Análisis CR2 | ¿Calor extremo a la vista? Olas de calor, incendios forestales y marea roja

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Martín Jacques Coper, investigador principal del Centro de Ciencia del Clima y la Resiliencia CR2, y Christian Segura, analista de datos CR2

  • Investigaciones recientes han permitido identificar dos precursores atmosféricos que pueden ayudar a anticipar la ocurrencia de olas de calor en la zona centro-sur de Chile.
  • Cuando ambos factores se observan en secuencia, es posible que una ola de calor se desarrolle aproximadamente dos semanas después en el centro-sur del país.
  • En la actualidad, estos dos precursores se encuentran activos, por lo que es probable que durante finales de enero y principios de febrero de 2024 se presente una ola de calor en Chile centro-sur.

Ya estamos en la segunda quincena de enero 2024 y el verano está completamente instalado. En este contexto, las olas de calor son uno de los eventos meteorológicos extremos que concitan mayor interés, en parte, por los potenciales impactos que conllevan. 

Hace un año realizamos un análisis que compartía información sobre su definición, algo de variabilidad interanual y tendencias de largo plazo. Además, hemos complementado y actualizado esta información en un reciente reportaje que destaca algunos aspectos de González-Reyes et al. (2023).

Con todo, actualmente, bajo condiciones de El Niño –que por sí solas no implican condiciones más cálidas en el centro-sur de Chile, a diferencia de lo que sucede en la costa del norte del país–, y tal como indica la Dirección Meteorológica de Chile (DMC), no se han registrado olas de calor en los últimos 90 días en esta macrorregión (Figura 1).

Figura 1. (izquierda) El panel de la izquierda es un mapa de estaciones de la Dirección Meteorológica de Chile (DMC); aquéllas que registran olas de calor en el periodo entre el 18 de octubre de 2023 y el 16 de enero de 2024 se resaltan en color rojo. El panel de la derecha muestra la temperatura máxima diaria registrada en la estación General Bernardo O’Higgins en Chillán, en el periodo octubre 2023 – enero 2024 (curva negra); la curva roja representa el umbral climatológico sobre el cual se definen olas de calor, si es que la temperatura máxima persiste sobre éste por al menos tres días consecutivos. Como se aprecia, en esta estación no se registran durante los últimos 90 días olas de calor, definidas como periodos con temperatura máxima sobre el umbral durante al menos tres días consecutivos. Fuente: DMC. https://climatologia.meteochile.gob.cl/application/mensual/olasDeCalorRecientes/360011/2024/01/16

Sin embargo, que no se hayan registrado olas de calor en los últimos meses no implica que el verano 2023-2024 vaya a terminar sin ellas. Los pronósticos meteorológicos anuncian altas temperaturas para esta zona durante los próximos días, y es probable que registremos las primeras olas de calor del año. Recordemos que para poder formar una ola de calor, la temperatura máxima debe traspasar un umbral de intensidad, además de persistir por al menos tres días. Justamente, en las próximas semanas (entre fines de enero y comienzos de febrero) es cuando se esperan las temperaturas máximas más altas del año; por ello, también corresponden a esta época los valores más altos del umbral de todo el año, según se constata al observar la curva roja en la Figura 1.

Tal como compartimos en la Figura 1 de un Análisis CR2 anterior, las olas de calor son consecuencia de una configuración meteorológica muy particular que podemos resumir en un bloqueo atmosférico que promueve cielos despejados y una alta radiación solar (Jacques-Coper et al., 2021; Demortier et al., 2021). La capacidad de anticipar ambos tipos de condiciones en un plazo de tiempo mayor a una semana es fundamental para poder mitigar posibles impactos relacionados. Esto es particularmente sensible en el caso de incendios forestales, de cuyos factores uno es la meteorología extrema en un régimen climático cambiante.

