Las tormentas eléctricas se harán más intensas en los trópicos y subtrópicos de este siglo como resultado del cambio climático. según una nueva investigación.

Las tormentas eléctricas se encuentran entre los fenómenos más espectaculares de la naturaleza, produciendo un rayo, lluvias fuertes, ya veces impresionantes formaciones de nubes. Pero también tienen una variedad de impactos importantes en los seres humanos y los ecosistemas.

Por ejemplo, Los relámpagos producidos por tormentas eléctricas son un desencadenante importante de incendios forestales a nivel mundial, mientras que la tormenta de granizo que azotó Sydney en abril de 1999 sigue siendo el desastre natural más costoso de Australia.

Dado el daño causado por las tormentas eléctricas en Australia y en todo el mundo, Es importante preguntarse si crecerán en frecuencia e intensidad a medida que el planeta se caliente.

Nuestras principales herramientas para responder a estas preguntas son los modelos climáticos globales, descripciones matemáticas del sistema terrestre que intentan explicar los importantes procesos físicos que gobiernan el clima. Pero los modelos climáticos globales no tienen una escala lo suficientemente fina como para simular tormentas eléctricas individuales, que suelen tener solo unos pocos kilómetros de ancho.

Pero los modelos pueden informarnos sobre los ingredientes que aumentan o disminuyen la potencia de las tormentas eléctricas.

Preparando una tormenta

Las tormentas eléctricas representan la espectacular liberación de energía almacenada en la atmósfera. Una medida de esta energía almacenada se llama "energía potencial convectiva disponible", o CAPE. Cuanto mayor sea la CAPE, cuanta más energía esté disponible para impulsar las corrientes ascendentes en las nubes. Las corrientes ascendentes rápidas mueven partículas de hielo en el frío, regiones superiores de una tormenta eléctrica rápidamente hacia arriba y hacia abajo a través de la tormenta. Esto ayuda a separar las partículas cargadas negativa y positivamente en la nube y eventualmente conduce a la caída de rayos.

Para crear tormentas eléctricas que causen viento o granizo dañinos, a menudo denominadas tormentas eléctricas severas, también se requiere un segundo factor. Esto se llama "cizalladura vertical del viento", y es una medida de los cambios en la velocidad y dirección del viento a medida que asciende por la atmósfera. La cizalladura vertical del viento ayuda a organizar las tormentas eléctricas para que sus corrientes ascendentes y descendentes se separen físicamente. Esto evita que la corriente descendente corte la fuente de energía de la tormenta, permitiendo que la tormenta persista por más tiempo.

Al estimar el efecto del cambio climático en estas propiedades ambientales, podemos estimar los efectos probables del cambio climático en tormentas eléctricas severas.

Pronóstico tormentoso

Mi investigación, realizado con colegas estadounidenses y publicado hoy en Proceedings of the National Academy of Sciences, hace precisamente eso. Examinamos los cambios en la energía disponible para las tormentas eléctricas en los trópicos y subtrópicos en 12 modelos climáticos globales bajo un escenario de "negocios como siempre" para las emisiones de gases de efecto invernadero.

En cada modelo, los días con valores altos de CAPE se hicieron más frecuentes, y los valores de CAPE aumentaron en respuesta al calentamiento global. Este fue el caso de casi todas las regiones de los trópicos y subtrópicos.

Estas simulaciones predicen que este siglo traerá un marcado aumento en la frecuencia de las condiciones que favorecen las tormentas eléctricas severas, a menos que se puedan reducir significativamente las emisiones de gases de efecto invernadero.

Estudios anteriores han hecho predicciones similares para tormentas eléctricas severas en el este de Australia y Estados Unidos. Pero el nuestro es el primero en estudiar los trópicos y subtrópicos en su conjunto, una región que se caracteriza por algunas de las tormentas eléctricas más poderosas de la Tierra.

¿Qué impulsa el aumento de energía?

Diferentes modelos climáticos, construido por diferentes grupos de investigación alrededor del mundo, todos están de acuerdo en que el calentamiento global aumentará la energía disponible para las tormentas eléctricas, una predicción subrayada por nuestra nueva investigación. Pero necesitamos entender por qué sucede esto, para asegurarse de que el efecto sea real y no producto de supuestos erróneos del modelo.

Mis colegas y yo propusimos anteriormente que se pueden desarrollar altos niveles de CAPE en los trópicos como resultado de la mezcla turbulenta que ocurre cuando las nubes absorben aire de su entorno. Esta mezcla evita que la atmósfera disipe la energía disponible con demasiada rapidez. En lugar de, la energía se acumula durante más tiempo y se libera en tormentas menos frecuentes pero más intensas.

A medida que el clima se calienta, aumenta la cantidad de vapor de agua necesaria para la formación de nubes. Este es el resultado de una conocida relación termodinámica llamada relación Clausius-Clapeyron. En un clima más cálido, esto significa que la diferencia de humedad entre las nubes y su entorno aumenta. Como resultado, el mecanismo de mezcla se vuelve más eficiente para acumular la energía disponible. Esta, discutimos, explica el aumento de CAPE observado en nuestras simulaciones de modelos.

En nuestro nuevo estudio, Probamos esta idea en un modelo climático global aumentando artificialmente la fuerza de la mezcla entre las nubes y su entorno. Como se esperaba, este cambio produjo un gran aumento en la energía disponible para tormentas eléctricas en nuestro modelo.

Otra predicción de nuestra hipótesis es que los días con valores altos de CAPE y fuertes precipitaciones tienden a ocurrir cuando la atmósfera es menos húmeda en sus niveles medios (a altitudes de unos pocos kilómetros). Usando datos reales de globos meteorológicos, confirmamos que este es el caso en los trópicos y subtrópicos.

Qué significa esto para futuras tormentas eléctricas

Los modelos predicen que la energía disponible para las tormentas eléctricas aumentará a medida que la Tierra se caliente. Pero, ¿cuánto más intensas se volverán las tormentas como resultado?

La respuesta a esa pregunta actualmente es incierta, y contestar es el siguiente trabajo para mi, y otros investigadores de todo el mundo.

Pero está claro que a través de nuestras continuas emisiones de gases de efecto invernadero, estamos aumentando el combustible disponible para las tormentas más fuertes. Queda por ver exactamente cuánto más fuertes serán finalmente nuestras futuras tormentas eléctricas.