Los ciclones tropicales son los desastres climáticos más fatales y costosos de la Tierra
Un estudio basado en nuevas simulaciones de supercomputadoras de alta resolución, publicado en la edición de esta semana de la revista Science Advances, revela que el calentamiento global intensificará los ciclones tropicales que tocan tierra de categoría 3 o superior en los océanos Índico y Pacífico, al tiempo que suprime la formación de eventos más débiles.
Los ciclones tropicales (incluidos los tifones y los huracanes) son los desastres climáticos más fatales y costosos de la Tierra. Millones de personas se ven afectadas cada año por el poder destructivo de estos sistemas climáticos extremos, pero cómo cambiarán las propiedades de los ciclones tropicales, en particular en las áreas costeras, en respuesta al calentamiento global ha sido durante mucho tiempo un misterio.
Para abordar esta pregunta, los científicos durante más de dos décadas han utilizado las supercomputadoras más grandes del mundo para ejecutar simulaciones de modelos climáticos que muestran importantes aspectos de estas destructivas tormentas. Sin embargo, hasta hace poco la potencia de cálculo ha sido insuficiente para capturar tanto los detalles atmosféricos como para resolver la interacción completa con el océano a escala global.
Un equipo de investigadores del Centro IBS de Física del Clima (ICCP) de Corea del Sur en la Universidad Nacional de Pusan completó recientemente una de las simulaciones de calentamiento global más intensivas y detalladas hasta ahora. El modelo climático global registra procesos atmosféricos y oceánicos a pequeña escala con una escala horizontal de 25 km y 10 km, respectivamente.
Imagen: Bandas de lluvia (blancas) de un ciclón tropical y estela fría oceánica relacionada (sombreada de color) simulada por la simulación del modelo climático de ultra alta resolución para las condiciones actuales (izquierda). La simulación se realizó con la supercomputadora IBS Aleph (derecha), ubicada en Daejeon, Corea del Sur. Crédito: IBS
Esta resolución sin precedentes es adecuada para simular ciclones tropicales y estelas frías oceánicas (imagen de arriba), que se generan cuando un ciclón tropical fuerte y lento trae agua fría profunda a la superficie del océano, lo que influye aún más en la trayectoria y la intensidad de los ciclones tropicales.
Para determinar la sensibilidad de los ciclones tropicales al calentamiento global, el equipo de investigación ejecutó simulaciones de modelos informáticos para determinar la composición actual de gases de efecto invernadero en la atmósfera y las concentraciones de CO2 duplicadas y cuadruplicadas. Las simulaciones se ejecutaron durante 13 meses en una de las supercomputadoras académicas más rápidas de Corea del Sur llamada Aleph (imagen de arriba), generando un equivalente de aproximadamente dos mil discos duros de datos de 1TB.
Este modelo de computadora climática también es único en otros aspectos. Por ejemplo, presenta errores de temperatura del océano mucho más débiles que la generación anterior de modelos climáticos. "Esta mejora fue importante para una simulación realista de tifones en el Océano Índico y Pacífico", dice el Dr. Jung-Eun Chu, autor principal del estudio y líder del proyecto en el ICCP.
Sobre los cálidos océanos tropicales, el aire se eleva, fluye hacia los polos a gran altura y se hunde en las regiones subtropicales. El flujo de retorno de superficie de esta llamada circulación de Hadley alimenta el sistema global de vientos alisios. Según el nuevo estudio, se espera que la circulación de Hadley durante el verano se debilite en el futuro debido al calentamiento atmosférico acelerado a una altura de 5-15 km, en relación con el suelo.
"Una futura reducción del movimiento ascendente en la atmósfera tropical dificultará el desarrollo de ciclones tropicales, lo que explica la supresión futura proyectada en las semillas de ciclones tropicales y el número total en el Pacífico y el Océano Índico (imagen de abajo)", explica el Dr. Sun-Seon Lee del ICCP, quien realizó las simulaciones en Aleph. "Curiosamente, el patrón simulado de los futuros cambios de los ciclones tropicales es bastante similar a las tendencias observadas recientemente, lo que respalda la idea de que el calentamiento global ya está alterando el clima extremo global", añade el Dr. Lee.
Imagen: Panel superior: ubicaciones de Génesis de ciclones tropicales (puntos amarillos) y pistas subsiguientes (líneas rojas) sobre el Océano Índico y el Océano Pacífico Occidental simuladas por la simulación del modelo de supercomputadora para las condiciones actuales; Panel inferior: cambios simulados en la densidad numérica de ciclones tropicales (horas año-1) en respuesta a la duplicación futura del CO2. Crédito: IBS
Sin embargo, la historia de cómo alterará el calentamiento global los ciclones tropicales es más compleja. Aunque para un CO2 que se duplique, se espera que el número total de ciclones tropicales disminuya en el futuro, los eventos en desarrollo tendrán muchas más posibilidades de intensificarse más allá de la categoría 3 debido a los niveles más altos de humedad y energía en la atmósfera.
"Este resultado confirma estudios previos que utilizaron modelos climáticos globales menos detallados. Al representar los procesos costeros con más precisión que nunca en un modelo global, ahora tenemos una confianza mucho mayor en estas proyecciones robustas del modelo, en particular para los ciclones tropicales que tocan tierra", dice el profesor Axel Timmermann, coautor del estudio y director del ICCP.
Para concentraciones de gases de efecto invernadero aún más altas (cuadriplicación de CO2), el equipo de investigación descubrió un importante efecto de saturación, previamente desconocido: más allá de ~5 grados de calentamiento global, la supresión de las semillas de ciclones tropicales es tan fuerte que el número de fuertes incidentes que tocan tierra (categoría 3 o superior) comenzará a estabilizarse.
"Sin embargo, la lluvia asociada con cada evento continuará aumentando, amplificando el riesgo de inundaciones costeras extremas. Nuestro estudio proporciona información de importancia política crucial para los países que se ven afectados por el impacto de los ciclones tropicales", dice el Dr. Chu.
El equipo de investigación del ICCP continuará analizando la gran cantidad de datos generados por estas simulaciones por computadora para comprender mejor la interacción entre el contenido de calor del océano y los ciclones tropicales en las condiciones actuales y futuras.
El estudio fue publicado en Science Advances: Reduced tropical cyclone densities and ocean effects due to anthropogenic greenhouse warming