Para avanzar hacia pronósticos de olas de calor en este rango temporal, nuestra investigación (Jacques-Coper et al., 2021) ha detectado dos potenciales precursores de estos eventos a través de teleconexiones atmosféricas. El primero es un dipolo de circulación atmosférica en niveles medios sobre el océano Índico austral. Para poder monitorear la ocurrencia de este dipolo, se utiliza el índice estandarizado extra-tropical (sETI, por su sigla en inglés). Cuando el sETI supera el valor 1, significa que este dipolo se encuentra activo, lo que puede provocar calor extremo en Chile centro-sur en un plazo cercano a dos semanas. Esto ocurrió, por ejemplo, el 11 de diciembre de 2023, cuando sETI superó el valor 1 y dos semanas después ocurrió la calurosa Navidad el día 25, con temperaturas que superaron los 35 ºC.

El segundo precursor se refiere a la actividad de la Oscilación de Madden-Julian (MJO, por su sigla en inglés), el principal modulador de la variabilidad intraestacional (es decir, en el rango de pocas semanas) en el trópico, incidiendo en la meteorología de las zonas subtropicales y extratropicales. Específicamente, identificamos la fase 4 activa de la MJO como el segundo precursor de olas de calor en Chile centro-sur. Esta situación de fase 4 activa significa que en la zona cercana a Indonesia ocurre una convección intensa (es decir, ascenso regional de aire y formación de nubes de gran desarrollo vertical). 

Tanto el sETI mayor a 1 como la fase activa 4 de la MJO están asociados con la propagación de ondas atmosféricas que son relevantes para la configuración atmosférica que gatilla olas de calor en la zona centro-sur de Chile. Con esta información, resulta necesario preguntarse por los valores que presentan ambos precursores en la actualidad. Para monitorear tales valores, hemos implementado una plataforma de precursores de olas de calor.  Como se muestra en la Figura 2, actualmente el sETI ha superado el umbral de 1, lo que indica la presencia del dipolo del océano Índico austral. Esto significa que el primer potencial precursor de olas de calor está activo (notar que el sETI se acercó a 1 también el 7 de enero).

Figura 2. Índice extra-tropical estandarizado (sETI), que representa anomalías de circulación atmosférica en niveles medios sobre el océano Índico austral. La línea segmentada vertical separa los análisis del modelo hacia el pasado y los pronósticos hacia el futuro realizados en modo probabilístico para un horizonte de 16 días, usando el “ensemble” GEFS de 20 miembros (curvas naranjas) que definen una curva promedio (curva roja), además de una corrida operacional en más alta resolución espacial (curva verde). Fuente: olasdecalor.cr2.cl.

En cuanto a la MJO, como muestra la Figura 3, actualmente observamos la fase 4 activa. Es decir, el segundo potencial precursor de olas de calor también está activo. Más aún, se espera que la MJO evolucione hacia su fase 6 activa hacia fines de enero, lo que es propicio para la ocurrencia de olas de calor en Chile centro-sur (Jacques-Coper et al., 2021).

En conjunto, ambos precursores indican un aumento de las temperaturas en Chile centro-sur que podría evolucionar en una ola de calor para la transición enero-febrero de 2024, que, como indicamos anteriormente, es el periodo más cálido del año. Si hacemos un poco de memoria, recordaremos que no es coincidencia que en 2017 y 2023, veranos devastadores por megaincendios forestales, se haya sobrepasado el umbral de 40 ºC en ese mismo periodo.

Figura 3. Diagrama muestra el avance de la Oscilación Madden-Julian (MJO) por cada una de sus fases en los últimos cuarenta días (7 de diciembre de 2023 a 15 de enero de 2024). La línea morada corresponde a la MJO en diciembre y la roja a enero (cada una con los respectivos días del mes). A partir del 15 de enero, la curva amarilla representa un pronóstico de la evolución de la MJO y la línea verde es un promedio. Se ve que la MJO ya se encuentra en su fase 4 y que podría avanzar a su fase 6, lo que genera condiciones para el calor en la zona centro-sur de Chile. Fuente: https://www.cpc.ncep.noaa.gov/products/precip/CWlink/MJO/foregfs.shtml

Olas de calor y marea roja

En el caso del sur de Chile (aproximadamente entre los 38º y 45ºS), la condición de El Niño se relaciona con veranos que tienden a ser secos. Además, otro factor climático de escala estacional es relevante en esta región: el Modo Anular del Sur (SAM, por su sigla en inglés), que modula el gradiente norte-sur de presión atmosférica entre regiones subpolares y polares (ver este Análisis CR2). La fase positiva de SAM –que se ha observado durante el último mes– también genera precipitaciones bajo lo normal en la región descrita. 

