Los científicos del Laboratorio Nacional de Oak Ridge del Departamento de Energía y una docena de otras instituciones de investigación internacionales han producido el conjunto de proyecciones más elaborado hasta la fecha que ilustra los posibles futuros de las principales regiones monzónicas.

Varias regiones de todo el mundo planifican la producción de energía, prácticas agrícolas y otros esfuerzos económicos esenciales basados ​​en la llegada anual de los monzones, lo que implica un cambio estacional en la dirección de los vientos que proporciona períodos de lluvias constantes. Sin embargo, Las emisiones de gases de efecto invernadero no controladas podrían alterar estos eventos tradicionalmente predecibles.

Usando RegCM4, la última versión de un popular modelo climático regional desarrollado por el Centro Internacional de Física Teórica en Italia, el equipo llevó a cabo una serie de simulaciones para proyectar y evaluar los cambios en nueve regiones de monzón en los cinco continentes. Los investigadores diseñaron las simulaciones con una cuadrícula ajustada de cada región que contiene un espaciado de menos de 16 millas, que proporcionó un nivel sustancial de detalle.

El equipo, parte de un esfuerzo global llamado Experimento Regional Coordinado de Reducción de Escala, o CORDEX, publicó sus hallazgos en Dinámica climática .

"Esta es la primera vez que se ha utilizado un modelo climático regional para proporcionar una visión global de los cambios en los monzones, "dijo el autor principal Moetasim Ashfaq, un científico computacional del clima en ORNL. "Se necesitó mucho tiempo y esfuerzo para compilar y analizar un perfil tan alto, datos de alta resolución, y estas simulaciones detalladas no hubieran sido posibles sin una importante colaboración internacional ".

Los investigadores de ORNL simularon la región del monzón del sur de Asia utilizando recursos del entorno informático y de datos para la ciencia del laboratorio y el clúster informático Eos, y el resto de las simulaciones se realizaron en varios otros centros informáticos. El equipo descubrió puntos en común en las respuestas regionales del monzón al aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero. Estas respuestas incluyeron retrasos en el inicio del monzón, temporadas de monzones más cortas y fluctuaciones estacionales más intensas.

Las simulaciones predijeron y compararon los cambios que ocurrirían en diferentes escenarios proporcionados por el Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático, o IPCC, conocida como vía de concentración de representación, o RCP8.5 y RCP2.6.

RCP8.5 asume que las emisiones de carbono siguen un escenario de "negocios como siempre" sin intervenciones de política, mientras que RCP2.6 se basa en aumentos mucho más bajos en las emisiones con políticas de mitigación agresivas. Aunque es probable que los patrones de los monzones cambien para ambos PCR, las simulaciones revelaron que la cantidad de cambio probablemente sería mínima bajo RCP2.6 pero podría ser significativa bajo RCP8.5.

"Si las emisiones se reducen según el RCP2.6 hasta el año 2100, las simulaciones muestran que el largo, Los cambios dañinos en los comportamientos de los monzones se pueden evitar en su mayoría, "Ashfaq dijo." Si miras el mejor de los casos, todavía vemos cambios, pero son insignificantemente diferentes de la variación típica de un año a otro en los monzones regionales a los que las comunidades ya están acostumbradas ".

Temporadas de cambio

Siete de las nueve regiones del monzón mostraron un retraso gradual en el inicio del monzón con un aumento continuo de las emisiones globales, lo que podría generar consecuencias de gran alcance que afectarían directamente a aproximadamente dos tercios de la población mundial para fines de este siglo. A diferencia de las áreas que reciben cantidades relativamente uniformes de precipitación en todas las estaciones, Las regiones de monzones densamente pobladas reciben entre el 60% y el 70% de sus precipitaciones durante la temporada de monzones de verano.

