Dentro del programa de conferencias del Aula Francisco Morán que organiza la Asociación Meteorológica Española (AME), Belén Rodríguez de Fonseca, catedrática de la Universidad Complutense de Madrid, quien investiga desde hace más de veinte años sobre el papel del océano en la variabilidad climática a nivel global, nos explicó cómo las anomalías térmicas en el Atlántico tropical pueden estar asociadas  a la ocurrencia de eventos ENSO, es decir, episodios de El Niño/La Niña en el Pacífico. A continuación, se presenta un resumen de la charla.

¿Qué es el ENSO y por qué es tan importante en el clima del planeta?

Como es bien conocido por la comunidad climática, el ENSO (acrónimo de El Niño y South Oscillation) es un fenómeno de variabilidad climática en el que se combinan cambios en la temperatura superficial del Pacífico ecuatorial con cambios en los sistemas de presión atmosférica en la región. En particular, un calentamiento anómalo en la cuenca oriental del Pacífico ecuatorial (El Niño) está  asociado con un debilitamiento de los centros de presión en superficie en la región (fase negativa de la Oscilación del Sur) que conlleva un debilitamiento de los vientos alisios (figura 1a). Por el contrario, un enfriamiento atípico en el Pacifico ecuatorial oriental (La Niña) está asociado a un fortalecimiento de los alisios, debido a un fortalecimiento de los centros de presión superficial (fase positiva de la Oscilación del Sur), que conduce a un aumento en el gradiente horizontal de presión desde el este al oeste del Pacífico ecuatorial (figura 1a). Es decir, las condiciones oceánicas y atmosféricas en superficie durante un episodio La Niña son las normales pero fortalecidas.

Aunque el fenómeno ENSO ocurre en el Pacífico, sus impactos climáticos se observan en muchas regiones del planeta. Por ello, es un fenómeno de teleconexión climática de gran importancia e interés. La causa básica que origina esta influencia a nivel global es porque un cambio en la temperatura oceánica que afecta a una extensa zona  produce un desequilibrio energético de tal magnitud que la circulación general atmosférica experimenta también alteraciones. La convección de grandes masas de aire ricas en vapor de agua desde zonas cálidas en el Pacífico favorece la formación y desarrollo  de grandes sistemas nubosos con la asociada liberación de calor latente (al pasar el vapor de agua a gotitas de agua). Este aporte energético a la atmósfera conlleva cambios en su circulación.

El ENSO influye en el Atlántico Norte Tropical, ¿y al revés?

Hasta la década de los 2000, los centros de investigación climática se centraban en los impactos de El Niño/La Niña (en el Pacífico)  en el clima global. Casi no había estudios sobre los impactos de otras cuencas oceánicas en el fenómeno ENSO. La ingente cantidad de energía calorífica involucrada en el Pacífico ecuatorial por un evento El Niño/La Niña hacía difícil pensar en otro océanos.

La figura 2 muestra un esquema de la conexión del ENSO (en particular, un Niño) con las anomalías de la temperatura superficial del mar (TSM) en el Atlántico Norte Tropical. El calentamiento diabático que ocurre en la atmósfera del Pacífico ecuatorial (asociado a la liberación de calor latente), que a su vez se debe al calentamiento anómalo de la superficie oceánica, genera un tren de onda (de Rossby) que da lugar a cambios en la presión atmosférica: una disminución en la región de las Aleutianas, un aumento en el centro de Norteamérica y una disminución en el la región del Caribe. Esto último significa un debilitamiento del Anticiclón de las Azores, lo que implica un debilitamiento de los vientos alisios en la región afectada, y con ello, un calentamiento de las aguas superficiales del Atlántico Norte Tropical.

La teleconexión entre cuencas oceánicas mostrada en la figura 2 corresponde a la hipótesis vigente hasta la década de los 2000, es decir, desde el Pacífico al Atlántico. El análisis de la hipótesis a la inversa surge al observar casos como el que muestra la figura 3, en la que se muestran fuertes anomalías negativas en la TSM del Atlántico Tropical en junio de 1997 mientras que en el Pacifico se está desarrollando un Niño que alcanzó su máxima intensidad en los meses del invierno siguiente 1997/98.

En opinión de la profesora Belén Rodríguez, con los conocimientos actuales, ese enfriamiento anómalo en el Atlántico Tropical en el verano boreal pudo haber sido empleado como predictor del fuerte evento El Niño registrado durante 1997/98.

¿Qué es El Niño Atlántico?. Impactos climáticos

Se conoce como El Niño Atlántico al calentamiento anómalo en la temperatura superficial de la región oriental del Atlántico ecuatorial (figura 4a), con un mecanismo de ocurrencia parecido al que caracteriza el Niño del Pacífico. Este fenómeno anómalo constituye el principal modo de variabilidad interanual en el Atlántico tropical con impactos en la precipitación en los continentes adyacentes, y en particular, por su efecto en el llamado Monzón de África Occidental.

