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Los ciclones tropicales y el cambio climático

Actividad de ciclones tropicales en el Atlántico Norte según el índice de disipación de potencia, 1949-2015. La temperatura de la superficie del mar se ha representado gráficamente junto con el índice de disipación de potencia para mostrar cómo se comparan. Las líneas se han suavizado utilizando un promedio ponderado de cinco años, representado en el año intermedio.

El cambio climático afecta a los ciclones tropicales de diversas maneras: una intensificación de las precipitaciones y la velocidad del viento, un aumento en la frecuencia de tormentas muy intensas y una extensión hacia los polos de donde los ciclones alcanzan la intensidad máxima son algunas de las consecuencias del cambio climático inducido por el hombre. [1] [2] Los ciclones tropicales utilizan aire cálido y húmedo como fuente de energía o combustible . A medida que el cambio climático aumenta las temperaturas de los océanos , potencialmente hay más de este combustible disponible. [3]

Entre 1979 y 2017, hubo un aumento global en la proporción de ciclones tropicales de categoría 3 y superior en la escala Saffir-Simpson . La tendencia fue más clara en el norte del océano Índico, [4] [5] el Atlántico norte y en el sur del océano Índico. En el norte del océano Índico, en particular el mar Arábigo, la frecuencia, duración e intensidad de los ciclones han aumentado significativamente. Ha habido un aumento del 52% en el número de ciclones en el mar Arábigo, mientras que el número de ciclones muy severos ha aumentado en un 150%, durante 1982-2019. Mientras tanto, la duración total de los ciclones en el mar Arábigo ha aumentado en un 80%, mientras que la de los ciclones muy severos ha aumentado en un 260%. [4] En el Pacífico norte , los ciclones tropicales se han estado moviendo hacia los polos en aguas más frías y no hubo un aumento en la intensidad durante este período. [6] Con un calentamiento de 2 °C (3,6 °F), se espera que un mayor porcentaje (+13%) de ciclones tropicales alcancen la categoría 4 y 5. [1] Un estudio de 2019 indica que el cambio climático ha impulsado la tendencia observada de rápida intensificación de los ciclones tropicales en la cuenca del Atlántico. Los ciclones que se intensifican rápidamente son difíciles de pronosticar y, por lo tanto, plantean un riesgo adicional para las comunidades costeras. [7]

El aire más cálido puede contener más vapor de agua: el contenido máximo teórico de vapor de agua viene dado por la relación de Clausius-Clapeyron , que produce un aumento de ≈7% en el vapor de agua en la atmósfera por cada 1 °C (1,8 °F) de calentamiento. [8] [9] Todos los modelos que se evaluaron en un artículo de revisión de 2019 muestran un aumento futuro de las tasas de lluvia. [1] El aumento adicional del nivel del mar aumentará los niveles de marejadas ciclónicas. [10] [11] Es plausible que las olas de viento extremas aumenten como consecuencia de los cambios en los ciclones tropicales, lo que agrava aún más los peligros de las marejadas ciclónicas para las comunidades costeras. [12] Se proyecta que los efectos compuestos de las inundaciones, las marejadas ciclónicas y las inundaciones terrestres (ríos) aumentarán debido al calentamiento global . [11]

Actualmente no hay consenso sobre cómo afectará el cambio climático a la frecuencia general de los ciclones tropicales. [1] La mayoría de los modelos climáticos muestran una frecuencia reducida en las proyecciones futuras. [12] Por ejemplo, un artículo de 2020 que compara nueve modelos climáticos de alta resolución encontró disminuciones robustas en la frecuencia en el Océano Índico Sur y el Hemisferio Sur en general, mientras que encontró señales mixtas para los ciclones tropicales del Hemisferio Norte. [13] Las observaciones han mostrado pocos cambios en la frecuencia general de los ciclones tropicales en todo el mundo, [14] con una mayor frecuencia en el Atlántico Norte y el Pacífico central, y disminuciones significativas en el Océano Índico Sur y el Pacífico Norte occidental. [15] Ha habido una expansión hacia los polos de la latitud en la que ocurre la intensidad máxima de los ciclones tropicales, que puede estar asociada con el cambio climático. [16] En el Pacífico Norte, también puede haber habido una expansión hacia el este. [10] Entre 1949 y 2016, hubo una desaceleración en las velocidades de traslación de los ciclones tropicales. Todavía no está claro hasta qué punto esto puede atribuirse al cambio climático: no todos los modelos climáticos muestran esta característica. [12]

