Si puede predecir la trayectoria de la corriente en chorro, el ondulante río de viento de la atmósfera superior, luego puede predecir el clima, no solo durante una semana o dos, pero durante toda una temporada. Un nuevo estudio de Stanford avanza hacia ese nivel de previsión al revelar un vínculo físico entre la velocidad y la ubicación de la corriente en chorro y la fuerza del vórtice polar. un remolino de aire que normalmente se cierne sobre el Ártico.

"La corriente en chorro lo pone todo, "dijo Aditi Sheshadri, autor principal y profesor asistente de Ciencias del Sistema Terrestre en la Escuela de la Tierra, Energía, Y Ciencias Ambientales (Stanford Earth). "Las tormentas lo recorren. Interactúan con él. Si la corriente en chorro cambia, el lugar donde las tormentas son más fuertes también cambiará ".

La investigación, publicado en la Revista de Ciencias Atmosféricas, identifica dos modos distintos en cómo fluye el aire dentro de la corriente en chorro y las capas de atmósfera que lo intercalan.

El sistema profundo de la atmósfera

En un modo, los cambios en la velocidad y la dirección del viento comienzan cerca del ecuador en la troposfera, el mojado, capa tormentosa de atmósfera debajo de la corriente en chorro y más cercana a la superficie de la Tierra. Los cambios de viento en este modo se propagan rápidamente hacia arriba a través de la corriente en chorro y hacia el vórtice polar en el seco, capa superior de la atmósfera conocida como estratosfera.

En el otro modo, la fuerza del vórtice polar de la estratosfera influye en la trayectoria y la fuerza de la corriente en chorro y en cómo interactúa con las tormentas en la troposfera. En este modo, el vórtice polar envía una señal hasta la superficie como un pulso. Un vórtice más débil produce una corriente de chorro débil que se desliza hacia el ecuador; un vórtice más fuerte intensifica la corriente en chorro mientras la arrastra hacia el polo.

"Estas estructuras verticales profundas no se han mostrado antes, "Es algo fundamental sobre el sistema en sí", dijo Sheshadri. Su análisis podría ayudar a explicar los impactos del clima en la superficie de un evento que ocurrió a principios de 2018, cuando el vórtice se debilitó tanto que se partió en dos, un fenómeno que los científicos saben que puede provocar hasta dos meses de clima extremo en Europa occidental. Hasta ahora, La comprensión de estas interacciones se ha basado en observaciones y modelos estadísticos más que en el conocimiento de su base física.

Estos modos podrían ser clave para predecir los efectos a largo plazo de ciertos cambios ambientales en la superficie de la Tierra. Si bien se cree que el aire fluye de manera relativamente independiente dentro de la troposfera y la estratosfera en inviernos normales, ozono agotado, altos niveles de gases de efecto invernadero, calentamiento del océano, cubierta de nieve reducida, y otras perturbaciones pueden sacudir esta independencia, afectando tanto al vórtice como a la corriente en chorro de formas complejas. Emisiones de gases de efecto invernadero, por ejemplo, puede fortalecer el vórtice al mismo tiempo que impulsa las ondas que se propagan desde la troposfera y debilitan el vórtice a medida que se rompen.

"No sabemos cuál de estos dos efectos del aumento de los gases de efecto invernadero ganará, "Dijo Sheshadri.

Construyendo mejores modelos climáticos

Para ayudar a encontrar respuestas, El equipo de Sheshadri se propuso entender el clima como un sistema que responde de manera predecible a fuerzas conocidas, a pesar de las dinámicas internas que son una mezcla de fluctuaciones aleatorias y sistemáticas. Tomaron un teorema matemático utilizado durante casi un siglo para predecir el comportamiento aparentemente aleatorio en sistemas de mecánica cuántica y lo aplicaron a los datos que representan la atmósfera de la Tierra en invierno.

"Tenemos 35 años de datos eólicos, "Dijo Sheshadri." ¿Podemos decir algo solo de esas observaciones sobre cómo cambiarán los vientos si, por ejemplo, aumenta el dióxido de carbono? Eso fue lo que hizo que todo esto comenzara ".

Los modelos climáticos actuales se destacan por mostrar cambios de temperatura en las capas de la atmósfera a lo largo del tiempo y con diferentes niveles de sustancias como el ozono o el dióxido de carbono. "Estamos bastante seguros de cómo va a cambiar la estructura de temperatura de la atmósfera, "Sheshadri dijo." Sin embargo, si observamos los cambios en cosas como el viento, la lluvia o la nieve, cualquier cosa que sea una cantidad dinámica, realmente tenemos muy poca idea de lo que está sucediendo ".

Y todavía, estas son algunas de las métricas más vívidas para un clima cambiante. "Nadie siente la temperatura media global, ", Dijo Sheshadri." ¿Cuántas veces durante los próximos 10 años vamos a tener que lidiar con inundaciones o olas de frío en una región en particular? Ese es el tipo de pregunta que esto podría ayudar a responder ".

Al revelar los procesos físicos que sustentan algunas de estas variables dinámicas, el método desarrollado en este estudio también podría ayudar a eliminar fallas en los modelos climáticos.

"La forma en que hacemos esto actualmente es que tomas un modelo y lo ejecutas hacia adelante, "comparar las predicciones del modelo con los datos observados, Sheshadri explicó. Pero muchos modelos basados ​​en los mismos datos históricos producen diferentes predicciones para el futuro, en parte porque hacen diferentes suposiciones sobre cómo interactúan la troposfera y la estratosfera y cómo fluctúa la corriente en chorro. Hasta ahora no ha habido una forma de comparar esas suposiciones con la variabilidad real de la atmósfera.

"Necesitamos asegurarnos de que los modelos sean correctos, y por las razones correctas, ", Dijo Sheshadri. El nuevo trabajo proporciona una manera de resolver esa incertidumbre y de anticipar tormentas en el futuro.