Las corrientes en chorro son corrientes de aire estrechas, serpenteantes y que fluyen rápidamente 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 sola corriente o fluir en varias direcciones, incluso opuestas a la dirección del resto del chorro.
Las corrientes en chorro más fuertes son los chorros polares alrededor de los vórtices polares , a 9 a 12 km (5,6 a 7,5 millas; 30 000 a 39 000 pies) sobre el nivel del mar, y los chorros subtropicales de mayor altitud y algo más débiles a 10 a 16 km (6,2 a 39 000 pies) sobre el nivel del mar. 9,9 millas; 33 000 a 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 producto de dos factores: el calentamiento atmosférico por la radiación solar que produce las células de circulación polares, de Ferrel y Hadley, a gran escala , 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 calor 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 Hadley. [3]
También existen otras corrientes en chorro. Durante el verano del hemisferio norte, se pueden formar chorros del este en regiones tropicales, típicamente donde el aire seco encuentra aire más húmedo a gran altura. Los jets de bajo nivel también son típicos de varias regiones como el centro de Estados Unidos. También hay corrientes en chorro en la termosfera . [4]
Los meteorólogos utilizan la ubicación de algunas de las corrientes en chorro como ayuda para el pronóstico del tiempo . La principal relevancia comercial de las corrientes en chorro está en los viajes aéreos, ya que el tiempo de vuelo puede verse dramáticamente afectado ya sea volando a favor o en contra de la corriente. A menudo, las aerolíneas trabajan para volar "con" la corriente en chorro para obtener importantes ahorros en costos de combustible y tiempo. Las rutas 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. Las turbulencias en aire despejado , un peligro potencial para la seguridad de los pasajeros de los aviones, se encuentran a menudo en las proximidades de una corriente en chorro, pero no crean una alteración sustancial de los tiempos de vuelo.
Los primeros indicios de este fenómeno vinieron del profesor estadounidense Elias Loomis (1811-1889) en el siglo XIX, 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 tormentas importantes. [5] Después de la erupción del volcán Krakatoa en 1883 , los observadores meteorológicos rastrearon y mapearon los efectos en el cielo durante varios años. Llamaron al fenómeno "corriente de humo ecuatorial". [6] [7] En la década de 1920, el meteorólogo japonés Wasaburo Oishi detectó la corriente en chorro desde un sitio cerca del Monte Fuji . [8] [9] Siguió los globos piloto ("pibals"), utilizados para medir la velocidad y dirección del viento, [10] a medida que se elevaban en el aire. El trabajo de Oishi pasó en gran medida desapercibido fuera de Japón porque fue publicado en esperanto , aunque cronológicamente se le debe acreditar el descubrimiento científico de las corrientes en chorro. Al piloto estadounidense Wiley Post (1898-1935), el primer hombre que dio la vuelta al mundo en solitario en 1933, a menudo se le atribuye algo de crédito por el descubrimiento de las corrientes en chorro. Post inventó un traje presurizado que le permitió volar a más de 6.200 metros (20.300 pies). El año anterior a su muerte, Post hizo varios intentos de realizar un vuelo transcontinental a gran altitud y notó que en ocasiones su velocidad terrestre excedía con creces su velocidad aérea. [11]
Al meteorólogo alemán Heinrich Seilkopf se le atribuye haber acuñado un término especial, Strahlströmung (literalmente " corriente en chorro "), para el fenómeno en 1939. [12] [13] Muchas fuentes atribuyen la comprensión real de la naturaleza de las corrientes en chorro al vuelo regular y repetido. Travesías de caminos durante la Segunda Guerra Mundial . Los viajeros notaron constantemente vientos de cola del oeste de más de 160 km/h (100 mph) en vuelos, por ejemplo, de Estados Unidos al Reino Unido. [14] De manera similar, en 1944 un equipo de meteorólogos estadounidenses en Guam , incluido Reid Bryson , tuvo suficientes observaciones para pronosticar vientos muy fuertes del oeste que frenarían los bombardeos que atacaban Japón. [15]
Las corrientes en chorro polares suelen ubicarse 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 son mucho más altas, entre 10 y 16 kilómetros. (33.000 y 52.000 pies). Las corrientes en chorro se desplazan lateralmente de forma espectacular 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 que actúa sobre esas masas, impulsa las corrientes en chorro. Los chorros polares, a menor altitud y a menudo invadiendo latitudes medias, afectan fuertemente el clima y la aviación. [16] [17] 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 del polo norte "sigue al sol" mientras migra lentamente hacia el norte a medida que ese hemisferio se calienta, y nuevamente hacia el sur a medida que se enfría. [18] [19]