Fondo

Un ciclón tropical es un sistema de tormentas que gira rápidamente y se caracteriza por un centro de baja presión, una circulación atmosférica cerrada de bajo nivel, vientos fuertes y una disposición en espiral de tormentas eléctricas que producen lluvias intensas o chubascos. La mayoría de estos sistemas se forman cada año en una de las siete cuencas de ciclones tropicales, que son monitoreadas por una variedad de servicios meteorológicos y centros de alerta.

Los factores que determinan la actividad de los ciclones tropicales son relativamente bien conocidos: los niveles más cálidos del mar son favorables a los ciclones tropicales, así como una troposfera media inestable y húmeda, mientras que la cizalladura vertical del viento los suprime. Todos estos factores cambiarán con el cambio climático , pero no siempre está claro qué factor predomina. [17]

Los ciclones tropicales se conocen como huracanes en el océano Atlántico y el noreste del océano Pacífico , tifones en el noroeste del océano Pacífico y ciclones en el sur del Pacífico o el océano Índico . [18] Básicamente, todos son el mismo tipo de tormenta.

Datos y modelos

Contenido de calor oceánico global en los 700 m superiores del océano
Actividad de ciclones tropicales en el Atlántico Norte según el Índice de Energía Ciclónica Acumulada, 1950-2020. Para ver un gráfico global del ACE, visite este enlace.

Medición

Basada en imágenes satelitales, la técnica Dvorak es la técnica principal utilizada para estimar globalmente la intensidad de los ciclones tropicales. [19]

La intensidad potencial (IP) de los ciclones tropicales se puede calcular a partir de datos observados, derivados principalmente de perfiles verticales de temperatura, humedad y temperaturas superficiales del mar (TSM). La energía potencial convectiva disponible (CAPE), se calculó a partir de estaciones de radiosonda en partes de los trópicos desde 1958 a 1997, pero se considera que es de mala calidad. El índice de disipación de potencia (PDI) representa la disipación de potencia total para el Atlántico Norte y el Pacífico Norte occidental, y está fuertemente correlacionado con las TSM tropicales. [20] Existen varias escalas de ciclones tropicales para clasificar un sistema.

Registro histórico

Desde la era de los satélites, que comenzó alrededor de 1970, se considera que las tendencias son lo suficientemente sólidas en lo que respecta a la conexión de las tormentas y las temperaturas de la superficie del mar. Existe consenso en que hubo períodos de tormentas activas en el pasado más distante, pero el índice de disipación de potencia relacionado con la temperatura de la superficie del mar no fue tan alto. [20] La paleotempestología es la ciencia de la actividad de ciclones tropicales pasados ​​por medio de indicadores geológicos (sedimentos de inundación) o registros documentales históricos, como naufragios o anomalías de los anillos de los árboles. A partir de 2019 , los estudios paleoclimáticos aún no son lo suficientemente consistentes como para sacar conclusiones para regiones más amplias, pero sí brindan información útil sobre ubicaciones específicas. [21]

Modelado de ciclones tropicales

Los modelos climáticos se utilizan para estudiar los cambios futuros previstos en la actividad ciclónica. Los modelos climáticos de menor resolución no pueden representar la convección directamente, y en su lugar utilizan parametrizaciones para aproximar los procesos a menor escala. Esto plantea dificultades para los ciclones tropicales, ya que la convección es una parte esencial de la física de los ciclones tropicales.

