De qué forma la megasequía actual de América del Norte afecta a la atmósfera superior de la Tierra

Una nueva investigación, basada en dos décadas de datos, muestra que en los diez años posteriores a su inicio en 2000, la megasequía del suroeste de América del Norte (SWNA) provocó un cambio del 30% en la actividad de las ondas de gravedad en la atmósfera superior de la Tierra.

Hace más de 30 años, Chester Gardner del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la UIUC y Chiao-Yao She del Departamento de Física de la Universidad Estatal de Colorado se unieron para estudiar la atmósfera media de la Tierra.

Utilizando un radar de resonancia láser de sodio (lidar), Gardner y She desarrollaron y demostraron una nueva técnica importante para medir los perfiles de temperatura en la atmósfera superior de la Tierra.

Posteriormente, pudieron observar cambios en las ondas de gravedad de la atmósfera superior en dos lugares (Albuquerque, Nuevo México y Ft. Collins, Colorado) durante un período de 20 años. Sus resultados, que describen cómo cambiaron las olas después del inicio de la sequía, ahora se han publicado en Geophysical Investigation Letters.

En 1994, un equipo dirigido por Gardner instaló un sistema lidar en un gran telescopio en Starfire Optical Range en las afueras de Albuquerque, en la Base de la Fuerza Aérea de Kirtland. Así midió la temperatura y los vientos en la atmósfera superior, utilizando sodio atómico como objetivo

Un telescopio terrestre recoge la luz retrodispersada de la fluorescencia de sodio y las computadoras procesan esa información para obtener perfiles de densidad de sodio, temperatura y velocidad del viento radial. Su equipo en CSU hizo observaciones similares en Ft. Collins, y finalmente compiló un extenso conjunto de datos que abarcó 20 años, desde 1990 hasta 2010.

Los científicos estaban estudiando cómo fluctuaban la temperatura y los vientos en la atmósfera superior debido a las ondas generadas en la atmósfera inferior y se sorprendieron al encontrar cambios considerables en la actividad de las ondas de gravedad tras el inicio de la sequía. “Nunca esperábamos hacer observaciones que dieran una idea de cómo una sequía podría afectar la atmósfera superior de la Tierra”, dijo Gardner.

Después de analizar los datos de Gardner de Albuquerque y los datos de She de Ft. Collins, los especialistas encontraron una reducción significativa (~30%) en la actividad de las olas después de que comenzó la sequía. Los cambios en la actividad de las ondas de gravedad pueden estar relacionados con la generación reducida de ondas por las tormentas troposféricas durante la megasequía y con una distribución geográfica alterada de los eventos de precipitación en el oeste y el medio oeste de los Estados Unidos.

Se trata de un período prolongado de sequía que dura dos décadas o más. La megasequía del suroeste de América del Norte comenzó en 2000 y aún persiste 22 años después, sin un final a la vista.

Gardner y She dicen que la “megasequía SWNA” es importante no solo por su duración, sino también por el tamaño de la región geográfica afectada, que se extiende desde el norte de México hasta las fronteras del norte de Oregón y Wyoming, y desde la costa del Pacífico hasta las fronteras orientales de Wyoming, Colorado y Nuevo México.

Las ondas de gravedad, que no deben confundirse con las gravitatorias asociadas con fenómenos cosmológicos como los agujeros negros, se producen en la interfaz entre dos medios cuando la gravedad o la flotabilidad intentan restablecer el equilibrio.

Gardner explicó que este efecto es como dejar caer una piedra en un charco de agua. La piedra desplaza la superficie del estanque, empujando el agua hacia abajo; la flotabilidad restaura el agua, que luego oscila, generando un anillo de olas que se propaga hacia afuera.

Una de las formas en que se generan las ondas en la atmósfera inferior es por convección de tormenta, que desencadena ondas de gravedad al provocar un movimiento vertical que da como resultado una oscilación.

Las ondas también pueden ser generadas por el aire que fluye sobre características topográficas como montañas, que empujan el aire hacia arriba. Mientras que las ondas en un estanque se propagan solo a lo largo de la interfaz aire-agua, las ondas de gravedad en la atmósfera se propagan en todas las direcciones. Tales ondas impulsan la circulación global de la atmósfera superior y pueden tener un efecto sobre el clima espacial y las órbitas de los satélites.

Los resultados se pueden utilizar para probar y validar la próxima generación de modelos informáticos atmosféricos regionales de alta resolución que pueden resolver las ondas a pequeña escala observadas por lidar.

”Los modelos atmosféricos actuales no pueden ver las ondas porque la resolución, incluso en los modelos informáticos más rápidos, no es suficiente para ver la escala de estas ondas. Ahora, los científicos están desarrollando modelos regionales con una resolución muy alta para que puedan ver las olas a mayor escala. Nuestras observaciones se pueden utilizar para probar la precisión de esos modelos y validarlos”, concluyó Gardner.

Seguir leyendo