El Mar Rojo se encuentra entre el norte de África y la Península Arábiga, las regiones de fuentes de polvo más grandes del mundo. Los vientos de verano empujan el polvo del Sahara y los desiertos de Arabia por un pasaje bordeado de montañas que se estrecha, provocando que se acumule sobre el sur del Mar Rojo. El polvo suspendido como partículas de aerosol en la atmósfera puede influir en el clima al alterar el equilibrio entre la luz solar absorbida en la superficie de la Tierra y la energía térmica irradiada al espacio. Esto se conoce como forzamiento radiativo.

"Demostramos que las condiciones de verano sobre el Mar Rojo producen el forzamiento radiativo de aerosoles más grande del mundo1, y, sin embargo, el impacto del polvo en el Mar Rojo nunca se estudió; simplemente se desconocía, "dice Sergey Osipov, becario postdoctoral y coautor con su supervisor Georgiy Stenchikov. Las simulaciones revelan que el polvo enfría y refresca el Mar Rojo, potencialmente protegiendo los arrecifes de coral contra los efectos dañinos del calentamiento de los océanos debido al cambio climático.

Un hallazgo sorprendente se relaciona con la productividad biológica. "La deposición de polvo agrega nutrientes, "explica Osipov." Sin embargo, encontramos que el forzamiento radiativo del polvo ralentiza la circulación del Mar Rojo y reduce el principal suministro de nutrientes al Mar Rojo a través del estrecho de Bab-el Mandeb. Aún no se ha establecido el efecto neto sobre la bioproductividad general ".

Grandes erupciones volcánicas, como la erupción del monte Pinatubo en 1991 en Filipinas, inyectar grandes cantidades de dióxido de azufre en la atmósfera superior, donde se convierte en diminutas gotitas de aerosol de sulfato. Estos aerosoles de sulfato se extienden por todo el mundo, ejerciendo un fuerte efecto de forzamiento radiativo.

Osipov y Stenchikov demostraron previamente que la erupción del Pinatubo afectó el clima regional de Oriente Medio y el Mar Rojo2. Ahora han comparado su impacto con el del polvo en suspensión1.

"Demostramos que los efectos del Pinatubo y el polvo son mayores en el norte y sur del Mar Rojo, respectivamente, tener diferentes efectos en el enfriamiento de aguas superficiales y profundas, "dice Osipov.

Computación de clase mundial

Oriente Medio y África del Norte es una región extremadamente árida, que está experimentando un rápido cambio climático y ambiental. Comprender los procesos físicos que subyacen a la fuerte variabilidad climática natural de la región es importante para las proyecciones climáticas futuras. y para predecir sequías y hambrunas.

"El clima de la región es muy complejo, que involucran interconexiones de larga distancia (teleconexiones) y retroalimentaciones que son difíciles de capturar en modelos, ", dice Stenchikov." Es por eso que trabajamos en el problema utilizando los recursos informáticos avanzados proporcionados por el Laboratorio Central de Supercomputación de KAUST.

Osipov enfatizó que la investigación habría sido imposible sin los recursos informáticos de clase mundial proporcionados por KAUST. Esto también se aplica a otros dos estudios recientes3, 4, involucrando a otros dos investigadores en el grupo.

La estudiante de doctorado Evgeniya Predybaylo estudia el impacto de grandes erupciones volcánicas en un modo importante de variación climática natural llamado El Niño-Oscilación del Sur (ENSO). ENSO genera fenómenos meteorológicos y climáticos extremos e incluso afecta la actividad de huracanes y tornados.

La previsión de eventos ENOS ayudaría a las personas a prepararse para posibles colapsos de las poblaciones de peces y crisis agrícolas. dice Predybaylo.ENSO es notoriamente difícil de predecir, pero las erupciones volcánicas pueden influir. Curiosamente, fuertes erupciones volcánicas ecuatoriales a menudo coinciden con un evento de El Niño, Fase cálida de ENSO, pero la relación es compleja y poco entendida, "dice Predybaylo.

En simulaciones3, La respuesta de ENSO depende en parte del tiempo estacional de la erupción:las erupciones de verano inducen El Niño más fuerte que las erupciones de invierno o primavera.

Las condiciones del océano que prevalecían en el momento de la erupción también influyen. "El forzamiento radiativo que sigue a grandes erupciones generalmente da como resultado un enfriamiento de la superficie, "explica Predybaylo". Sin embargo, el Pacífico tropical a menudo muestra una respuesta de calentamiento. Demostramos que esto se debe al enfriamiento desigual del océano ecuatorial y los cambios en los vientos alisios ".

"Una erupción del tamaño de Pinatubo puede determinar parcialmente la fase, magnitud y duración de ENOS, pero es crucial tener en cuenta la temporada de erupciones y las condiciones del océano justo antes de la erupción, "concluye.

África occidental se prepara para un cambio cálido

Otro estudio de modelado climático de KAUST revela cambios potenciales en el monzón de África Occidental (WAM) debido al calentamiento global4. Hogar de más de 300 millones de personas, África Occidental tiene una economía basada en la agricultura:su seguridad alimentaria se ve afectada por WAM, por lo que es importante comprender la variabilidad presente y futura.

"WAM es un sistema difícil de modelar porque implica una interacción compleja de procesos multiescala, "explica el estudiante de doctorado de KAUST, Jerry Raj. Para simular WAM bajo el clima presente y futuro, Raj utilizó un modelo climático sofisticado capaz de dar cuenta de la lluvia convectiva, así como procesos a mayor escala.

Sus simulaciones indican que África occidental se volverá generalmente más caliente como resultado del cambio climático; se proyecta que las áreas elevadas del Sahel y el Sáhara occidental experimentarán aumentos de temperatura de 4 grados Celsius o más para fines de siglo.

Las simulaciones también indican aumentos de precipitación sobre el Atlántico ecuatorial y la costa de Guinea, sin embargo, el sur del Sahel parece más seco. Al mismo tiempo, El Sáhara occidental experimenta un aumento moderado de las precipitaciones. Finalmente, La aparición de WAM ocurre antes en la parte este de la región, pero se retrasa sobre la parte occidental.

"La proyección climática es el primer y más importante paso hacia las políticas de adaptación destinadas a evitar consecuencias ambientales y socioeconómicas dañinas, "dice Raj.