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). [20]
Las corrientes en chorro suelen ser continuas a lo largo de largas distancias, pero las discontinuidades también son comunes. [21] La trayectoria del chorro normalmente tiene una forma de meandros, 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. [22] Las vaguadas de onda corta son ondas de menor escala superpuestas a las ondas de Rossby, con una escala de 1000 a 4000 kilómetros (600 a 2500 millas) de largo, [23] que se mueven a lo largo del patrón de flujo alrededor de gran escala, u onda larga, " crestas" y "depresiones" dentro de las ondas de Rossby. [24] Las corrientes en chorro pueden dividirse en dos cuando encuentran un nivel bajo en el 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). [21] Se han medido velocidades de 400 km/h (220 nudos; 250 mph). [25]
La corriente en chorro se mueve de oeste a este provocando cambios de clima. [26] Los meteorólogos ahora entienden que la trayectoria de las corrientes en chorro afecta los sistemas de tormentas ciclónicas en niveles más bajos de la atmósfera, por lo que el conocimiento de su curso se ha convertido en una parte importante del pronóstico del tiempo. Por ejemplo, en 2007 y 2012, Gran Bretaña experimentó graves inundaciones como resultado de que el chorro polar permaneciera hacia el sur durante el verano. [27] [28] [29]
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 finalmente causa el viento) es mayor dentro de la zona de transición. El viento no fluye directamente de la zona caliente a la fría, sino que es desviado por el efecto Coriolis y fluye a lo largo de la frontera entre ambas masas de aire. [30]
Todos estos hechos son consecuencias de la relación del viento térmico . El equilibrio de fuerzas que actúan sobre una parcela de aire atmosférico en dirección vertical es 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 del paquete en la dirección del desequilibrio: hacia arriba si la fuerza de flotación excede el peso, y hacia abajo si el peso excede la fuerza de flotación. El equilibrio en dirección vertical se denomina hidrostático . Más allá de los trópicos, las fuerzas dominantes actúan en 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 . Dado el equilibrio hidrostático y geostrófico, se puede derivar la relación del viento térmico: 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 hacia el norte y la otra caliente y menos densa hacia el sur, están separadas por un límite vertical y ese límite debe eliminarse, la diferencia de densidades dará como resultado el aire frío. masa deslizándose bajo la masa de aire más caliente y menos densa. El efecto Coriolis hará que la masa que se mueve hacia el polo 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 dirección al polo. Como resultado, los vientos desarrollan una componente hacia el este y esa componente crece 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. [30]
La relación del viento térmico 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 la socavación de las masas de aire subtropicales por las masas de aire polares más densas en el frente polar . Esto provoca un fuerte gradiente de presión norte-sur ( vorticidad potencial sur-norte ) en el plano horizontal, un efecto que es más significativo durante los eventos de rotura doble de ondas de Rossby . [31] A grandes altitudes, la falta de fricción permite que el aire responda libremente al fuerte gradiente de presión con baja presión a gran altitud sobre el polo. Esto da como resultado la formación de circulaciones de viento planetarios que experimentan una fuerte desviación de Coriolis y, por lo tanto, pueden considerarse "cuasi-geostróficas". La corriente en chorro del frente polar está estrechamente relacionada con el 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 un sentido relativamente estrecho. región. [21]
Un segundo factor que contribuye a un chorro concentrado es más aplicable al chorro subtropical que se forma en el límite hacia el polo de la célula de Hadley tropical , y de primer orden esta circulación es simétrica con respecto a la longitud. El aire tropical asciende hasta la tropopausa y se mueve hacia los polos antes de hundirse; esta es la circulación de las células de Hadley. Al hacerlo, 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 cualquier hemisferio), lo que para el aire que se mueve hacia el polo implica un aumento del componente occidental de los vientos [32] (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 familiar estructura de bandas de color; En Júpiter, estas células de convección funcionan mediante calentamiento interno. [25] Los factores que controlan el número de corrientes en chorro en una atmósfera planetaria es un área activa de investigación en meteorología dinámica. En los modelos, a medida que se aumenta el radio planetario, manteniendo fijos todos los demás parámetros, [ se necesita aclaración ] , el número de corrientes en chorro disminuye. [ cita necesaria ]
