Dramático aumento de la fuerza de un ciclón tropical
Bucle satelital infrarrojo del huracán Jova que experimentará una rápida intensificación en septiembre de 2023 [1] [2]
La intensificación rápida (RI) es cualquier proceso en el que un ciclón tropical se fortalece dramáticamente en un corto período de tiempo. Las agencias de pronóstico de ciclones tropicales utilizan diferentes umbrales para designar eventos de intensificación rápida, aunque la definición más utilizada estipula un aumento en los vientos máximos sostenidos de un ciclón tropical de al menos 30 nudos (55 km/h; 35 mph) en un período de 24 horas. período. Sin embargo, los períodos de rápida intensificación suelen durar más de un día. Aproximadamente entre el 20% y el 30% de todos los ciclones tropicales experimentan una rápida intensificación, incluida la mayoría de los ciclones tropicales con velocidades máximas de viento superiores a 51 m/s (180 km/h; 110 mph).
La rápida intensificación constituye una importante fuente de error en la predicción de ciclones tropicales , y su previsibilidad se cita comúnmente como un área clave para mejorar. Los mecanismos físicos específicos que subyacen a la rápida intensificación y las condiciones ambientales necesarias para sustentar una rápida intensificación no están claros debido a las complejas interacciones entre el entorno que rodea a los ciclones tropicales y los procesos internos dentro de las tormentas. Los fenómenos de intensificación rápida suelen estar asociados con temperaturas cálidas de la superficie del mar y la disponibilidad de aire húmedo y potencialmente inestable . El efecto de la cizalladura del viento sobre los ciclones tropicales es muy variable y puede permitir o impedir una rápida intensificación. Los eventos de rápida intensificación también están relacionados con la aparición de torres calientes y estallidos de convección fuerte dentro de la región central de los ciclones tropicales, pero no se sabe si tales estallidos convectivos son una causa o un subproducto de la rápida intensificación.
La frecuencia de la rápida intensificación ha aumentado en las últimas cuatro décadas a nivel mundial, tanto en aguas abiertas como cerca de las costas. La mayor probabilidad de una rápida intensificación se ha relacionado con una mayor tendencia de los entornos de ciclones tropicales a permitir la intensificación como resultado del cambio climático . Estos cambios pueden surgir del calentamiento de las aguas oceánicas y de la influencia del cambio climático en las características termodinámicas de la troposfera .
No existe una definición globalmente consistente de intensificación rápida. Los umbrales para una intensificación rápida (por la magnitud del aumento de los vientos máximos sostenidos y la brevedad del período de intensificación) se basan en la distribución de casos de intensificación de alto percentil en las respectivas cuencas de ciclones tropicales . [3] Los umbrales también dependen del período promedio utilizado para evaluar los vientos de la tormenta. [4] [a] En 2003, John Kaplan de la División de Investigación de Huracanes y Mark DeMaria del Equipo de Meteorología Regional y de Mesoescala de la Universidad Estatal de Colorado definieron la intensificación rápida como un aumento de los vientos máximos sostenidos de un minuto de un ciclón tropical de al menos al menos 30 nudos (55 km/h; 35 mph) en un período de 24 horas. Este aumento de los vientos corresponde aproximadamente al percentil 95 de los cambios de intensidad de los ciclones tropicales del Atlántico sobre el agua entre 1989 y 2000. [6] [7] Estos umbrales para definir la intensificación rápida se utilizan comúnmente, pero en la literatura científica relacionada se utilizan otros umbrales. [8] El Centro Nacional de Huracanes (NHC) de Estados Unidos refleja los umbrales de Kaplan y DeMaria en su definición de intensificación rápida. [9] El NHC también define una cantidad similar, profundización rápida , como una disminución de la presión barométrica mínima en un ciclón tropical de al menos 42 mbar (1,2 inHg ) en 24 horas. [10]
Características
