¿Nacen las olas de calor europeas en los trópicos?

En artículos anteriores he venido desarrollando la idea de que las grandes dorsales responsables de muchas de las olas de calor recientes están cambiando geométricamente: presentan una mayor amplitud meridiana, ejes más estrechos y una penetración mucho más acusada hacia latitudes altas. También he planteado que un factor importante en su rápida amplificación es el calentamiento diabático asociado a la liberación de calor latente en grandes ascensos organizados, vinculados a intensos corredores de transporte de humedad. Entre ellos destacan, aunque no de forma exclusiva, las bandas transportadoras cálidas (warm conveyor belts, WCB) de las borrascas atlánticas y, en ocasiones, de danas que llegan a situarse muy próximas al borde occidental de la dorsal, estrechando aún más el gradiente térmico y potenciando la advección cálida. Esa inyección en altura de aire de baja vorticidad potencial favorece, en definitiva, el reforzamiento de la dorsal situada corriente abajo.

Pero quizá haya llegado el momento de dar un paso más y preguntarse por el origen de toda la "cadena" atmosférica.

Si las grandes dorsales se alimentan de inyecciones de aire cálido y muy húmedo procedente de latitudes bajas, ¿qué pone realmente en marcha esas inyecciones? ¿Por qué, en determinados momentos, la atmósfera tropical parece "pulsar" hacia las latitudes medias? ¿Y existen razones para pensar que esas pulsaciones pueden estar intensificándose?

El punto de partida es bien conocido. El balance radiativo del planeta es excedentario en los trópicos y deficitario en las latitudes altas. La atmósfera y los océanos compensan continuamente ese desequilibrio transportando energía hacia los polos. En la atmósfera intervienen la circulación de Hadley, las ondas de Rossby, los sistemas de borrascas y anticiclones y toda la maquinaria de la circulación general.

Sin embargo, ese transporte no se produce como un flujo uniforme y difuso. Una parte muy importante se organiza en estructuras extraordinariamente concentradas en el espacio y en el tiempo. Los ríos atmosféricos constituyen un buen ejemplo: filamentos relativamente estrechos que canalizan la mayor parte del transporte de vapor de agua hacia las latitudes medias. Trabajos recientes muestran, además, que estos transportes no siguen trayectorias aleatorias, sino que se organizan a lo largo de corredores preferentes que conectan las regiones tropicales y subtropicales con latitudes más altas.

Desde esta perspectiva, quizá la imagen de las "pulsaciones" no sea solamente una metáfora. Refleja bastante bien la forma en que la atmósfera organiza una parte muy importante del transporte de humedad y, con él, del transporte de energía.

Este aspecto adquiere una relevancia especial en un clima que se calienta. La teoría y las observaciones muestran que el incremento del transporte energético hacia los polos se produce principalmente mediante la componente de calor latente. Una atmósfera más cálida contiene más vapor de agua —aproximadamente un 7 % más por cada grado de calentamiento, según la relación de Clausius-Clapeyron— y cada una de estas pulsaciones transporta más energía que hace unas décadas. Diversos estudios indican, además, que el transporte "seco" tiende, en promedio, a disminuir parcialmente como mecanismo de compensación. En otras palabras, la atmósfera parece estar desplazando una fracción creciente del transporte energético hacia el calor latente.

La siguiente pregunta -que a mí siempre me ha inquietado-  resulta todavía más interesante: ¿qué organiza esas pulsaciones?

La respuesta parece estar lejos de ser única. Todo apunta a una jerarquía de mecanismos que interactúan entre sí. Entre ellos destaca la variabilidad organizada de la convección tropical. La Oscilación de Madden-Julian (MJO), junto con las distintas ondas ecuatoriales acopladas a la convección, reorganiza periódicamente enormes regiones convectivas. El intenso calentamiento diabático asociado genera divergencia en altura, modifica la circulación tropical y puede excitar ondas de Rossby que, en determinadas configuraciones, consiguen acoplarse con el chorro subtropical e inyectar energía en la guía de ondas de las latitudes medias. Estudios recientes muestran además que esa conexión entre la MJO y los grandes corredores de transporte de humedad existe, aunque probablemente no sea el único mecanismo implicado y dependa del grado de acoplamiento entre los trópicos y la circulación extratropical.

Esquema conceptual generado con inteligencia artificial que representa, de forma simplificada, la hipótesis planteada en este artículo sobre el posible papel de las pulsaciones organizadas de humedad y energía desde las regiones tropicales en la amplificación de las grandes dorsales y, con ello, en algunos episodios de olas de calor. Se trata de una representación conceptual, no de la reconstrucción de un caso meteorológico concreto.

A ello se añaden otros procesos regionales, como la actividad monzónica estival —por ejemplo sobre África occidental—, capaz de generar importantes exportaciones de humedad y perturbaciones que posteriormente interactúan con la circulación subtropical.

Un tercer mecanismo correspondería a la recurvatura de ciclones tropicales y su transición extratropical. En estos casos se producen inyecciones extremadamente intensas de calor latente y de aire de baja vorticidad potencial en niveles altos, capaces de amplificar de forma espectacular las dorsales situadas corriente abajo.

¿Está el calentamiento global reforzando estas pulsaciones? Conviene distinguir aquí entre lo que parece bien establecido y lo que continúa siendo objeto de investigación.

La componente termodinámica ofrece pocas dudas: una atmósfera más cálida transporta más vapor y, por tanto, más calor latente en cada episodio. La dinámica, sin embargo, resulta bastante más compleja. Algunas investigaciones detectan un desplazamiento hacia el polo de la actividad de los ríos atmosféricos durante el invierno de ambos hemisferios, mientras otras ponen el acento en cambios en el acoplamiento entre la convección tropical, el chorro subtropical y las ondas de Rossby. Tampoco existe todavía un consenso sobre cómo evolucionará la propia MJO o sobre el peso relativo de los distintos mecanismos de acoplamiento tropical-extratropical.

En este contexto cobra interés otra hipótesis que he venido comentando en este blog. Si la célula de Hadley continúa ensanchándose, la región donde el flujo saliente tropical puede interactuar con el chorro subtropical tendería a desplazarse hacia latitudes más altas. Si, además, durante el verano el chorro se vuelve más ondulado y receptivo, cada una de estas pulsaciones dispondría de un entorno más favorable para amplificar determinadas ondas y, en algunos casos, favorecer el desarrollo de grandes dorsales.

Este marco conceptual de pulsaciones más húmedas, posiblemente originadas en una circulación tropical cada vez más energética, actuando sobre una atmósfera extratropical potencialmente más receptiva, encaja, al menos de forma cualitativa, con algunas de las características que venimos observando en muchas de las grandes dorsales de los últimos veranos: mayor amplitud meridiana, ejes más estrechos y una penetración mucho más acusada hacia el norte.

Por supuesto no pretendo presentar esta secuencia como una cadena causal demostrada. La parte termodinámica está sólidamente respaldada; la dinámica continúa siendo un terreno abierto, en rápida evolución y lleno de interrogantes. Pero precisamente por eso me parece una línea de investigación realmente interesante.

Por tanto las olas de calor europeas no parece que nazcan realmente sobre Europa. Probablemente empiecen a gestarse mucho antes, en la forma en que la atmósfera tropical organiza la exportación de su exceso de energía hacia latitudes más altas. Comprender ese primer eslabón de la cadena puede ser una de las claves para entender mejor algunos de los episodios extremos que estamos viviendo.