DINÁMICA

1. CLIMA Y DINÁMICA ATMO

CLIMA Y

DINÁMICA ATMOSFÉRICA

LIMA Y DINÁMICA ATMOSFÉRICA

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ATMOSFÉRICA

SFÉRICA

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VARIABILIDAD CLIMÁTICA

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5.1 INTRODUCCIÓN

La variabilidad climática se corresponde a las fluctuaciones temporales (escalas relativamente cortas) del sistema climático, estando asociada con el registro de datos por encima o por debajo de los valores normales climatológicos. La diferencia registrada entre la variable analizada con respecto a la normal climatológica se conoce como anomalía. La determinación de la variabilidad climática se logra mediante la determinación de las anomalías, las cuales se hacen evidentes cuando los valores de las variables climatológicas (temperatura, presión atmosférica, humedad, precipitación, etc.) fluctúan por encima o por debajo de sus valores promedios.

La variabilidad global del clima de la Tierra tiene dos componentes: La natural que desde siempre ha tenido lugar en diferentes escales temporales y la antropogénica. La variabilidad climática, que proporciona la estabilidad al sistema climático, es una característica natural.

La investigación de los mecanismos causantes de la variabilidad climática natural reviste un gran interés. La finalidad es doble: por una parte, diferenciar los patrones de variabilidad natural y antropogénicos y, por otra parte, conocer cómo se produce la interacción atmósfera-océano a esas escalas temporales.

Las escalas temporales más significativas en que se presenta este tipo de variación están dadas en orden mensual, intraestacional, estacional, anual y décadal (también se pueden dar en intervalos temporales más largos), presentando fenómenos asociados para cada uno.

La variación estacional, a la que corresponde la fluctuación del clima a escala mensual y la determinación del ciclo anual de los elementos climáticos, está asociada a la secuencia de las estaciones de invierno, primavera, verano y otoño (en latitudes medias). La variabilidad interanual considera las variaciones climatológicas que tienen lugar de año en año. Estas variaciones pueden estar relacionadas con la variación en la radiación u otros fenómenos globales enmarcados como son la NAO o la célula de Hadley. Su presentación es tan irregular como sus consecuencias, pero definitivamente están ligados a la variabilidad del clima a corto plazo.

5.2 SITUACIÓN ACTUAL EN CANARIAS

a. VARIABILIDAD CLIMÁTICA GLOBAL

La circulación atmosférica global juega un papel muy importante en la variabilidad climática, especialmente por su función de transporte de calor de bajas a altas latitudes. La circulación atmosférica se encarga de transportar hacia los polos, vía evaporación/condensación del vapor de agua, el “exceso” de calor que se recibe en las zonas tropicales. Los cambios en la posición y la extensión de las células convectivas (celula de Hadley, celula de Ferrel y celula Polar), y de la Zona de Convergencia Intertropical, (ITCZ, Intertropical Convergence Zone), han condicionado dicho transporte de calor y, por tanto, el clima. Las consecuencias de estos cambios se dejan sentir a diversas escalas temporales, desde la estacional hasta la glacial-interglacial. En invierno, todo el sistema de presiones del hemisferio norte ocupa latitudes más bajas que en verano. Durante las épocas glaciales, la posición de la célula de Hadley condicionó la extensión de los desiertos. De una manera similar, en las épocas frías, el frente polar (situado entre las células de Ferrel y la Polar) se desplaza hacia el sur debido a la mayor extensión de los casquetes polares. Induce así cambios climáticos profundos que no se limitan a las áreas sometidas a su influencia directa, sino que repercuten en todo el sistema climático terrestre. (Moreno, 2002)

El hecho de que los cambios en la atmósfera ocurran mucho más rápidamente que los que se conocen en el océano, ha llevado a explicar mediante procesos atmosféricos algunos fenómenos de variación climática aún poco comprendidos, registrados en zonas geográficamente alejadas. Por ejemplo, la NAO, en la que las diferencias en el gradiente de presión que se genera en el Atlántico Norte influyen en el clima de regiones tropicales. (Moreno, 2002)

Para analizar la variabilidad climática primero se identificarán cada uno de estos procesos globales que influyen en el clima.

Célula de Hadley

La circulación de Hadley es una circulación meridional impulsada térmicamente. La masa de aire caliente y húmeda asciende desde el ecuador hasta la altura donde comienza la estratosfera y se dirige hacia las latitudes subtropicales en

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ambos hemisferios, hasta los 30ºN y S respectivamente, donde desciende siendo aire frío y seco, generando una circulación cerrada en cada hemisferio.

