Frecuencia Incrementada de Los Eventos Extremos de El Niño Debido Al Calentamiento Invernadero

7/26/2019 Frecuencia Incrementada de Los Eventos Extremos de El Niño Debido Al Calentamiento Invernadero

http://slidepdf.com/reader/full/frecuencia-incrementada-de-los-eventos-extremos-de-el-nino-debido-al-calentamiento 1/8

Frecuencia incrementada de los sucesos extremos de

El Niño debido al calentamiento invernadero

Los sucesos de El Niño son un rasgo prominente de la variabilidadclimática con impactos climáticos globales. El episodio de 1997/98, a

menudo referido como el suceso climático del siglo veinte!, " El Niñoe#tremo de 198$/8%, present& una e#tensi&n pronunciada dirigida

'acia el este de la piscina cálida del (ac)*co oeste " desarrollo de laconvecci&n atmosf+rica, " por lo tanto un gran aumento en la lluvia,en el usualmente fr)o " seco (ac)*co este ecuatorial. al masiva

reorgani-aci&n de la convecci&n atmosf+rica, la cual de*nimos comoEl Niño e#tremo, perturb& severamente los patrones climáticos

globales, afectando ecosistemas, agricultura, ciclones tropicales,inundaci&n, incendios forestales, seu)as " otros sucesos climáticos

e#tremos a nivel mundial. ambios potenciales en tales ocurrencias

e#tremas de El Niño podr)an tener profundas consecuencias socioecon&micas. 0u) presentamos evidencia de modeli-aci&n climáticapara una duplicaci&n en las ocurrencias en las respuestas futuras al

calentamiento invernadero. Estimamos el cambio mediante la adici&nde resultados de los modelos climáticos en las bases de datos multimodelo 23(% 4ref. 156 " 23( 4ref. 116, " una f)sica perturbada en

conunto. La frecuencia incrementada surge de un calentamiento dela super*cie pro"ectado en el (ac)*co ecuatorial este ue ocurre más

rápido ue en las aguas oceánicas circundantes, facilitando másocurrencias de la convecci&n atmosf+rica en la regi&n ecuatorial este.

Los eventos e#tremos de El Niño de 19%$/8% " 1997/98 estuvieron

caracteri-ados por un calentamiento e#cepcional, con temperaturasdel mar super*cial 4s6 ma"ores a $8 : e#tendi+ndose al (ac)*co

ecuatorial este. Esto llev& a un despla-amiento 'acia el ecuador en la-ona de convergencia intertropical 43;6, " por ende lluvia intensa en

el (ac)*co este donde normalmente prevalecen las condiciones de fr)o" seuedad. Esta ma"or reorgani-aci&n de la convecci&n atmosf+rica

perturb& severamente los patrones climáticos globales e incentiv&desastres naturales ma"ores. <currieron inundaciones catastr&*cas

en la regi&n ecuatorial este del Ecuador " del norte del (er=, " lasregiones vecinas al norte " al sur e#perimentaron severas seu)as4>ig. suplementaria 16 Las condiciones an&malas causaron

perturbaciones climáticas ampliamente diseminadas, inclu"endo ladesaparici&n de vida marina " el die-mo de la poblaci&n de las aves

nativas en las 3slas ?alápagos, " la severa decoloraci&n de los coralesen el (ac)*co " más allá. Los impactos se e#tendieron a todos los

continentes " el evento de 1997/98 por s) solo caus& entre % " @billones de d&lares en daño " se cobr& un estimado de $%555 vidas

'umanas a nivel mundial.



Los devastadores impactos e#igen una e#aminaci&n sobre si el

calentamiento invernadero alterará la frecuencia de semeanteseventos e#tremos de El Niño. i bien muc'os estudios 'an e#aminado

los efectos del calentamiento pro"ectado en el estado promedio del(ac)*co, la diversidad de El Niño " sus telecone#iones, el problema de

c&mo cambiará El Niño a=n no 'a sido investigado. 0u) mostramosue el calentamiento invernadero conduce a un incrementosigni*cativo en la frecuencia de dic'os sucesos.

e contrastan las caracter)sticas entre los sucesos e#tremos "moderados de El Niño usando los conuntos de datos disponibles,enfocándose en los de AiciembreEnero>ebrero 4AE> o AB> en ingl+s6,

la estaci&n pico de los eventos de El Niño. Aurante los sucesosmoderados, los cuales inclu"en El Niño can&nico " El Niño 2odoCi, la

frontera este de la piscina cálida o Darm pool 4indicada por la

isoterma de $8 :, morada, >ig. 1a6 " la -ona convectiva atmosf+ricase mueven 'acia el este usto al este de la Aate Line1. La 3; sesit=a al norte del Ecuador, " la lluvia an&malamente sobre el (ac)*co

ecuatorial es poco signi*cativa 4>ig.1a6.