Los modelos climáticos globales y regionales de mayor resolución pueden requerir un uso más intensivo de la computadora, lo que dificulta la simulación de suficientes ciclones tropicales para realizar un análisis estadístico sólido. Sin embargo, con los avances crecientes en la tecnología, los modelos climáticos han mejorado las capacidades de simulación de la frecuencia e intensidad de los ciclones tropicales. [22] [23]

Un desafío que enfrentan los científicos al crear modelos es determinar si los cambios recientes en los ciclones tropicales están asociados con el forzamiento antropogénico o si estos cambios aún se encuentran dentro de su variabilidad natural. [24] Esto es más evidente cuando se examinan los ciclones tropicales en resoluciones temporales más largas. Un estudio encontró una tendencia decreciente en las tormentas tropicales a lo largo de la costa este de Australia a lo largo de un registro histórico de un siglo. [25]

Cambios en los ciclones tropicales

El ciclón Bhola de 1970 antes de tocar tierra. Se convirtió en el ciclón tropical más mortífero jamás registrado, con más de 300.000 víctimas.

El cambio climático puede afectar a los ciclones tropicales de diversas maneras: una intensificación de las precipitaciones y la velocidad del viento, una disminución de la frecuencia general, un aumento de la frecuencia de tormentas muy intensas y una extensión hacia los polos donde los ciclones alcanzan su máxima intensidad son algunas de las posibles consecuencias del cambio climático inducido por el hombre. [26]

Lluvia

El aire más cálido puede contener más vapor de agua: el contenido máximo teórico de vapor de agua viene dado por la relación de Clausius-Clapeyron , que produce un aumento de aproximadamente el 7 % del vapor de agua en la atmósfera por cada 1 °C de calentamiento. [8] [9] Todos los modelos que se evaluaron en un artículo de revisión de 2019 muestran un aumento futuro de las tasas de lluvia, que es la lluvia que cae por hora. [26] La Organización Meteorológica Mundial declaró en 2017 que la cantidad de lluvia del huracán Harvey muy probablemente había aumentado debido al cambio climático. [27] [28]

El área de precipitación de un ciclón tropical (en contraste con la tasa) está controlada principalmente por su temperatura superficial del mar (TSM) ambiental, en relación con la TSM media tropical, llamada temperatura superficial del mar relativa. La lluvia se expandirá hacia afuera a medida que la TSM relativa aumenta, asociada con una expansión de un campo de viento de tormenta. Los ciclones tropicales más grandes se observan en los trópicos del Pacífico Norte occidental , donde se encuentran los mayores valores de TSM relativa y humedad relativa en la troposfera media . Suponiendo que las temperaturas oceánicas aumenten de manera uniforme, no es probable que un clima más cálido afecte el área de precipitación. [29]

Intensidad

Los ciclones tropicales utilizan aire cálido y húmedo como fuente de energía o "combustible". Como el cambio climático está calentando las temperaturas del océano , potencialmente hay más de este combustible disponible. [32] Un estudio publicado en 2012 sugiere que las SST pueden ser valiosas como un indicador para medir la intensidad potencial (PI) de los ciclones tropicales, ya que los ciclones son sensibles a las temperaturas de la cuenca oceánica. [33] Entre 1979 y 2017, hubo un aumento global en la proporción de ciclones tropicales de categoría 3 y superior en la escala Saffir-Simpson , que son ciclones con velocidades del viento superiores a 178 km (111 mi) por hora. La tendencia fue más clara en el Atlántico Norte y en el Océano Índico Sur . En el Pacífico Norte, los ciclones tropicales se han estado moviendo hacia los polos en aguas más frías y no hubo un aumento en la intensidad durante este período. [34] Con un calentamiento de 2 °C, se espera que un mayor porcentaje (+13%) de ciclones tropicales alcance la fuerza de categoría 4 y 5. [26] Un estudio de las tormentas de 2020 con una fuerza al menos de tormenta tropical concluyó que el cambio climático inducido por el hombre aumentó las tasas de lluvia extremas de tormentas de 3 horas en un 10% y las cantidades extremas de lluvia acumulada de 3 días en un 5%, y para las tormentas con fuerza de huracán las cifras aumentaron al 11% y 8%. [35]

