La influencia de La Niña está relacionada con una mayor frecuencia de tornados en primavera. Sin embargo, aunque las condiciones de La Niña estuvieron presentes hasta abril de 2021, el año ha registrado hasta ahora un número de tornados inferior a la media. Ahora que estamos en el punto álgido de la temporada, el debate entre los especialistas en predicción ha girado hacia la reflexión sobre la baja frecuencia de tornados en lo que muchos preveían como una temporada activa (1).
¿Qué ha pasado?
Foto de John Allen.
Para empezar a comprender lo que ocurrió en 2021, tenemos que recordar en qué se basan estas predicciones estacionales. Aunque hay muchas causas que contribuyen a la variabilidad de los tornados, existe una relación entre El Niño/Oscilación del Sur (ENSO) y la frecuencia de los tornados. Muchos recordarán que el último año extremadamente activo en cuanto a tornados, 2011, fue un año de La Niña fuerte. Este invierno pasado se observó una La Niña moderada y se predijo que continuaría en la primavera, lo que llevó a las expectativas y a la especulación en los medios de comunicación sobre una temporada potencialmente activa.
Cómo se relacionan el ENSO y los tornados
Relacionar los tornados con el sistema climático en general es un problema difícil, ya que la frecuencia de los tornados suele tener una gran variabilidad de un año a otro. Sin embargo, la idea de una conexión entre el ENSO y las tormentas eléctricas severas y los tornados no es nueva, ya que se han asociado en algunos de los años de mayor actividad de tornados de la historia con La Niña (Marzban y Schaefer 2001, Cook y Schaefer 2008). También sabemos que no es necesario el ENSO para que se produzcan muchos tornados: un año en el que el ENSO es neutro se producen una media de unos 1.200 tornados en Estados Unidos, la mayoría de ellos entre marzo y junio.
En la última década, hemos avanzado mucho en la comprensión de las causas de esta variabilidad anual (2), gracias a la ampliación de las simulaciones por ordenador de sucesos pasados, a los nuevos datos de alta calidad que pueden informarnos sobre las condiciones favorables para el desarrollo de los tornados y al desarrollo de registros más largos de observaciones de tornados. Gracias a ello, hemos podido demostrar que, en general, El Niño provoca menos tornados en primavera, mientras que La Niña tiende a una frecuencia superior a la normal.
Foto de John Allen
Durante La Niña, la corriente en chorro que impulsa gran parte de nuestro tiempo se debilita un poco en relación con los años neutros, y la rama de latitudes medias se desvía hacia el norte, hacia el Ártico, sobre el Pacífico occidental o central, y hacia el sur, sobre el noroeste de América del Norte. Esta trayectoria dividida suele favorecer los sistemas de bajas presiones que se desarrollan al este de las Rocosas (Allen et al. 2015, Cook et al. 2017). Es esta "teleconexión" meteorológica-climática la que más fácilmente conecta el ENSO con la aparición de tornados. La frecuencia de estos sistemas de bajas presiones resulta ser clave para juntar todas las piezas que producen la aparición de tornados, incluyendo la cizalladura del viento (3), los frentes que inician las tormentas (Lagerquist et al. 2020), el transporte de humedad y la inestabilidad atmosférica de nivel medio que fortalecen las tormentas (Muñoz y Enfield 2011).
Valores de marzo-mayo del conjunto de informes de tornados con un índice ambiental de tornados (TEI) para los años de El Niño y La Niña. Mapas de climate.gov; datos de C. Lepore y M. Tippett.
Ciertamente, La Niña no siempre incrementa la probabilidad de tornados. Por ejemplo, una Niña de magnitud similar en 1989 estuvo acompañada de una temporada de tornados similar a la de 2021, cercana o inferior a la media. Como todas las influencias climáticas en la escala meteorológica, se puede pensar que La Niña favorece los tornados, mientras que El Niño reduce la probabilidad general. Sin embargo, en cualquier caso, el patrón atmosférico específico en escalas de tiempo más cortas juega un papel importante (4).
Tornados en 2021
La actividad de los tornados -y, en general, de las tormentas eléctricas severas- en 2021 ha sido inferior a la media después de un comienzo algo tardío (5). Tanto enero como febrero son meses cambiantes en cuanto a la frecuencia de los tornados, por lo que un comienzo tranquilo no nos indica mucho sobre la temporada venidera. Si comparamos la frecuencia de los tornados con el registro histórico de las dos últimas décadas, marzo de 2021 fue un mes atípico y considerablemente superior a la media, abril de 2021 fue igualmente un mes atípico inferior a la media y mayo de 2021 estuvo cerca de la media.
