Las corrientes en chorro son corrientes de aire estrechas, serpenteantes y de rápido flujo en las atmósferas de la Tierra , [1] Venus, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. [2] En la Tierra, las principales corrientes en chorro se encuentran cerca de la altitud de la tropopausa y son vientos del oeste (que fluyen de oeste a este). Las corrientes en chorro pueden comenzar, detenerse, dividirse en dos o más partes, combinarse en una corriente o fluir en varias direcciones, incluida la dirección opuesta a la del resto del chorro. [3]
Las corrientes en chorro más fuertes son los chorros polares alrededor de los vórtices polares , a 9-12 km (5,6-7,5 mi; 30.000-39.000 pies) sobre el nivel del mar, y los chorros subtropicales de mayor altitud y algo más débiles a 10-16 km (6,2-9,9 mi; 33.000-52.000 pies). El hemisferio norte y el hemisferio sur tienen cada uno un chorro polar y un chorro subtropical. El chorro polar del hemisferio norte fluye sobre las latitudes medias y septentrionales de América del Norte , Europa y Asia y sus océanos intermedios , mientras que el chorro polar del hemisferio sur gira principalmente alrededor de la Antártida , ambos durante todo el año.
Las corrientes en chorro son el producto de dos factores: el calentamiento atmosférico por la radiación solar que produce las grandes células de circulación polar, de Ferrel y de Hadley , y la acción de la fuerza de Coriolis que actúa sobre esas masas en movimiento. La fuerza de Coriolis es causada por la rotación del planeta sobre su eje. En otros planetas, el calor interno , en lugar del calentamiento solar, impulsa sus corrientes en chorro. La corriente en chorro polar se forma cerca de la interfaz de las células de circulación polar y de Ferrel; el chorro subtropical se forma cerca del límite de las células de circulación de Ferrel y de Hadley. [4]
También existen otras corrientes en chorro. Durante el verano en el hemisferio norte, se pueden formar chorros del este en regiones tropicales, típicamente donde el aire seco se encuentra con aire más húmedo a grandes altitudes. Los chorros de bajo nivel también son típicos de varias regiones, como el centro de los Estados Unidos. También hay corrientes en chorro en la termosfera . [5]
Los meteorólogos utilizan la ubicación de algunas de las corrientes en chorro como una ayuda en la predicción del tiempo . La principal relevancia comercial de las corrientes en chorro es en los viajes aéreos, ya que el tiempo de vuelo puede verse afectado drásticamente tanto por volar a favor como en contra de la corriente. A menudo, las aerolíneas trabajan para volar "con" la corriente en chorro para obtener ahorros significativos en costos de combustible y tiempo. Las trayectorias dinámicas del Atlántico Norte son un ejemplo de cómo las aerolíneas y el control del tráfico aéreo trabajan juntos para adaptarse a la corriente en chorro y los vientos en altura, lo que resulta en el máximo beneficio para las aerolíneas y otros usuarios. La turbulencia en aire despejado , un peligro potencial para la seguridad de los pasajeros de las aeronaves, a menudo se encuentra en las proximidades de una corriente en chorro, pero no crea una alteración sustancial de los tiempos de vuelo.
