Teoría del clima
El mecanismo de Rodwell-Hoskins es una hipótesis que describe una teleconexión climática entre el monzón de verano indio/asiático y el clima del Mediterráneo . Fue formulado en 1996 por Brian Hoskins y Mark J. Rodwell [d] . La hipótesis estipula que el aire ascendente en la región del monzón induce características de circulación atmosférica llamadas ondas de Rossby que se expanden hacia el oeste e interactúan con los vientos medios del oeste de las latitudes medias , induciendo eventualmente el descenso del aire. El aire que desciende se calienta y su humedad disminuye, lo que resulta en un clima más seco durante los meses de verano . La interacción de este flujo atmosférico con la topografía (por ejemplo, las montañas Atlas y Zagros ) modifica aún más el efecto.
Esta hipótesis se ha propuesto para explicar el clima seco del Mediterráneo oriental durante los meses de verano, ya que otras explicaciones relacionadas con la circulación de Hadley no son plausibles durante esa estación. Junto con las retroalimentaciones de la superficie marina y terrestre , también puede explicar la existencia de desiertos y anticiclones subtropicales en otras partes del mundo, así como cambios en el clima mediterráneo que coinciden con variaciones del monzón.
Teoría
La existencia de los anticiclones subtropicales y de desiertos en las zonas subtropicales solía atribuirse al descenso del aire en la célula de Hadley , que reduce su humedad . Este descenso se produce a medida que el aire se enfría mediante radiación y la pérdida de energía se equilibra mediante calentamiento adiabático . La falta de vegetación debido a la sequedad aumenta el albedo del suelo y por tanto el enfriamiento, actuando como una retroalimentación positiva . Las interacciones aire-mar, en particular el afloramiento de aguas frías al este de los anticiclones subtropicales inducido por sus vientos y el consiguiente impedimento a la convección, desempeñan el mismo papel sobre los océanos.
Sin embargo, la célula de Hadley es débil durante los meses de verano, cuando los anticiclones todavía existen y la sequedad a menudo alcanza su punto máximo en los desiertos. En 1996, Mark J. Rodwell y Brian J. Hoskins propusieron que, en cambio, una respuesta de tipo Gill al monzón asiático induce una respuesta de onda de Rossby hacia el oeste que desencadena el descenso al oeste del monzón. Esto implica procesos similares a los de la teoría de las células de Hadley, pero la advección horizontal este-oeste modifica el equilibrio energético, enfocando el descenso en ciertas longitudes, a diferencia de las regiones ecuatoriales donde la advección horizontal es menos importante. El aire descendente no se origina en las regiones monzónicas, por lo que no es una circulación de Walker ; más bien, se origina en los vientos del oeste de latitudes medias y desciende a lo largo de isentropos atmosféricos . En la simulación de Rodwell y Hoskins 1996, la ubicación del descenso está controlada por la orografía justo al oeste de la región de descenso; el calentamiento sobre la topografía induce un flujo anticiclónico (en el sentido de las agujas del reloj) y, por lo tanto, un movimiento de aire frío hacia el sur hacia el este, aunque la dirección del viento medio modula la dirección longitudinal del forzamiento. Los vientos etesianos sobre Grecia pueden interpretarse como el flujo hacia el sur vinculado a la onda de Rossby. En 2019, Ossó et al. demostraron que las respuestas acopladas de la temperatura de la superficie del mar son importantes para inducir el descenso hacia el oeste del Mediterráneo oriental, ya que de lo contrario el monzón indio se encuentra demasiado al sur para inducir la respuesta de la onda de Rossby.
Investigaciones posteriores han indicado que el mecanismo de Rodwell-Hoskins puede ser inducido por monzones distintos del monzón indio. Por ejemplo, el monzón sudamericano puede inducir hundimientos en el Pacífico sudoriental y en la vertiente occidental de los Andes , y el alto del Pacífico norte puede ser producto del monzón norteamericano . Los anticiclones subtropicales se fortalecen posteriormente por el enfriamiento de los océanos y la retroalimentación de las nubes , y, según Miyasaka y Nakamura 2005, por el calentamiento solar (sensible) de la masa terrestre seca bajo la región de descenso. Por lo tanto, el mecanismo de Rodwell-Hoskins puede desempeñar un papel en la mayoría de los trópicos y subtrópicos globales, especialmente en el Mediterráneo, donde los anticiclones subtropicales son menos influyentes que en otros climas mediterráneos . Puede desempeñar un papel menor en la dinámica del anticiclón del hemisferio sur según Seager et al. 2003, y sólo un papel menor en la intensificación del Alto Pacífico Norte.