Alrededor del 20 al 30% de todos los ciclones tropicales experimentan al menos un período de rápida intensificación, incluida la mayoría de los ciclones tropicales con vientos superiores a 51 m/s (180 km/h; 110 mph). [11] La tendencia de los ciclones tropicales fuertes a haber experimentado una rápida intensificación y la poca frecuencia con la que las tormentas se fortalecen gradualmente hasta alcanzar intensidades fuertes conduce a una distribución bimodal en las intensidades globales de los ciclones tropicales, siendo más comunes los ciclones tropicales más débiles y más fuertes que los ciclones tropicales de intensidad intermedia. fortaleza. [12] Los episodios de intensificación rápida suelen durar más de 24 horas. [3] Dentro del Atlántico Norte, las tasas de intensificación son en promedio más rápidas para las tormentas con velocidades máximas de viento sostenido durante un minuto de 70 a 80 nudos (130 a 150 km/h; 80 a 90 mph). En el suroeste del Océano Índico , las tasas de intensificación son más rápidas para las tormentas con velocidades máximas de viento sostenido durante diez minutos de 65 a 75 nudos (120 a 140 km/h; 75 a 85 mph). Los ciclones tropicales más pequeños tienen más probabilidades de sufrir cambios rápidos de intensidad, incluida una rápida intensificación, potencialmente debido a una mayor sensibilidad de sus entornos circundantes. [13] El huracán Patricia experimentó un aumento de 54 m/s (190 km/h; 120 mph) en sus vientos máximos sostenidos durante 24 horas en 2015, estableciendo un récord mundial de aumento de la velocidad del viento en 24 horas. [14] Patricia también tiene el récord de la mayor disminución de presión en 24 horas según datos del RSMC, profundizando 97 mbar (2,9 inHg). [14] Sin embargo, otras estimaciones sugieren que la presión central del tifón Forrest puede haberse profundizado hasta 104 mbar (3,1 inHg) en 1983 , y la Organización Meteorológica Mundial enumera la tasa de intensificación de Forrest como la más rápida registrada. [14] [15] En 2019, el Centro Conjunto de Alerta de Tifones (JTWC) estimó que los vientos del ciclón Ambali aumentaron en 51 m/s (180 km/h; 110 mph) en 24 horas, lo que marca el viento más alto en 24 horas. aumento de velocidad de un ciclón tropical en el hemisferio sur desde al menos 1980. [16] [17]
Los estallidos de convección en la región central de los ciclones tropicales están asociados con una rápida intensificación.
Los ciclones tropicales con frecuencia se vuelven más simétricos antes de una rápida intensificación, con una fuerte relación entre el grado de simetría de una tormenta durante el desarrollo inicial y su tasa de intensificación. Sin embargo, la aparición asimétrica de fuertes convección y torres calientes cerca del núcleo interno de los ciclones tropicales también puede presagiar una rápida intensificación. [3] El desarrollo de convección profunda localizada (denominada "ráfagas convectivas" [18] ) aumenta la organización estructural de los ciclones tropicales en la troposfera superior y compensa el arrastre de aire más seco y estable desde la estratosfera inferior , [19] pero si Los estallidos de convección profunda inducen una rápida intensificación o viceversa, no está claro. [3] [19] Las torres calientes han estado implicadas en una rápida intensificación, aunque, desde el punto de vista del diagnóstico, se han observado impactos variados en las cuencas. [20] La frecuencia y la intensidad de los rayos en la región del núcleo interno pueden estar relacionadas con una rápida intensificación. [21] [22] [23] Un estudio de ciclones tropicales muestreados por la Misión de Medición de Lluvias Tropicales sugirió que las tormentas que se intensificaban rápidamente se distinguían de otras tormentas por la gran extensión y la alta magnitud de las precipitaciones en sus regiones centrales internas. [24] Sin embargo, los mecanismos físicos que impulsan una rápida intensificación no parecen ser fundamentalmente diferentes de aquellos que impulsan tasas más lentas de intensificación. [25]
Las características de los entornos en los que las tormentas se intensifican rápidamente no difieren mucho de aquellos en los que se generan tasas de intensificación más lentas. [11] Las altas temperaturas de la superficie del mar y el contenido de calor oceánico son potencialmente cruciales para permitir una rápida intensificación. [19] Las aguas con fuertes gradientes horizontales de TSM o una fuerte estratificación de salinidad pueden favorecer flujos de entalpía y humedad más fuertes entre el aire y el mar, proporcionando condiciones más propicias para una rápida intensificación. [27] La presencia de un entorno favorable por sí sola no siempre conduce a una rápida intensificación. [28] La cizalladura vertical del viento añade incertidumbre adicional a la hora de predecir el comportamiento de la intensidad de la tormenta y el momento de su rápida intensificación. La presencia de cizalladura del viento concentra