Se cree que la corriente en chorro subtropical que rodea la base de la vaguada superior en medio del océano [33] es una de las causas de que la mayoría de las islas hawaianas se hayan resistido a la larga lista de huracanes hawaianos que se han acercado. Por ejemplo, cuando el huracán Flossie (2007) se acercó y se disipó justo antes de tocar tierra, la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica de EE. UU. (NOAA) citó la cizalladura vertical del viento como se evidencia en la fotografía. [33]
En la Tierra, la corriente en chorro del polo norte es la más importante para la aviación y la predicción 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 del polo sur La corriente rodea principalmente la Antártida y, a veces, el extremo sur de América del Sur . Por tanto, el término corriente en chorro en estos contextos suele implicar la corriente en chorro del polo 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. [34] No sólo reduce el tiempo de vuelo, sino que también genera ahorros de combustible para la industria aérea. [35] [36] Dentro de América del Norte, el tiempo necesario para volar hacia el este a través del continente se puede reducir 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 hay un fenómeno conocido como turbulencia en aire claro (CAT), causado por la cizalladura del viento vertical y horizontal causada por las corrientes en chorro. [37] El CAT es más fuerte en el lado del aire frío del chorro, [38] al lado y justo debajo del eje del chorro. [39] Las turbulencias en aire despejado pueden hacer que los aviones se hundan y, por lo tanto, presentan 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 . [40] [41] Las corrientes en chorro pueden afectar los vuelos comerciales; algunos vuelos internacionales empujaron a los aviones comerciales a más de 800 mph en su trayectoria de vuelo, algo inaudito para un avión comercial. [42] [43]
Los científicos están investigando formas de aprovechar la energía eólica dentro de la corriente en chorro. Según una estimación del potencial de energía eólica en la corriente en chorro, sólo se necesitaría el uno por ciento para satisfacer las necesidades energéticas actuales del mundo. A finales de la década de 2000 se estimó que desarrollar la tecnología necesaria tardaría entre 10 y 20 años. [44] Hay dos artículos científicos importantes pero divergentes sobre la energía de la corriente en chorro. Archer y Caldeira [45] afirman que las corrientes en chorro de la Tierra podrían generar una potencia total de 1.700 teravatios (TW) y que el impacto climático de aprovechar esta cantidad sería insignificante. Sin embargo, Miller, Gans y Kleidon [46] afirman que las corrientes en chorro podrían generar una potencia total de sólo 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, el globo bomba japonés Fu-Go , un tipo de globo incendiario , fue diseñado como un arma barata destinada a aprovechar la corriente en chorro sobre el Océano Pacífico para alcanzar el costa oeste de Canadá y Estados Unidos . Relativamente ineficaces como armas, fueron utilizadas en uno de los pocos ataques a América del Norte durante la Segunda Guerra Mundial , causando seis muertes y pequeños daños. [47] Los científicos estadounidenses que estudiaban los globos pensaron que los japoneses podrían estar preparando un ataque biológico. [48]
El Niño-Oscilación del Sur (ENSO) influye en la ubicación promedio de las corrientes en chorro en los niveles superiores y provoca variaciones cíclicas en las precipitaciones y la temperatura en toda 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. [49] 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 en el continente. [50]
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. [51] Durante la porción del Niño de ENOS, el aumento de las precipitaciones cae a lo largo de la costa del Golfo y el sureste debido a una corriente en chorro polar más fuerte de lo normal y más hacia el sur. [52] Las nevadas son mayores que el promedio en el sur de las Montañas Rocosas 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. [53] 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. [54] [55] La corriente en chorro subtropical a través de los trópicos profundos del hemisferio norte aumenta debido al aumento de la convección en el Pacífico ecuatorial, lo que disminuye la ciclogénesis tropical dentro de los trópicos del Atlántico por debajo de lo normal y aumenta la actividad de los ciclones tropicales en el este. Pacífico. [56] En el hemisferio sur, la corriente en chorro subtropical se desplaza hacia el ecuador, o al norte, de su posición normal, lo que desvía los sistemas frontales y los complejos de tormentas para que no lleguen a las partes centrales del continente. [50]
