Lara Jaén, Manuel

Sánchez-Laulhé, José María

Revista Tiempo y Clima

Spanish

Agencia Estatal de Meteorología

        TIEMPO Y CLIMA   abril 2018  Nº 6012En esta ocasión nos vamos a centrar en un fenómeno ocurri-do en la estratosfera que se visualiza en la gráfica de la tempera-tura sobre el polo norte, a una altitud de 30 hPa desde el 1 de sep-tiembre al 27 de marzo de este año (figura 1). La evolución de la temperatura fue más o menos la esperada, siguiendo los valores medios del periodo de referencia 1981-2010, disminuyendo fuer-temente en el otoño boreal consecuencia de la formación del vór-tice polar estratosférico y alcanzando los valores mínimos en la primera quincena de enero, al tiempo que el chorro polar estra-tosférico alcanzaba valores máximos entre 55 y 70º N, como se puede observar en la gráfica de viento zonal medio a 10 hPa de la figura 2.  Pero sobre el día 10 de febrero se produjo un “gran calentamiento repentino de la estratosfera” [major Stratospheric Sudden Warming (major SSW)]: La temperatura en la estratosfe-ra del polo norte subió extraordinariamente en unos días (más de 50 oC a 30 hPa) y los vientos medios zonales se volvieron del Este hasta 50o N. Los patrones del tiempo troposféricos tienden a cambiar en escalas temporales de unos días, y los modelos de predicción tie-nen poca fiabilidad más allá de una semana. Los regímenes de circulación en la estratosfera tienden a persistir durante semanas o más, pero generalmente se considera que la circulación estra-tosférica tiene poca influencia en los patrones meteorológicos en la superficie. Sin embargo una serie de casos de estudio han de-mostrado que las grandes anomalías de la circulación estratosfé-rica alcanzan la superficie de la Tierra.¿Qué es un calentamiento repentino de la estratosfera (ssW)?   Un SSW es un fenómeno caracterizado por un rápido incre-mento en la temperatura, de más de 25 oC en menos de una se-mana, en la estratosferaII  del invierno boreal, (hasta más de 80 oC en algunos casos). Puede ir acompañado de la desaparición del chorro polar nocturnoIII y de su reemplazo por vientos del Este. Simultáneamente la estratopausa desciende en algunos lu-gares hasta 20 km.  Si la temperatura media zonal aumenta hacia el polo desde los 60o N y el viento zonal medio se vuelve del Este desde el polo a esta latitud al nivel de 10 hPa (32 km) o por debajo, se califica como “SSW mayor” o “gran SSW”. Durante un gran SSW, el vór-tice polar se rompe o se desplaza en cuestión de días y la circu-lación estratosférica sufre enormes cambios. Los grandes SSW tienden a ocurrir cada tres o cuatro años en promedio, pero ha habido periodos más largos sin ningún gran SSW.Durante un gran SSW el vórtice polar resulta, o desplazado completamente del polo, o dividido en dos. Estos dos tipos de ca-lentamiento son con frecuencia referidos respectivamente como calentamiento ‘onda-1’ y calentamiento ‘onda-2’. Algunos gran-des calentamientos muestran un carácter híbrido, siendo el vór-tice polar primero desplazado y posteriormente dividido.El fenómeno SSW fue descubierto por Scherhag en 1952, y su mecanismo fue explicado teóricamente por Matsuno en 1971IV. trazas de laseccIón coordInAdA Por mAnuel lArA jAénmlaraj@aemet.esjosé mAríA sánchez-lAulhé y mAnuel lArAcalentamiento estratosférico repentino del 10 de febrero de 2018IClimate Prediction Division/Japan Meteorological Agency.IINormalmente la estratosfera sobre los polos se extiende aproximadamente entre las altitudes de 10 y 50 km.IIIEl chorro polar nocturno es una corriente en chorro del oeste que se desarrolla en invierno en la estratosfera, con máximo a unos 25 km, y en latitudes altas (alrededor de 60°).IVMatsuno, T., 1971: A dynamical model of the stratospheric sudden warming. J. Atmos. Sci., 28, 1479-1494.figura 1. series temporales de temperaturas al nivel de 30 hPa sobre el polo norte. la línea negra muestra la temperatura diaria, y la gris indica la normal (periodo 1981-2010). fuente cPd/JMa.figura 2. evolución del viento medio zonal en el hemisferio norte al nivel de 10 hPa. el intervalo entre contornos es 10 m/s. fuente cPd/JMa.        asociación Meteorológica esPaÑola13Las ondas tienen la propiedad de que pueden producir efectos en regiones alejadas de sus fuentes. Como las olas generadas por un temporal pueden perder su energía en una playa al otro lado del mundo, y causar efectos significativos, las ondas que se produ-cen en la baja atmósfera (por la orografía, o por calentamiento) pueden producir efectos significativos en niveles altos. Matsuno