Aurante El Niño e#tremo, la piscina cálida se e#pande 'acia el este "eventualmente cubre todo el (ac)*co ecuatorial 4>ig.1b6, debilitando

marcadamente los gradientes de ecuatorial esteoeste "meridional 4>ig. 1c,d6 siendo este =ltimo de*nido como la diferencia

entre el norte fuera de la -ona ecuatorial 48: N, posici&n 3;6 " el

(ac)*co ecuatorial. onsecuentemente, la convecci&n ue sigue lass más altas, se e#tiende 'acia el este " la 3; se despla-a 'aciael ecuador, conduciendo a la convecci&n atmosf+rica " a una lluviae#traordinaria 4F mm por d)a, verde, >ig. 1b6 en el normalmente

seco (ac)*co ecuatorial este. 0'), los vientos del este sonreempla-ados por los del oeste, lo cual suprime la surgencia

ecuatorial este, refor-ando las e#cepcionalmente altas s en estaregi&n. En asociaci&n, la lluvia promedio del área Niño% se incrementa

de forma no linear con la Niño % 4>ig. 1c6 " el gradiente de meridional 4>ig. 1d6.

Esta impresionante no linealidad de la lluvia es el rasgo distintivo de

El Niño e#tremo, reGeando el despla-amiento pronunciado en la -onaconvectiva, con simultáneo debilitamiento de los gradientes de

en el (ac)*co ecuatorial este 4>ig. umplementaria %6. La lluvia de ElNiño es entonces un buen indicador de El Niño e#tremo,

particularmente porue son la convecci&n an&mala " la lluvia las uea su ve- inGuencian el clima global. La lluvia es tambi+n unae#celente medida para el calor de condensaci&n de la atm&sfera,

aportando entonces una m+trica efectiva para las anomal)as de

1 L)nea imaginaria en la super*cie siguiendo 4apro#imadamente6 elmeridiano 185.



circulaci&n atmosf+rica de gran escala. La no linealidad de la lluvia "a

observada puede ser medida por su oblicuidad, la cual es ma"or ueuno en el periodo desde 1979. Ae*nimos El Niño e#tremo como un

suceso durante el cual tiene lugar la reorgani-aci&n masiva de laatm&sfera, conllevando a la lluvia del Niño% ue e#cede los mm por

d)a similar a una de*nici&n previa ue usaba un umbral de anomal)ade lluvia en el (ac)*co este. Nuestra de*nici&n identi*cadistintivamente los sucesos de 198$/8% " 1997/98 como El Niños

e#tremos. Los cambios de gran escala e#traordinarios en el (ac)*cotropical durante El Niño e#tremo signi*can ue tales sucesos pueden

inducir oscilaciones e#tremas de la -ona de convergencia del (ac)*cour 4(;6 4a los cuales se re*ere como sucesos de (; -onales6,

como ocurri& en 198$/8% " 1997/98 4refs 8, 96. in embargo, lossucesos de (; -onal tambi+n pueden ocurrir sin El Niños e#tremos,

como en 1991/9$. Aurante el suceso de 1991/9$ las observaciones "los reanálisis mostraron ue la isoterma de $8 :, las isopletas de

lluvia de mm por d)a, o el movimiento ascendente, no cubr)an todala regi&n del Niño%, " ue el 3; estaba a=n situado al norte delEcuador 4>ig. uplementaria @6, en notable contraste con los sucesos

de El Niño de 198$/8% " 1997/98 4>ig. uplementaria $c6. omo lossucesos de (; -onales pueden ocurrir sin El Niños e#tremos, as)

como en el caso de los modelos climáticos considerados au) 4>ig.uplementaria 6, las ma"ores ocurrencias de los sucesos de (;

-onal bao calentamiento global no deber)a ser utili-ada para inferir

un cambio en la frecuencia de los sucesos e#tremos de El Niño, unproblema ue es espec)*camente e#aminado au).

