Posible primer calentamiento súbito estratosférico de la temporada.

Ha llegado el invierno y con él,la posibilidad de ver un fenómeno muy interesante:los calentamientos súbitos estratosféricos,o CSE. Pero antes de hablar de este fenómeno,vamos a recordar un poco la dinámica de la estratosfera.
DINÁMICA ESTRATOSFÉRICA:
Muchas personas saben que la atmósfera terrestre se divide en varias capas en función de la composición del aire o del comportamiento térmico. La estratosfera es la segunda capa desde suelo y va desde los 12 a los 50km de altura aproximadamente. En ella se encuentra la famosa capa de ozono,una molécula formada por tres átomos de óxigeno y que tiene la propiedad de absorber la radiación de onda muy corta,es decir,los rayos ultravioleta,y una variedad muy dañina,que si llegara a la superficie terrestre provocaría mutaciones en el ADN,muchos más melanomas,daños a las plantas,etc. En esta aborción,el ozono gana energía,una energía que se manifiesta en un aumento de la temperatura en la estratosfera respecto a la troposfera,de ahí que en la estratosfera la temperatura aumente con la altura,alcanzando casi los 0ºC en su tope,a unos 50km.
La dinámica estratosférica no se conoció bien hasta el siglo pasado.Se pensaba que esta parte de la atmósfera no influía en lo que pasaba debajo,pero el paso del tiempo ha reflejado que esto no es así y que la estratosfera juega un papel importante en lo que ocurre más abajo.
Hay que distinguir la dinámica estratosférica de verano de la de invierno. Durante el invierno del hemisferio norte,la radiación solar en el polo norte es nula por encima de los 65ºN. Esto hace que en esos meses,el ozono no caliente la estratosfera al no llegarle radiación solar que absorber y por tanto,la estratosfera polar se enfría y mucho. Ese enfriamiento contrasta con las temperaturas más altas de latitudes medias y bajas,generando un vórtice de vientos muy fuerte de componente W similar al que hay en la troposfera.
A continuación,la temperatura media de diciembre a marzo a 10hPa(unos 30km de altura) desde 1955 a 2011 en el HN:

A partir del final del invierno,la radiación solar poco a poco gana terreno en la zona polar y el ozono empieza a absorber radiación UV,la estratosfera entonces se calienta y el contraste térmico latitudinal se invierte,por lo que el viento también lo hace,pasando a ser del E en los meses de verano.
A continuación mapa de temperatura media de junio a agosto a 10hPa desde 1955 a 2011 en el hemisferio norte,se ve muy bien el cambio respecto a los meses de invierno:

Este fenómeno también ocurre en la Antártida,solo que en este caso las referencias temporales cambian. Cuando aquí es verano,en el hemisferio sur es invierno.No llega radiación solar a la Antártida y aparece allí también un vórtice con temperaturas muy bajas,más simétrico que el del invierno del hemisferio norte.
A continuación vemos muy bien ese vórtice,representando con las temperaturas medias de junio a septiembre a 10hPa en el hemisferio sur:

Cuando llega el verano en el hemisferio sur(invierno en el hemisferio norte),el vórtice polar de esa zona invierte también sus vientos,pasando a ser del E pues las temperaturas más altas se dan en la Antártida. De nuevo llama la atención la mayor simetría del vórtice respecto al hemisferio norte. Esto tiene que ver en parte con la menor presencia de continentes en el hemisferio sur,lo cual hará como,veremos a continuación,que allí los CSE sean muy raros.

CALENTAMIENTOS SÚBITOS ESTRATOSFÉRICOS Y ONDAS DE ROSSBY
Pero esto es la situación normal para cada época del año y esta situación normal puede ser alterada por los llamados calentamientos súbitos estratosféricos. El origen de estos calentamientos estratosféricos está en la propagación de las ondas de Rossby hacia la estratosfera. En el hemisferio norte y en el hemisferio sur existe la llamada corriente en chorro.Esta es una corriente impetuosa de aire, que se origina en el límite de la troposfera con la estratosfera debido al contraste térmico latitudinal entre dos masas de aire,la fría polar y la cálida subtropical. Tiene forma aplanada y fluye entre los 7.000 y 15.000 m de altitud,dependiendo de la época del año y se mueve latitudinalmente en función del contraste térmico entre esas dos masas de aire,estando más al sur en el invierno que en verano.Puede superar los 300km/h. Esa corriente en chorro se ondula,debido a la interacción de la misma con los grandes sistemas montañosos como las Montañas Rocosas o el Himalaya y también debido al contraste entre océanos y continentes.

