Un calentamiento estratosférico repentino (SSW) es un evento en el que las temperaturas estratosféricas polares aumentan varias decenas de kelvin (hasta aumentos de aproximadamente 50 °C (90 °F)) en el transcurso de unos pocos días. [1] El calentamiento está precedido por una desaceleración y luego una inversión de los vientos del oeste en el vórtice polar estratosférico . Las SSW ocurren aproximadamente seis veces por década en el hemisferio norte, [2] y aproximadamente una vez cada 20 a 30 años en el hemisferio sur. [3] [4] Sólo se han observado dos SSW del sur. [5]
Las primeras mediciones continuas de la estratosfera fueron tomadas por Richard Scherhag en 1951 utilizando radiosondas para tomar lecturas confiables de temperatura en la estratosfera superior (~40 km) y se convirtió en el primero en observar el calentamiento estratosférico el 27 de enero de 1952. Después de su descubrimiento, reunió Un equipo de meteorólogos específicamente para estudiar la estratosfera en la Universidad Libre de Berlín y este grupo continuó cartografiando la temperatura estratosférica y la altura geopotencial del hemisferio norte durante muchos años utilizando radiosondas y cohetes sondas .
En 1979, cuando comenzó la era de los satélites , las mediciones meteorológicas se hicieron mucho más frecuentes. Aunque los satélites se utilizaron principalmente para la troposfera, también registraron datos para la estratosfera. Hoy en día se utilizan tanto satélites como radiosondas estratosféricas para tomar mediciones de la estratosfera .
El SSW está estrechamente asociado con la ruptura del vórtice polar . Los meteorólogos suelen clasificar la descomposición de los vórtices en tres categorías: mayor, menor y final. Hasta el momento no se ha adoptado una definición estándar inequívoca de estos. [2] Sin embargo, las diferencias en la metodología para detectar SSW no son relevantes mientras se invierta la circulación en la estratosfera polar. [6] "Los SSW importantes ocurren cuando los vientos polares estratosféricos invernales del oeste se invierten en vientos del este. En calentamientos menores, el gradiente de temperatura polar se invierte pero la circulación no, y en los calentamientos finales, el vórtice se rompe y permanece hacia el este hasta el siguiente otoño boreal" . [2]
A veces se incluye una cuarta categoría, el calentamiento canadiense, debido a su estructura y evolución únicas y distintivas.
"Hay dos tipos principales de SSW: eventos de desplazamiento en los que el vórtice polar estratosférico se desplaza del polo y eventos de división en los que el vórtice se divide en dos o más vórtices. Algunos SSW son una combinación de ambos tipos". [2]
Esto ocurre cuando los vientos del oeste a 60 N y 10 hPa se invierten, es decir, se vuelven del este. Se observa una interrupción completa del vórtice polar y el vórtice se dividirá en vórtices hijos o se desplazará de su ubicación normal sobre el polo.
Según la Comisión de Ciencias Atmosféricas de la Organización Meteorológica Mundial (Mclnturff, 1978) [ ¿quién? ] : se puede decir que un calentamiento estratosférico es importante si a 10 mb o menos la temperatura media latitudinal aumenta hacia el polo desde los 60 grados de latitud y se observa una inversión de circulación asociada (es decir, los vientos medios predominantes del oeste hacia los polos de 60 grados de latitud son sucedidos por significan vientos del este en la misma zona).
Los calentamientos menores son similares a los calentamientos importantes, aunque son menos dramáticos; los vientos del oeste disminuyen, pero no se invierten. Por lo tanto, nunca se observa una ruptura del vórtice.
Mclnturff [ ¿quién? ] afirma: un calentamiento estratosférico se denomina menor si se observa un aumento significativo de temperatura (es decir, al menos 25 grados en un período de una semana o menos) en cualquier nivel estratosférico en cualquier zona del hemisferio de época invernal. El vórtice polar no se descompone y la inversión del viento del oeste al este es menos extensa.
