Los dinámicos de fluidos de la Universidad de Rice Ebrahim Nabizadeh (sentado) y Pedram Hassanzadeh y sus colegas encontraron que el cambio climático aumentará el tamaño de los sistemas de alta presión estancados que pueden causar olas de calor, sequías y otras condiciones climáticas extremas. Crédito:Jeff Fitlow / Rice University
El cambio climático aumentará el tamaño de los sistemas meteorológicos de alta presión estancados llamados "eventos de bloqueo" que ya han producido algunas de las olas de calor más mortíferas del siglo XXI. según un estudio de la Universidad de Rice.
Los eventos de bloqueo atmosférico son de latitud media, sistemas de alta presión que permanecen en su lugar durante días o incluso semanas. Dependiendo de cuándo y dónde se desarrollen, Los eventos de bloqueo pueden causar sequías o aguaceros y olas de calor o períodos de frío. Los eventos de bloqueo provocaron olas de calor mortales en Francia en 2003 y en Rusia en 2010.
Utilizando datos de dos conjuntos de simulaciones completas de modelos climáticos, Los dinámicos de fluidos de arroz Ebrahim Nabizadeh y Pedram Hassanzadeh, y sus colegas encontraron que el área de eventos de bloqueo en el hemisferio norte aumentará hasta en un 17% debido al cambio climático antropogénico. El estudio, que está disponible en línea en Cartas de investigación geofísica , fue coautor de Da Yang del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y la Universidad de California, Davis, y Elizabeth Barnes de la Universidad Estatal de Colorado.
Hassanzadeh, profesor asistente de ingeniería mecánica y de la Tierra, ciencias ambientales y planetarias, utiliza computacional, modelos matemáticos y estadísticos para estudiar los flujos atmosféricos relacionados con una amplia gama de problemas, desde fenómenos meteorológicos extremos hasta la energía eólica. Dijo que los investigadores están cada vez más interesados en saber cómo el cambio climático podría afectar los eventos de bloqueo, pero la mayoría de los estudios se han centrado en si los eventos de bloqueo serán más frecuentes a medida que la atmósfera se calienta debido a las emisiones de gases de efecto invernadero.
"Los estudios realizados en el pasado han analizado si se producen más o menos eventos de bloqueo con el cambio climático, ", dijo." La pregunta que nadie se había hecho es si el tamaño de estos eventos cambiará o no. Y el tamaño es muy importante porque los eventos de bloqueo son más impactantes cuando son más grandes. Por ejemplo, si el sistema de alta presión se agranda, vas a tener olas de calor más grandes que afectarán a más personas, y probablemente vas a tener olas de calor más fuertes ".
Nabizadeh, un estudiante graduado de ingeniería mecánica en la Escuela de Ingeniería Brown de Rice, se propuso responder a la pregunta hace dos años. Usando un enfoque de modelado jerárquico, comenzó con experimentos en un modelo de turbulencia atmosférica que es mucho más simple que la atmósfera real.
El modelo simple, que captura la dinámica fundamental de los eventos de bloqueo, permitió a Nabizadeh hacer una gran cantidad de exploración. Realizar ligeros cambios en un parámetro u otro, realizó miles de simulaciones. Luego, los datos se analizaron utilizando una poderosa técnica de análisis dimensional llamada teorema de Buckingham-Pi, que se utiliza a menudo en el diseño de sistemas de ingeniería grandes y complejos que involucran flujos de fluidos.
Los dinámicos de fluidos de la Universidad de Rice han encontrado una fórmula matemática llamada ley de escala que relaciona el tamaño de los eventos de bloqueo atmosférico con el ancho, latitud y fuerza de la corriente en chorro, todos los cuales están bien estudiados y medidos. Crédito:P. Hassanzadeh / Rice University
El objetivo era encontrar una ley de escala una fórmula matemática que describe el tamaño de un evento de bloqueo utilizando variables que los científicos del clima ya estudian y comprenden. Nabizadeh comenzó con leyes de escala que se han desarrollado para predecir el tamaño de los patrones climáticos diarios, pero encontró que ninguna de las variables era predictiva de eventos de bloqueo.
Su persistencia finalmente dio sus frutos con una fórmula simple que relaciona el área de los eventos de bloqueo con el ancho, latitud y fuerza de la corriente en chorro, todos los cuales están bien estudiados y medidos.
"Di una charla sobre esto recientemente, y una de las personas se acercó después y dijo:'Esto es mágico, que estos poderes se suman y de repente obtienes la respuesta correcta '. Pero a Ebrahim le costó mucho trabajo obtener este resultado elegantemente simple, " él dijo.
En un momento dado, Nabizadeh había analizado los datos de muchas simulaciones y produjo una comparación que incluía página tras página de cifras, y Hassanzadeh dijo que el descubrimiento de la ley de escalamiento fue alentado por una agencia poco probable:el Departamento de Vehículos Motorizados de Texas (DMV).
"Ebrahim fue al DMV un fin de semana, y fui al DMV la semana siguiente, y en el DMV tienes que sentarte y no tienes nada que hacer, ", dijo." Así que después de mirar estos números durante horas, nos dimos cuenta de que esta es la escala correcta ".
También compararon los resultados del modelo simple con el resultado de modelos cada vez más complejos del tiempo y el clima de la Tierra. Nabizadeh dijo que la ley de escala predijo cambios en el tamaño de los futuros eventos de bloqueo invernal en simulaciones de modelos climáticos integrales con una precisión notable.
"Funciona mejor para los eventos de invierno que los de verano por razones que aún no comprendemos, ", Dijo Nabizadeh." Nuestros resultados sugieren que los estudios futuros deberían centrarse en comprender mejor los bloques de verano y también en cómo los eventos de bloqueo más grandes podrían afectar el tamaño, magnitud y persistencia de eventos climáticos extremos como olas de calor ".