Los primeros indicios de este fenómeno vinieron del profesor estadounidense Elias Loomis (1811-1889), cuando propuso la hipótesis de una poderosa corriente de aire en las capas superiores que soplaba de oeste a este a través de los Estados Unidos como explicación del comportamiento de las grandes tormentas. [6] Después de la erupción del volcán Krakatoa en 1883 , los observadores meteorológicos rastrearon y cartografiaron los efectos en el cielo durante varios años. Etiquetaron el fenómeno como "corriente de humo ecuatorial". [7] [8] En la década de 1920, el meteorólogo japonés Wasaburo Oishi detectó la corriente en chorro desde un sitio cerca del monte Fuji . [9] [10] Rastreó globos piloto ("pibals"), utilizados para medir la velocidad y dirección del viento, [11] mientras se elevaban en el aire. El trabajo de Oishi pasó desapercibido fuera de Japón porque se publicó en esperanto , aunque cronológicamente se le debe atribuir el descubrimiento científico de las corrientes en chorro. El piloto estadounidense Wiley Post (1898-1935), el primer hombre que voló alrededor del mundo en solitario en 1933, suele recibir cierto crédito por el descubrimiento de las corrientes en chorro. Post inventó un traje presurizado que le permitió volar por encima de los 6.200 metros (20.300 pies). En el año anterior a su muerte, Post realizó varios intentos de vuelo transcontinental a gran altitud y notó que a veces su velocidad terrestre excedía en gran medida su velocidad aérea. [12]
Al meteorólogo alemán Heinrich Seilkopf se le atribuye la acuñación de un término especial, Strahlströmung (literalmente " corriente en chorro "), para el fenómeno en 1939. [13] [14] Muchas fuentes atribuyen la comprensión real de la naturaleza de las corrientes en chorro a los recorridos regulares y repetidos de las trayectorias de vuelo durante la Segunda Guerra Mundial . Los aviadores notaron constantemente vientos de cola del oeste superiores a 160 km/h (100 mph) en vuelos, por ejemplo, de los EE. UU. al Reino Unido. [15] De manera similar, en 1944, un equipo de meteorólogos estadounidenses en Guam , incluido Reid Bryson , tuvo suficientes observaciones para pronosticar vientos del oeste muy fuertes que frenarían a los bombarderos que atacaban Japón. [16]
Las corrientes en chorro polares se encuentran típicamente cerca del nivel de presión de 250 hPa (aproximadamente 1/4 de atmósfera), o de siete a doce kilómetros (23.000 a 39.000 pies) sobre el nivel del mar , mientras que las corrientes en chorro subtropicales más débiles están mucho más arriba, entre 10 y 16 kilómetros (33.000 y 52.000 pies). Las corrientes en chorro se desplazan lateralmente de forma drástica y cambian de altitud. Las corrientes en chorro se forman cerca de las rupturas de la tropopausa, en las transiciones entre las células de circulación polar, de Ferrel y de Hadley , y cuya circulación, con la fuerza de Coriolis actuando sobre esas masas, impulsa las corrientes en chorro. Los chorros polares, a menor altitud, y a menudo invadiendo latitudes medias, afectan fuertemente al clima y la aviación. [17] [18] La corriente en chorro polar se encuentra más comúnmente entre las latitudes 30° y 60° (más cerca de 60°), mientras que las corrientes en chorro subtropicales se encuentran cerca de la latitud 30°. Estos dos chorros se fusionan en algunos lugares y momentos, mientras que en otros momentos están bien separados. Se dice que la corriente en chorro polar del norte "sigue al sol" a medida que migra lentamente hacia el norte a medida que ese hemisferio se calienta, y hacia el sur nuevamente a medida que se enfría. [19] [20]
El ancho de una corriente en chorro suele ser de unos pocos cientos de kilómetros o millas y su espesor vertical suele ser inferior a cinco kilómetros (16.000 pies). [21]
Las corrientes en chorro suelen ser continuas a lo largo de largas distancias, pero también son comunes las discontinuidades. [22] La trayectoria del chorro suele tener forma de meandro, y estos meandros se propagan hacia el este, a velocidades más bajas que la del viento real dentro del flujo. Cada gran meandro u onda dentro de la corriente en chorro se conoce como onda de Rossby (onda planetaria). Las ondas de Rossby son causadas por cambios en el efecto Coriolis con la latitud. [23] Los valles de onda corta son ondas de menor escala superpuestas a las ondas de Rossby, con una escala de 1000 a 4000 kilómetros (600–2500 mi) de largo, [24] que se mueven a lo largo del patrón de flujo alrededor de "crestas" y "valles" de gran escala, u onda larga, dentro de las ondas de Rossby. [25] Las corrientes en chorro pueden dividirse en dos cuando encuentran un bajo nivel superior, que desvía una parte de la corriente en chorro debajo de su base, mientras que el resto del chorro se mueve hacia el norte.