No todos los modelos de circulaci&n general en parea 4?2s6simulan el nivel observado de oblicuidad de la lluvia. Los ?2s

están sub"ugados con los sou-gamientos 'ist&ricos, antropog+nicos" naturales, " los escenarios futuros de emisi&n de gas invernadero

42+todos6, cada uno cubriendo un periodo de $55 años.Aeterminamos la oblicuidad de la lluvia del Niño% en el periodo de

$55 años en cada modelo. Hsando una oblicuidad ma"or a 1" lae#cedencia de lluvia del Niño% de mm por d)a como un criterio para

la selecci&n del modelo, indenti*camos 9 23(% " 11 23( ?2sue pueden simular un El Niño e#tremo 4>igs suplementarias I1% "

ablas 1$6. (ara cada uno de estos $5 ?2s, comparamos la

frecuencia de El Niño e#tremo en los periodos de 155 años primero4189119956 " segundo 41991$5956, a los cuales se re*ere como los

periodos de control " cambio climático, respectivamente. Los modelosreproducen el contraste entre sucesos de El Niño moderados "

e#tremos 4>ig. $a, b6 como se 'a visto en observaciones 4>ig. 1a, b ">ig. suplementaria $6, asociados con grandes reducciones en los

gradientes de meridional " -onal 4>ig. suplementaria [email protected]ás, el n=mero total de sucesos de El Niño decrece



incipientemente pero el n=mero total de sucesos e#tremos de El Niño

se incrementa 4>ig. $c, d6. La frecuencia de El Niños e#tremos seduplica de un suceso cada $5 años 4151 sucesos en $555 años6 en el

control, a uno cada 15 años 4$1$ sucesos en $555 años6 en el periodode cambio climático 4>ig. $c, d6. Esto es estad)sticamente signi*cativo

de acuerdo con la prueba de bootstrap 4arranue6, subra"ada por unfuerte consenso intermodelo, con 17 de $5 modelos simulando unincremento 4ablas suplementarias 1$6. Estas contundentes

estad)sticas son particularmente convincentes dadas las grandesdiferencias intermodelo en parameteri-aciones convectivas. (ruebas

de sensibilidad para variadas de*niciones de El Niño e#tremo 4poreemplo, en combinaci&n con un gradiente decreciente de

meridional, o usando la lluvia del Niño% relativa a la lluvia del (ac)*cooeste6, o la inclusi&n de todos los ?2s, respaldan más la

contundencia de este resultado 4ablas suplementarias %I6.

Evaluamos el impacto potencial de las bien conocidas tendencias de fr)as usando el Jad2% ?2, en el cual las

tendencias/inclinaciones son corregidas mediante un auste de Guoen e#perimentos de f)sica perturbada en conunto 4((E6 ue producen

los sucesos e#tremos de El Niño. Ja" una cuadruplicaci&n enincremento de la frecuencia de un suceso cada I5 años en el control

a un suceso cada 1 años en el periodo de cambio climático 4>ig.suplementaria 1 " abla 76. Entonces, nuestra conclusi&n semantiene válida en la ausencia de tendencias de . i bien los

austes de Guo no son su*cientes para corregir todos los errores enlos modelos, este resultado no brinda ma"or evidencia para un

incremento futuro en la frecuencia de El Niño e#tremo.

El establecimiento más frecuente de la convecci&n atmosf+rica en el(ac)*co ecuatorial este es inducido por gradientes de

meridionales " -onales decreciente o de reversa 4>ig. suplementaria1@6, más ue por un calentamiento locali-ado ue e#cede el rango de

umbral convectivo del periodo de control. (ara ue lo =ltimo seacierto, el área convectiva tropical de las =ltimas d+cadas " las

simulaciones climáticas futuras deben e#pandirse, pero no 'a"evidencia sistemática para esto. 0demás, los ?2s ue no son

seleccionados ma"ormente con s por debao del umbralconvectivo en el periodo de control, no son capaces de producirsucesos e#tremos de El Niño despu+s de ue el umbral es alcan-ado

el en periodo de cambio climático 4>igs suplementarias 1$1%6,respaldando la idea de ue el umbral convectivo se incrementa con

las s medias 4ref. $96.

El debilitamiento de los gradientes de es inducido por uncalentamiento más rápido en el estado de trasfondo a lo largo del

(ac)*co ecuatorial ue fuera de +l, " en el este más ue en el oeste



4>ig. suplementaria 1Ia6, un rasgo producido aun sin un oc+ano

dinámico. Estos peueños cambios en el gradiente de setraducen en un gran incremento de las ocurrencias de un gradiente

de disminuido o revertido 4>ig. %K6. Este está asociado con másocurrencias de s má#ima, " por ende convecci&n, en el (ac)*co

ecuatorial este para una anomal)a de dada, llevando a ma"oresocurrencias de El Niño e#tremo 4>ig. %b6 aun a pesar de ue ni laamplitud promedio de las anomal)as de relacionadas a El Niño, ni

la frecuencia de este sufren un cambio sustancial.

