Producen una abrupta interrupción de los ciclos climáticos a escala global
Las erupciones volcánicas que ocurren en regiones tropicales (23°N/S del ecuador) se han relacionado en una nueva investigación con una abrupta interrupción de los ciclos climáticos a escala global en el Océano Índico durante el último millón de años.
La Oscilación del Sur de El Niño (ENSO) y el Dipolo del Océano Índico (IOD) son interacciones climáticas océano-atmósfera que se encontraron interrumpidas durante casi una década antes de regresar a los niveles de referencia previos a la erupción, y el efecto aumenta con una mayor intensidad de la erupción.
El IOD se produce debido a un contraste de este a oeste en las temperaturas de la superficie del mar, con temperaturas más frías de lo normal en el este del Océano Índico y más cálidas en el oeste. Durante la fase positiva, esto da como resultado cambios considerables en la temperatura, las precipitaciones y los patrones de viento en las regiones vecinas, con inundaciones que ocurren típicamente en África Oriental y sequías en Asia Oriental y Australia. Estas condiciones se revierten durante una fase IOD negativa.
Benjamin Tiger, del Instituto de Tecnología de Massachusetts y el Programa Conjunto de Oceanografía/Ciencias Oceánicas Aplicadas e Ingeniería del Instituto Oceanográfico Woods Hole (WHOI), EE. UU., y la Dra. Caroline Ummenhofer, también del WHOI, modelaron simulaciones utilizando el Community Earth System Model Last Millennium Ensemble (CESM-LME) y datos de entrada de algunas de las erupciones históricas más grandes, incluidas Samalas (1258), Kuwae (1452), Tambora (1815), Huaynaputina (1600) y Pinatubo (1991).
Determinaron que las fuertes erupciones volcánicas en los trópicos inducen una IOD negativa dentro del año de la erupción, seguida de una fase positiva el año siguiente y que el efecto es lo suficientemente significativo como para compensar la tendencia general de enfriamiento observada en los trópicos después de la erupción. Estas anomalías IOD positivas y negativas duran entre 7 y 8 años después de la erupción, antes de que la señal vuelva a las condiciones previas a la erupción.
Este patrón se ve afectado aún más por la fase de otro ciclo climático concurrente, la Oscilación Interdecadal del Pacífico (IPO), que dura entre 20 y 30 años y ocurre en un área más grande que abarca ambos hemisferios. Durante las fases positivas, el Océano Pacífico tropical es más cálido y las regiones del norte más frías, mientras que en las fases negativas ocurre lo contrario.
Los investigadores descubrieron que una fase IPO negativa daba como resultado un IOD negativo más fuerte y lo mismo para un IPO/IOD positivo, lo que hace que la temperatura de la superficie del mar del Pacífico tropical durante el IPO sea una influencia clave en la fuerza de la respuesta inicial del IOD.
Imagen: Cambios medios en la temperatura de la superficie del mar después de la erupción modelados en base al forzamiento volcánico (a) y todos los forzamientos de los volcanes, la energía solar, el uso de la tierra, los gases de efecto invernadero y las fluctuaciones en la órbita de la Tierra (b). Crédito: Tigre y Ummenhofer 2023
Mientras tanto, las oscilaciones ENSO (donde la temperatura de la superficie del mar del Océano Pacífico cambia hasta 3°C y resultan en cambios climáticos) corresponden al calentamiento de El Niño después de grandes erupciones tropicales, particularmente en los meses de invierno boreal (diciembre-febrero) del primer año después del evento volcánico, predominando las condiciones de La Niña a partir de entonces.
Esto puede explicarse por un mayor gradiente de temperatura entre la tierra y el mar de África y el Océano Índico, que influye en los vientos alisios del oeste, así como por una región de afloramiento de agua más fría en el Pacífico oriental. Tiger y el Dr. Ummenhofer también descubrieron que la respuesta ENSO iba dos meses por detrás de la del IOD positivo. Mientras tanto, las simulaciones identificaron una IOD negativa que coincidía con fuertes condiciones de La Niña en los años 3 a 5 posteriores a la erupción.
Otro factor que afecta la temperatura de la superficie del mar y, por tanto, las respuestas climáticas, es la profundidad de la termoclina (un gradiente abrupto de temperatura) dentro de los océanos Índico y Pacífico. Las erupciones que ocurren en condiciones IPO positivas tienen una termoclina menos profunda en la región de la piscina cálida del Indo-Pacífico y una termoclina más profunda en el Océano Índico occidental y el Pacífico oriental, y viceversa en condiciones IPO negativas.
Imagen: Profundidad a la que existe una isoterma de 20°C en modelos de condiciones IPO positivas (a) y negativas (b), donde los valores de profundidad positivos indican una profundización de la isoterma y los negativos una bajada. Crédito: Tiger y Ummenhofer 2023.
En el primer caso, la termoclina se acumula en el Océano Índico oriental, lo que debilita el gradiente de temperatura de la superficie del mar y, por lo tanto, neutraliza el IOD posterior a la erupción. Mientras que, para las últimas condiciones de termoclina, el gradiente de temperatura de la superficie del mar se fortalece, lo que precondiciona la cuenca del Océano Índico para eventos IPO negativos más fuertes después de la erupción. Estos impactos son más prominentes en el primer año después del evento y se amortiguan posteriormente.
También es importante tener en cuenta el momento de una erupción: una que ocurre en la primavera boreal (marzo-mayo) es más probable que afecte la respuesta del IOD/ENSO ese mismo año, mientras que las que ocurren más tarde pueden tener un impacto climático retrasado o más neutralizado.
Además de afectar el clima, los aerosoles liberados por las erupciones volcánicas impactan el forzamiento radiativo global, el equilibrio entre la radiación solar entrante y saliente. Esto da como resultado un enfriamiento atmosférico posterior a la erupción que puede durar meses o años, por lo que el forzamiento sobre IOD/ENSO debe ser fuerte para compensar el impacto de la reducción de las temperaturas.
Estos hallazgos son importantes para que las regiones propensas a erupciones volcánicas realicen evaluaciones de riesgos y se preparen para los eventos climáticos extremos resultantes, lo que podría ayudar a aliviar algunos de los impactos en el medio ambiente y las comunidades locales.
La investigación se ha publicado en Geophysical Research Letters: Tropical Volcanic Eruptions and Low Frequency Indo‐Pacific Variability Drive Extreme Indian Ocean Dipole Events