Las velocidades del viento son mayores donde las diferencias de temperatura entre las masas de aire son mayores, y a menudo superan los 92 km/h (50 nudos; 57 mph). [22] Se han medido velocidades de 400 km/h (220 nudos; 250 mph). [26]
La corriente en chorro se desplaza de oeste a este y provoca cambios en el clima. [27] Los meteorólogos ahora comprenden que la trayectoria de las corrientes en chorro afecta a los sistemas de tormentas ciclónicas en los niveles más bajos de la atmósfera, por lo que el conocimiento de su curso se ha convertido en una parte importante de la predicción meteorológica. Por ejemplo, en 2007 y 2012, Gran Bretaña sufrió graves inundaciones como resultado de que la corriente en chorro polar se quedara al sur durante el verano. [28] [29] [30]
En general, los vientos son más fuertes inmediatamente debajo de la tropopausa (excepto localmente, durante tornados , ciclones tropicales u otras situaciones anómalas). Si dos masas de aire de diferentes temperaturas o densidades se encuentran, la diferencia de presión resultante causada por la diferencia de densidad (que en última instancia causa el viento) es mayor dentro de la zona de transición. El viento no fluye directamente desde el área caliente a la fría, sino que es desviado por el efecto Coriolis y fluye a lo largo del límite de las dos masas de aire. [31]
Todos estos hechos son consecuencias de la relación térmica del viento . El equilibrio de fuerzas que actúan sobre una parcela de aire atmosférico en dirección vertical se da principalmente entre la fuerza gravitacional que actúa sobre la masa de la parcela y la fuerza de flotabilidad, o la diferencia de presión entre las superficies superior e inferior de la parcela. Cualquier desequilibrio entre estas fuerzas da como resultado la aceleración de la parcela en la dirección del desequilibrio: hacia arriba si la fuerza de flotabilidad supera el peso, y hacia abajo si el peso supera la fuerza de flotabilidad. El equilibrio en la dirección vertical se denomina hidrostático . Más allá de los trópicos, las fuerzas dominantes actúan en la dirección horizontal, y la lucha principal es entre la fuerza de Coriolis y la fuerza del gradiente de presión. El equilibrio entre estas dos fuerzas se denomina geostrófico . Dados tanto el equilibrio hidrostático como el geostrófico, se puede derivar la relación térmica del viento: el gradiente vertical del viento horizontal es proporcional al gradiente de temperatura horizontal. Si dos masas de aire en el hemisferio norte, una fría y densa al norte y otra caliente y menos densa al sur, están separadas por un límite vertical y ese límite debe eliminarse, la diferencia de densidades hará que la masa de aire frío se deslice debajo de la masa de aire más caliente y menos densa. El efecto Coriolis hará que la masa que se mueve hacia los polos se desvíe hacia el este, mientras que la masa que se mueve hacia el ecuador se desviará hacia el oeste. La tendencia general en la atmósfera es que las temperaturas disminuyan en la dirección de los polos. Como resultado, los vientos desarrollan un componente hacia el este y ese componente aumenta con la altitud. Por lo tanto, las fuertes corrientes en chorro que se mueven hacia el este son en parte una simple consecuencia del hecho de que el ecuador es más cálido que los polos norte y sur. [31]
La relación térmica del viento no explica por qué los vientos se organizan en chorros apretados, en lugar de distribuirse más ampliamente sobre el hemisferio. Un factor que contribuye a la creación de un chorro polar concentrado es el socavamiento de las masas de aire subtropicales por las masas de aire polar más densas en el frente polar . Esto causa un gradiente agudo de presión norte-sur ( vorticidad potencial sur-norte ) en el plano horizontal, un efecto que es más significativo durante los eventos de doble ruptura de la onda de Rossby . [32] A grandes altitudes, la falta de fricción permite que el aire responda libremente al gradiente de presión pronunciado con baja presión a gran altitud sobre el polo. Esto da como resultado la formación de circulaciones de viento planetarias que experimentan una fuerte deflexión de Coriolis y, por lo tanto, pueden considerarse "cuasi-geostróficas". La corriente en chorro del frente polar está estrechamente vinculada al proceso de frontogénesis en latitudes medias, ya que la aceleración/desaceleración del flujo de aire induce áreas de baja/alta presión respectivamente, que se vinculan con la formación de ciclones y anticiclones a lo largo del frente polar en una región relativamente estrecha. [22]
Un segundo factor que contribuye a un chorro concentrado es más aplicable al chorro subtropical que se forma en el límite polar de la célula de Hadley tropical , y en primer orden esta circulación es simétrica con respecto a la longitud. El aire tropical asciende hasta la tropopausa y se mueve hacia el polo antes de descender; esta es la circulación de la célula de Hadley. A medida que lo hace, tiende a conservar el momento angular, ya que la fricción con el suelo es leve. Las masas de aire que comienzan a moverse hacia el polo son desviadas hacia el este por la fuerza de Coriolis (verdadera para ambos hemisferios), lo que para el aire que se mueve hacia el polo implica un componente occidental aumentado de los vientos [33] (nótese que la desviación es hacia la izquierda en el hemisferio sur).