Los sucesos incrementados de El Niño no resultan simplemente deuna lluvia climatol&gica ma"or, sino de la ma"or probabilidad del

establecimiento de convecci&n atmosf+rica profunda en el (ac)*coecuatorial a trav+s del cambio en las condiciones del conte#to, "a ue

el Ecuador se calienta más rápidamente ue los s a la posici&n

climatol&gica del 3;, toma una anomal)a de relativamente másd+bil comparada con el periodo de control para establecer el aguamás cálida en el (ac)*co este 4>ig. @6. Las anomal)as de 4cu"as

tendencias 'an sido eliminadas6 promediadas durante los sucesose#tremos de El Niño son de 'ec'o un poco más peueñas en el

periodo de cambio climático ue auellas en el periodo de control.irtualmente, no 'a" un cambio en las ocurrencias simultáneas con

las altas anomal)as de 4por eemplo, F$ :6, " la ma"or parte delas ocurrencias incrementadas de El Niño e#tremo están asociadascon anomal)as de más peueñas 4>ig. %c6. La frecuencia de

convecci&n incrementada en el (ac)*co ecuatorial está más resaltadapor un incremento del IIM en las ocurrencias de las anomal)as de la

lluvia del Niño% 4cu"as tendencias 'an sido eliminadas6 ma"or a $mmpor d)a, con un fuerte consenso intermodelo 4>ig.%d " abla

suplementaria 8 " >ig. 176. En contraste, no 'a" un cambiocontundente ue siga la de*nici&n com=nmente usada basada en

anomal)as estandari-adas de del Niño%, cu"as tendencias 'ansido eliminadas de manera similar 4abla suplementaria 96. Las

ocurrencias incrementadas de la convecci&n atmosf+rica en el (ac)*coecuatorial este describen interacciones airemar más fuertes, con un

$M de incremento en la sensibilidad de la lluvia cu"a tendencia 'asido eliminada 'acia las anomal)as positivas de 4>ig.suplementaria 186. 0 pesar de estos cambios fundamentales, el

patr&n espacial de las telecone#iones de lluvia asociadas se mantieneen general, similar al del periodo de control 4>ig. suplementaria 196,

sugiriendo ue, a una ubicaci&n dada, los impactos de El Niñopasados se repetirán con más frecuencia en el futuro conforme el

planeta se calienta.

En resumen, nuestro resultado de la ocurrencia incrementada de los

sucesos e#tremos de El Niño inducida por el efecto invernadero seencuentra en notable contraste con 'alla-gos anterior de no consenso



en el cambio de El Niño nuestros contundentes resultados surgen del

uso de m+tricas basadas en procesos, como las gradientes de "los impactos de la reorgani-aci&n de la convecci&n atmosf+rica, ese

mecanismo aislado de los eventos de El Niño. on un gran incrementopro"ectado en los sucesos de El Niño e#tremo, deber)amos esperar

más ocurrencias de sucesos climáticos devastadores, los cualestendrán implicancias pronunciadas para el clima del siglo veintiuno.

Los m+todos completos " todas las referencias asociadas están

disponibles en la 3nformaci&n suplementaria.

>igura 1. Evoluci&n " caracter)sticas no lineales de los sucesos de ElNiño e#tremo observado. a, b Aiagrama de tiempolongitud para

sucesos de El Niño compuestos moderados " e#tremos,respectivamente, de las anomal)as de ecuatorial 4escala de color6" anomal)as de lluvia 4contornos, a intervalos de %mm por d)a6,

3soterma de $8 : 4curva morada6 " lluvia total de mm por d)aisopleta 4curva verde6. c,d elaci&n de la lluvia total de AB> del

(ac)*co ecuatorial este 4área del Niño %O : : N, 15: <95: <6 conel del Niño% de AB> " las gradientes de meridionales en el

rango de longitud del Niño%. La gradiente de meridional estáde*nida como la promedio de la regi&n e#tra ecuatorial 4: :

N, 15: <95: <6 menos el promedio en la regi&n ecuatorial 4$.: $.: N, 15: <95:<6. El Niño e#tremo 4de*nido como sucesos para

los cuales la lluvia austral de verano es ma"or a mm por d)a6, El

Niño moderado 4de*nido como sucesos con anomal)as de ma"ores a 5. s.d. de auellas en el periodo desde 1979 ue no sonsucesos e#tremos de El Niño6, " La Niña " los sucesos neutrales,están indicados por puntos roos, verdes " a-ules, respectivamente.

