El camino hacia la próxima temporada de invierno es siempre largo y comienza mucho antes de que las temperaturas comiencen a bajar. Uno de los principales indicadores de ese trayecto es el vórtice polar estratosférico. Un nuevo vórtice polar ha surgido ahora sobre el Polo Norte y continuará fortaleciéndose durante los próximos 4 meses.

Si nos alejamos del océano y entramos en la Estratósfera. Allí, un nuevo vórtice polarse  ha desarrollado y ha comenzado a crecer, preparándose para la próxima temporada de frío.

¿QUÉ ES EL VÓRTICE POLAR?

La atmósfera sobre nosotros tiene muchas capas diferentes. Todas las nubes y el tiempo que sentimos se encuentran en la parte más baja de la atmósfera llamada troposfera. Alcanza hasta 8 km de altitud sobre los polos y hasta 14-16 km de altitud sobre el ecuador.

Por encima de ella, hay una capa mucho más profunda llamada estratosfera. Esta capa tiene alrededor de 30 km de espesor y es muy seca. La presión en la parte superior de la estratosfera es 1000 veces menor que en el suelo. A diferencia de la troposfera, la temperatura en la estratosfera aumenta con la altura. La imagen de abajo muestra las capas de la atmósfera, con la estratosfera en tonos verdes. La línea roja muestra bien la evolución de la temperatura con la altura sobre la Tierra.

 Capas de la atmósfera

Cada año, a medida que nos acercamos al otoño, el polo norte comienza a enfriarse. La aportación solar al polo norte disminuye a medida que el ángulo de los rayos solares que llegan se reduce. Eventualmente, el ángulo solar es tan bajo, que ningún rayo solar directo alcanza el polo norte. Eso se conoce como la "noche polar" cuando el Sol permanece permanentemente bajo el horizonte. La imagen de abajo muestra el gráfico de la temperatura de los últimos dos años en la estratosfera media. Podemos ver el ciclo de temperatura estacional. Corresponde a la longitud del día y al ángulo de la luz solar, o a la falta de ella.

La reducción de la temperatura también coincide con una caída gradual de la presión sobre el Polo. En la estratosfera, el proceso es el mismo. Comienza a desarrollarse una zona de baja presión en toda la estratosfera debido a los cambios de temperatura sobre el Polo, al aumento de la diferencia de temperatura con el aire más caliente del sur y a los efectos de la rotación de la tierra. Es como un ciclón muy grande, que cubre todo el polo norte, hasta las latitudes medias.

El vórtice polar no se encuentra sólo en la estratosfera, sino que llega hasta el suelo. Podemos ver en la imagen del ejemplo de abajo de finales de octubre, cómo el vórtice polar se ve a diferentes altitudes. Una gran área de circulación ciclónica. Cuanto más abajo vayamos, más dinámico o "perturbador" es. Esto se debe a los efectos del terreno, como las montañas en la circulación y los frentes meteorológicos.

Cómo se forma el Vórtice Polar

La formación del Vórtice Polar estratosférico 2020 - SWE /FA

Actualmente, la temperatura ya está disminuyendo en la estratosfera. La imagen de abajo muestra la diferencia de temperatura prevista en las próximas dos semanas, en la estratosfera media. Podemos ver el enfriamiento a gran escala en la mayor parte del Polo Norte.

La presión también está empezando a caer rápidamente. Mirando la actual altura geopotencial de 10 mb (~30 km de altitud), podemos ver el área de baja presión más pequeña que comienza a desarrollarse sobre el Círculo Polar Ártico. Esa es la base para el vórtice polar del próximo invierno 2020/2021. La segunda imagen muestra el pronóstico para finales de septiembre, donde podemos ver el vórtice polar mucho más desarrollado, y aumentando rápidamente en tamaño e influencia.

El vórtice polar de la estratosfera es una parte esencial de cada modelo invernal. Está directamente conectado con la baja atmósfera y nuestro estado del tiempo. Aporta mucha energía, mucha en forma de viento y/o energía rotacional. Un fuerte vórtice puede dominar la circulación a través del hemisferio norte, y crear un invierno muy suave, ya que gira y encierra el aire frío en el Círculo Polar Ártico.

Un evento de vórtice débil también puede afectar el patrón de manera inversa. Se requiere una onda perturbadora para debilitar severamente el vórtice polar estratosférico, que puede entonces moverse de arriba hacia abajo desde la estratosfera, creando una alta presión en la superficie sobre el polo norte y una fría sensación de invierno.

La predicción actual muestra el desarrollo de la corriente de chorro estratosférico. Esto también se llama el Chorro Nocturno Polar (PNJ corto). La primera imagen muestra la corriente de chorro estratosférica en la estratosfera superior a un nivel de 1mb (~45km) y el segundo gráfico muestra la corriente de chorro estratosférica a un nivel de 10mb (~30km).