La atmósfera de Júpiter tiene múltiples corrientes en chorro, causadas por las células de convección que forman la estructura de color en bandas que nos resulta familiar; en Júpiter, estas células de convección son impulsadas por el calentamiento interno. [26] Los factores que controlan la cantidad de corrientes en chorro en una atmósfera planetaria son un área activa de investigación en meteorología dinámica. En los modelos, a medida que se aumenta el radio planetario, manteniendo todos los demás parámetros fijos, [ aclaración necesaria ] la cantidad de corrientes en chorro disminuye. [ cita requerida ]
Se cree que la corriente en chorro subtropical que rodea la base de la vaguada superior mediooceánica [34] es una de las causas por las que la mayoría de las islas hawaianas han resistido la larga lista de huracanes que se han acercado a Hawái. Por ejemplo, cuando el huracán Flossie (2007) se acercó y se disipó justo antes de tocar tierra, la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica de los Estados Unidos (NOAA) citó la cizalladura vertical del viento , como se evidencia en la foto. [34]
En la Tierra, la corriente en chorro polar norte es la más importante para la aviación y la previsión meteorológica, ya que es mucho más fuerte y se encuentra a una altitud mucho menor que las corrientes en chorro subtropicales y también cubre muchos países del hemisferio norte , mientras que la corriente en chorro polar sur rodea principalmente la Antártida y, a veces, el extremo sur de Sudamérica . Por lo tanto, el término corriente en chorro en estos contextos generalmente implica la corriente en chorro polar norte.
La ubicación de la corriente en chorro es extremadamente importante para la aviación. El uso comercial de la corriente en chorro comenzó el 18 de noviembre de 1952, cuando Pan Am voló de Tokio a Honolulu a una altitud de 7.600 metros (24.900 pies). Redujo el tiempo de viaje en más de un tercio, de 18 a 11,5 horas. [35] No solo reduce el tiempo de vuelo, sino que también genera ahorros de combustible para la industria aérea. [36] [37] Dentro de América del Norte, el tiempo necesario para volar hacia el este a través del continente puede reducirse en unos 30 minutos si un avión puede volar con la corriente en chorro, o aumentar en más de esa cantidad si debe volar hacia el oeste en contra de ella.
Asociado con las corrientes en chorro está un fenómeno conocido como turbulencia en aire despejado (CAT), causado por la cizalladura vertical y horizontal del viento causada por las corrientes en chorro. [38] La CAT es más fuerte en el lado del aire frío del chorro, [39] al lado y justo debajo del eje del chorro. [40] La turbulencia en aire despejado puede hacer que los aviones se hundan y, por lo tanto, presenten un peligro para la seguridad de los pasajeros que ha causado accidentes fatales, como la muerte de un pasajero en el vuelo 826 de United Airlines . [41] [42] La velocidad inusual del viento en la corriente en chorro a fines de febrero de 2024 empujó a los aviones comerciales a superar las 800 mph (1300 km/h; 700 kn) en su trayectoria de vuelo, algo inaudito para un avión comercial. [43] [44]
Los científicos están investigando formas de aprovechar la energía eólica dentro de la corriente en chorro. Según una estimación de la energía eólica potencial en la corriente en chorro, solo se necesitaría un uno por ciento para satisfacer las necesidades energéticas actuales del mundo. A fines de la década de 2000, se estimó que la tecnología requerida tardaría entre 10 y 20 años en desarrollarse. [45] Hay dos artículos científicos importantes pero divergentes sobre la energía de la corriente en chorro. Archer y Caldeira [46] afirman que las corrientes en chorro de la Tierra podrían generar una energía total de 1700 teravatios (TW) y que el impacto climático de aprovechar esta cantidad sería insignificante. Sin embargo, Miller, Gans y Kleidon [47] afirman que las corrientes en chorro podrían generar una energía total de solo 7,5 TW y que el impacto climático sería catastrófico.