El cambio climático probablemente ha impulsado la tendencia observada de rápida intensificación de los ciclones tropicales en la cuenca del Atlántico, con la proporción de tormentas en proceso de intensificación casi duplicándose entre 1982 y 2009. [36] [37] Los ciclones que se intensifican rápidamente son difíciles de pronosticar y plantean un riesgo adicional para las comunidades costeras. [38] Las tormentas también han comenzado a decaer más lentamente una vez que tocan tierra, amenazando áreas más tierra adentro que en el pasado. [39] La temporada de huracanes del Atlántico de 2020 fue excepcionalmente activa y rompió numerosos récords de frecuencia e intensidad de tormentas. [40]

Tormentas tropicales y huracanes en el Atlántico Norte
  Huracán categoría 4-5
  Huracán categoría 1-3
  Tormenta tropical o depresión tropical

Frecuencia

No hay consenso sobre cómo afectará el cambio climático a la frecuencia general de los ciclones tropicales. [26] La mayoría de los modelos climáticos muestran una disminución de la frecuencia en las proyecciones futuras. [21] Por ejemplo, un artículo de 2020 que compara nueve modelos climáticos de alta resolución encontró disminuciones robustas en la frecuencia en el Océano Índico meridional y el hemisferio sur en general, mientras que encontró señales mixtas para los ciclones tropicales del hemisferio norte. [41] Las observaciones han mostrado pocos cambios en la frecuencia general de los ciclones tropicales en todo el mundo. [42]

Un estudio publicado en 2015 concluyó que habría más ciclones tropicales en un clima más frío, y que la génesis de ciclones tropicales es posible con temperaturas de la superficie del mar por debajo de los 26 °C (79 °F). [43] [44] Con temperaturas más cálidas de la superficie del mar, especialmente en el hemisferio sur, junto con mayores niveles de dióxido de carbono, es probable que la frecuencia de ciclones tropicales se reduzca en el futuro. [33] [45]

La investigación realizada por Murakami et al. tras la temporada de huracanes de 2015 en el Océano Pacífico oriental y central, donde se produjo un número récord de ciclones tropicales y tres huracanes simultáneos de categoría 4 , concluye que el forzamiento de los gases de efecto invernadero aumenta el calentamiento del Pacífico subtropical, lo que, según proyectan, aumentará la frecuencia de ciclones tropicales extremadamente activos en esta zona. [46]

Pistas de tormenta

Se ha producido una expansión hacia los polos de la latitud en la que se produce la máxima intensidad de los ciclones tropicales, lo que puede estar asociado al cambio climático. [16] En el Pacífico Norte, también puede haber una expansión hacia el este. [47] Entre 1949 y 2016, hubo una desaceleración en las velocidades de traslación de los ciclones tropicales. Todavía no está claro en qué medida esto puede atribuirse al cambio climático: no todos los modelos climáticos muestran esta característica. [21]

Marejadas ciclónicas y peligros de inundaciones

Un aumento adicional del nivel del mar aumentará los niveles de mareas de tormenta. [47] [48] Es plausible que las olas de viento extremas vean un aumento como consecuencia de los cambios en los ciclones tropicales, exacerbando aún más los peligros de mareas de tormenta para las comunidades costeras. [21] Entre 1923 y 2008, los incidentes de mareas de tormenta a lo largo de la costa atlántica de los EE. UU. mostraron una tendencia positiva. [49] Un estudio de 2017 analizó los efectos compuestos de las inundaciones, las mareas de tormenta y las inundaciones terrestres (ríos), y proyecta un aumento debido al cambio climático . [48] [50] Sin embargo, los científicos aún no están seguros de si los aumentos recientes de las mareas de tormenta son una respuesta al cambio climático antropogénico. [51]

Ciclones tropicales en diferentes cuencas

Seis ciclones tropicales giran sobre dos cuencas el 16 de septiembre de 2020.