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 y una corriente en chorro más al norte. [57] La trayectoria de la tormenta se desplaza lo suficiente hacia el norte como para traer condiciones más húmedas de lo normal (en forma de aumento de nevadas) a los estados del medio oeste, así como veranos calurosos y secos. [58] [59] Las nevadas están por encima de lo normal en el noroeste del Pacífico y en el oeste de los Grandes Lagos. [53] Al otro lado del Atlántico Norte, la corriente en chorro es más fuerte de lo normal, lo que dirige sistemas más fuertes con mayores precipitaciones hacia Europa. [60]
La evidencia sugiere que la corriente en chorro fue, al menos en parte, 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, arrastrando 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. [61]
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 velocidad promedio de 2,01 kilómetros (1,25 millas) por año, con una tendencia similar en la corriente en chorro del hemisferio sur . [62] [63] 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 en el Ártico , la reducción de la capa de nieve, los patrones de evapotranspiración y otras anomalías climáticas han provocado que el Ártico se caliente más rápido que otras partes del mundo, en lo que se conoce como amplificación del Ártico . En 2021-2022, se descubrió que desde 1979, el calentamiento dentro del Círculo Polar Ártico ha sido casi cuatro veces más rápido que el promedio mundial, [64] [65] y algunos puntos críticos en el área del Mar de Barents se calentaron hasta siete veces más rápido que el promedio mundial. [66] [67] 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 mundo continuará disminuyendo con cada década de calentamiento global como resultado de esta amplificación. Si este gradiente tiene una fuerte influencia en la corriente en chorro, eventualmente se volverá más débil y más variable en su curso, lo que permitiría que más aire frío del vórtice polar se filtrara en latitudes medias y frenara la progresión de las ondas de Rossby , lo que llevaría a clima más persistente y más extremo .
La hipótesis anterior está estrechamente asociada con Jennifer Francis , quien la propuso por primera vez en un artículo de 2012 del que fue coautor Stephen J. Vavrus. [68] 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, [69] esto fue contradicho por los modelos climáticos, con simulaciones PMIP2 que encontraron en 2010 que la oscilación ártica era mucho más débil y más negativo durante el Último Máximo Glacial , y sugiere que los períodos más cálidos tienen una fase positiva AO más fuerte y, por lo tanto, fugas menos frecuentes del aire del vórtice polar. [70] 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 ha resultado en un vórtice más débil y más perturbado" . 71] 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, [72] 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. [73]
En 2013, otras investigaciones de Francisco relacionaron las reducciones en el hielo marino del Ártico con el clima extremo del verano en las latitudes medias del norte, [74] mientras que otras investigaciones de ese año identificaron vínculos potenciales entre las tendencias del hielo marino del Ártico y las precipitaciones más extremas en el verano europeo. . [75] En ese momento, también se sugirió que esta conexión entre la amplificación del Ártico y los patrones de corriente en chorro estuvo involucrada en la formación del huracán Sandy [76] y jugó un papel en la ola de frío norteamericana de principios de 2014 . [77] [78] En 2015, el siguiente estudio de Francis concluyó que los patrones de corriente en chorro altamente amplificados están ocurriendo con mayor frecuencia en las últimas dos décadas. Por lo tanto, las continuas emisiones que atrapan calor favorecen una mayor formación de fenómenos extremos causados por condiciones climáticas prolongadas. [79]
Los estudios publicados en 2017 y 2018 identificaron los 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 la ola de calor de Pakistán de 2010. inundaciones , y sugirió que todos estos patrones estaban relacionados con la amplificación del Ártico. [80] [81] Trabajos adicionales de Francis y Vavrus ese año sugirieron que el calentamiento ártico amplificado se observa como más fuerte en 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 de viento térmico, las velocidades decrecientes generalmente se encuentran al sur de las áreas con aumentos geopotenciales. [82] En 2017, Francis explicó sus hallazgos al Scientific American : "Se está transportando mucho más vapor de agua hacia el norte mediante grandes oscilaciones en la corriente en chorro. Esto 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 gran parte 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". [83]