Los resultados de varios estudios recientes sugieren que la circulación de Hadley presenta una expansión hacia los polos en cada hemisferio desde 1979. (Hu, Y. et al, 2007). Concretamente se habla de 2-4,5º de latitud en este periodo No se tienen claras las razones de está expansión. (Hu y Fu, 2007), atribuyen las causas de este cambio al cambio climático antropológico (debido al incremento de concentración de gases de efecto invernadero), a la variabilidad climática natural, o a la combinación de ambas. (Archer et al, 2008).

Está expansión hacia los polos ocurre fundamentalmente durante el verano y la caída de las estaciones, sin embargo los resultados de otras técnicas demuestran que no presenta una estacionalidad clara (Hu y Fu, 2007).

Como consecuencia de la expansión, es posible que se produzca el debilitamiento de los modelos de circulación tropical, con una migración hacia los polos de tormentas a media latitudes, un incremento de la precipitación tropical, y otros posibles cambios climáticos. (Seidel et al, 2008)

Santer et al. (2003) han encontrado que la altura de la tropopausa entre 1973 y 1999 ha aumentado varios cientos de metros, lo que puede ser achacado al efecto de los gases de invernadero. (En Hu y Fu, 2007).

Figura 1. Desplazamiento del choro subtropical (celula de Hadley) hacia el norte. Fuente . Fu et al, Mayo 2006

Irradiancia solar

Fagan (2000) apunta a que una de las razones del por qué la variabilidad climática podría ser un fenómeno natural es por su relación con el sol. Hay varios procesos solares que pueden haber sido clave como factor regulador del clima (manchas solares, vientos solares). Además, él apunta que la irradiancia solar no siempre es constante. En los últimos 20 años, la medida de irradiancia solar revelan once ciclos que coincidieron con los ciclos de manchas solares. (Caballero Alfonso, 2011)

NAO

La NAO (North Atlantic Oscillation) que se corresponde al diplo: anticiclón de las Azores (altas presiones), junto con las bajas presiones en Islandia, es el modo dominante de la variabilidad del clima en la región del Atlántico Norte en escalas de meses a décadas. sobre el continente europeo y, por ende, sobre la Península Ibérica, especialmente en invierno, cuando es más pronunciada (Garcia-Herrera, 2001). Hay evidencias sobre los efectos de la NAO en varias variables: (Garcia-Herrera, 2001).

���� Precipitación ���� Temperatura ���� Vientos ���� Cambios en las tormentas del atlántico o frecuencia ���� Temperatura del océano

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���� Intrusiones de aire sahariano y sólidos en suspensión ���� Salinidad

La NAO puede ser representada mediante un índice que mide la diferencia en el nivel de presión (SLP) marino, entre las Azores e Islandia. Este índice que oscila a escala decadal presenta fluctuaciones durante todo el año, pero son máximas durante el invierno (noviembre-abril) cuando la actividad atmosférica es más dinámica, aunque en los últimos 30 años ha tendido hacia valores cada vez más positivos.

La influencia de la NAO en el clima se manifiesta de múltiples maneras:

���� Un índice NAO positivo, como en la década de principios de 1990, se alcanza cuando existe una mayor diferencia de presión entre los centros de altas y bajas presiones del Atlántico Norte (altas presiones de Azores y bajas presiones de Islandia) y su posición es más al noreste que su posición media. En esos años, las temperaturas sobre Groenlandia son más bajas que la media y el invierno en el norte de Europa es más templado (Barlow et al., 1997).. Además, un índice NAO positivo supone una mayor intensidad de los vientos contralisios, que se sitúan más al norte, y por tanto, mayores precipitaciones en el norte de Europa y sequía en la región mediterránea y en el norte de África (Rodrigo et al., 2001; Rodwell et al., 1999).. La influencia de una NAO positiva se traduce también en un incremento del transporte de polvo sahariano hacia el Mediterráneo y el Atlántico, debido a la aridez del norte de África (Moulin et al., 1997b) y en una reducción de la extensión de la capa de hielo marino del Ártico (Rind et al., 2001). (En Moreno, 2002)

���� Un índice NAO negativo (inviernos más templados en Groenlandia), le corresponde un aumento de las precipitaciones en el sur de Europa (Rodó et al., 1997) y en Canarias (García-Herrera et al., 2001) debido al desplazamiento de las bajas presiones de Islandia hacia el sur favoreciendo a su vez la entrada de los vientos del noroeste a una latitud más septentrional con el consiguiente aporte de humedad a la zona mencionada. En la Figura 1 se ilustran los cambios climático-meteorológicos que se producen en el Atlántico entre una situación de índice NAO positivo y otra de negativo.(En Moreno, 2002)

Figura 2. Modelos sinópticos NAO. Las áreas grises de la figura del NAO negativo indica las diferencias significativas con el NAO positivo.