la energía potencial convectiva disponible (CAPE) y la helicidad y fortalece la afluencia dentro de la región de cizalladura descendente [b] del ciclón tropical. Tales condiciones favorecen una vigorosa convección giratoria, que puede inducir una rápida intensificación si se ubica lo suficientemente cerca del núcleo de alta vorticidad del ciclón tropical . Sin embargo, la cizalladura del viento también produce simultáneamente condiciones desfavorables para la convección dentro de la región de cizalladura superior [b] de un ciclón tropical al arrastrar aire seco hacia la tormenta e inducir el hundimiento . Estas condiciones de cizallamiento ascendente pueden trasladarse a las regiones de cizallamiento descendente inicialmente favorables, volviéndose perjudiciales para la intensidad del ciclón tropical e impidiendo una rápida intensificación. [11] Las simulaciones también sugieren que los episodios de intensificación rápida son sensibles al momento de la cizalladura del viento. [27] Los ciclones tropicales que se intensifican rápidamente en presencia de una cizalladura del viento moderada (5 a 10 m/s (20 a 35 km/h; 10 a 20 mph)) pueden exhibir estructuras convectivas igualmente asimétricas. [29] En tales casos, el flujo de salida del ciclón tropical cortado puede interactuar con el medio ambiente circundante de manera que reduzca localmente la cizalladura del viento y permita una mayor intensificación. [30] La interacción de los ciclones tropicales con las vaguadas de la alta troposfera también puede favorecer una rápida intensificación, especialmente cuando se trata de vaguadas con longitudes de onda más cortas y mayores distancias entre la vaguada y el ciclón tropical. [27]
En entornos favorables para una rápida intensificación, los procesos internos estocásticos dentro de las tormentas desempeñan un papel más importante en la modulación de la tasa de intensificación. En algunos casos, el inicio de una rápida intensificación está precedido por la gran liberación de inestabilidad convectiva del aire húmedo (caracterizada por una temperatura potencial equivalente alta ), lo que permite un aumento de la convección alrededor del centro del ciclón tropical. [11] Los eventos de intensificación rápida también pueden estar relacionados con el carácter y la distribución de la convección alrededor del ciclón tropical. Un estudio indicó que un aumento sustancial de las precipitaciones estratiformes durante la tormenta significó el comienzo de una rápida intensificación. [3] En 2023, un estudio del Centro Nacional de Investigación Atmosférica sobre la rápida intensificación utilizando simulaciones por computadora identificó dos vías para que los ciclones tropicales se intensifiquen rápidamente. En el modo "maratón" de intensificación rápida, las condiciones ambientales propicias, incluida una baja cizalladura del viento y altas TSM, promueven la intensificación simétrica del ciclón tropical a un ritmo relativamente moderado durante un período prolongado. El modo "sprint" de intensificación rápida es más rápido y breve, pero normalmente ocurre en condiciones que durante mucho tiempo se supusieron desfavorables para la intensificación, como en presencia de una fuerte cizalladura del viento. Este modo más rápido implica ráfagas convectivas eliminadas del centro del ciclón tropical que pueden reorganizar la circulación de la tormenta o producir un nuevo centro de circulación. Los ciclones tropicales modelados que se sometieron al modo sprint de rápida intensificación tendieron a alcanzar su punto máximo a intensidades más bajas (vientos sostenidos por debajo de 51 m/s (185 km/h; 115 mph)) que aquellos que se sometieron al modo maratón de rápida intensificación. [31] [32]
El ciclón Marcus fue un caso en el que los pronósticos de intensidad operativa predijeron con éxito una rápida intensificación con la ayuda de las ayudas de pronóstico de RI. [43]