La figura 4b muestra que un evento El Niño Atlántico está asociado con una convergencia anómala de viento en superficie en la zona del calentamiento anómalo del Atlántico, dando lugar a una precipitación mayor de lo normal en ciertas zonas adyacentes. Estas condiciones anómalas suponen una alteración en la ocurrencia del Monzón de África Occidental, ya que desplaza hacia el sur la llamada  “Zona de Convergencia Intertropical” (ITCZ, por sus siglas en inglés), que en condiciones normales durante los meses del verano boreal está situada en la franja latitudinal donde se encuentra la región africana de El Sahel. La convergencia de aire en superficie sobre aguas tropicales (cálidas), junto al contraste de temperatura entre mar y continente, da lugar a un sistema de circulación atmosférica consistente en ascenso de aire muy húmedo sobre la cuenca oceánica con formación de  sistemas nubosos, y descenso de aire sobre la zona continental adyacente acompañado de precipitación. Por tanto, en condiciones normales el Monzón de África Occidental trae consigo lluvias en el Sahel en verano, en concreto, en julio y agosto. Sin embargo, esto no ocurre con un evento El Niño Atlántico, cuyo efecto es trasladar la precipitación hacia el sur.

En cierto estudio llevado a cabo en 2008 por la profesora Belén Rodríguez y colaboradores confirmaron con datos observacionados la conexión descrita en el párrafo anterior entre las anomalías estivales de la TSM y la precipitación en la región del Atlántico Tropical, pero para el periodo 1957-1978 (panel superior de la figura 5). Para el periodo posterior, 1979-1998, el Niño Atlántico apareció asociado con una mayor precipitación de lo normal en una región más extensa que la región ecuatorial, alcanzando El Sahel (panel inferior de la figura 5). Este resultado indicó cambios en las teleconexiones, lo que motivó al equipo de Belén Rodríguez a profundizar en los procesos físicos involucrados.

En un estudio posterior, publicado en 2009,  Belén Rodríguez y colaboradores identificaron  un cambio a partir de 1979 en la conexión de las anomalías del verano boreal de la TSM del Atlántico tropical con las del Pacífico.  Durante el periodo 1949-1978 (panel superior de la figura 6) no se observó conexión entre El Niño Atlántico (tonos rojizos en el mapa superior izquierda de la figura 6) y las anomalías de la TSM en el Pacifico tropical. Sin embargo, con datos del periodo 1979-2001 se observó que la ocurrencia de El Niño Atlántico precedía en seis meses a la ocurrencia de una Niña en el Pacífico. Este resultado, inédito por aquellas fechas, señalaba a El Niño Atlántico como un predictor de El Niño/La Niña del Pacífico.

La profesora Belén de Rodríguez explicó en su charla los aspectos básicos de los mecanismos físicos involucrados en la conexión de El Niño Atlántico con las anomalías de la TSM del Pacífico tropical. Un compendio de estos mecanismos se recoge en un artículo publicado en 2015, desarrollado por el equipo de la ponente, y cuyo resumen gráfico se muestra en la figura 7.

No obstante, un aspecto crucial en la  teleconexión mostrada en la figura 7 entre estas dos cuencas tropicales desencadenada desde el Atlántico es comprender por qué sólo ocurre en ciertas décadas. Resultados de posteriores análisis por parte de distintos grupos investigadores, obtenidos a partir de simulaciones de sensibilidad con modelos numéricos, indican que es así cuando el calentamiento en el Atlántico tropical en los meses de Junio a Septiembre presenta una cierta estructura espacial (figura 8b), aquella asociada a la fase negativa de la llamada “Oscilación Multidecadal del Atlántico” (AMO, por sus siglas de Atlantic Multidecadal Oscillation). Es decir, la teleconexión de El Niño Atlántico con el Pacífico ecuatorial no es estacionaria, sino que parece estar sujeta a modulaciones multidecadales, las cuales determinan la configuración espacial (o patrón) de El Niño Atlántico, y con ello, si ocurre conexión efectiva o no con el Pacífico meses después.  

En concreto, el patrón de El Niño Atlántico observado antes de la década de los 1970 (que incluye  enfriamiento anómalo en la cuenca occidental del Atlántico Sur Tropical) no da lugar a respuesta en el Pacífico (figura 8a), pero sí el patrón de El Niño Atlántico que extiende su “lengua” cálida hasta la costa de Sudamérica, observado posteriormente (figura 8b). Como se aprecia en la figura 8, una menor o mayor subsidencia sobre la cuenca del océano Índico (representada con flechas azules hacia abajo), asociada a cada tipo de patrón de El Niño Atlántico, es determinante en que éste influya meses después en la variabilidad del Pacífico con la ocurrencia de una Niña (es decir, un evento ENSO frío). Asimismo, se ha comprobado la conexión de una Niña en el Atlántico (con un patrón como el de la figura 8b pero con anomalías negativas de la TSM) con la ocurrencia en el invierno siguiente de un Niño en el Pacífico, tal como ocurrió con el evento del invierno 1997/98 (figura 3), conexión desde el Atlántico hacia el Pacífico ecuatorial y que justifica el título de la charla.

La profesora Belén Rodríguez presentó también resultados de simulaciones con distintos modelos climáticos que muestran que la predicción del ENSO mejora cuando se incluye la información de la TSM de Atlántico Tropical.

Por último, la ponente comentó brevemente ciertas colaboraciones con otros grupos investigadores sobre la temática de la charla, poniendo mucho énfasis en la necesidad de tener en cuenta la variabilidad de otras cuencas tropicales (además del Pacífico) para comprender la variabilidad climática en escalas interanuales a decadales.

Para más información y detalles de los contenidos de la charla, es aconsejable acceder a su grabación en YouTube.