Distribuciones de los percentiles 5-95 de las cajas y bigotes de los informes mensuales de tornados del Centro de Predicción de Tormentas para el periodo 2000-2020 en comparación con el valor de 2021 (cuadrado rojo). La línea horizontal naranja corresponde a la media del conjunto de datos. Los círculos sin relleno indican los valores atípicos. Recuadro: Comparación entre el 1 de enero y el 31 de mayo de 2021 de la temporada hasta la fecha. Cifra de Climate.gov basada en el original de John Allen. Los recuadros muestran valores en el percentil 25-75, no en el percentil 5-95.
A pesar de ser una temporada relativamente tranquila, hasta el 31 de mayo se ha registrado un total preliminar de 580 tornados, menos que la media de 2000-2020 de 676. Estos eventos causaron 13 víctimas mortales. Además, a pesar de que el número de tornados en abril estuvo por debajo de la media, se produjeron importantes pérdidas económicas a causa de las inclemencias del tiempo. Éstas se debieron a eventos de granizo que afectaron a los principales centros urbanos, y para 2021 Estados Unidos está de nuevo en camino de superar los 10.000 millones de dólares de pérdidas aseguradas por tormentas severas.
La gran mayoría de los tornados de 2021 se acumularon en unos pocos días de marzo y en un periodo especialmente activo de mayo. Esto es bastante típico, ya que los focos de tornados -grupos de tornados- y los días consecutivos con tornados no son ciertamente inusuales (Tippett et al. 2016, Trapp 2014). En marzo se produjeron tornados en 16 días, con periodos concentrados en los días 13, 17 y 25-27 de marzo. Abril no tuvo una acumulación realmente grande de tornados en ningún día, mientras que mayo tuvo tornados en todos los días menos en 5, con grandes eventos entre el 2 y el 4 y el 26, y 18 días en junio sin eventos generalizados y con un bajo número de informes de tornados (6).
La historia más reciente que ha acaparado los titulares ha sido la sorpresa de que, hasta mediados de junio de 2021, no registramos un tornado EF3 por primera vez desde que se iniciaron los registros fiables en la década de 1950 (aunque esto cambió el 20 de junio). Sin embargo, esto no es sorprendente, ya que sin el volumen de los días de mayor frecuencia de tornados, la probabilidad de tornados más fuertes también es menor. Esta estadística también puede ser confusa: los daños del tornado sólo se califican si el tornado golpea una estructura lo suficientemente bien construida como para resistirlo. Con trayectorias de tornado más cortas y menos tornados, la probabilidad de que una tormenta se cruce con estructuras u otros indicadores de daños disminuye. A esto se suma que los tornados rara vez se producen en sus regiones habituales, donde los daños son más probables.
Foto de John Allen
Poniendo todo en orden: La Niña 2020-21
Este año ya se ha hablado de que 2021 es "atmosféricamente" extraño para una La Niña. Mientras que la métrica principal de la NOAA para el ENSO, la anomalía de la temperatura media de tres meses de la superficie del mar en la región Niño-3.4 del Pacífico tropical (Índice del Niño Oceánico), sugería una La Niña moderada en términos de temperaturas de la superficie del mar durante el invierno y principios de la primavera antes de disminuir en mayo, la circulación sobre América del Norte no parecía estar tocando la misma melodía. En ningún lugar es más evidente que considerando los patrones de presión atmosférica en comparación con los eventos históricos de La Niña.
(Arriba) Anomalías de la altura geopotencial (m) en el nivel de presión de 500 hectopascales (hPa) durante enero-mayo de 2021. Los colores fríos indican una presión atmosférica inferior a la media y los colores cálidos indican una presión atmosférica superior a la media a un nivel de unos 5 kilómetros por encima de la superficie de la Tierra. (Abajo) Las anomalías de la altura geopotencial media de 500 hPa de enero a mayo para los 9 episodios más fuertes de La Niña desde 1950. Obsérvese la diferencia de escala entre las figuras superior e inferior. La figura superior tiene un rango de valores más amplio porque incluye contribuciones tanto de señales predecibles, como La Niña, como de la variabilidad meteorológica aleatoria, mientras que la figura inferior ha filtrado la mayor parte de la variabilidad meteorológica aleatoria. Las anomalías se calculan con respecto al periodo base 1991-2020. Figura de John Allen y NOAA Climate.gov con datos del Reanálisis NCEP/NCAR obtenidos del Laboratorio de Ciencias Físicas de la NOAA.
La característica de alta presión del Pacífico oriental típica de La Niña estuvo presente, pero este año fue considerablemente más fuerte y más amplia en el Pacífico norte, mientras que la región de baja presión sobre el noroeste de Estados Unidos fue mucho más débil. Las altas superficiales más fuertes sobre el Pacífico oriental reflejaron el bloqueo del patrón de flujo típico, y la falta de vaguada hizo que se formaran menos sistemas de bajas presiones que la media al este de las Rocosas, con implicaciones significativas para la precipitación y la frecuencia de tiempo severo sobre las Llanuras y el Medio Oeste.