En un estudio de 2017 realizado por el climatólogo Dr. Judah Cohen y varios de sus asociados de investigación, Cohen escribió que "[el] cambio en los estados de los vórtices polares puede explicar la mayoría de las tendencias recientes de enfriamiento invernal en las latitudes medias de Eurasia". [84] 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 con el enfriamiento continental invernal de latitudes medias. [85] 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%. [86] Un estudio de 2021 encontró que una alteración del vórtice polar estratosférico está relacionada con un clima invernal extremadamente frío en partes de Asia y América del Norte, incluida la ola de frío norteamericana de febrero de 2021 . [87] [88] Otro estudio de 2021 identificó una conexión entre la pérdida de hielo marino en el Ártico y el aumento de tamaño de los incendios forestales en el oeste de los Estados Unidos . [89]
Sin embargo, debido a que las observaciones específicas se consideran observaciones de corto plazo, existe una incertidumbre considerable en las conclusiones. Las observaciones climatológicas requieren varias décadas para distinguir definitivamente diversas formas de variabilidad natural de las tendencias climáticas. [90] Este punto fue enfatizado en revisiones de 2013 [91] y 2017. [92] Un estudio de 2014 concluyó que la amplificación del Ártico disminuyó significativamente la variabilidad de la temperatura de la estación fría en el hemisferio norte en las últimas décadas. El aire frío del Ártico penetra hoy más rápidamente en las latitudes más bajas y cálidas durante el otoño y el invierno, una tendencia que se prevé continuará en el futuro excepto durante el verano, lo que pone en duda si los inviernos traerán más extremos fríos. [93] 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 50 años, encontró una fuerte disminución de las olas de frío en latitudes medias del norte desde la década de 1980. [94]
Además, una serie de datos de observación a largo plazo recopilados durante la década de 2010 y publicados en la década de 2020 sugieren ahora 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 las latitudes medias. [95] [96] La investigación de modelos de última generación de PAMIP (Proyecto de intercomparación de modelos de amplificación polar) mejoró los hallazgos de PMIP2 de 2010: encontró que la disminución del hielo marino debilitaría la corriente en chorro y aumentaría la probabilidad de tormentas atmosféricas. bloqueo, pero la conexión fue muy pequeña y, por lo general, insignificante en comparación con la variabilidad interanual. [97] [98] 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 corriente en chorro. variabilidad natural. [99]
Además, un estudio de 2021 encontró que, si bien las corrientes en chorro se habían movido lentamente hacia los polos desde 1960, como predijeron los modelos, no se debilitaron, a pesar de un pequeño aumento en la ondulación. [100] Un nuevo análisis realizado en 2022 de los datos de observación de aeronaves recopilados entre 2002 y 2020 sugirió que la corriente en chorro del Atlántico Norte en realidad se había fortalecido. [101] Finalmente, un estudio de 2021 pudo reconstruir los patrones de las corrientes en chorro durante los últimos 1250 años basándose en núcleos de hielo de Groenlandia y encontró que todos los cambios observados recientemente permanecen dentro del rango de variabilidad natural: el momento más temprano probable de divergencia es en 2060, bajo la Ruta de Concentración Representativa 8.5 que implica una aceleración continua de las emisiones de gases de efecto invernadero. [102]
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 a alrededor de 60° de latitud. El chorro nocturno polar se mueve a mayor altura (unos 24.000 metros (80.000 pies)) que durante el verano. [103] Durante estos meses oscuros, el aire sobre los polos se vuelve mucho más frío que el aire sobre el ecuador. Esta diferencia de temperatura da lugar a diferencias extremas de presión del aire en la estratosfera que, cuando se combinan con el efecto Coriolis, crean los chorros nocturnos polares, que corren hacia el este a una altitud de unos 48 kilómetros (30 millas). [104] El vórtice polar está rodeado por el chorro nocturno polar. El aire más cálido sólo 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 . [105]
Hay máximos de viento en los niveles inferiores de la atmósfera que también se denominan chorros.