Fuente: Gallego et al., 2000

La NAO afecta significativamente la dinámica de la Corriente oceánica de Canarias; entre los 18ºN y los 30ºN, donde se observa una correlación inversa entre la NAO y la SST (temperatura superficial del mar), de modo que cuanto más positivo es el índice NAO, mayores son las anomalías negativa de la SST (más fría). Esto ocurre debido a la intensificación de los alisios a lo largo del Atlántico subtropical, lo cual favorece la intensificación del afloramiento (upwelling). La situación inversa ocurre durante el relajamiento de la oscilación meridional (NAO). (Meiners, 2007)

El índice NAO explica más del 36% de la varianza de la media de los niveles de presión marina de diciembre a marzo. De igual modo, el descubrimiento de que la circulación termohalina, y el transporte subsiguiente de calor hacia latitudes altas, siguen el patrón de la NAO ha llevado a pensar que el océano podría ser quien controla los cambios climáticos decadales. También se sospecha que existen teleconexiones entre las cuencas del Pacífico y del Atlántico mediante un puente atmosférico, que ocasiona que pronunciados eventos de El Niño (ENSO) interfieran con la señal y el efecto de la NAO sobre la intensidad del afloramiento (upwelling) entre los 10ºN y 26ºN.

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b. VARIABILIDAD CLIMÁTICA EN CANARIAS

Respecto a la variabilidad climática estimada en local o regional en Canarias, hasta el momento únicamente se ha podido constatar la variabilidad climática en la temperatura.

Temperatura

La variabilidad climatica de la temperatura medida en la isla de Tenerife tiende de forma general a aumentar en todos los sectores, pero especialmente en las estaciones por debajo de los 800 m.a.s.l., de modo que cuando se comparan los datos de los últimos treinta años (1981-2010) con los de los treinta años más antiguos de los sectores de barlovento y sotavento (1944-1953) se aprecia un incremento palpable en la cantidad de meses cálidos y un detrimento en la cantidad de meses fríos. Los mayores cambios en la variabilidad se dan en la fachada sur, donde a pesar de que la temperatura ha subido menos que en la fachada norte, la variabilidad casi se ha duplicado. (Martin, 2011)

En las cumbres la situación es distinta pues aunque la variabilidad aumenta en las mínimas, disminuye en las máximas. El cambio en las máximas implica una disminución en los valores más moderados de las máximas, pero no un aumento en los valores cálidos más extremos.

Gráfico 1: Distribución normalizada de las temperaturas medias, máximas y mínimas, diferenciando entre isla, alta montaña, laderas de sotavento y barlovento, para los periodos de treinta años 1944-1953 (azul) y 2001-2010 (rojo) del conjunto de estaciones de Tenerife.

Fuente: Martin et al, 2011

En la Isla de Gran Canaria, a pesar del calentamiento registrado (desde el año 1946 hasta la actualidad de 0,09 ±0,05 ºC. no se produce una variabilidad climática. (Martin et al, 2012)

Las temperaturas mostraron un aumento mayor en la noche (0,11 ±0,05 ºC) que en el día (0,08 ±0,06 ºC)), no se detectaron cambios en la variabilidad climática. Las medias de las máximas y de las mínimas tuvieron un comportamiento

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asimétrico. Mientras las máximas mostraron un crecimiento suave entre 1944 y 2010 (0,06 ±0,06 ºC/década), las mínimas manifestaron un crecimiento mayor, de 0,12 ±0,07 ºC por década ( α =0,05). Este crecimiento fue prácticamente sostenido en el tiempo y sólo se vio interrumpido por un ligero enfriamiento en los años setenta. Las cuatro últimas décadas registraron una aceleración en las máximas y las mínimas, que crecieron parejas (0,17 ºC/década). La diferencia en las mínimas entre la temperatura media de los últimos treinta años (1981-2010) y los treinta años más antiguos (1946-1975) fue de 0,45 ±0,27 ºC. La variabilidad climática no registro un cambio importante en las máximas y mínimas al comparar ambos periodos. (Martin et al, 2012)

Gráfico 2: Distribución normalizada de las temperaturas medias, máximas y mínimas para los periodos de treinta años 1946- 1975 (azul) y 1981-2010 (rojo) del conjunto de estaciones de Gran Canaria sopesadas geográficamente.

Fuente: Martin et al, 2012

5.3 EVOLUCIÓN ESPERADA

���� Durante el s.XXI, el calentamiento global elevará los bordes de la circulación de la celula de Hadley llevando hacia los polos regiones subtropicales y secas. (Seidel et al, 2008)

����

5.4 PROBABILIDAD

���� No disponibilidad de datos

����

5.5 CONSECUENCIAS

���� Los cambios en la celula de Hadley pueden provocar disminución fde la precipitación y la humedad del suelo en los subtropicos. (Seidel et al, 2008)

���� Los cambios en la célula de Hadley puede inducir cambios en la circulación del océano. Puede tener importantes feedback en el clima troposférico, ecosistemas marinos (incluyendo la pesca) y ciclos biogeologicos, los cuales existe la hipótesis de que conduzca a un cambio climático irreversible. (Seidel et al, 2008)

���� Aumentará la frecuencia de sequias en zonas de latitudes medias, asi como el calentamiento de la tropopausa. (Hu y Fu, 2007).

