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Por qué el cambio climático causará más fenómenos de dipolos intensos en el Océano Índico. Parte (2)

Parte (1)

6-7 minutos

Nuevos índices

Si bien el IOD es un fenómeno que ocurre naturalmente, eso no significa que no se vea afectado por el calentamiento causado por el hombre. Considerando los impactos potenciales de un evento fuerte, la comprensión de cómo el IOD responderá a un clima más cálido es de suma importancia.

Sin embargo, esta tarea se hace más difícil porque, cuando se analiza usando el DMI convencional, los modelos climáticos tienden a no estar de acuerdo en cómo el IOD responderá al cambio climático.

El uso del DMI supone que hay poca diversidad de patrones entre los eventos positivos del IOD - como por ejemplo cuando un evento es fuerte o moderado - y que el patrón simulado de la TSM de los eventos positivos se ubica sobre las mismas regiones que las observaciones.

Pero la investigación ha demostrado que los eventos de IOD muestran características particulares que deben ser tenidos en cuenta. Por lo tanto, para capturar la diversidad positiva de IOD en los modelos con mayor precisión, desarrollamos dos índices separados - un "índice S" para representar los eventos fuertes y un "índice M" para los moderados.

Utilizando estos dos índices, cada modelo puede expresar sus propios patrones de eventos positivos, lo que nos permite investigarlos con más detalle.

A continuación, se puede ver una comparación para el período 1982-2015. El gráfico superior muestra el DMI estándar, con los principales eventos positivos en 1982, 1994, 1997, 2006 y 2015.

El gráfico inferior muestra el índice S (línea roja) y el índice M (verde) para el mismo período. Aquí, el índice S identifica los eventos fuertes en 1994, 1997 y 2006, mientras que el índice M muestra los moderados prominentes en 1982, 1987 y 2015.

Comparación de los índices de IOD para 1982-2015, mostrando el DMI en el gráfico superior y el índice S (línea roja) y el índice M (verde) en el gráfico inferior. Fuente: Cai y otros (2020).

Cambios en la variabilidad y la frecuencia

Utilizando 20 modelos climáticos, comparamos entonces la variabilidad del índice S y el índice M entre el presente (1900-99) y el futuro (2000-99) en el escenario de emisiones muy altas SSP5-8.5.

Encontramos que hay una respuesta opuesta entre los eventos IOD positivos moderados y fuertes en nuestras simulaciones de modelos. Dieciocho de los 20 modelos simulan una disminución de la variabilidad del índice M, mientras que 17 de los 20 modelos generan un aumento de la variabilidad del índice S.

Si observamos la variación media en todos los modelos, encontramos una disminución estadísticamente significativa del 16% para la variabilidad de eventos moderados y un aumento del 22% para los eventos fuertes. Por el contrario, el DMI no muestra ningún cambio estadísticamente significativo en el promedio del modelo.

La disminución de la variabilidad del índice M se manifiesta en una reducción del 52% en la frecuencia de los eventos moderados en un clima más cálido. El aumento en la variabilidad del índice S se refiere a un aumento del 66% en los eventos fuertes.

Esto significaría que la frecuencia de fenómenos fuertes aumentaría de un suceso cada 13 años en el clima actual a un episodio cada ocho años en el futuro.

Estas proyecciones son mucho más consistentes en todos los modelos que para el DMI - con alrededor del 80-85% de los modelos apoyando estos resultados. La dirección del cambio es similar también para los modelos que utilizan un escenario de emisiones moderadas (RCP4.5).

Fuerzas Impulsoras

Entonces, ¿Cuál es la causa de esta respuesta opuesta?

En primer lugar, aunque existe una relación entre el IOD y el ENSO, comprobamos que los cambios proyectados no están causados por cambios en el ENSO.