Cerca del final de la Segunda Guerra Mundial , desde finales de 1944 hasta principios de 1945, la bomba globo japonesa Fu-Go , un tipo de globo incendiario , fue diseñada como un arma barata destinada a hacer uso de la corriente en chorro sobre el Océano Pacífico para alcanzar la costa oeste de Canadá y los Estados Unidos . Relativamente ineficaces como armas, se utilizaron en uno de los pocos ataques a América del Norte durante la Segunda Guerra Mundial , causando seis muertes y una pequeña cantidad de daños. [48] Los científicos estadounidenses que estudiaban los globos pensaron que los japoneses podrían estar preparando un ataque biológico. [49]
El Niño-Oscilación del Sur (ENSO) influye en la ubicación promedio de las corrientes en chorro de nivel superior y conduce a variaciones cíclicas en las precipitaciones y la temperatura en América del Norte, además de afectar el desarrollo de ciclones tropicales en las cuencas del Pacífico oriental y del Atlántico. Combinado con la Oscilación Decenal del Pacífico , ENSO también puede afectar las precipitaciones de la estación fría en Europa. [50] Los cambios en ENSO también cambian la ubicación de la corriente en chorro sobre América del Sur, lo que afecta parcialmente la distribución de las precipitaciones sobre el continente. [51]
Durante los eventos de El Niño , se espera un aumento de las precipitaciones en California debido a una trayectoria de tormenta zonal más al sur. [52] Durante la parte de El Niño de ENSO, el aumento de las precipitaciones cae a lo largo de la costa del Golfo y el sudeste debido a una corriente en chorro polar más fuerte de lo normal y más al sur. [53] Las nevadas son mayores que el promedio en las Montañas Rocosas del sur y la cordillera de Sierra Nevada, y están muy por debajo de lo normal en los estados del Alto Medio Oeste y los Grandes Lagos. [54] El nivel norte de los 48 estados inferiores exhibe temperaturas superiores a lo normal durante el otoño y el invierno, mientras que la costa del Golfo experimenta temperaturas inferiores a lo normal durante la temporada de invierno. [55] [56] La corriente en chorro subtropical a través de los trópicos profundos del hemisferio norte se mejora debido al aumento de la convección en el Pacífico ecuatorial, que disminuye la ciclogénesis tropical dentro de los trópicos del Atlántico por debajo de lo normal y aumenta la actividad de ciclones tropicales en el Pacífico oriental. [57] En el hemisferio sur, la corriente en chorro subtropical se desplaza hacia el ecuador, o al norte, de su posición normal, lo que impide que los sistemas frontales y los complejos de tormentas eléctricas lleguen a las partes centrales del continente. [51]
En toda América del Norte, durante La Niña , el aumento de las precipitaciones se desvía hacia el noroeste del Pacífico debido a una trayectoria de tormenta más septentrional y una corriente en chorro. [58] La trayectoria de la tormenta se desplaza lo suficientemente hacia el norte como para traer condiciones más húmedas de lo normal (en forma de aumento de las nevadas) a los estados del Medio Oeste, así como veranos cálidos y secos. [59] [60] Las nevadas son superiores a lo normal en el noroeste del Pacífico y el oeste de los Grandes Lagos. [54] En todo el Atlántico Norte, la corriente en chorro es más fuerte de lo normal, lo que dirige sistemas más fuertes con mayor precipitación hacia Europa. [61]
La evidencia sugiere que la corriente en chorro fue al menos parcialmente responsable de las condiciones de sequía generalizadas durante el Dust Bowl de la década de 1930 en el Medio Oeste de los Estados Unidos. Normalmente, la corriente en chorro fluye hacia el este sobre el Golfo de México y gira hacia el norte, extrayendo humedad y arrojando lluvia sobre las Grandes Llanuras . Durante el Dust Bowl, la corriente en chorro se debilitó y cambió de rumbo viajando más al sur de lo normal. Esto privó de lluvia a las Grandes Llanuras y otras áreas del Medio Oeste, lo que provocó condiciones de sequía extraordinarias. [62]
Desde principios de la década de 2000, los modelos climáticos han identificado consistentemente que el calentamiento global empujará gradualmente las corrientes en chorro hacia los polos. En 2008, esto fue confirmado por evidencia observacional, que demostró que de 1979 a 2001, la corriente en chorro del norte se movió hacia el norte a una tasa promedio de 2,01 kilómetros (1,25 millas) por año, con una tendencia similar en la corriente en chorro del hemisferio sur . [63] [64] Los científicos del clima han planteado la hipótesis de que la corriente en chorro también se debilitará gradualmente como resultado del calentamiento global . Tendencias como la disminución del hielo marino del Ártico , la reducción de la cubierta de nieve, los patrones de evapotranspiración y otras anomalías climáticas han hecho que el Ártico se caliente más rápido que otras partes del mundo, en lo que se conoce como la amplificación del Ártico . En 2021-2022, se encontró que desde 1979, el calentamiento dentro del Círculo Polar Ártico ha sido casi cuatro veces más rápido que el promedio mundial, [65] [66] y algunos puntos críticos en el área del Mar de Barents se calentaron hasta siete veces más rápido que el promedio mundial. [67] [68] Si bien el Ártico sigue siendo uno de los lugares más fríos de la Tierra en la actualidad, el gradiente de temperatura entre él y las partes más cálidas del globo seguirá disminuyendo con cada década de calentamiento global como resultado de esta amplificación. Si este gradiente tiene una fuerte influencia en la corriente en chorro, entonces eventualmente se debilitará y será más variable en su curso, lo que permitiría que más aire frío del vórtice polar se filtre a latitudes medias y ralentice la progresión de las ondas de Rossby , lo que conduciría a un clima más persistente y más extremo .