Esto no quiere decir que no se produjeran algunos pequeños focos de tornados, como los de finales de marzo y principios de mayo, pero en general la primavera y el principio del verano fueron menos favorables para producir estos importantes sistemas de bajas presiones y, por tanto, tornados.
La atmósfera poco favorable a La Niña sobre Norteamérica hacía que pensar que la temporada de tornados de primavera sería activa estuviera cargado de peligro. No obstante, algunas de las cartas de presentación de La Niña persisten desde los meses de invierno; por ejemplo, las persistentes condiciones de sequedad en el suroeste desde el pasado otoño. El reto aquí es que es casi imposible atribuir la variabilidad de los tornados únicamente a las contribuciones del ENSO. Como ya se ha comentado en el blog del ENSO, el ENSO es muy parecido a la sección de violines de una orquesta: dirige el movimiento de la variabilidad en nuestra atmósfera. Pero, ¿cómo sonaría una sinfonía de Beethoven o Mozart sin la puntuación de otras secciones de la orquesta, tanto en intervalos más cortos como ayudando a conducir la pieza en general?
Foto de John Allen
Puede que la temporada de tornados de 2021 haya pasado su punto álgido, pero desde luego aún no estamos fuera de peligro. Sin embargo, la diferencia entre las expectativas (más altas de lo normal) y las observaciones (más bajas de lo normal) hasta ahora pone de manifiesto la necesidad de seguir explorando los detalles de lo que impulsa la variabilidad de la frecuencia de los tornados. También quedan preguntas abiertas sobre la duración de la influencia del ENSO en los meses de primavera y la solidez de su influencia en la atmósfera, factores que pueden haber desempeñado un papel en la evolución de esta temporada. También sugiere que es necesario ser más cauteloso para entender los otros procesos en juego antes de sugerir que cualquier año de La Niña será el próximo 2011 - como nos mostró 1989 antes de 2021, no todos los eventos de La Niña favorecen tales valores extremos generacionales.
Pie de página
1) Tornado season is not easily defined, as tornadoes can occur on any day of the year. Despite this challenge, the vast majority of tornadoes occur between the beginning of March and the end of June each year, with ~1000 of the 1400 per year on average (averaged over 2005–2015) occurring between this period. Tornado season also varies by location. In the southeastern United States, tornado season is typically between February and April. In the central Great Plains, the peak is closer to April to June, and in the Midwest and close to the Rockies May through the end of June are typically the peak months. By July, the majority of tornado activity has shifted north to Canada.
2) Some recent studies include Lee et al. 2013, Allen et al. 2015, Cook et al. 2017, Lepore et al. 2017, Molina et al. 2018, and Lee et al. 2021.
3) Wind shear is the presence a degree of changing wind speed and direction at different levels of the atmosphere. The easiest way to see wind shear is by looking up at the clouds – if you see clouds moving in different directions, that is wind shear. Wind shear is important to the storms that produce tornadoes, it helps the organize the storms shape, move rain away from the updraft, and allows a storm to sustain itself outside the normal lifetime of a thunderstorm to several hours. Developing tornadoes also require the presence of changing wind speed and direction with height close to the ground, as the presence of shear generates ‘spin’ that can be stretched upwards to form the tornado.
4) The trouble with understanding tornado variability is that it’s affected by both small-scale and large-scale processes. Non-ENSO contributors to tornado variability identified so far include the Arctic Oscillation, North Atlantic Oscillation, Madden-Julian Oscillation, Global Wind Oscillation, and sea surface temperatures in the Gulf of Mexico (Molina et al. 2018). Each of these signals can project upon ENSO in either a constructive or destructive manner such that it can be very difficult to tease out which element was responsible for any sub-seasonal period of activity, and these interplays are generally poorly understood. That these influences can range from sub-seasonal scales of weeks to months can mean the difference between an overall active season and an inactive one can be dependent on the smallest of margins.
Adding to the challenge is that tornadoes are rather temperamental about the conditions they form in and difficult to predict on short timescales, making them a challenging seasonal forecast target. Too warm and tornadoes become less frequent, too dry and the same result is likely. Even in a “perfect” environment where violent tornadoes seem certain, timing is everything, and small differences as to the arrival of an individual trough impulse, or a slightly warmer-than-expected layer in the atmosphere can mean no storms form at all. This was exemplified in the predicted violent tornado outbreak that failed to realize on May 20, 2019.
5) A severe thunderstorm is defined as any convective storm that produces one or more of hail of 1 inch or large in diameter, storm induced winds of 58 mph or greater, or a tornado.
6) Long periods of relative quiet are more in line with La Niña conditions. For example, after more than 800 tornadoes in April 2011, May saw little to no activity before the 21st, before producing 241 tornadoes in the following 5 days. While these periods of relatively low frequency occur in most years, this pattern is particularly prevalent during La Niña, as is a tornado season that is skewed toward occurring earlier in the spring (Allen et al. 2018).
Fuente: 
Author: John Allen June 30, 2021