Las ondulaciones de la corriente en chorro es lo que se denominan ondas de Rossby,las cuales pueden tener longitudes de onda muy variadas.Cuando hay 4-6 ondas en todo el hemisferio decimos que son ondas largas,y se mueven de E a W de forma lenta o se quedan estacionarias.Mientras,las ondas cortas se mueven hacia el E.
A continuación una imagen en la cual se muestran varias ondas en el hemisferio norte de las cuales se han marcado los ejes de las vaguadas asociadas.

Estas ondas,que se desplazan en la horizontal,a veces,si cumplen una serie de condiciones,lo hacen también en la vertical pudiendo entrar en la estratosfera hacia la cual arrastran aire cálido produciendo un calentamiento rápido o súbito de parte de la misma,que altera al vórtice,pudiendo debilitarlo desplazándole o partirlo en dos. Hay una relación entre el ENSO,la QBO y la activida solar en la propagación de ondas de Rossby hacia la estratosfera.A continuación,las dos formas que tienen los CSE de afectar al vórtice polar estratosférico:

-bilocación: la masa de aire cálido que entra en la estratosfera,divide al vórtice en dos.

desplazamiento: el aire cálido que sube desde la troposfera desplaza al vórtice polar estratosférico apareciendo un dipolo térmico. Muchas veces,el desplazamiento del vórtice precede a su bilocación.

Así pues,vemos como estos calentamientos  pueden ser muy fuertes alterando totalmente la dinámica de la estratosfera. ¿Cómo afecta a la troposfera?
Ya hemos comentado que los calentamientos estratosféricos se originan por la propagación de ondas de Rossby en la vertical. Estas ondas arrastran aire cálido de la troposfera ocasionando el calentamiento;pero la onda no se propaga de forma indefinida,hay un momento en que rebota y vuelve a la troposfera ocasionando un cambio en la distribución de los grandes centros de presión del hemisferio norte. Los cambios vienen dados por el debilitamiento de la circulación zonal y la aparición de grandes bloqueos en latitudes altas que hacen que las bajas presiones se muevan hacia el sur ocasionando advecciones de aire muy frío a zonas muy meridionales y choques de masas con precipitaciones abundantes que pueden ser de nieve en cotas muy bajas.
En el siguiente mapa vemos la situación días después del calentamiento estratosférico producido en enero de 2010.Se observan grandes anticiclones en latitudes altas,algunos con aire cálido en altura que los reforzaba aun más y como las borrascas circulan muy al sur;una configuración clara de AO y NAO negativa. Que el calentamiento estratosférico altere las piezas en la troposfera de tal manera que sea nuestro país donde el tiempo cambie radicalmente depende ya de como se coloquen los grandes centros de acción.

CALENTAMIENTO ESTRATOSFÉRICO DICIEMBRE 2012 Y EVOLUCIÓN:
Y ahora vamos a hablar del calentamiento que tenemos en ciernes,que ya está ocurriendo.En el siguiente mapa de las 1 AM de hoy día 24 que representa la temperatura en el nivel de 10hPa(unos 30km de altura),podemos ver un calentamiento en la zona de Asia (la onda probablemente la ha generado el Himalaya).El vórtice polar sigue fuerte aun,con temperaturas de hasta -85ºC en su centro.

-Los modelos también son capaces de hacer previsiones de la dinámica estratosférica,unas previsiones que son bastantes fiables hasta a plazos de 10 días e incluso más,no como en la troposfera donde predecir a más de 4-5 días es complicado.  El siguiente mapa muestra la temperatura prevista a 10hPa para la 1 AM del día 29 según el modelo americano GFS. Podemos ver como el vórtice polar se debilita,ya no aparece ese núcleo a -85ºC.Por contra,el calentamiento en la zona de Asia se fortalece y se va moviendo poco a poco hacia el este. Tiene pinta de desplazamiento del vórtice polar.

-Si nos vamos a la predicción para dentro de 10 días,para el día 3 de enero a la 1AM,vemos como el calentamiento gana intensidad y extensión,con una temperatura en su centro de hasta -15ºC.Por contra,el vórtice polar vuelve a ganar algo de fuerza. Esto confirma la idea de que lo que se va a producir es un desplazamiento del vórtice polar,en este caso hacia Europa,mientras que en el NE de Ásia y Pacífico norte es donde estará el calentamiento.