Huracanes

Estudios realizados en 2008 y 2016 analizaron la duración de la temporada de huracanes en el Atlántico y descubrieron que podría estar alargándose, en particular al sur de los 30° N y al este de los 75° O, o que la tendencia hacia más tormentas a principios y finales de temporada está relacionada con el aumento de las temperaturas de la superficie del mar. Sin embargo, la incertidumbre sigue siendo alta y un estudio no encontró ninguna tendencia, mientras que otro arrojó resultados contradictorios. [52]

Un estudio de 2011 relacionó el aumento de la actividad de huracanes intensos en el Atlántico Norte con un desplazamiento hacia el norte y la amplificación de las actividades convectivas de las ondas del este africanas (AEW). [53] Además de la intensidad de los ciclones, se ha demostrado que tanto el tamaño como la velocidad de traslación contribuyen de manera sustancial a los impactos resultantes del paso de los huracanes. Un estudio de 2014 investigó la respuesta de las AEW a escenarios de altas emisiones y encontró aumentos en los gradientes de temperatura regionales, la convergencia y el levantamiento a lo largo del Frente Intertropical de África, lo que resultó en el fortalecimiento de las ondas del este africanas, lo que afectó el clima en África Occidental y la cuenca atlántica más amplia. [54]

Un estudio de 2017 concluyó que la temporada de huracanes altamente activa de 2015 no podía atribuirse únicamente a un fuerte fenómeno de El Niño . En cambio, el calentamiento subtropical también fue un factor importante, una característica más común como consecuencia del cambio climático. [46] Un estudio de 2019 encontró que el aumento de la evaporación y la mayor capacidad de la atmósfera para retener vapor de agua vinculada al cambio climático ya habían aumentado la cantidad de lluvia de los huracanes Katrina , Irma y María entre un 4 y un 9 por ciento. Se proyectaron aumentos futuros de hasta un 30 por ciento. [55]

Un estudio de 2018 no encontró tendencias significativas en la frecuencia ni la intensidad de los huracanes que tocan tierra en los Estados Unidos continentales desde 1900. Además, el crecimiento de las poblaciones costeras y la riqueza regional sirvieron como impulsores abrumadores de los aumentos observados en los daños relacionados con los huracanes. [56]

Tifones

Las investigaciones basadas en registros de Japón y Hawái indican que los tifones en el noroeste del Pacífico se intensificaron en un 12-15% en promedio desde 1977. Los tifones más fuertes observados se duplicaron o triplicaron en algunas regiones, la intensidad de determinados sistemas que tocan tierra es más pronunciada. Este aumento en la intensidad de las tormentas afecta a las poblaciones costeras de China , Japón , Corea y Filipinas , y se ha atribuido al calentamiento de las aguas oceánicas. Los autores señalaron que aún no está claro en qué medida el calentamiento global causó el aumento de las temperaturas del agua, pero las observaciones son consistentes con lo que el IPCC proyecta para el calentamiento de las temperaturas de la superficie del mar. [57] La ​​cizalladura vertical del viento ha experimentado tendencias decrecientes en China y sus alrededores, lo que crea condiciones más favorables para los ciclones tropicales intensos. Esto se debe principalmente al debilitamiento del monzón de verano del este de Asia , una consecuencia del calentamiento global. [58]

Gestión de riesgos y adaptación

Existen varios riesgos asociados con el aumento de las tormentas tropicales, como por ejemplo, que pueden causar directa o indirectamente lesiones o muertes. [59] La estrategia más eficaz para gestionar los riesgos ha sido el desarrollo de sistemas de alerta temprana. [60] Otra política que mitigaría los riesgos de inundaciones es la reforestación de las zonas interiores con el fin de fortalecer el suelo de las comunidades y reducir las inundaciones costeras. [61] También se recomienda que las escuelas, iglesias y otras infraestructuras comunitarias locales estén equipadas de forma permanente para convertirse en refugios contra ciclones. [61] Centrarse en la aplicación de recursos para el socorro inmediato a los afectados puede desviar la atención de soluciones más a largo plazo. Esto se agrava aún más en las comunidades y países de bajos ingresos, ya que son los que más sufren las consecuencias de los ciclones tropicales. [61]