El ciclo radiativo en la estratosfera hace que durante el invierno el flujo medio sea del oeste y durante el verano sea del este (hacia el oeste). En esta transición se produce un calentamiento final, de modo que los vientos del vórtice polar cambian de dirección para el calentamiento y no vuelven a cambiar hasta el invierno siguiente. Esto se debe a que la estratosfera ha entrado en la fase este de verano. Es definitivo porque no puede ocurrir otro calentamiento durante el verano, por lo que es el calentamiento final del invierno actual.
Los calentamientos canadienses ocurren a principios del invierno en la estratosfera del hemisferio norte, típicamente desde mediados de noviembre hasta principios de diciembre. No tienen equivalente en el hemisferio sur.
En un invierno habitual en el hemisferio norte, se producen varios eventos de calentamiento menores, y un evento importante ocurre aproximadamente cada dos años. Una de las razones por las que se producen importantes calentamientos estratosféricos en el hemisferio norte es que la orografía y los contrastes de temperatura entre la tierra y el mar son responsables de la generación de ondas de Rossby largas ( número de onda 1 o 2) en la troposfera . Estas ondas viajan hacia la estratosfera y se disipan allí, desacelerando los vientos del oeste y calentando el Ártico. [7] Esta es la razón por la que sólo se observan calentamientos importantes en el hemisferio norte, con dos excepciones. En 2002 y 2019 se observaron importantes calentamientos en el hemisferio sur. [8] [9] [10] Estos eventos no se comprenden completamente.
En un momento inicial se establece un patrón de circulación de tipo bloqueo en la troposfera. Este patrón de bloqueo hace que [ se necesita aclaración ] las ondas de Rossby con número de onda zonal 1 y/o 2 [11] crezcan hasta alcanzar amplitudes inusualmente grandes. La ola creciente se propaga hacia la estratosfera y desacelera los vientos zonales medios del oeste. [ se necesita aclaración ] Así, el chorro nocturno polar se debilita y al mismo tiempo se distorsiona por las crecientes ondas planetarias. Debido a que la amplitud de la onda aumenta al disminuir la densidad, este proceso de aceleración hacia el este no es efectivo en niveles bastante altos. [ ¿por qué? ] Si las olas son lo suficientemente fuertes, el flujo zonal medio puede desacelerarse lo suficiente como para que los vientos invernales del oeste giren hacia el este. En este punto, es posible que las ondas planetarias ya no penetren en la estratosfera [12] [ se necesita aclaración ] ). Por lo tanto, se bloquea completamente una mayor transferencia de energía hacia arriba y se produce una aceleración muy rápida hacia el este y el calentamiento polar en este nivel crítico, que luego debe moverse hacia abajo hasta que finalmente el calentamiento y la inversión zonal del viento afecten a toda la estratosfera polar. La propagación ascendente de las ondas planetarias y su interacción con el flujo medio estratosférico se diagnostica tradicionalmente mediante los llamados flujos de Eliassen-Palm. [13] [14]
Existe un vínculo entre los calentamientos estratosféricos repentinos y la oscilación casi bienal : si el QBO está en su fase este, la guía de ondas atmosférica se modifica de tal manera que las ondas de Rossby que se propagan hacia arriba se concentran en el vórtice polar , intensificando su interacción con el flujo medio. Por tanto, existe un desequilibrio estadísticamente significativo entre la frecuencia de calentamientos estratosféricos repentinos si estos eventos se agrupan según la fase QBO (este u oeste).
Aunque los calentamientos estratosféricos repentinos son provocados principalmente por ondas de escala planetaria que se propagan desde la atmósfera inferior, también existe un efecto de retorno posterior de los calentamientos estratosféricos repentinos sobre el clima de la superficie. Después de un calentamiento estratosférico repentino, los vientos del oeste a gran altura se invierten y son reemplazados por vientos del este. Los vientos del este avanzan hacia abajo a través de la atmósfera, lo que a menudo conduce a un debilitamiento de los vientos troposféricos del oeste, lo que resulta en reducciones dramáticas de la temperatura en el norte de Europa. [15] Este proceso puede tardar desde unos días hasta algunas semanas en ocurrir. [1]