Amplificación polar - Polar amplification

Tendencia de temperatura de la NASA GISS 2000-2009, que muestra una fuerte amplificación ártica.

La amplificación polar es el fenómeno de que cualquier cambio en el balance de radiación neto (por ejemplo, intensificación del efecto invernadero) tiende a producir un cambio de temperatura más grande cerca de los polos que el promedio planetario. Esto se conoce comúnmente como la relación entre el calentamiento polar y el calentamiento tropical. En un planeta con una atmósfera que puede restringir la emisión de radiación de onda larga al espacio (un efecto invernadero ), las temperaturas de la superficie serán más cálidas de lo que predeciría un simple cálculo de temperatura de equilibrio planetario . Donde la atmósfera o un océano extenso es capaz de transportar calor hacia los polos, los polos serán más cálidos y las regiones ecuatoriales más frías de lo que predecirían sus balances de radiación neta local. Los polos experimentarán el mayor enfriamiento cuando la temperatura media global sea más baja en relación con un clima de referencia; alternativamente, los polos experimentarán el mayor calentamiento cuando la temperatura media global sea más alta.

En el extremo, se cree que el planeta Venus ha experimentado un aumento muy grande del efecto invernadero durante su vida, tanto que sus polos se han calentado lo suficiente como para hacer que la temperatura de su superficie sea efectivamente isotérmica (sin diferencia entre los polos y el ecuador). En la Tierra , el vapor de agua y los gases traza producen un efecto invernadero menor, y la atmósfera y los océanos extensos proporcionan un transporte de calor eficiente hacia los polos. Tanto los cambios del paleoclima como los cambios recientes del calentamiento global han exhibido una fuerte amplificación polar, como se describe a continuación.

La amplificación ártica es una amplificación polar del Polo Norte de la Tierra únicamente; La amplificación antártica es la del Polo Sur .

Historia

Mikhail Budyko publicó en 1969 un estudio basado en observaciones relacionado con la amplificación del Ártico , y la conclusión del estudio se ha resumido como "La pérdida de hielo marino afecta las temperaturas del Ártico a través de la retroalimentación del albedo de la superficie". El mismo año, William D. Sellers publicó un modelo similar . Ambos estudios atrajeron una atención significativa ya que insinuaban la posibilidad de una retroalimentación positiva descontrolada dentro del sistema climático global. En 1975, Manabe y Wetherald publicaron el primer modelo de circulación general algo plausible que analizó los efectos de un aumento de gases de efecto invernadero . Aunque confinado a menos de un tercio del globo, con un océano "pantanoso" y solo superficie terrestre en latitudes altas, mostró un calentamiento del Ártico más rápido que los trópicos (al igual que todos los modelos posteriores).

Amplificación

Mecanismos amplificadores

Las retroalimentaciones asociadas con el hielo marino y la capa de nieve se citan ampliamente como una de las principales causas de la reciente amplificación polar terrestre. Estas retroalimentaciones se notan particularmente en la amplificación polar local, aunque un trabajo reciente ha demostrado que la retroalimentación de la tasa de caída es probablemente igualmente importante que la retroalimentación del albedo del hielo para la amplificación del Ártico. Apoyando esta idea, la amplificación a gran escala también se observa en mundos modelo sin hielo ni nieve. Parece surgir tanto de una intensificación (posiblemente transitoria) del transporte de calor hacia los polos como más directamente de cambios en el balance de radiación neta local. El equilibrio de la radiación local es crucial porque una disminución general de la radiación de onda larga saliente producirá un aumento relativo mayor en la radiación neta cerca de los polos que cerca del ecuador. Por lo tanto, entre la retroalimentación de la tasa de lapso y los cambios en el equilibrio de la radiación local, gran parte de la amplificación polar se puede atribuir a los cambios en la radiación de onda larga saliente . Esto es especialmente cierto para el Ártico, mientras que el terreno elevado en la Antártida limita la influencia de la retroalimentación de la tasa de lapso.

Algunos ejemplos de retroalimentaciones del sistema climático que se cree contribuyen a la amplificación polar reciente incluyen la reducción de la capa de nieve y el hielo marino , los cambios en la circulación atmosférica y oceánica, la presencia de hollín antropogénico en el entorno ártico y el aumento de la capa de nubes y el vapor de agua. El forzamiento de CO 2 también se ha atribuido a la amplificación polar. La mayoría de los estudios conectan los cambios del hielo marino con la amplificación polar. Tanto la extensión como el espesor del hielo impactan en la amplificación polar. Los modelos climáticos con una extensión de hielo marino de referencia más pequeña y una cobertura de hielo marino más delgada exhiben una amplificación polar más fuerte. Algunos modelos de clima moderno muestran una amplificación ártica sin cambios en la capa de nieve y hielo.

Los procesos individuales que contribuyen al calentamiento polar son fundamentales para comprender la sensibilidad climática . El calentamiento polar también afecta a muchos ecosistemas, incluidos los ecosistemas marinos y terrestres, los sistemas climáticos y las poblaciones humanas. Estos impactos de la amplificación polar han llevado a una investigación continua frente al calentamiento global.