Debido a que los errores de pronóstico en plazos de 24 horas son mayores para los ciclones tropicales que se intensifican rápidamente que en otros casos, los pronósticos operativos no suelen representar una intensificación rápida. [43] Se han desarrollado herramientas de pronóstico probabilístico y determinista para aumentar la confianza en el pronóstico y ayudar a los pronosticadores a anticipar episodios de intensificación rápida. Estas ayudas se han integrado en los procedimientos operativos de pronóstico de los Centros Meteorológicos Regionales Especializados (CMRE) y se tienen en cuenta en los pronósticos de intensidad de ciclones tropicales en todo el mundo. [34] Por ejemplo, el Índice de Intensificación Rápida (RII), una cuantificación de la probabilidad de una rápida intensificación para distintos grados de aumento del viento basada en pronósticos de parámetros ambientales [44] , es utilizado por el CMRE Tokio-Typhoon Center , la Oficina Australiana. de Meteorología (BOM) y el NHC. [34] En el CMRE de La Reunión se está desarrollando un producto de predicción de la intensidad para el Océano Índico sudoccidental basado en herramientas desarrolladas en otras cuencas de ciclones tropicales. [13] La Ayuda de Predicción Rápida de Intensidad (RIPA) aumenta el pronóstico de intensidad de consenso proporcionado por la principal ayuda de pronóstico de intensidad de ciclones tropicales del JTWC si se evalúa y se ha utilizado desde 2018 al menos un 40% de probabilidad de intensificación rápida. [34] El JTWC informaron que una gran tendencia creciente en la probabilidad de una intensificación rápida evaluada utilizando RIPA se asoció con mayores probabilidades de una intensificación rápida. El JTWC también está experimentando con ayudas adicionales para el pronóstico de la intensificación rápida basándose en una variedad de métodos estadísticos. [34] También se están desarrollando y utilizando en operaciones de otras agencias de pronóstico, como la Administración Meteorológica de Corea y el Departamento Meteorológico de la India , herramientas de pronóstico de la intensidad que incorporan predictores para una intensificación rápida. [45]
Tendencias
El primer informe del grupo de trabajo del Sexto Informe de Evaluación del IPCC , publicado en 2021, evaluó que la ocurrencia global de intensificación rápida probablemente aumentó durante las cuatro décadas anteriores (durante el período de datos satelitales confiables), con una "confianza media" en este cambio excediendo el efecto de la variabilidad climática natural y, por tanto, derivados del cambio climático antropogénico . [46] : 1519, 1585 La probabilidad de que un ciclón tropical con vientos huracanados experimente una rápida intensificación ha aumentado del 1 por ciento en la década de 1980 al 5 por ciento. [47] Desde el decenio de 1980 también se han observado aumentos estadísticamente significativos en la frecuencia de ciclones tropicales que experimentan múltiples episodios de rápida intensificación. [48] Estos aumentos se han observado en las diversas cuencas de ciclones tropicales y pueden estar asociados con las propiedades termodinámicas de los entornos que se vuelven cada vez más propicios para la intensificación como resultado de las emisiones antropogénicas. [7] Las reducciones de la cizalladura del viento debido al cambio climático también pueden aumentar la probabilidad de una rápida intensificación. [49] [47] La frecuencia de la rápida intensificación dentro de los 400 km (250 millas) de las costas también se ha triplicado entre 1980 y 2020. Esta tendencia puede deberse a un calentamiento de las aguas costeras y una tendencia hacia el oeste en las ubicaciones de los picos de los ciclones tropicales. intensidades derivadas de cambios más amplios en los flujos directivos ambientales . [50] También se ha observado un aumento a largo plazo en la magnitud de la rápida intensificación en el Atlántico central y tropical, así como en el Pacífico norte occidental. [51] [52] Sin embargo, las proyecciones climáticas CMIP5 sugieren que las condiciones ambientales a finales del siglo XXI pueden ser menos favorables para una rápida intensificación en todas las cuencas de ciclones tropicales fuera del Océano Índico Norte. [53]
^ La velocidad sostenida del viento registrada depende del período de tiempo durante el cual se promedian las velocidades del viento casi instantáneas. A diferencia de las mediciones de ráfagas de viento , las mediciones de viento sostenido se tratan como representativas del viento medio de fondo. El estándar de la Organización Meteorológica Mundial para medir el viento medio es un promedio de 10 minutos, pero también se utilizan comúnmente períodos de promedio de 1 y 3 minutos para estimar las velocidades del viento de los ciclones tropicales. [5]
^ ab El lado descendente de un ciclón tropical es el lado en la dirección del vector de cizalladura del viento, análogo a la dirección del viento. El lado de cizalladura de un ciclón tropical es el lado opuesto a la dirección del vector de cizalladura del viento, análogo a la dirección del viento.
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