Región del Pacífico

Ya se han tomado decisiones nacionales y supranacionales específicas que se están implementando. El Marco para el Desarrollo Resiliente en el Pacífico (FRDP) se ha instituido para fortalecer y coordinar mejor la respuesta a desastres y la adaptación al cambio climático entre las naciones y comunidades de la región. Naciones específicas como Tonga y las Islas Cook en el Pacífico Sur bajo este régimen han desarrollado un Plan de Acción Nacional Conjunto sobre Cambio Climático y Gestión del Riesgo de Desastres (JNAP) para coordinar y ejecutar respuestas al creciente riesgo de cambio climático. [61] [62] Estos países han identificado las áreas más vulnerables de sus naciones, han generado políticas nacionales y supranacionales para ser implementadas y han proporcionado metas y cronogramas específicos para alcanzar estas metas. [62] Estas acciones a implementar incluyen reforestación , construcción de diques y represas , creación de sistemas de alerta temprana, refuerzo de la infraestructura de comunicación existente, búsqueda de nuevas fuentes de agua dulce , promoción y subsidio de la proliferación de energía renovable , mejora de las técnicas de irrigación para promover la agricultura sostenible , aumento de los esfuerzos de educación pública sobre medidas sostenibles y cabildeo internacional para el mayor uso de fuentes de energía renovables. [62]

Estados Unidos

La cantidad de huracanes en el Atlántico que cuestan 1.000 millones de dólares casi se duplicó entre los años 1980 y 2010, y los costos ajustados por inflación se han multiplicado por más de once. [63] Los aumentos se han atribuido al cambio climático y a un mayor número de personas que se trasladan a zonas costeras. [63]

En los Estados Unidos , se han tomado varias iniciativas para prepararse mejor para el fortalecimiento de los huracanes, como la preparación de refugios de emergencia locales, la construcción de dunas de arena y diques , y las iniciativas de reforestación. [64] A pesar de las mejores capacidades de modelado de huracanes, los daños a la propiedad han aumentado drásticamente. [65] El Programa Nacional de Seguro contra Inundaciones incentiva a las personas a reconstruir casas en áreas propensas a inundaciones y, por lo tanto, obstaculiza la adaptación al mayor riesgo de huracanes y aumento del nivel del mar. [66] Debido a la cizalladura del viento y la marejada ciclónica, un edificio con una envoltura de construcción débil está sujeto a más daños. La evaluación de riesgos utilizando modelos climáticos ayuda a determinar la integridad estructural de los edificios residenciales en áreas propensas a huracanes. [67]

Algunos ecosistemas, como pantanos, manglares y arrecifes de coral, pueden servir como un obstáculo natural a la erosión costera, las mareas de tormenta y los daños causados ​​por el viento causados ​​por huracanes. [68] [69] Se considera que estos hábitats naturales son más rentables, ya que sirven como sumidero de carbono y sustentan la biodiversidad de una región. [69] [70] Aunque hay evidencia sustancial de que los hábitats naturales son la barrera más beneficiosa para los ciclones tropicales, las defensas construidas son a menudo la solución principal para las agencias gubernamentales y los tomadores de decisiones. [71]  Un estudio publicado en 2015, que evaluó la viabilidad de la mitigación de riesgos naturales, diseñados e híbridos para ciclones tropicales en Freeport, Texas, encontró que la incorporación de ecosistemas naturales en los planes de mitigación de riesgos podría reducir las alturas de las inundaciones y aliviar el costo de las defensas construidas en el futuro. [71]

Los medios de comunicación y la percepción pública

La destrucción causada por los huracanes del océano Atlántico a principios del siglo XXI , como los huracanes Katrina , Wilma y Sandy , provocó un aumento sustancial del interés en el tema del cambio climático y los huracanes por parte de los medios de comunicación y el público en general, y la preocupación de que el cambio climático global pueda haber desempeñado un papel importante en esos eventos. En 2005 y 2017, una encuesta relacionada con las poblaciones afectadas por huracanes concluyó en 2005 que el 39 por ciento de los estadounidenses creía que el cambio climático ayudó a aumentar la intensidad de los huracanes, cifra que aumentó al 55 por ciento en septiembre de 2017. [72]

Tras el tifón Meranti en 2016, no se observó un aumento en la percepción del riesgo en China, pero sí se observó un claro aumento del apoyo a la acción personal y comunitaria contra el cambio climático. [73] En Taiwán, las personas que habían vivido un tifón no expresaron mayor ansiedad por el cambio climático. La encuesta sí encontró una correlación positiva entre la ansiedad por los tifones y la ansiedad por el cambio climático. [74]

Véase también

Referencias

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