Vinculan temperatura del océano y clima global
Esta ilustración muestra sistemas meteorológicos oceánicos (remolinos de mesoescala) a partir de datos superpuestos con corrientes de escala climática impulsadas atmosféricamente (líneas negras), que se pueden extraer con una técnica de grano grueso desarrollada en el laboratorio de Hussein Aluie. La imagen revela cómo estos sistemas meteorológicos oceánicos se energizan (rojo) o se debilitan (azul) cuando interactúan con las escalas climáticas, lo que sigue un patrón que refleja la circulación atmosférica global. Imagen: Rocher University/Benjamin Storer

Los sistemas meteorológicos oceánicos se activan y se debilitan al interactuar con las escalas del clima y en un patrón que refleja la circulación atmosférica global. Esta es la principal conclusión de un estudio liderado por la Universidad estadounidense de Rochester, en el que han participado científicos de otros países.

Los investigadores también descubrieron que una banda atmosférica cerca del Ecuador denominada zona de convergencia intertropical, que produce el 30 % de la precipitación global, provoca una intensa transferencia de energía y produce turbulencias oceánicas.

En Science Advances aparece el estudio en el que sus autores utilizaron análisis mecánicos, en lugar de estadísticos, para comprender el sistema climático.

Antes de explicar los pormenores de su trabajo, este equipo multinacional, dirigido por el profesor Hussein Aluie, explica que los remolinos de mesoescala son el equivalente oceánico a los sistemas climáticos, con escalas de tiempo características de unos pocos meses.

Debido a su energía y naturaleza caótica, estudios recientes han sugerido que estos remolinos pueden desempeñar un papel sustancial en la variabilidad climática que es intrínseca al océano y es distinta de la variabilidad debida al forzamiento externo del océano.

Se supone -matizan- que dicha variabilidad interna oceánica surge porque la energía puede transferirse entre remolinos de mesoescala aparentemente incoherentes y el flujo coherente de mayor escala, que evoluciona en las escalas temporales largas del clima y se relaciona directamente con él. Los investigadores proporcionan evidencia directa de dicha transferencia en este estudio.

Es bien sabido que la circulación general oceánica es un componente central del sistema climático de la Tierra, sin el cual gran parte de la superficie estaría cubierta por hielo.

Patrones oceánicos del clima

Esta circulación comprende movimientos que abarcan una amplia gama de estructuras y escalas desde (104) km hasta (1) mm, incluidos chorros coherentes como la Corriente del Golfo y Kuroshio, los giros y la circulación meridional de vuelco en escalas de cuenca de varios miles de kilómetros de extensión.

La circulación oceánica también incluye remolinos turbulentos de mesoescala de (100) km de tamaño, que impregnan el océano global y contienen la mayor parte de la energía cinética (KE) del océano.

«El océano tiene patrones climáticos similares a los que experimentamos en la tierra, pero en diferentes escalas de tiempo y longitud», recuerda el autor principal, Benjamin Storer.

Un patrón climático en tierra podría durar unos pocos días y tener unos 500 kilómetros de ancho, mientras que los patrones climáticos oceánicos, como los remolinos, duran de tres a cuatro semanas, pero tienen aproximadamente una quinta parte del tamaño.

Este investigador recuerda que durante mucho tiempo se ha especulado con que estos movimientos ubicuos y aparentemente aleatorios en el océano se comunican con las escalas climáticas, “pero siempre ha sido vago porque no estaba claro cómo desentrañar este complejo sistema para medir sus interacciones. Desarrollamos un marco que puede hacer exactamente eso. Lo que encontramos no fue lo esperado porque requiere la mediación de la atmósfera”.

El objetivo del equipo era comprender cómo pasa la energía a través de diferentes canales del océano en todo el planeta. Utilizaron un método matemático desarrollado por el profesor Aluie en 2019 que, posteriormente, se implementó en un código avanzado por Storer y Aluie que les permitió estudiar la transferencia de energía a través de diferentes patrones que van desde la circunferencia del globo hasta 10 kilómetros.

Posteriormente, estas técnicas se aplicaron a conjuntos de datos oceánicos procedentes de un modelo climático avanzado y de observaciones satelitales.

Fenómenos meteorológicos extremos

Storer y Aluie coinciden en señalar que estudiar un movimiento de fluidos tan complejo que ocurre en múltiples escalas no es fácil, pero que tiene ventajas sobre intentos anteriores de vincular el tiempo con el cambio climático. Creen que el trabajo del equipo crea un marco prometedor para comprender mejor el sistema climático.

Así, para el profesor Aluie, “hay mucho interés en cómo el calentamiento global y nuestro clima cambiante influyen en los fenómenos meteorológicos extremos. Por lo general, estos esfuerzos de investigación se basan en análisis estadísticos que requieren datos extensos para tener confianza en las incertidumbres. Estamos adoptando un enfoque diferente basado en el análisis mecanicista, que alivia algunos de estos requisitos y nos permite comprender la causa y el efecto más fácilmente”.

Este investigador de la Universidad de Rochester es un reconocido especialista en dinámica de fluidos, la ciencia multiescala no lineal y la informática científica. Fundamentalmente, su trabajo se centra en la simulación y análisis de turbulencias y flujos de fluidos complejos.

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