Según Kelly y Mapes (2013), en el modelo de atmósfera comunitaria, un fuerte monzón asiático puede extender el mecanismo de Rodwell-Hoskins a América del Norte, lo que provocaría la desecación del Atlántico occidental. Características de menor escala, como el desierto de Thar, también pueden resultar de este mecanismo.
Evidencia
De junio a agosto, el ascenso se produce sobre África y Asia, con centros sobre el norte de la Bahía de Bengala y África ecuatorial. El descenso se produce al oeste del monzón asiático, es decir, sobre el desierto de Kyzylkum , el Mediterráneo oriental, incluido el sudeste de Europa y el Sahara oriental, y en el Atlántico oriental. La longitud del descenso está relacionada con la orografía subyacente de los montes Zagros y Atlas , y las precipitaciones de verano son insignificantes en las zonas de descenso. El mecanismo de Rodwell-Hoskins parece ser menos importante para el desierto de Arabia , donde el enfriamiento por radiación y el posterior descenso pueden ser el factor clave.
El mecanismo "monzón-desierto" se ha identificado tanto en reanálisis climáticos como en simulaciones idealizadas y modelos climáticos . Otros fenómenos vinculados al mecanismo de Rodwell-Hoskins son:
- Las variaciones de isótopos de oxígeno en los corales del norte del Mar Rojo parecen correlacionarse con la intensidad del monzón indio.
- Los cambios en la circulación atmosférica del Cercano Oriente son sincrónicos con el monzón.
- Después del inicio del monzón indio, las intrusiones de aire seco provocan fluctuaciones en la intensidad del monzón africano, incluido un debilitamiento temporal de las precipitaciones.
Trascendencia
La intensidad del mecanismo de Rodwell-Hoskins es función de la latitud del monzón; el ascenso cerca del ecuador (como durante la temporada previa al monzón) no lo induce de manera efectiva. Según Rodwell y Hoskins 2001, el hecho de que el monzón africano sea un monzón tropical no induce un efecto Rodwell-Hoskins sustancial.
El aire obligado a descender por el mecanismo de Rodwell-Hoskins puede a su vez fluir hacia las zonas de convergencia de la región monzónica y alterar el comportamiento de los monzones; esto se conoce como el "mecanismo interactivo de Rodwell-Hoskins" y reduce la precipitación en el sector occidental de un monzón al importar aire seco/de baja energía a la región del monzón. Parece desempeñar un papel en la restricción de la extensión hacia el oeste del monzón de América del Norte , induciendo sequedad a lo largo de la costa oeste , y también en la limitación de la extensión hacia el sur del monzón de América del Sur.
Enomoto 2003 reconoció que el descenso forzado por el mecanismo Rodwell-Hoskins sobre el Mediterráneo y el Mar de Aral coincide con la región de "entrada" de la corriente en chorro asiática y, en consecuencia, las ondas de Rossby podrían entrar en la corriente en chorro a través de estas regiones ("patrón de la Ruta de la Seda") . Enomoto 2004 propuso que las ondas de Rossby que viajan a través de esta corriente en chorro eventualmente se acumulan sobre Japón e inducen la formación de un segundo anticiclón allí, un proceso que llamaron "mecanismo Monzón-Desierto-Jet" y que sugirieron que puede inducir olas de calor. en Japón. Esta estructura de la circulación atmosférica también ha sido descrita por otros investigadores. Además, las anomalías de vorticidad que se originan directamente en la salida del monzón pueden ingresar a la corriente en chorro como ondas de Rossby.
Di Capua et al. 2020 señaló que La Niña en el Océano Pacífico impulsa el mecanismo monzón-desierto mediante un acoplamiento con la circulación de Walker. Wu y Shaw 2016 propusieron que el mecanismo de Rodwell-Hoskins altera la temperatura potencial de la tropopausa al cambiar los puntos más cálidos relacionados con el monzón.
Paleoclima
La fuerza del descenso inducido por Rodwell-Hoskins es función de la fuerza del monzón. Por lo tanto, la variabilidad climática que afecta la intensidad de los monzones también puede alterar el descenso. A través del mecanismo de Rodwell-Hoskins, el desarrollo de la meseta tibetana durante el Cretácico al Eoceno y su efecto sobre el monzón indio pueden haber tenido efectos remotos en África y el Mediterráneo, y el mismo mecanismo puede ser responsable de La desecación del noroeste de la India hace entre 11 y 7 millones de años. Los efectos climáticos del mecanismo de Rodwell-Hoskins pueden haber influido en el clima oceánico durante la existencia y desintegración de Pangea en los últimos 250 millones de años.