postuló y demostró que los cambios en el flujo medio observados en los SSW, que incluyen la desaceleración del flujo zonal medio y la elevación de las temperaturas cerca del polo en la estratosfera, eran atribuibles a los efectos de la propagación vertical de ondas planetarias forzadas en la troposfera por perturbaciones de gran escala. Trabajos posteriores han confirmado que los SSW están causados por una rápida amplificación de ondas planetarias que se propagan a lo largo de la corriente en chorro del oeste hacia la estratosfera transportando y depositando momento, creando tam-bién una circulación meridional fuerte. En la alta estratosfera las anomalías del viento zonal medio se propagan lentamente desde la alta estratosfera subtropical hacia la zona polar de la baja estra-tosfera y a la troposfera (Kodera et al. 1990V) produciendo un gran calentamiento en la estratosfera polar por calentamiento adiabá-tico. Su efecto en la troposfera es inducir un patrón similar al de la fase negativa de la AO (Oscilación Ártica), o a la fase negativa de la NAO (Oscilación del Atlántico Norte) (Kodera et al. 2000VI). La fuerte asociación entre SSW y la actividad transitoria de las ondas planetarias en la troposfera ofrece una explicación in-mediata de por qué no ocurren SSW en el invierno del hemisferio sur (HS). Las ondas planetarias son generadas por el relieve y los contrastes entre las temperaturas de tierra y mar, y debido a que la mayoría de la superficie de la Tierra en el HS es océano, las on-das planetarias son más débiles que en el HN. En consecuencia el vórtice polar del HS es más fuerte y resiliente a cualquier incre-mento en la actividad de las ondas planetarias en la troposfera.la evolución del ssWEn el mapa de altura del geopotencial medio entre los días 10 y 14 de febrero, al nivel de 30 hPa (figura 4) se observa que durante el SSW el vórtice polar se ha partido en dos, de intensidades muy distintas, el más intenso localizado sobre el norte de Canadá y otro mucho más débil sobre Siberia. Corresponde a un SSW ‘onda-2’.En general en los grandes SSW, de cualquier tipo, aparece de forma destacada un crecimiento del alta estratosférica de las Aleutianas, que está fuer-temente influenciada por la intensidad de la denomi-nada baja del Este de Asia (O’Neill, 2003VII). Esta baja es una estructura ciclónica de gran escala de la circu-lación troposférica del in-vierno boreal, localiza-da cerca de la longitud de 140o E (figura 4), que pare-ce causada principalmen-te  por la cordillera del Hi-malaya y por los contrastes tierra-mar en invierno en-tre el frío continente asiá-tico y el cálido océano Pa-cífico. En una primera aproximación el alta de las Aleutianas puede conside-rarse parte de un tren de ondas de Rossby que ema-figura 4. campos de altura del geopotencial medio en 30 hPa del 10 al 14 de febrero. a la izquierda normal en el periodo 1981-2010; a la derecha el correspondiente a este año (contornos) y sus anomalías (coloreado). intervalo entre contornos 120 m. fuente cPd/JMa.figura 5. campos de altura del geopotencial medio en 500 hPa para el invierno boreal (diciembre-febrero) del atlas era-40 del ecMWf. b-ea es la baja del este de asia;  a-ai es la dorsal anticiclónica de las aleutianas.el vórtice Polar de la estratosferaEs una región de gran vorticidad que se forma en invierno con el establecimiento del chorro estratosférico polar. El chorro polar se forma por las diferencias de temperatura en invierno en la estratosfera, entre la zona polar, donde no se recibe radiación solar en la noche polar y se enfría por emisión de infrarroja hacia el espacio, y la zona tropical, que se calienta enormemente de-bido a la absorción de la parte ultravioleta de la radiación solar por la capa de ozono que alberga la estratosfera alberga. Los vientos del chorro polar pueden superar los 250 km/h, veloci-dad comparable a la de los vientos de los huracanes más vio-lentos. La intensidad de los vientos del chorro aísla el aire del vórtice polar de la estratosfera de las latitudes medias, que al-canza temperaturas inferiores a -85ºC, lo que resulta crucial en la formación del agujero de la capa de ozono sobre la Antártida.figura 3. arriba: viento zonal medio; abajo: temperatura zonal media, para los meses de diciembre a febrero. fuente: atlas era40 del ecMWfVKodera, K., K. Yamazaki, M.Chiba, K.Shibata, 1990: Downward propagation of upper stratospheric mean zonal wind perturbation to the troposphere, Geophys. Res. Lett., 17, 1263-1266.VIKodera, K., Y. Kuroda, S. Pawson, 2000: Stratospheric sudden warming and slowly propagating zonal-mean zonal wind anomalies, J. Geophys. Res., 105, 12351-12359.VIIO’Neill, A.: Stratospheric Sudden Warmings. Encyclopedia of Atmospheric Sciences. Academic Press. Elsevier Sciences. Editor jefe: J. R. Holton. 