", dijo Hassanzadeh. "Así que después de mirar estos números durante horas, nos dimos cuenta de que esta es la escala correcta."

También compararon los resultados de modelos simples con los resultados de modelos cada vez más complejos del tiempo y el clima de la Tierra. Nabizadeh dijo que la ley de escalamiento predijo cambios en el tamaño de los futuros eventos de bloqueo invernal en simulaciones integrales de modelos climáticos con notable precisión.

"Se produce mejor en los eventos de invierno que en los de verano por razones que aún no entendemos", dijo Nabizadeh. "Nuestros resultados sugieren que los estudios futuros deberían centrarse en una mejor comprensión de los bloques de verano y también en cómo los eventos de bloqueo más grandes podrían afectar la superficie, la magnitud y la persistencia de los eventos climáticos extremos como las olas de calor."

Fuente: NEWS

https://news.rice.edu/2019/11/12/stalled-weather-patterns-will-get-bigger-due-to-climate-change-2/#.Xc_PWJ8PFEI.twitter