La fuerza de la corriente de chorro estratosférica a nivel de 10mb (~30km) se utiliza generalmente para determinar la fuerza del vórtice polar y su posible influencia en el tiempo durante el invierno, cuando es más intenso. Los pronósticos actuales, cuando se comparan con el promedio a largo plazo, muestran que la fuerza de finales de septiembre del vórtice polar estará por debajo del promedio. Esto se ve en la imagen de abajo que muestra el pronóstico de la corriente de chorro estratosférico a 10mb (~30km), comparado con el promedio a largo plazo (línea amarilla). Esto podría no significar gran cosa por ahora, pero muestra que el vórtice polar tiene un comienzo más débil.

Observando la energía eólica, hemos elaborado una imagen única abajo, que muestra el pronóstico de los vientos de oeste a este (zonal) sobre toda la tierra, desde el polo sur (-90°) hasta el polo norte (90°). Hemos resaltado algunas de las características importantes del gráfico:

Caja negra: Esto muestra la muy fuerte corriente de chorro estratosférico sobre el hemisferio sur. Esto está actualmente asociado con un fuerte vórtice polar estratosférico sobre el Polo Sur. Podemos ver su conexión con la corriente de chorro troposférica.

Caja de violetas: Aquí tenemos nuestra propia corriente de chorro estratosférica desarrollándose sobre el hemisferio norte. No es tan fuerte como la que está sobre el polo sur, pero sólo está empezándose a desarrollar.

Caja azul: Esta es la corriente jet "regular" tal como la conocemos, en la troposfera, a unos 8-10 Km. de altitud. Podemos ver que no es muy fuerte todavía, ya que sólo está empezando a desarrollarse. También podemos ver que aún no está completamente conectada con la principal corriente de chorro estratosférica.

Caja roja: Por último, pero no menos importante, llegamos a la caja roja, que es más importante de lo que podría parecer al principio. Esto muestra la Oscilación Cuasi Bianual (QBO) sobre el Ecuador, un cambio regular en la dirección del viento de oeste a este.

EL LATIDO DEL CORAZÓN DE LA ATMÓSFERA...

La Oscilación Cuasi Bianual (QBO), es una variación regular de los vientos que soplan en lo alto del ecuador. Los fuertes vientos de la estratosfera se desplazan en un cinturón alrededor del planeta, y cada 14 meses más o menos, estos vientos cambian completamente de dirección. Esto significa que cada año más o menos los vientos que están por encima del ecuador cambian de oeste a este.

Un análisis de viento para el nivel de 30mb (~24km), muestra esta corriente de viento sobre el ecuador. Actualmente tiene valores positivos, lo que revela que prevalecen los vientos del oeste. Esto significa que el QBO está en el modo de oeste.

Podemos ver estas fases del oeste y del este en una imagen bastante simple. Abajo vemos los vientos zonales (W-E) en la estratosfera sobre el ecuador a lo largo del tiempo. Es obvio de inmediato que se trata de un desplazamiento muy regular de los vientos del oeste (valores positivos) a los vientos del este (valores negativos). Este cambio de los vientos del oeste a los del este es tan regular, que le dio al QBO el apodo de "el latido de la atmósfera". Cada fase desciende lentamente con el tiempo, desde la estratosfera media alrededor de 10hpa (~30km) hasta la cima de la troposfera alrededor de 100hpa (~17-18km).

Mirando más de cerca el último año y medio, podemos ver cómo cada fase desciende con el tiempo. Pero la definición oficial de la fase de QBO está alrededor del centro de la imagen, entre el nivel de 30mb y 50mb. Podemos ver en los últimos datos de septiembre al final del gráfico, que están empezando a surgir valores positivos, que corresponden a una fase oeste. Esto es bastante inusual, ya que la fase oeste no está descendiendo como lo hace normalmente.

Un análisis de radiosonda de Singapur también muestra la dirección del viento sobre los trópicos. Revela los vientos del oeste alrededor de un nivel de 30-50mb, confirmando que la fase QBO del oeste es la dominante este invierno.

El QBO también es una parte importante del desarrollo del tiempo en invierno, ya que puede afectar a la corriente de chorro del Atlántico. La velocidad de los vientos en la corriente de chorro del Atlántico se debilita y se fortalece con el cambio de dirección del QBO. La corriente de chorro es una característica atmosférica importante que nos trae nuestro clima, y el riesgo de las condiciones invernales a través del Hemisferio Norte puede diferir dependiendo de la fase del QBO.

• Cuando el QBO está en el este, aumenta la posibilidad de una débil corriente de chorro, eventos repentinos de calentamiento estratosférico e inviernos más fríos en el norte y centro de Europa y en los Estados Unidos.
• Cuando el QBO está en el oeste, la posibilidad de un fuerte chorro, un invierno suave, tormentas de invierno y fuertes lluvias

TODO SE JUNTA EN INVIERNO...