2003.       trazas de laseccIón coordInAdA Por mAnuel lArA jAénmlaraj@aemet.esna de la baja del Este de Asia, y el alta estratosférica de las Aleu-tianas el resultado de la propagación vertical de las ondas plane-tarias que componen el tren de ondas. trazas en la suPerficie Realmente lo que sucede en la habitualmente monótona es-tratosfera no tiene directamente relación con lo que sucede en la superficie de la Tierra, pero lo ocurrido con este SSW tuvo unas consecuencias importantísimas, tanto en el norte de Europa con la llegada de una ola de frío siberiana, como en el sur de Europa y especialmente la península ibérica en la que produjo vientos intensos y abundantes precipitaciones que contrastaron con la si-tuación general de sequía prevaleciente hasta entonces. Se han superado durante el mes de marzo efemérides de pre-cipitación muy notables. Por ejemplo la estación Madrid-Retiro de AEMET ha registrado el mayor valor de precipitación en mar-zo en su serie de 125 años (1893-2017) con 140.7 mm, sobrepa-sando de manera holgada los 123.8 mm del año 1947, anterior record. Además lo ha hecho con un máximo diario relativamen-te bajo, 23.7 mm, y un elevado número de días de precipitación apreciable, 21, lo que da idea de que este nuevo record mensual realmente se corresponde con una persistencia en el tipo circu-lación y no con una situación particular. La nieve ha sido otro elemento notable, por ejemplo en Castilla-León se superaron los históricos de días de nieve para este mes en los observatorios de Soria, León y Segovia.  En Cáceres los 231.2 mm de este mes de marzo también su-ponen el nuevo máximo en los marzos de su serie centenaria (1908-2018) superando, también de manera clara, los 212.5 mm del año 2013. El gráfico de la serie ordenada de precipitación de los últimos 40 años (figura 6) muestra lo extraordinario del dato de marzo de 2018 (en rojo) que casi dobla el dato de 2001 que está en tercera posición (en verde), lo cual resulta bastante nota-ble tratándose de acumulaciones mensuales. Merece la pena destacar que el año 2013, segundo año de la serie (en naranja) también con mucha diferencia respecto al ter-cero también fue un año de gran SSW. El impacto hidrológico de este marzo ha sido extraordinario. Durante febrero un bloqueo agravaba un año hidrológico pésimo desde sus inicios. La llegada de la borrasca Emma el 28 de febre-ro supuso el inicio del  cambio de tendencia que en menos de un mes llevó el año hidrológico en Cáceres a valores normales (figu-ra 7). El comportamiento de la precipitación en esta estación pue-de ser representativa de muchas zonas de la Península (figura 8). En cuanto al viento, la intensificada y mantenida circulación del oeste generó en Cáceres la rosa de vientos de la figura 9, y pro-vocó que, al igual que en otros observatorios de Castilla y León se superara el máximo histórico de recorrido mensual para un mes de marzo.  Producto del viento fue el fuerte oleaje que causó graves da-ños en la costa del golfo de Cádiz, cuya pico de altura de ola significa-tiva registrado en la boya Golfo de Cádiz de Puertos del Estado fue 7.27 m el 1 de marzo a las 14 UTC (figu-ra 10), día en que además la plea-mar en el mareógrafo de Bonanza (Sanlúcar de Barrameda) alcanzó 3.85 m a las 13:59 UTC, como con-secuencia de la luna llena del día 2 y la acumulación de agua en la cos-ta por el viento del SO.TIEMPO Y CLIMA   abril 2018  Nº 6014figura 6. serie ordenada de precipitación acumulada en el mes de marzo en cáceres. se restringe el gráfico a los últimos 40 años por claridad, lo cual no afecta a los dos primeros valores de la serie, que conservan sus posiciones en la serie de 111 años. figura 9: rosa de viento de la estación de cáceres de marzo 2018figura 10. altura significativa de ola en la boya golfo de cádizfigura 7. Precipitación acumulada (circulitos) en la estación meteorológica de aeMet cáceres desde el inicio del año agrícola (1 de septiembre) hasta principios de abril en comparación con los cuartiles de los registros de la serie para este periodo.figura 8

Calentamiento estratosférico repentino del 10 de febrero de 2018

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Calentamiento estratosférico repentino del 10 de febrero de 2018

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