Se forma un chorro de barrera en los niveles bajos justo aguas arriba de las cadenas montañosas, y las montañas obligan al chorro a orientarse paralelo a las montañas. La barrera montañosa aumenta la fuerza del viento a baja altura en un 45 por ciento. [106] En las Grandes Llanuras de América del Norte , un chorro de bajo nivel que se dirige hacia el sur ayuda a alimentar la actividad de tormentas nocturnas durante la estación cálida, normalmente en forma de sistemas convectivos de mesoescala que se forman durante las horas de la noche. [107] Un fenómeno similar se desarrolla en toda Australia, que atrae la humedad hacia los polos desde el Mar del Coral hacia las mínimas que se forman principalmente en las partes suroeste del continente . [108]
Los chorros costeros de bajo nivel están relacionados con un marcado contraste entre las altas temperaturas sobre la tierra y las temperaturas más bajas sobre el mar y desempeñan un papel importante en el clima costero, dando lugar a fuertes vientos paralelos a la costa. [109] [110] [111] La mayoría de los chorros costeros están asociados con los sistemas oceánicos de alta presión y las bajas térmicas sobre la tierra. [111] [112] Estos chorros se encuentran principalmente a lo largo de corrientes marinas frías de la frontera oriental, en regiones de surgencias frente a la costa de California, Perú-Chile, Benguela, Portugal, Canarias y Australia Occidental, y frente a la costa de Yemen-Omán. [113] [114] [115]
Un chorro de salida de un valle es una fuerte corriente de aire elevada que emerge por encima de la intersección del valle y su llanura adyacente. Estos vientos frecuentemente alcanzan 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 en la superficie debajo del chorro tienden a ser sustancialmente más débiles, incluso cuando son lo suficientemente fuertes como para sacudir la vegetación.
Es probable que los chorros de salida de los valles se encuentren en regiones de valles que exhiben sistemas de vientos montañosos diurnos, como los de las cadenas montañosas secas de Estados Unidos. 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 del valle. [116]
Hay varios jets importantes de bajo nivel en África. En el Sahara se forman numerosos chorros de bajo nivel y son importantes para levantar el 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 , [117] la fuente individual 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 , [118] y suministra vapor de agua al Monzón Asiático . [119] Los chorros de bajo nivel del este que se forman en los valles dentro del sistema de Rift de África Oriental ayudan a explicar las escasas precipitaciones en África Oriental y respaldan las altas precipitaciones en la selva tropical de la cuenca del Congo . [120] La formación de la baja térmica sobre el norte de África conduce a una corriente en chorro de bajo nivel hacia el oeste de junio a octubre, que proporciona la entrada húmeda al monzón de África occidental . [121]
Aunque técnicamente no es un chorro de bajo nivel, el chorro de nivel medio del este africano (entre 3.000 y 4.000 m sobre la superficie) también es una característica climática importante en África. Ocurre durante el verano del hemisferio norte entre 10°N y 20°N arriba en la región del Sahel en África occidental. [122] Se considera que la corriente en chorro de nivel medio de África oriental desempeña un papel crucial en el monzón de África occidental , [123] y ayuda a formar las ondas tropicales que se mueven a través de los océanos Atlántico tropical y Pacífico oriental durante la estación cálida. [124]
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