El vórtice polar estratosférico, el QBO y los ciclos ENSO están estrechamente conectados. Una combinación diferente de estos factores puede dar un resultado muy diferente cada invierno. Estos no son los principales causantes de los patrones de invierno (ya que el estado del tiempo no es tan simple), sino que apuntan a las posiciones superiores. Para aumentar aún más las probabilidades de un tiempo invernal adecuado, normalmente apuntamos al evento de Calentamiento Estratosférico Súbito.

 Simplificado, un evento de Calentamiento Estratosférico Súbito (SSW) es exactamente lo que el nombre sugiere. Es un aumento repentino de la temperatura en la estratosfera polar durante el invierno. El calentamiento de la estratosfera significa que el vórtice polar se debilita, y también puede desmoronarse bajo la presión del episodio de calentamiento. Esto puede crear una cadena de eventos, que puede interrumpir la corriente de chorro, y crear una alta presión sobre el círculo polar, liberando el aire frío del Ártico hacia Europa y los Estados Unidos. Un evento de SSW suele ser desencadenado por patrones de presión masiva específicos en la troposfera, que pueden enviar mucha energía hacia arriba verticalmente a la estratosfera.

Abajo hay imágenes de ejemplo del gran sitio de análisis de SSW en ESRL/NOAA, que muestra dos ejemplos de inviernos con un evento de SSW. El invierno de 1984/1985 y el invierno de 2008/2009. La línea superior muestra las condiciones estratosféricas, con anomalías más cálidas, y un vórtice polar partido por la mitad. La fila inferior muestra las anomalías de la temperatura de la superficie, con el muy frío invierno de 1985 y el clima más fresco después del evento SSW de 2009. 

Mirando más de cerca el evento de calentamiento del 2009, podemos ver el calentamiento de la estratosfera (colores rojos) a medida que progresaban lentamente hacia abajo con el tiempo. Finalmente se conectaron con la superficie, aumentando la presión sobre el Polo Norte, y liberando el aire más frío en Europa occidental y central y en el norte de los Estados Unidos.

Si combinamos todos los eventos de calentamiento de la estratosfera y miramos el estado del tiempo de 0 a 30 días después de los eventos de calentamiento, obtenemos una situación interesante. Podemos ver que la presión normalmente sube sobre el Ártico, y baja sobre Europa y el Atlántico occidental. La segunda imagen muestra la temperatura correspondiente después de un evento de SSW. La mayor parte de los Estados Unidos tiende a ser más fría de lo normal, y también Europa, con la excepción de las partes del sudeste. Nota: esta es una imagen promedio de muchos eventos de SSW. Cada evento individual de calentamiento estratosférico es diferente y no significa automáticamente un fuerte comportamiento invernal.

RESUMEN

Ahora sabemos qué es el vórtice polar y qué es el QBO. ¿Pero cómo se relaciona todo esto? El QBO está en la estratosfera sobre el ecuador y está conectado a la circulación global a gran escala. La fase oeste o este del QBO puede tener un efecto diferente en el vórtice polar y en el desarrollo de un evento de calentamiento estratosférico. En la mayoría de los casos, la fase este del QBO es más favorable para un mejor comportamiento en el invierno. Este año estamos en la fase oeste del QBO. Pero aquí es donde La Niña entra en juego.

Hemos discutido la fase de La Nina del ENSO y su influencia en nuestro pronóstico de otoño para el 2020, así que compruébalo para más detalles qué es exactamente La Niña y el ciclo del ENSO. Históricamente, un invierno con La Nina tiene alrededor de 60-75% de posibilidades de producir un evento de calentamiento estratosférico. Los ha producido en el pasado, y una buena parte de ellos ha sido en la fase occidental del QBO. A continuación tenemos el pronóstico de ENSO del BM de Australia, que muestra la fase de La Niña para finales del otoño y hasta el invierno 2020/2021.

Sin un acontecimiento de calentamiento estratosférico, un invierno con La Niña puede ser generalmente más suave en Europa y en los Estados Unidos. Lo mismo ocurre con el QBO del oeste, individualmente. Pero combinados, ya han producido inviernos bastante fríos en el pasado. Por eso es importante el estado del vórtice polar estratosférico, así como la fase del QBO. Las señales actuales muestran el potencial de un evento de calentamiento estratosférico a mediados del invierno, basado en los parámetros actuales. Mucho depende de la posición de los sistemas masivos de alta y baja presión en el Pacífico Norte.

Aquí es donde también entran en juego otros factores a corto plazo, como la variabilidad semanal del clima, la convección tropical, las anomalías de la temperatura del océano...

Fuente:  Por Andrej Flis | Previsión a largo plazo/estacional | 13 de septiembre de 2020

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