Cuando la precesión (un ciclo clave de Milankovitch ) y la capa de hielo global alcanzan sus valores más bajos, un monzón indio intensificado puede inducir una sequía de verano más intensa en el Mediterráneo oriental, aunque el aumento de las precipitaciones de otoño/invierno puede anular la sequía. Una anticorrelación entre los monzones más húmedos del hemisferio norte durante el Holoceno y los subtrópicos más secos también puede explicarse por el efecto Rodwell-Hoskins, [45] al igual que la sequía en Omán y el Cercano Oriente durante la anomalía climática medieval y el Holoceno temprano . Por el contrario, los subtrópicos más húmedos durante el Plioceno pueden estar relacionados con una disminución de las precipitaciones sobre el Océano Índico oriental y la Bahía de Bengala.
Variabilidad climática
Los fenómenos asociados con el efecto Rodwell-Hoskins incluyen:
- Teleconexiones asociadas al dipolo del Océano Índico (IOD), en particular el desarrollo de trenes de ondas de Rossby. Un IOD positivo tendería a intensificar el monzón y el mecanismo de Rodwell-Hoskins, mientras que un IOD negativo tendería a debilitarlos.
- Durante los años en los que el monzón es inusualmente húmedo sobre Arizona , las Grandes Llanuras , el Medio Continente y el Noroeste del Pacífico están inusualmente secos.
- Irrupción del monzón en la India y baja inversión de temperatura en el Mar Arábigo .
- Cuando el monzón indio es más débil, por ejemplo después de la erupción del monte Katmai en 1912 , aumentan la nubosidad y las precipitaciones en el Mediterráneo.
- Erupciones volcánicas que provocan climas más húmedos en las regiones secas.
- Los veranos húmedos de 2002 y 2014 en el sur de Europa, cuando el monzón indio fue más débil de lo normal.
- Bollasina y Nigam 2011 propusieron que el hundimiento al noroeste del Hindu Kush interactúa con la topografía para producir la baja caloría indo-pakistaní .
- Yang 2021 propuso que la sequía del Sahel se debió a un descenso intensificado de Rodwell-Hoskins sobre África y terminó cuando el calentamiento de las temperaturas de la superficie del mar Atlántico disminuyó la diferencia de temperatura entre África y Asia.
- Anticorrelaciones entre las precipitaciones de Oriente Medio y el monzón asiático.
- Las temperaturas máximas se dan en el norte de la Península Arábiga .
- Errores de precipitación tipo dipolo en ciertos modelos climáticos.
- El desarrollo de depresiones tropicales de la alta troposfera sobre los océanos del hemisferio norte en verano.
- Aumento de las precipitaciones en el Mediterráneo oriental tras la liberación de aerosoles de sulfato .
- Correlaciones entre los sesgos monzónicos en el Océano Índico y la India, y los sesgos climáticos en África.
- Xiang et al. 2023 sugirió que la disminución del monzón indio provocada por aerosoles aumenta las precipitaciones en el Sahel y África central.
- Aumento de la sequía en las latitudes medias del hemisferio norte debido al aumento de la actividad monzónica.
Ondas atmosféricas similares a las del mecanismo de Rodwell-Hoskins también se encuentran en simulaciones climáticas en las que los monzones han sido modificados por cambios en la vegetación inducidos por aumentos de dióxido de carbono provocados por el hombre o un mayor calentamiento por condensación. Pueden desempeñar un papel en la alteración del clima europeo según Douville et al. 2000 y Gregory, Mitchell y Brady 1997, como la causa de la desecación en el Mediterráneo. [71] Al estudiar los resultados de algunos modelos climáticos, Cherchi et al. 2016 encontró tanto un mayor descenso como un desplazamiento del descenso hacia el oeste en respuesta al aumento de las precipitaciones monzónicas durante el siglo XXI.
Procesos alternativos
- Chen et al. 2001 propuso que el calentamiento del monzón aguas arriba puede inducir ondas de Rossby que generan anticiclones subtropicales a través de un forzamiento dirigido hacia el este, la dirección opuesta a la hipótesis de Rodwell-Hoskins dirigida hacia el oeste. Según Chen et al. 2022, sin embargo, este proceso no explica la estructura de la circulación atmosférica de verano.
- Una interacción similar a la de las células de Hadley entre el Mediterráneo y el monzón africano intensifica la sequía en el Mediterráneo.
- Las ondas Kelvin que se propagan hacia el este pueden inducir el descenso hacia el este de la región del monzón, lo cual es importante para inducir el máximo del Pacífico Norte en respuesta al máximo de Asia y el Atlántico Sur con respecto al monzón de América del Sur y también está conectado con las ondas de Kelvin bajas. nivelar la entrada de humedad a los monzones.
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