La hipótesis anterior está estrechamente relacionada con Jennifer Francis , quien la propuso por primera vez en un artículo de 2012 coescrito con Stephen J. Vavrus. [69] Si bien algunas reconstrucciones paleoclimáticas han sugerido que el vórtice polar se vuelve más variable y causa un clima más inestable durante los períodos de calentamiento en 1997, [70] esto fue contradicho por el modelado climático, con simulaciones PMIP2 que encontraron en 2010 que la oscilación del Ártico era mucho más débil y más negativa durante el Último Máximo Glacial , y sugirieron que los períodos más cálidos tienen una AO de fase positiva más fuerte y, por lo tanto, fugas menos frecuentes del aire del vórtice polar. [71] Sin embargo, una revisión de 2012 en el Journal of the Atmospheric Sciences señaló que "ha habido un cambio significativo en el estado medio del vórtice durante el siglo XXI, lo que resulta en un vórtice más débil y más perturbado", [72] lo que contradecía los resultados del modelo pero se ajustaba a la hipótesis de Francis-Vavrus. Además, un estudio de 2013 señaló que el CMIP5 vigente en ese momento tendía a subestimar fuertemente las tendencias de bloqueo invernal, [73] y otras investigaciones de 2012 habían sugerido una conexión entre la disminución del hielo marino del Ártico y las fuertes nevadas durante los inviernos de latitudes medias. [74]
En 2013, una investigación posterior de Francis relacionó las reducciones en el hielo marino del Ártico con el clima extremo de verano en las latitudes medias del norte, [75] mientras que otra investigación de ese año identificó vínculos potenciales entre las tendencias del hielo marino del Ártico y precipitaciones más extremas en el verano europeo. [76] En ese momento, también se sugirió que esta conexión entre la amplificación del Ártico y los patrones de corrientes en chorro estuvo involucrada en la formación del huracán Sandy [77] y jugó un papel en la ola de frío de principios de 2014 en América del Norte . [78] [79] En 2015, el siguiente estudio de Francis concluyó que los patrones de corrientes en chorro altamente amplificados están ocurriendo con mayor frecuencia en las últimas dos décadas. Por lo tanto, las continuas emisiones que atrapan el calor favorecen una mayor formación de eventos extremos causados por condiciones climáticas prolongadas. [80]
Estudios publicados en 2017 y 2018 identificaron patrones de estancamiento de las ondas de Rossby en la corriente en chorro del hemisferio norte como los culpables de otros eventos climáticos extremos casi estacionarios, como la ola de calor europea de 2018 , la ola de calor europea de 2003 , la ola de calor rusa de 2010 o las inundaciones de Pakistán de 2010 , y sugirieron que todos estos patrones estaban conectados a la amplificación del Ártico. [81] [82] El trabajo posterior de Francis y Vavrus ese año sugirió que el calentamiento amplificado del Ártico se observa como más fuerte en las áreas atmosféricas más bajas porque el proceso de expansión del aire más cálido aumenta los niveles de presión, lo que disminuye los gradientes de altura geopotencial hacia los polos. Como estos gradientes son la razón que causa los vientos de oeste a este a través de la relación del viento térmico, las velocidades decrecientes generalmente se encuentran al sur de las áreas con aumentos geopotenciales. [83] En 2017, Francis explicó sus hallazgos a la revista Scientific American : "Las grandes oscilaciones de la corriente en chorro están transportando mucho más vapor de agua hacia el norte. Eso es importante porque el vapor de agua es un gas de efecto invernadero, al igual que el dióxido de carbono y el metano. Atrapa el calor en la atmósfera. Ese vapor también se condensa en forma de gotitas que conocemos como nubes, que a su vez atrapan más calor. El vapor es una parte importante de la historia de la amplificación, una de las principales razones por las que el Ártico se está calentando más rápido que cualquier otro lugar". [84]
En un estudio de 2017 realizado por el climatólogo Judah Cohen y varios de sus asociados de investigación, Cohen escribió que "[el] cambio en los estados del vórtice polar puede explicar la mayoría de las tendencias recientes de enfriamiento invernal en las latitudes medias de Eurasia". [85] Un artículo de 2018 de Vavrus y otros vinculó la amplificación del Ártico con extremos cálidos y secos más persistentes durante los veranos de latitudes medias, así como el enfriamiento continental invernal de latitudes medias. [86] Otro artículo de 2017 estimó que cuando el Ártico experimenta un calentamiento anómalo, la producción primaria en América del Norte disminuye entre un 1% y un 4% en promedio, y algunos estados sufren pérdidas de hasta un 20%. [87] Un estudio de 2021 encontró que una interrupción del vórtice polar estratosférico está relacionada con el clima invernal extremadamente frío en partes de Asia y América del Norte, incluida la ola de frío norteamericana de febrero de 2021 . [88] [89] Otro estudio de 2021 identificó una conexión entre la pérdida de hielo marino del Ártico y el aumento del tamaño de los incendios forestales en el oeste de los Estados Unidos . [90]