-Si comparamos esto con lo que marca otro modelo como el del centro europeo para ese mismo plazo de 10 días,vemos como también marca ese calentamiento en la zona asiática,pero el vórtice polar se mantiene fuerte por lo que de momento solo cabe esperar un desplazamiento del mismo.

Podemos ver estas predicciones de una forma más clara,en este caso el mapa previsto por el modelo GFS para el día 4 a las 13h.En este mapa se ve muy bien el calentamiento en la zona del N de Asia,sobre Siberia,extendiéndose incluso hacia el NW del Pacífico;la temperatura vemos como llega a ser incluso positiva en el núcleo de dicho calentamiento.El vórtice polar mientras tanto sigue fuerte en esta predicción,pero desplazado hacia Europa un poco debido a la presión de esa masa de aire cálido.El viento se mueve de tal manera que deja al aire cálido a su derecha.

-Pero podemos avanzar más aun en la predicción,al día 6 de enero.Según el modelo americano GFS(el europeo no llega a este plazo),el calentamiento se metería en el Ártico,llegando incluso al NW de Norteamérica

-Dos días después,el día 8,el calentamiento se sigue adentrando en el Ártico,pero más debilitado.El vórtice polar también se debilita y se desplaza más hacia el sur,hay un desplazamiento claro respecto a su posición habitual.También podemos ver como en la zona entre Azores y Canarias aparece un pequeño calentamiento.

-Ese calentamiento,1 día después,se intensifica al SW de la Península Ibérica.Lo que estamos viendo probablemente es una onda que está entrando en la estratosfera en esos momentos,una onda que probablemente se generó en Norteamérica. Vemos como el calentamiento ocupa ya todo el Ártico mientras que el vórtice polar esta desplazado totalmente,deformado,estirado desde la costa E de Norteamérica hasta el W de Rusia pasando por el centro de Europa. Los vientos en el Ártico son del E.

Las consecuencias que puede tener este calentamiento tardarían en verse unos días,habrá que confirmar finalmente la magnitud del mismo,pero parece muy probable que se producirá. En principio parece que habrá un desplazamiento del vórtice polar,pero habrá que vigilar el calentamiento al SW de la península porque si gana fuerza podría ascender hacia el norte,romper los restos del vórtice en dos y unirse con el calentamiento del Ártico,por lo que tendríamos bilocación.

-Una evolución similar a la que marcan los modelos se produjo con el calentamiento de febrero de 2009,surgió en la misma zona que el marcan los modelos,desplazó el vórtice y se unió con otro que surgió en el Atlántico.Al unirse el vórtice se rompió en dos y luego desapareció.

Días después,bloqueo en rombo sobre Escandinavia,donde se formó una burbuja de aire cálido.Una potente borrasca con mucho aire frío entró desde el W peninsular produciendo abundantes precipitaciones con nevadas en cotas bajas.

-El calentamiento de enero de 1985 también fue parecido,surgiendo en la zona de Asia,desplazando al vórtice y luego rompiéndole al unirse con otro que surgió en el Atlántico.

Días después se produjo una circulación en rombo que dió lugar primero a la entrada de una borrasca y luego de una potente advección de aire frío desde el NE,con nevadas en cotas muy bajas en esa zona y el Cantábrico.

Una vez se produzca el calentamiento y este entre en el polo,habrá que esperar unos cuantos días más para que se note en la troposfera y lo hará con la formación de grandes anticiclones en latitudes altas.Una vez se formen esos anticiclones,el chorro polar se moverá mucho más al sur en una configuración muy distinta a la que tenemos ahora de circulación zonal. Que afecte a nuestro país dependerá de como se coloquen las piezas;necesitaríamos que se formara un importante bloqueo hacia Escandinavia o el Atlántico norte.Los antecedentes no son malos,pero que aparezca un CSE no es sinónimo de que haya un cambio de tiempo seguro en nuestro país,aunque si ayuda a que la atmósfera se vuelva más dinámica.Iremos siguiendo la evolución de dicho calentamiento.
Más información sobre la influencia en la Península Ibérica de los CSE se puede encontrar en el siguiente artículo:
Influencia de los CSE en España