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24 de febrero de 2020
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Ondas gélidas
Foto: Shutterstock

Ondas gélidas

Jorge Luis García Franco

La Bestia del Este y el Vórtice Polar fueron dos ondas de frío extremo que ocurrieron en 2018 y 2019 en Europa y Norteamérica, respectivamente. A pesar de llevar nombres diferentes, estos eventos tuvieron por causa un mismo fenómeno estratosférico.

El invierno pasado 250 millones de personas padecieron fríos que por algunos días fueron peores que los que hacía en el polo norte. En Chicago y Boston la temperatura se desplomó a menos de 35 °C bajo cero. Los ríos se congelaron. Los edificios y los puentes se cubrieron de hielo. En Minnesota la temperatura alcanzó un récord de -49 °C, lo que no había ocurrido en más de un siglo. El frío cobró la vida de más de 40 personas.

El impacto del fenómeno fue tal, que en los medios de comunicación lo consideraron como algo extraordinario —que seguramente se debía al cambio climático— y empezaron a llamar al episodio “Vórtice Polar”, como si este término fuera sinónimo de onda fría. En realidad ya lo habían hecho en ocasión de otra onda fría en 2014, también relacionada por los meteorólogos con un vórtice polar.

Pero para los científicos de la atmósfera el vórtice polar no es un evento climático extremo. Ni siquiera es nada raro. El vórtice polar es una corriente de aire que se forma todos los años alrededor de los polos (o cerca de las regiones polares) y que se debilita con cierta frecuencia —aproximadamente en dos de cada cinco inviernos—. Estamos empezando a entender que las ondas frías como la de 2019 son consecuencia del debilitamiento del vórtice polar.

Trampa de aire polar

El primer registro del vórtice polar —o por lo menos del término— data de 1853 y se encuentra en una revista semanal que editaba el escritor inglés Charles Dickens. En un artículo titulado “Mapas del viento”, un comerciante de nombre John Capper, radicado en Ceylán (hoy Sri Lanka), explicaba una nueva ciencia que permitía identificar las grandes corrientes de aire del planeta. Una de estas corrientes, escribió Capper, “gira alrededor del polo en un continuo vendaval circular que llega al gran vórtice polar”. Capper se refería al polo sur, pero hoy sabemos que se forman vórtices alrededor de ambos polos. El vórtice polar, como lo entendemos hoy, es una masa de aire gélido que se forma en la estratosfera, la capa de la atmósfera que se encuentra entre 12 y 40 kilómetros de altura. Este vórtice aparece todos los inviernos por las bajas temperaturas de la estratosfera polar. Empieza a formarse a finales del otoño, cuando mengua la luz del Sol, y se fortalece conforme avanza el invierno.

Durante la noche polar no hay luz en los polos por varias semanas y las temperaturas se desploman. Debido al gran contraste entre las temperaturas polares y las de latitudes medias (en el hemisferio norte, las latitudes de Europa y Estados Unidos, por ejemplo), se forma una barrera de viento. Esta barrera fluye rápidamente alrededor de los polos, formando un cerco para el aire polar e impidiendo que este se mezcle con el aire de las latitudes medias, más caliente. Una vez que se cierra la circulación y el aire polar queda atrapado, las temperaturas en la estratosfera polar bajan aún más, incrementando la velocidad del flujo circular en una cadena de acontecimientos que se refuerzan unos a otros. Así se forma un vórtice de viento que gira de oeste a este y encierra y mantiene intacta la masa de aire polar.

El vórtice polar desaparece a principios de la primavera, cuando el Sol vuelve a calentar el polo y la diferencia de temperatura con el aire de las latitudes medias disminuye, debilitando la barrera de viento hasta que se rompe y todo el aire se mezcla.

Calentamientos estratosféricos repentinos

En la década de los 50 el juguete de moda de los científicos de la atmósfera eran los globos meteorológicos, que hoy en día se lanzan en todo el mundo para medir el estado de la atmósfera. En 1952 Richard Scherhag, de la Universidad Libre de Berlín, detectó por medio de estos aparatos un calentamiento anómalo de la estratosfera sobre Berlín. Unos años después Scherhag tenía documentados varios casos de calentamiento repentino de hasta 40 ºC, que luego se habían desplazado hacia el oeste. En un artículo publicado en 1960 el investigador menciona que otros científicos encontraron un fenómeno simultáneo: un debilitamiento de la corriente polar.

Con el tiempo hemos podido confirmar que ciertos años, aunque no todos, la corriente del vórtice polar se debilita súbitamente en el polo norte. En el polo sur no sucede porque el vórtice polar ahí es mucho más fuerte. Cuando el vórtice se debilita en el polo norte, la masa de aire polar estratosférico sufre dos efectos: el primero, como mencioné, es que se mezcla con el aire circunstante que está más caliente, y el segundo es que el aire frío que viene de arriba la comprime hacia abajo. El efecto combinado es que el vórtice polar se calienta muy rápidamente. A este fenómeno se le conoce como calentamiento estratosférico repentino. Cuando ocurre, el vórtice se puede partir en dos corrientes “hijas”, o se puede desplazar de su posición típica.