Sin embargo, debido a que las observaciones específicas se consideran observaciones de corto plazo, existe una considerable incertidumbre en las conclusiones. Las observaciones climatológicas requieren varias décadas para distinguir definitivamente varias formas de variabilidad natural de las tendencias climáticas. [91] Este punto fue enfatizado por revisiones en 2013 [92] y en 2017. [93] Un estudio en 2014 concluyó que la amplificación del Ártico redujo significativamente la variabilidad de la temperatura de la estación fría en el hemisferio norte en las últimas décadas. El aire frío del Ártico se introduce en las latitudes bajas más cálidas más rápidamente hoy en día durante el otoño y el invierno, una tendencia que se proyecta que continuará en el futuro excepto durante el verano, lo que pone en duda si los inviernos traerán más extremos fríos. [94] Un análisis de 2019 de un conjunto de datos recopilados de 35 182 estaciones meteorológicas en todo el mundo, incluidas 9116 cuyos registros van más allá de los 50 años, encontró una marcada disminución en las olas de frío en las latitudes medias del norte desde la década de 1980. [95]
Además, una serie de datos de observación a largo plazo recopilados durante la década de 2010 y publicados en 2020 sugieren que la intensificación de la amplificación del Ártico desde principios de la década de 2010 no estuvo vinculada a cambios significativos en los patrones atmosféricos de latitudes medias. [96] [97] La investigación de modelado de vanguardia de PAMIP (Proyecto de intercomparación de modelos de amplificación polar) mejoró los hallazgos de 2010 de PMIP2; encontró que la disminución del hielo marino debilitaría la corriente en chorro y aumentaría la probabilidad de bloqueo atmosférico, pero la conexión era muy menor y, por lo general, insignificante al lado de la variabilidad interanual. [98] [99] En 2022, un estudio de seguimiento encontró que, si bien el promedio de PAMIP probablemente había subestimado el debilitamiento causado por la disminución del hielo marino entre 1,2 y 3 veces, incluso la conexión corregida todavía representa solo el 10% de la variabilidad natural de la corriente en chorro. [100]
Además, un estudio de 2021 descubrió que, si bien las corrientes en chorro se habían movido lentamente hacia los polos desde 1960, como lo predijeron los modelos, no se debilitaron, a pesar de un pequeño aumento en la ondulación. [101] Un nuevo análisis de 2022 de los datos de observación de aeronaves recopilados durante 2002-2020 sugirió que la corriente en chorro del Atlántico Norte en realidad se había fortalecido. [102] Finalmente, un estudio de 2021 pudo reconstruir los patrones de corrientes en chorro durante los últimos 1250 años basándose en núcleos de hielo de Groenlandia , y descubrió que todos los cambios observados recientemente permanecen dentro del rango de variabilidad natural: el momento probable más temprano de divergencia es en 2060, bajo la Trayectoria de Concentración Representativa 8.5, lo que implica una aceleración continua de las emisiones de gases de efecto invernadero. [103]
La corriente en chorro de la noche polar se forma principalmente durante los meses de invierno, cuando las noches son mucho más largas (de ahí las noches polares ) en sus respectivos hemisferios, en torno a los 60° de latitud. El chorro polar nocturno se mueve a una mayor altura (unos 24.000 metros) que durante el verano. [104] Durante estos meses oscuros, el aire que se encuentra por encima de los polos se vuelve mucho más frío que el aire que se encuentra sobre el ecuador. Esta diferencia de temperatura da lugar a diferencias extremas de presión atmosférica en la estratosfera que, cuando se combinan con el efecto Coriolis, crean los chorros polares nocturnos, que se desplazan hacia el este a una altitud de unos 48 kilómetros. [105] El vórtice polar está rodeado por el chorro polar nocturno. El aire más cálido solo puede moverse a lo largo del borde del vórtice polar, pero no entrar en él. Dentro del vórtice, el aire polar frío se vuelve cada vez más frío sin que entre aire más cálido de latitudes más bajas ni energía del Sol durante la noche polar . [106]
Hay máximos de viento en los niveles más bajos de la atmósfera que también se denominan chorros.