En segundo lugar, tenemos que observar las diferencias en los patrones entre los eventos IOD positivos moderados y fuertes. Esto se puede ver en las figuras siguientes. El conjunto superior de mapas muestra cómo las TSM y los vientos en otoño difieren de lo habitual durante los eventos fuertes (mostrando 1994, 1997 y 2006 como ejemplos), mientras que el conjunto inferior muestra el equivalente para los eventos moderados en 1982, 1987 y 2005.

En general, los eventos fuertes están dominados por el enfriamiento (sombreado en azul) en el Océano Índico ecuatorial oriental, mientras que los eventos moderados muestran un calentamiento a gran escala (sombreado en rojo) en todo el Océano Índico occidental.

Mapas que muestran las características de los eventos positivos fuertes (serie superior) y moderados (serie inferior) del IOD durante el otoño (septiembre-octubre-noviembre). El sombreado indica que las TSM son más cálidas (rojo) o más frías (azul) que el promedio, mientras que las flechas muestran cómo la fuerza del viento se compara con las condiciones promedio. Fuente: Cai y otros (2020).

Las proyecciones de nuestro modelo indican que los cambios que contrastan en los eventos positivos de IOD ocurren como resultado del diferente ritmo de calentamiento a través del Océano Índico tropical.

Por ejemplo, se prevé que las regiones occidental y septentrional del Océano Índico se calienten más rápidamente que las partes oriental y meridional. Esto se ve propiciado por los vientos estacionales más fuertes del sudeste y el aumento de la evaporación en el oeste. Se puede ver esto en los mapas de las TSM (izquierda) y los vientos (derecha) abajo.

También encontramos que la capa más baja de la atmósfera - la troposfera - se calienta más rápido que la superficie de la Tierra. Esto hace que la atmósfera sea más estable, ya que suprime el aumento de aire caliente, conocido como convección. A su vez, esto debilita la reacción de los vientos ecuatoriales del este a las anomalías de la TSM.

Cambio medio proyectado en el Océano Índico tropical, mostrado como un promedio de 20 modelos climáticos. Los mapas muestran los cambios en las TSM (izquierda) y la tensión del viento (derecha) en otoño (septiembre-octubre-noviembre) entre el clima actual (1900-99) y el futuro (2000-99). Fuente: Cai y otros (2020).

Estos cambios en las pautas de los vientos debilitan los procesos que llevan las TSM cálidas al Océano Índico occidental tropical. Este debilitamiento en el clima futuro conduce a una menor variabilidad en los eventos moderados.

Pero, en el caso de los fenómenos fuertes, el calentamiento medio más rápido en el oeste y noroeste del Océano Índico tropical proporciona condiciones favorables para la convección. A su vez, esto refuerza los vientos del este a lo largo del ecuador que se extienden desde el centro al oeste del Océano Índico (véanse las flechas en el mapa de vientos de arriba). Todo esto permite que el agua más fría salga a la superficie en el Océano Índico oriental, una característica de los eventos fuertes.

Por lo tanto, aunque hay una disminución de los eventos positivos moderados del IOD, se espera que los eventos fuertes similares a los de 1997 y 2019 ocurran con mayor frecuencia en un clima más cálido.

Glosario

RCP8.5: Las RCP (Vías de Concentración Representativas) son escenarios de futuras concentraciones de gases de efecto invernadero y otros forzamientos. La RCP8.5 es un escenario de emisiones "muy altas" provocadas por el rápido crecimiento de la población.

RCP4.5: Las RCP (Vías de Concentración Representativas) son escenarios de futuras concentraciones de gases de efecto invernadero y otros forzamientos. RCP4.5 es un "escenario de estabilización" en el que se establecen medidas para los niveles de concentración de CO2 atmosférico.

 

Fuente:  Dr Wenju Cai, chief research scientist at the Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO) and director of CSIRO’s Centre for Southern Hemisphere Oceans Research (CSHOR). Dr Kai Yang, from the Institute of Atmospheric Physics at the Chinese Academy of Sciences. Dr Benjamin Ng, a CSIRO research scientist working at CSHOR. doi:10.1038/s41558-020-00943-1