Análisis (CR)2 | Hacia un mejor pronóstico de las olas de calor en la zona centro-sur de Chile

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Martín Jacques Coper, investigador principal Centro de Ciencia del Clima y la Resiliencia (CR)2, y Christian Segura, Centro de Ciencia del Clima y la Resiliencia (CR)2

Nunca y en ningún lugar pasan inadvertidas las olas de calor (OC). Esto es particularmente cierto durante el verano en la zona centro-sur de Chile, la que se extiende, aproximadamente, desde la Región de Valparaíso hasta la Región de Los Lagos.

Durante los últimos años hemos presenciado OC excepcionales. Una de ellas tuvo como consecuencia los grandes incendios forestales de enero y febrero de 2017 (Bowman et al., 2018), que causaron un elevadísimo costo social, ecológico y material. En particular, los incendios arrasaron más de 570.000 hectáreas, una extensión que excedió en más de diez veces el promedio de las décadas anteriores (González et al., 2019). En ese año, varios récords de temperatura máxima fueron superados en Chile central, incluyendo los 42.2 ºC en Los Ángeles (DMC, 2017).

Eventos de intensísima magnitud ocurrieron también en el año 2019. Por ejemplo, la OC más larga registrada en Curicó se extendió por 17 días desde fines de enero (Blunden y Arndt, 2020), y, luego, otra OC impactó desde Los Ríos hasta Magallanes a comienzos de febrero, marcando el récord de 38.5 ºC en Valdivia (DMC, 2019) y propiciando el desarrollo del incendio de Cochrane, que afectó más de 15.000 hectáreas de vegetación (González et al., 2019). Así, la relevancia del estudio de las olas de calor es evidente, tanto desde la perspectiva de los impactos que generan como desde un enfoque meteorológico centrado en sus causas. Por ello, gracias al apoyo de un proyecto de investigación[1], hemos estado abocados a comprender y describir varios aspectos relacionados con su ocurrencia, y este análisis sintetiza los hallazgos de Jacques-Coper et al. (2021).

Partimos señalando que una ola de calor es un evento durante el cual la temperatura es persistentemente más cálida que lo normal, al menos por tres días. Para estudiar las OC, usamos registros de temperatura de distintas estaciones meteorológicas y también reconstrucciones históricas de la circulación atmosférica generadas por modelos computacionales. En primer lugar, quisimos saber si la atmósfera sobre Chile exhibe una configuración meteorológica particular durante la ocurrencia de una OC. Descubrimos que estos eventos suelen ocurrir hasta cuatro veces por verano y duran, en promedio, cinco días. Además, identificamos que son consecuencia del paso de un anticiclón migratorio (un sistema de alta presión) por el sur de Chile, el que hace que el cielo sobre Chile central tienda a estar despejado, lo que aumenta la radiación solar y calienta la atmósfera baja. Además, en sectores precordilleranos y cordilleranos se promueve un viento del Este relativamente seco y cálido llamado Puelche. Estos factores, en conjunto, pueden causar un aumento marcado y sostenido de la temperatura, como es típico durante una OC (Figura 1).

Figura 1: Configuración sinóptica promedio de olas de calor de verano en Chile central, considerando la escala sinóptica-intraestacional. Fuente: Proyecto ANID/FONDECYT/11170486, diseñado por Paulina G. Monje.

En segundo lugar, nos abocamos a estudiar si esta configuración meteorológica podría estar propiciada, a su vez, por algún fenómeno que ocurra antes y en algún lugar lejano a donde se manifiesta finalmente la OC. A este tipo de relaciones climáticas las llamamos teleconexiones. Así, descubrimos que la frecuencia y la intensidad de los ciclones y anticiclones migratorios en el Sur de Chile pueden tener una relación con fenómenos climáticos que ocurren en los trópicos, particularmente en el océano Índico, el Continente Marítimo (al norte de Australia, donde está Indonesia) y el océano Pacífico. En esas regiones suele haber, alternadamente, periodos prolongados de lluvias o cielos despejados sobre vastas áreas. Cuando allá hay precipitaciones persistentes, sabemos que grandes masas de aire ascienden y forman nubes, lo que llamamos «convección profunda» (Figura 2 B). Cuando ocurre, esta convección profunda se desplaza de Oeste a Este por los trópicos de manera bastante regular, fenómeno denominado «Oscilación de Madden-Julian» (MJO, por sus siglas en inglés). Como una manera de conocer la ubicación de esta convección, los trópicos se dividen en ocho sectores longitudinales llamados fases. Una fase se dice “activa” si presenta una convección notoria. En particular, si esta convección está presente sobre Indonesia y al noreste de Australia, decimos que la MJO está en fase 4 activa. A través de los días, las fases activas de la MJO avanzan a la fase 5 (convección aún sobre el Continente Marítimo), luego a la 6, a la 7 (convección sobre el Pacífico Occidental) y, finalmente, a la 8 (convección sobre el Pacífico central y África). Pero la convección activa en fase 4 es la que más nos importa, pues desde allí se pueden desencadenar ondas en la atmósfera que se propagan hasta Sudamérica en el plazo de una a dos semanas (Figura 2 C), alcanzando la zona centro-sur de Chile (momento en que la convección ya se encuentra en la fase 6), favoreciendo la intensificación de un anticiclón sobre el sur del país. Es decir, justamente la configuración atmosférica asociada a altas temperaturas. De esta forma, nuestra investigación mostró que la temperatura de verano en Chile central suele ser más alta en las fases MJO 6 a 8 activas.