Aurante El Niño e#tremo, el gradiente de meridional disminu"e ose revierte, despla-ando la 3; 'acia el (ac)*co ecuatorial este.

>igura $. Evoluci&n " caracter)sticas no lineales de los sucesos de El

Niño e#tremo modelos, " cambios en las ocurrencias baocalentamiento invernadero. a, b, Aiagrama longitudtiempo para los

sucesos de El Niño compuestos moderado " e#tremo,respectivamente, de anomal)as de ecuatoriales 4escala de color6

" anomal)as de lluvia 4contorno, a intervalos de %mm por d)a6,3soterma de $8 : 4curva morada6 " lluvia total de mm por d)a

isopleta 4curva verde6. c,d elaci&n entre la lluvia austral total deverano del (ac)*co ecuatorial este 4área del Niño %O : : N, 15: <

95: <6 " el gradiente de meridional austral de verano para losperiodos de control " cambio climático, respectivamente. Los puntosroos, verdes " a-ules, indican las anomal)as de El Niño e#tremo

4de*nido como sucesos para los cuales la lluvia austral de verano esma"or a mm por d)a6, El Niño moderado 4de*nido como sucesos con

anomal)as de ma"ores a 5. s.d. de auellas en el periodo desde



1979 ue no son sucesos e#tremos de El Niño6, " La Niña " los

sucesos neutrales, esto es, los años sin El Niño, respectivamente. emuestra el n=mero de sucesos de El Niño moderado " e#tremo en

cada periodo.

>igura %. Estad)sticas multimodelos asociadas con el incremento dela frecuencia de los sucesos e#tremos de El Niño. a, b, Jistogramas

multimodelo del gradiente meridional de en el (ac)*co ecuatorialeste para todas las muestras, " para El Niño e#tremo =nicamente. El

gradiente de meridional está de*nido como el promedio de laregi&n este fuera del ecuador 4: : N, 15: <95: <6 menos elpromedio en la regi&n ecuatorial 4$.: $.: N, 15: <95:<6. odas

las $555 muestras en cada periodo están distribuidas encontenedores 5. :, para los periodos de control 4a-ul6 " cambio

climático 4roo6. e indican los valores climatol&gicos multimodelo

para los periodos control 4l)nea discontinua a-ul6 " el cambio climático4l)nea discontinua roa6. c, Jistograma multimodelo de las anomal)asde , cu"a tendencia 'a sido eliminada cuadráticamente para los

sucesos de El Niño e#tremo solamente. d, Jistograma multimodelode las anomal)as de lluvia cu"a tendencia 'a sido eliminada

cuadráticamente para El Niño, de*nidas como anomal)as de lluvia delNiño% ma"ores a $ mm por d)a, mostrando cambios en las

ocurrencias del periodo control a periodo de cambio climático paraanomal)as positivas dadas ma"ores a $ mm por d)a.

>igura @. Aescripci&n esuemática del mecanismo para ocurrenciasincrementadas de El Niño bao calentamiento invernadero. a, b, antoen el clima actual 4a6 como en el del futuro 4b6, las -onas deconvecci&n en el (ac)*co oeste " las latitudes del 3; se despla-an

de sus posiciones normales 4indicadas por nubes a-ules6 al (ac)*coecuatorial este durante un suceso e#tremo de El Niño 4indicado por

nubes roas6. El sombrado de colores indica el promedio de s " loscontornos negros indican las anomal)as de . Pao condiciones de

calentamiento inducidas por los gases invernaderos, el calentamientoocurre en todo lugar pero a una velocidad ma"or en el (ac)*co

ecuatorial este, disminu"endo los gradientes de -onal "meridional. Los fuertes gradientes de son una barrera para el

despla-amiento en las -onas de convecci&n. (or lo tanto, en climasfuturos, los despla-amientos en las -onas de convecci&n pueden serfacilitados por cambios más d+biles en la " por lo tanto en las

gradientes de 4indicadas por un contorno negro " Gec'as verdes6,en comparaci&n con el clima actual, en el cual se reuieren fuertes

cambios 4indicados por dos contornos negros " Gec'as roas6.

Frecuencia Incrementada de Los Eventos Extremos de El Niño Debido Al Calentamiento Invernadero

Documents

Transcript of Frecuencia Incrementada de Los Eventos Extremos de El Niño Debido Al Calentamiento Invernadero