���� Quizás afecte a la formación y evolución de tormentas a medias latitudes y formación de huracanes en regiones subtropicales.(Archer et al, 2008)

���� El desplazamiento de la celula Hadley contribuiría a un incremento en la frecuencia de sequias en latitudes medias en ambos hemisferios. Puede también tener importantes impactos sobre el clima estratosférico a causa de que los trópicos es la región clave para el intercambio troposfera-estratosfera. Ademas, Hudson et al (2006) demostraron que aproximadamente el 35% de la tendencia total observada de ozono en el hemisferio norte desde 1979 es debido a los movimientos hacia el norte de los frentes polares y subtropicales en la alta tropposfera. El cambio en la composición estratosférica conduciría hacia el cambio climatico en la estratosfera. (Hu y Fu, 2007).

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���� Respecto a Canarias, un desplazamiento de la circulación atmosférica hacia el norte (como parece que se está produciendo) colocaría la rama descendente más centrada sobre Canarias, con lo cual habría: (Cuevas, 2006)

o Aumento de la estabilidad atmosférica

o Proceso de desecamiento de la atmosfera por encima de la inversión del alisio

5.6 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

� Añel Cabanelas, J.A., de la Torre Ramos L., Gimeno Presa L., Nieto Muñiz R., 2005. Breve revisión a la Oscilación del Atlántico norte y su influencia sobre la península Ibérica y Canarias. RAM.

� Cuevas E., 2006. Conferencia “Evolución futura del clima canario” en el ciclo de conferencias: “El Cambio climático en Canarias”.

� Cuevas, E. 2007. Conferencia: “El cambio climático, causas y problemática en Canarias”. de las Jornadas “Cultiva tu clima”, organizadas por Red Canaria de Semillas, el viernes, 16 de noviembre de 2007“

� Gallego D.; García R.; Hernández H.; Gimeno L. y Ribera P., 2000. Poster: NAO Influence on Precipitation in the Canary Islands. Universidad Complutense de Madrid. Universidad de Vigo.

� Meiners, C. G. 2007. Tesis Doctoral: Importancia de la variabilidad climática en las pesquerías y biología de la merluza europea Merluccius merluccius (Linnaeus, 1758) de la costa Noroccidental Africana. Universidad Politécnica de Cataluña. Instituto Español de Oceanografía.

� U. de Las Palmas, 2010. Anexo A. Evaluación preliminar de impactos del cambio climático en Canarias.

� Cullen H., Krahmann G. y Visbeck M., 200. Poster “An Ocean Model´s Response to NAO-like wind forcing”. Lamont-Doherty Earth Observatory of Columbia University

� Martín J.L., Bethencourt J.y Cuevas-Agulló E., 2011. "Evolución el calentamiento global en Tenerife. Tendencias desde 1944 en las temperaturas máximas y mínimas anuales". Proyecto ClimaImpacto del programa de Cooperación Translacional Madeira-Azores-Canarias 2007-2011. Gobierno de Canarias.

� Hu, Y., and Fu, Q., 2007. “Observed poleward expansion of the Hadley circulation since 1979”. Atmos. Chem. Phys., 7, 5229–5236.

� Seidel, D.J., Fu, Q., Randel, W.J., Reichler, T.J., 2008. “Widening of the tropical belt in a changing climate”. Nature Geoscience. Vol 1. January 2008. 21-24.

� Archer, C.L., and Caldeira, K., 2008. “Historical trends in the jet streams”. Geophysical Research Letters, Vol. 35, 1-6.

� Moreno Caballud. A. 2002. Tesis Doctoral: “Registro del aporte de polvo de origen sahariano y de la productividad oceánica en la Cuenca del Norte de Canarias y en el Mar de Alborán”. Departament D’estratigrafia, Paleontologia i Geociències Marines. Universitat de Barcelona.

� García Herrera R.; Gallego D., Hernández E., 2001. Influence of the North Atlantic Oscillation on the Canary Islands Precipitation. Journal of climate, 14: 3889-3903.

� Caballero Alfonso A. M., 2011. Tesis doctoral. Recent and historical climate variability effects on the population dynamics of several marine species". Departamento de Biología. Universidad de Las Palmas de Gran Canaria.

GAPS (FALTA DE INFORMACIÓN)

- La variabilidad climática en Canarias es un campo a estudiar, debido fundamentalmente a la falta de series de datos sucesivas y completas de diferentes años de las diferentes variables que definen el clima. Únicamente Martin et al, 2011 y 2012 ha estimado la variabilidad climática de la temperatura en Canarias.