El papel fundamental de la retroalimentación de la radiación infrarroja de las nubes en el desarrollo de ciclones tropicales
Con la temporada de tormentas tropicales en el Océano Atlántico en curso, y ya nombradas usando el alfabeto griego, una mejor predicción de la trayectoria de las tormentas ha permitido oportunas evacuaciones y preparaciones. Sin embargo, la formación e intensificación de estas tormentas sigue siendo difícil de predecir, según un equipo internacional de investigadores que está estudiando el origen de los ciclones tropicales.
"Hay cuestiones críticas en torno a la formación e intensificación de los huracanes que hacen que pronosticarlos sea extremadamente difícil", dijo James H. Ruppert Jr., profesor asistente de investigación de meteorología y ciencias atmosféricas en Penn State. "Todavía no tenemos suficiente conocimiento de los procesos que impulsan la formación de tormentas".
Las depresiones tropicales son los débiles precursores de intensos huracanes, generalmente identificables como un grupo desorganizado de nubes en un área débil de baja presión, según Rupert.
"La etapa de depresión tropical suele ser la primera vez que los meteorólogos pueden identificar y comenzar a rastrear una tormenta", dijo.
Las condiciones ambientales suelen proporcionar una estrecha ventana en la que estas depresiones pueden convertirse en intensos ciclones tropicales.
"Comprender la transición de esta etapa de depresión a un huracán que se intensifica es lo que buscamos", dijo Ruppert.
Para investigar la formación de ciclones tropicales, los investigadores observaron las tormentas que se forman en el Atlántico y en el océano Pacífico occidental. Consideraron dos tormentas, el súper tifón Haiyan, que ocurrió en 2013, y el huracán María, que ocurrió en 2017.
Los investigadores encontraron que la retroalimentación radiativa infrarroja de las nubes crea un efecto invernadero localizado que atrapa el calor en el área de la depresión tropical. Las nubes profundas que están muy cargadas de gotas de agua y cristales de hielo atrapan la radiación infrarroja saliente y calientan la atmósfera. Este calentamiento local provoca un movimiento de elevación en la tormenta, lo que ayuda a saturar completamente la atmósfera y aumentar los vientos que fluyen hacia adentro cerca de la superficie del océano.
Imagen: Representación esquemática de cómo la captura de la radiación infrarroja por las nubes convectivas profundas conduce a un aumento del calentamiento local (sombreado rojo) y cómo este calentamiento promueve la circulación transversal térmicamente directa (flechas delgadas) del ciclón tropical. (A) Una tormenta incipiente, caracterizada por una circulación primaria débil y amplia. (B) Un huracán que se intensifica y se caracteriza por un ojo bien definido y una fuerte circulación primaria.
Siempre que la tormenta esté más de unos pocos grados por encima o por debajo del ecuador, el efecto Coriolis hace que estos vientos que fluyen hacia adentro formen una circulación cerca de la superficie. Esta circulación luego se intensifica con la ayuda de la evaporación de la superficie y finalmente forma un ojo central, adoptando la apariencia clásica de un ciclón tropical intenso.
Los investigadores encontraron que el calentamiento localizado creado por el efecto invernadero de las nubes ayudó a acelerar la formación de Haiyan y Maria. Cuando eliminaron el efecto en el modelo simulado, las tormentas se formaron más lentamente o no se formaron en absoluto. Los investigadores argumentan que, por lo tanto, el efecto invernadero de las nubes probablemente sea fundamental en la formación de muchos eventos de tormenta tropical.
"Nuestro objetivo final es pronosticar mejor los ciclones tropicales, y actualmente sigue siendo muy difícil pronosticar la formación de tormentas. El pronóstico de la trayectoria de las tormentas ha mejorado enormemente en las últimas décadas. Los vientos a gran escala controlan principalmente las trayectorias de las tormentas y nuestra capacidad para medir y predecir estos vientos ha mejorado enormemente, lo que permite un gran progreso en la predicción de la trayectoria de las tormentas. Los procesos a pequeña escala que gobiernan la formación e intensificación de las tormentas en primer lugar, ahí es donde nuestra comprensión y capacidad de observación todavía se ven realmente desafiadas", dijo Ruppert
Los investigadores informan sus resultados el 26 de octubre de 2020 en Proceedings of the National Academy of Sciences: The critical role of cloud–infrared radiation feedback in tropical cyclone development