A. El vórtice polar es un área de presión baja y aire muy frío alrededor de ambos polos. El aire frío polar queda atrapado por un cinturón de aire.

B. Con frecuencia durante el invierno en el hemisferio norte el vórtice polar se vuelve menos estable y se expande, con lo cual se desplaza aire polar hacia el sur.

Cuando el vórtice se debilita en el polo norte la masa de aire polar estratosférico se mezcla con el aire más caliente de alrededor y queda aplastado por nuevo aire que entra desde arriba. Entonces el vórtice polar se calienta súbitamente y puede desplazarse o fragmentarse en dos.

El 26 de enero de 2018, durante la Bestia del Este, se registraron temperaturas anómalas: 5.4 ºC más calientes que lo normal en el ártico en tanto que en Europa fueron cerca de 10 ºC más frías que un invierno habitual (The Climate Reanalyzer/NOAA).

Cuando el vórtice polar se desvía hacia el sur el aire gélido se esparce por nuestro continente ocasionando temperaturas extremadamente bajas como se registraron el 29 de enero de 2019 (Goddard Earth Observing System Model/ NASA).

Chorro veloz

La corriente en chorro es otro flujo de aire muy rápido que rodea todo el planeta, pero que se encuentra unos kilómetros por debajo de la estratosfera, a una altura promedio de entre ocho y 10 kilómetros. Normalmente se observa como un flujo ondulado que rodea los polos entre las latitudes 40 y 60 °N. Este flujo de aire gira de oeste a este como el vórtice polar, y es tan rápido que algunos aviones comerciales lo aprovechan para llegar más rápido a su destino.

En invierno la corriente en chorro gana fuerza ayudándose del vórtice polar estratosférico, que gira en el mismo sentido, sólo que a diferentes alturas en la atmósfera. Cuando el vórtice polar se calienta y se debilita, ya no va tan rápido e incluso puede empezar a fluir en sentido inverso, de este a oeste, lo cual a su vez debilita la corriente en chorro. El efecto se propaga hasta la superficie de la Tierra y afecta el tiempo meteorológico. Cuando ocurre un calentamiento estratosférico repentino, el aire que se encuentra justo encima de los polos recibe presión desde arriba, obligándolo a desplazarse lateralmente; es decir, hacia latitudes más bajas.

En 2001 Mark Baldwin y Timothy Dunkerton documentaron los efectos típicos de un calentamiento estratosférico repentino usando 42 años de datos proporcionados por la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica de Estados Unidos (NOAA). Baldwin y Dunkerton encontraron que estos fenómenos pueden modificar drásticamente el curso de las tormentas invernales y que están relacionados con los periodos más fríos del invierno boreal. De hecho, están tan relacionados, que hasta se pueden usar para hacer pronósticos: un calentamiento repentino es precursor de una onda fría.

En 2013 Amy Butler, de la NOAA, y sus colaboradores documentaron que estos calentamientos ocurren en promedio dos de cada cinco inviernos, si bien hay mucha variación: a veces pasan muchos años sin que se presenten.

La Bestia del Este

Uno de los ejemplos más drásticos y recientes del impacto de un calentamiento estratosférico repentino ocurrió a mediados de febrero de 2018 (el anterior sucedió en 2013). Este fenómeno hizo que el vórtice polar se dividiera en dos. Apenas 10 días después, la anomalía estratosférica se propagó a las capas inferiores, afectando la corriente en chorro. Esta se fragmentó sobre Estados Unidos y Europa y el aire polar se derramó hacia el sur.

Con temperaturas inferiores a -10 °C, el aire polar invadió las latitudes medias sobre Siberia y rápidamente se pronosticó que se desplazaría hacia el oeste, cruzando toda Europa. A partir de ese momento, los periódicos advirtieron que se venía una de las ondas frías más intensas de la historia reciente del continente. La llamaron la Bestia del Este. Nevadas, aire gélido y hielo cubrieron la superficie de Europa durante dos semanas, todo por un calentamiento estratosférico repentino que había ocurrido días antes, a 25 kilómetros de altura. Fue tal el impacto que las siguientes nevadas, típicas de un invierno europeo y ajenas al vórtice polar, fueron llamadas la Bestia del Este 2.

A principios de 2019, tan sólo 10 meses después de que se derritiera la nieve de la Bestia del Este, los pronósticos meteorológicos anunciaban otro calentamiento estratosférico repentino. El vórtice polar se dividió en dos alrededor del 28 de diciembre de 2018. Una parte se dirigió a Siberia y la otra a Norteamérica. Los efectos de este movimiento del vórtice polar se propagaron a la superficie en un lapso de dos semanas. El aire polar superficial migró hacia el sur a través de Canadá y Rusia.