Circulación oceánica

Se ha estimado que el 70% de la energía eólica global se transfiere al océano y tiene lugar dentro de la Corriente Circumpolar Antártica (ACC). Eventualmente, la surgencia debida al estrés del viento transporta las frías aguas antárticas a través de la corriente superficial del Atlántico , mientras las calienta sobre el ecuador y hacia el ambiente ártico. Esto se nota especialmente en latitudes altas. Por lo tanto, el calentamiento en el Ártico depende de la eficiencia del transporte oceánico global y juega un papel en el efecto de balancín polar.

La disminución del oxígeno y el pH bajo durante La Niña son procesos que se correlacionan con una disminución de la producción primaria y un flujo de corrientes oceánicas hacia los polos más pronunciado. Se ha propuesto que el mecanismo del aumento de las anomalías de la temperatura del aire en la superficie del Ártico durante los períodos de La Niña de ENOS puede atribuirse al Mecanismo de calentamiento del Ártico excitado por el trópico (TEAM), cuando las ondas de Rossby se propagan más hacia los polos, lo que lleva a la dinámica de las olas y a un aumento en la caída. radiación infrarroja.

Factor de amplificación

La amplificación polar se cuantifica en términos de un factor de amplificación polar , generalmente definido como la relación entre algún cambio en una temperatura polar y un cambio correspondiente en una temperatura promedio más amplia:

  ,


donde es un cambio en la temperatura polar y es, por ejemplo, un cambio correspondiente en una temperatura media global.   

Las implementaciones comunes definen los cambios de temperatura directamente como las anomalías en la temperatura del aire en la superficie en relación con un intervalo de referencia reciente (típicamente 30 años). Otros han utilizado la relación de las variaciones de la temperatura del aire en la superficie durante un intervalo extendido.

Fase de amplificación

Las tendencias de temperatura en la Antártida Occidental (izquierda) han superado con creces el promedio mundial; Antártida oriental menos

Se observa que el calentamiento del Ártico y la Antártida comúnmente se desfasa debido al forzamiento orbital , lo que resulta en el llamado efecto de balancín polar .

Amplificación polar paleoclima

Los ciclos glaciares / interglaciares del Pleistoceno proporcionan una extensa evidencia paleoclimática de amplificación polar, tanto del Ártico como del Antártico. En particular, el aumento de temperatura desde el último máximo glacial hace 20.000 años proporciona una imagen clara. Los registros indirectos de temperatura del Ártico ( Groenlandia ) y de la Antártida indican factores de amplificación polar del orden de 2,0.

Ampliación ártica reciente

Ver también: Cambio climático en el Ártico y la onda de Rossby § Amplificación de las ondas de Rossby
La superficie oscura del océano refleja solo el 6 por ciento de la radiación solar entrante, en cambio, el hielo marino refleja del 50 al 70 por ciento.

Los mecanismos sugeridos que conducen a la amplificación observada del Ártico incluyen el declive del hielo marino del Ártico ( el agua abierta refleja menos luz solar que el hielo marino ), el transporte de calor atmosférico desde el ecuador al Ártico y la retroalimentación de la tasa de lapso .

Jennifer Francis le dijo a Scientific American en 2017: "Se está transportando mucho más vapor de agua hacia el norte por las grandes oscilaciones de la corriente en chorro . Eso es importante porque el vapor de agua es un gas de efecto invernadero como el dióxido de carbono y el metano. Atrapa el calor en la atmósfera. el vapor también se condensa como gotitas que conocemos como nubes, que 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 en cualquier otro lugar ".

Algunos estudios han relacionado el rápido calentamiento del Ártico y, por lo tanto, la desaparición de la criosfera , con el clima extremo en latitudes medias . Otros estudios no apoyan una conexión entre la pérdida de hielo marino y los extremos de latitudes medias. En particular, una hipótesis vincula la amplificación polar con el clima extremo al cambiar la corriente en chorro polar . Sin embargo, un estudio de 2013 señaló que los eventos extremos, en particular asociados con la disminución del hielo marino y la capa de nieve, aún no se han observado durante el tiempo suficiente para distinguir la variabilidad climática natural de los impactos relacionados con el cambio climático reciente. Sigue habiendo controversia sobre la relación entre la amplificación polar en lo que respecta a la pérdida de hielo marino y los extremos latitudinales.

Los estudios publicados en 2017 y 2018 identificaron patrones de estancamiento de las olas de Rossby , en la corriente en chorro del hemisferio norte, que han causado 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 , las inundaciones de Pakistán en 2010 - estos eventos se han relacionado con el calentamiento global , el rápido calentamiento del Ártico.

Según un estudio de 2009, la Oscilación Multidecenal del Atlántico (AMO) está altamente correlacionada con los cambios en la temperatura del Ártico, lo que sugiere que la circulación termohalina del Océano Atlántico está relacionada con la variabilidad de la temperatura en el Ártico en una escala de tiempo de varias décadas. Un estudio de 2014 concluyó que la amplificación del Ártico disminuyó significativamente la variabilidad de la temperatura en la estación fría en el hemisferio norte en las últimas décadas. El aire frío del Ártico penetra más rápidamente en las latitudes bajas más cálidas durante el otoño y el invierno, una tendencia que se prevé que continúe en el futuro, excepto durante el verano, lo que pone en duda si los inviernos traerán más fríos extremos. Según un estudio de 2015, basado en modelos informáticos de aerosoles en la atmósfera, hasta 0,5 grados Celsius del calentamiento observado en el Ártico entre 1980 y 2005 se debe a la reducción de aerosoles en Europa.

Ver también

Referencias

enlaces externos