"Las simulaciones de RCP8.5 revelan importantes retrasos en el inicio de las temporadas de lluvias que afectan a muchos aspectos de la vida cotidiana en estas regiones, "Ashfaq dijo." Por ejemplo, un monzón que generalmente comienza en la primera semana de junio en el sur de Asia y África occidental puede demorarse entre 15 (días) y 20 días o incluso un mes entero en partes de estas regiones para fines del siglo XXI ".

Aunque las simulaciones también mostraron un retraso en el final de la temporada de lluvias, también conocido como desaparición del monzón, este cambio no fue tan dramático como el retraso en el inicio del monzón, acortando la duración de toda la temporada de monzones. Los investigadores también descubrieron que es probable que las regiones afectadas por los monzones vean más precipitaciones durante ese período. dando lugar a lluvias más intensas. En cambio, el resto del año vería períodos secos más prolongados.

Esta mayor estacionalidad podría exacerbar la prevalencia de inundaciones, sequías, incendios forestales y otros eventos climáticos extremos que ya plantean desafíos a estas regiones. Los cambios significativos en el comportamiento de los monzones podrían contribuir a brotes de enfermedades transmitidas por vectores, como el cólera, dengue y malaria.

Dado que las actividades agrícolas en las regiones de los monzones generalmente se programan para coincidir con el inicio y la desaparición periódicos de la temporada de lluvias, estos factores podrían alterar la producción de cultivos dependientes de la lluvia.

"Más de la mitad del suministro mundial de café arábica se produce en Brasil, y más del 70% del cacao utilizado para hacer chocolate proviene de África Occidental, Considerando que más de un tercio de las exportaciones de arroz proceden de la India y Pakistán, "Ashfaq dijo." Si la agricultura regional está sujeta a retrasos en el inicio del monzón y temporadas de lluvias más cortas, la producción de este tipo de productos básicos se reducirá y tendrá un impacto significativo en la economía mundial ".

Muchos países ubicados en estas regiones dependen de la energía hidroeléctrica para generar electricidad, incluido Brasil, que produce el 75% de su energía a través de este método. Las temporadas de monzones más cortas no proporcionarían suficiente lluvia en el momento correcto para suministrar la energía adecuada sin revisar las operaciones actuales.

Un delicado equilibrio

Además de identificar los posibles cambios del monzón y sus implicaciones, el equipo también investigó las causas fundamentales responsables de estos cambios.

En ausencia de sistemas climáticos organizados y un suministro de humedad sostenido, la estación relativamente seca anterior al monzón recibe solo lluvias intermitentes y convectivas, que es impulsado térmicamente. Las tierras en estas regiones se vuelven más cálidas cada año durante el período anterior al monzón, comúnmente alcanzando temperaturas superficiales de 120 grados Fahrenheit. La combinación de precipitación convectiva que calienta la atmósfera superior y las condiciones de la superficie caliente que calienta la atmósfera inferior provoca disparidades entre el aire cálido sobre la tierra y el océano que obligan a la estación seca a dar paso a las lluvias monzónicas.

Sin embargo, las simulaciones revelaron que un aumento continuo de las emisiones globales hará que el entorno anterior al monzón sea menos propicio para la precipitación convectiva, lo que retrasará el calentamiento de la atmósfera superior y la transición de la estación seca a la lluviosa. Un factor clave que los investigadores determinaron que disminuirá la lluvia convectiva durante el período anterior al monzón es la formación de una capa límite más profunda y menos saturada, una parte de la atmósfera inferior donde la humedad y la energía se intercambian entre la tierra y la atmósfera.

"La fuerza ascendente necesaria para elevar las parcelas de aire a su nivel de convección libre aumenta con la profundidad de la capa límite, "Ashfaq dijo." Y cuanto más cálida es la atmósfera, la más humedad necesaria para la inestabilidad convectiva, que es esencial para el desarrollo de tormentas eléctricas. Cumplir con el requisito durante el período anterior al monzón es un desafío debido al suministro limitado de humedad a medida que los vientos soplan desde la tierra ".

El equipo contribuirá con sus simulaciones CORDEX al capítulo regional sobre cambio climático de la próxima evaluación del IPCC.