Para mediados de enero de 2019 los efectos eran notorios. Las temperaturas en Canadá y Estados Unidos empezaron a precipitarse, llegando a menos de 25 °C bajo cero para el 20 de enero; y todavía faltaba lo peor. En los días siguientes las temperaturas bajarían entre cinco y 15 grados más, dependiendo de la región. Mientras Norteamérica y Rusia se helaban, el polo norte se calentaba con aire que entraba desde el Atlántico. Así, durante unos cuantos días históricos, el polo norte estuvo más caliente que la mayor parte de Norteamérica. Eran las temperaturas más bajas que había visto toda una generación, la de las personas de menos de 40 años. Por días enteros, la mayor parte de Canadá y el noreste de Estados Unidos estuvieron cubiertos de nieve y hielo, como si fuera una escena de El día después de mañana.

Calor pero frío

Llamamos cambio climático al cambio en los promedios de variables como la temperatura de una región en un periodo de 30 años o más. Calentamiento global no quiere decir que ya no vaya a haber ondas frías salvajes como la Bestia del Este y el Vórtice Polar, ni siquiera que la frecuencia de las nevadas vaya a disminuir, sino solamente que está aumentando la temperatura media. El calentamiento global puede ser enfriamiento local en algunas regiones. No se puede alegar que no hay cambio climático señalando que un invierno fue especialmente frío o una nevada particularmente intensa, como quiso hacer en 2015 un senador estadounidense que se presentó en el senado con una bola de nieve como argumento irrefutable contra el calentamiento global.

Tenemos más de 60 años de observaciones que nos muestran que estos eventos son relativamente típicos de los inviernos boreales y no casos únicos ni especiales. El cambio climático no causa estos eventos, así como el cambio climático no causa que llueva o que truene. Del mismo modo, las nevadas fuertes asociadas a un calentamiento estratosférico repentino no pueden ser prueba de que no existe el cambio climático. Lo que sí es válido preguntarse es: ¿se han vuelto más intensas las nevadas por el cambio climático?, ¿es posible la paradoja aparente de que el cambio climático implique inviernos más fríos aunque la temperatura promedio aumente?

La relación entre el cambio climático y estos eventos de frío extremo es muy difícil de dilucidar. Por un lado, sabemos que el Ártico se está calentando cinco veces más rápido que el resto del planeta, lo que está provocando cambios importantes en la circulación atmosférica; por ejemplo, en la corriente en chorro. En un artículo reciente, Marlene Kretschmer, del Instituto Potsdam para la Investigación Climática (PIK por sus siglas en alemán), y colaboradores de los Países Bajos y Estados Unidos sugieren que los calentamientos estratosféricos repentinos se están haciendo más intensos, provocando eventos aún más fríos y permitiendo que el aire frío penetre más al sur de lo normal, como en 2019.

Otro estudio, publicado en 2019 en la revista Nature Climate Change por un equipo de científicos del Reino Unido y los Países Bajos, por fin ha puesto toda la física sobre la mesa. El equipo usa modelos computacionales y análisis estadísticos para demostrar que el calentamiento del Ártico y los fríos extremos en invierno se deben a cambios en la circulación atmosférica (como el vórtice polar). El estudio también disipa una idea muy discutida entre científicos de la atmósfera según la cual las ondas frías extremas en latitudes medias se debían a la contracción de la capa de hielo ártico. Russell Blackport y sus colaboradores encuentran que la relación es mínima: la falta de hielo tiene muy poca influencia en estos eventos de frío extremo en Europa y Estados Unidos. Quizá ese artículo sea la piedra angular de una teoría que relacione eventos como los de 2018 y 2019 con el cambio climático. Ya veremos.

Los medios de comunicación no se caracterizan por su dominio de las ciencias, pero para eso estamos los expertos. Hasta cierto punto es comprensible que hayan llamado Vórtice Polar a las ondas frías de 2014 y 2019, confundiendo la causa con el efecto. Espero que este artículo ayude a los lectores de ¿Cómo ves? a no cometer el mismo error.

Más información

  • “¿Qué es el Vórtice Polar?” Administración Nacional Oceánica y Atmosférica de Estados Unidos (NOAA): www.weather.gov/safety/ winter-spanish-polar
  • “Vórtice polar: peligros y efectos”, Observatorio cotidiano. TV Unam: www. youtube.com/watch?v=4oGywNU-aQ4

Jorge Luis García Franco es maestro en investigación en ciencias atmosféricas y estudiante de doctorado del grupo de Procesos Climáticos y Estratosfera en el Departamento de Física Atmosférica, Planetaria y Oceánica de la Universidad de Oxford, Inglaterra.

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