Un chorro de barrera en los niveles bajos se forma justo aguas arriba de las cadenas montañosas, y las montañas obligan al chorro a orientarse en paralelo a ellas. La barrera montañosa aumenta la fuerza del viento de bajo nivel en un 45 por ciento. [107] En las Grandes Llanuras de América del Norte , un chorro de bajo nivel del sur ayuda a alimentar la actividad tormentosa nocturna durante la estación cálida, normalmente en forma de sistemas convectivos de mesoescala que se forman durante las horas nocturnas. [108] Un fenómeno similar se desarrolla en Australia, que atrae la humedad hacia los polos desde el Mar de Coral hacia las depresiones aisladas que se forman principalmente en las partes suroccidentales del continente . [109]
Los chorros costeros de bajo nivel están relacionados con un marcado contraste entre las altas temperaturas sobre la tierra y las bajas temperaturas sobre el mar y desempeñan un papel importante en el clima costero, dando lugar a fuertes vientos paralelos a la costa. [110] [111] [112] La mayoría de los chorros costeros están asociados con los sistemas oceánicos de alta presión y las bajas térmicas sobre la tierra. [112] [113] Estos chorros se encuentran principalmente a lo largo de las corrientes marinas frías del límite oriental, en regiones de surgencia en alta mar en California, Perú-Chile, Benguela, Portugal, Canarias y Australia Occidental, y en alta mar en Yemen-Omán. [114] [115] [116]
Un chorro de salida de valle es una corriente de aire elevada, potente y descendente que emerge por encima de la intersección del valle y su llanura adyacente. Estos vientos alcanzan con frecuencia velocidades de hasta 20 m/s (72 km/h; 45 mph) a alturas de 40 a 200 m (130 a 660 pies) sobre el suelo. Los vientos superficiales debajo del chorro tienden a ser sustancialmente más débiles, incluso cuando son lo suficientemente fuertes como para balancear la vegetación.
Es probable que se encuentren chorros de salida de valles en regiones de valles que exhiben sistemas de vientos de montaña diurnos, como los de las cadenas montañosas secas de los EE. UU. Los valles profundos que terminan abruptamente en una llanura se ven más afectados por estos factores que aquellos que gradualmente se vuelven menos profundos a medida que aumenta la distancia valle abajo. [117]
Existen varios chorros de bajo nivel importantes en África. Numerosos chorros de bajo nivel se forman en el Sahara y son importantes para la elevación del polvo de la superficie del desierto. Esto incluye un chorro de bajo nivel en Chad , que es responsable de la emisión de polvo de la depresión de Bodélé , [118] la fuente única de emisión de polvo más importante del mundo. El chorro somalí , que se forma frente a la costa de África oriental, es un componente importante de la circulación global de Hadley , [119] y suministra vapor de agua al monzón asiático . [120] Los chorros de bajo nivel del este que se forman en los valles dentro del sistema del Rift de África oriental ayudan a explicar la baja pluviosidad en África oriental y sustentan las altas pluviosidades en la selva tropical de la cuenca del Congo . [121] La formación de la baja térmica sobre el norte de África conduce a una corriente en chorro de bajo nivel del oeste desde junio hasta octubre, que proporciona la entrada húmeda al monzón de África occidental . [122]
Aunque técnicamente no es un chorro de bajo nivel, el chorro africano del este de nivel medio (a 3000–4000 m sobre la superficie) también es una característica climática importante en África. Se produce durante el verano del hemisferio norte entre 10°N y 20°N por encima de la región del Sahel en África occidental. [123] Se considera que la corriente en chorro africana del este de nivel medio desempeña un papel crucial en el monzón de África occidental , [124] y ayuda a formar las ondas tropicales que se desplazan a través de los océanos Atlántico tropical y Pacífico oriental durante la estación cálida. [125]
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