De esta manera, nuestro trabajo develó que cuando se da una convección intensa o persistente en la fase 4 de la MJO, es muy probable que se desencadene una serie de fenómenos atmosféricos que concluya en una ola de calor en el país (Figura 2 D), por lo que la fase 4 activa de la MJO es un precursor de las olas de calor en Chile central. En otras palabras, aproximadamente tras una o dos semanas de observar este precursor, la probabilidad de ocurrencia de OC aumenta en la región, por lo que ciertas olas de calor se podrían predecir con dos semanas de anticipación.

Pero eso no es todo. Además de los trópicos, también nos enfocamos en los extra-trópicos (latitudes medias) para buscar precursores de OC. Gracias a nuestra investigación, descubrimos otra señal atmosférica en el océano Índico (Figura 2 A), al sureste de Sudáfrica, que también suele anteceder por aproximadamente dos  semanas a ciertas OC en Chile central. Por lo tanto, esta señal fue identificada como otro precursor. Para poder monitorear, es decir observar y cuantificar este precursor, definimos un índice que llamamos SETI (la sigla de “índice extra-tropical estandarizado” en inglés). Dicho índice se puede emplear para estudiar el pasado, pero también el presente y futuro. Actualmente, cada día calculamos un valor de SETI a partir de datos computacionales. Cuando el SETI es muy alto, sabemos que el precursor extra-tropical está activado. Estos dos precursores, tanto la MJO como SETI (y, especialmente, ambos juntos) nos sirven como información para pronosticar mejor ciertas olas de calor en Chile Central hasta con dos semanas de antelación.

Figura 2: Viendo los dos precursores de olas de calor en Chile central.  (A) Entre 16 y 14 días antes de una ola de calor se aprecia una circulación anómala (dipolo) en el océano Índico. (B) Aproximadamente dos semanas antes de una ola de calor, una convección profunda se encuentra en la denominada fase 4. (C) Cada uno de estos fenómenos genera un tren de ondas, los cuales se juntan y se refuerzan y se mueven hacia Sudamérica. (D) Luego de dos semanas, este tren de ondas reforzado llega hasta Chile provocando una ola de calor en la zona centro-sur. Fuente: Proyecto ANID/FONDECYT/11170486, diseñado por Paulina G. Monje (modificado para efectos de este análisis).

Este tipo de investigaciones pretende conocer mejor el comportamiento de la atmósfera y la manera en que se gatillan eventos meteorológicos extremos. En particular, según investigaciones en curso, las olas de calor pueden tener efectos en el desarrollo de incendios forestales, el deshielo en cuencas cordilleranas (lo que incide en los caudales) y eventos de floraciones algales. Por ello, avanzar en la identificación de precursores de las olas de calor es fundamental para la prevención y mitigación de sus impactos socioambientales negativos. Específicamente, anticipar su ocurrencia puede contribuir a extremar las precauciones respecto a otros factores de impacto controlables, como en el caso de incendios forestales. Adicionalmente, este conocimiento puede servir para organizar de manera más oportuna y eficiente los recursos necesarios para la mitigación de eventuales consecuencias de OC. Por de pronto, para refinar nuestros resultados, estaremos monitoreando atentamente la temporada de verano 2021/2022 desde la meteorología.

Nota

[1] Este estudio fue particularmente financiado por el proyecto ANID/FONDECYT/11170486 Heat waves in Central Chile and their predictability: our possible tropical connection

Referencias 

Blunden, J. and Arndt, D.S. (2020) State of the climate in 2019. Bulletin of the American Meteorological Society, 101, Si-S429.

Bowman DMJS, Moreira-Muñoz A, Kolden CA, et al (2019) Human–environmental drivers and impacts of the globally extreme 2017 Chilean fires. Ambio 48:350–362. doi: 10.1007/s13280-018-1084-1

DMC (2017) Informe Climático Especial: Enero 2017: un mes de récords. Santiago de Chile, Chile; https://www.yumpu.com/es/document/read/56849766/enero-2017-un-mes-de-records

DMC (2019) El calor sigue batiendo récord. Disponible en: https://blog.meteochile.gob.cl/2019/02/04/el-calor-sigue-batiendo-records/

González ME, Sapiains R, Gómez-González S, et al (2020) Incendios forestales en Chile: causas, impactos y resiliencia. Centro de Ciencia del Clima y la Resiliencia (CR)2, U. de Chile, U. Concepción y U. Austral Chile 3–80

Jacques-Coper, M, Veloso-Aguila, D, Segura, C, Valencia, A. Intraseasonal teleconnections leading to heat waves in central Chile. Int J Climatol. 2021; 41: 4712– 4731. https://doi.org/10.1002/joc.7096