La situación actual, de superposición de El Niño y la fase positiva de SAM, ha sido identificada previamente como un forzante relevante de floraciones de algas nocivas (conocidas tradicionalmente como “marea roja”) en la región de Los Lagos, como fue el caso del año 2016 (León-Muñoz et al., 2018; Garreaud, 2018). Trascendiendo la escala estacional hacia periodos temporales más cortos, en que la meteorología se hace relevante, investigaciones recientes muestran la conexión entre condiciones de calor extremo y persistente con eventos de alta biomasa de fitoplancton en el Mar Interior de Chiloé (Jacques-Coper et al., 2023). 

Efectivamente, como se muestra en la Figura 4, niveles excepcionalmente altos de clorofila-a y fluorescencia estivales detectados satelitalmente (paneles a y b), van precedidos y acompañados de anomalías positivas de radiación solar (panel c), aumento de la temperatura superficial del mar (panel d) y una reducción de la capa superior del océano (panel e), todo lo cual representa una mayor estratificación de niveles superiores de la columna de agua. Este periodo de estabilidad atmosférica puede incluir eventualmente precipitaciones leves y transientes. Aunque estos eventos no representan necesariamente floraciones de algas nocivas, ambos pueden estar relacionados como ha ocurrido en ocasiones previas.

Los eventos de calor extremo en el centro y sur de Chile constituyen amenazas meteorológicas de primer orden durante el verano. Esto amerita que sigamos monitoreando la atmósfera y sus teleconexiones, con el afán de poder comunicar información potencialmente relevante para la mejor preparación y mitigación de posibles impactos.

Figura 4. Eventos de alta presencia de biomasa de fitoplancton a lo largo del Mar Interior de Chiloé (entre 41,5º y 43,5º S). La linea segmentada de color blanco marca el inicio de los eventos. La figura abarca un periodo de 15 días (una semana antes y una semana después de tales eventos). Todas las variables se presentan como anomalías, es decir, desviaciones del promedio. Los paneles corresponden a: (A) fluorescencia, (B) clorofila-a, (C) radiación solar, (D) temperatura superficial del mar y (E) profundidad de la capa fótica (capa superior del océano en la que penetra hasta un 1 % de la luz solar).
Fuente: Jacques-Coper et al., 2023

Referencias

Demortier, A., Bozkurt, D., & Jacques-Coper, M. (2021). Identifying key driving mechanisms of heat waves in central Chile. Climate Dynamics, 57(9), 2415-2432. https://doi.org/10.1007/s00382-021-05810-z

Garreaud, R. D. (2018). Record-breaking climate anomalies lead to severe drought and environmental disruption in western Patagonia in 2016. Clim Res. 74, 217–229. doi: https://doi.org/10.3354/cr01505

González-Reyes, A., Jacques-Coper, M., Bravo, C., Rojas, M., Garreaud, R. (2023): Evolution of heataves in Chile since 1980, Weather and Climate Extremes, 41, 100588, https://doi.org/10.1016/j.wace.2023.100588

Jacques‐Coper, M., Veloso‐Aguila, D., Segura, C., & Valencia, A. (2021). Intraseasonal teleconnections leading to heat waves in central Chile. International Journal of Climatology, 41(9), 4712-4731. https://doi.org/10.1002/joc.7096

Jacques-Coper, M., Segura, C., de la Torre, M.B., Valdebenito, P., Vásquez, S.I., Narváez, D. (2023): Synoptic-to-intraseasonal atmospheric modulation of phytoplankton biomass in the Inner Sea of Chiloé, Northwest Patagonia (42.5º-43.5ºS, 72.5º-74ºW), Chile, Front. Mar. Sci. Sec. Coastal Ocean Processes, 10, https://doi.org/10.3389/fmars.2023.1160230

León-Muñoz, J., Urbina, M. A., Garreaud, R., and Iriarte, J. L. (2018). Hydroclimatic conditions trigger record harmful algal bloom in western Patagonia (summer 2016). Sci. Rep. 8 (1), 1–10. doi: https://doi.org/10.1038/s41598-018-19461-4