Análisis (CR)2 | ¡Ola, calor!

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    Martín Jacques, investigador principal del Centro de Ciencia del Clima y la Resiliencia (CR)2; René Garreaud, director (CR)2; y José Barraza, divulgador científico (CR)2

    Las olas de calor son eventos meteorológicos que se han hecho recurrentes durante el verano en la zona centro-sur de Chile, la macrozona que se extiende aproximadamente entre las regiones de Valparaíso y el Biobío y que concentra la mayoría de la población del país.

    En el año 2022 estos eventos concitaron la atención desde noviembre, que climatológicamente corresponde a la primavera tardía. Como se muestra en la figura 1, en la estación meteorológica Quinta Normal de Santiago, operada por la Dirección Meteorológica de Chile (DMC), se registraron tres olas de calor en ese mes, una cantidad no observada previamente. De hecho, estuvimos a poco de alcanzar un cuarto evento, pues el 25 y 26 de noviembre se registraron temperaturas máximas con valores extraordinarios para la temporada –de 32.5 °C y 33.9 °C, respectivamente–, pero no alcanzaron a constituir una ola de calor. Esto es porque las olas de calor son fenómenos atmosféricos que se caracterizan por, al menos, dos características fundamentales: intensidad, que corresponde a la temperatura máxima alcanzada, y persistencia, la duración del evento en días. En Chile, la DMC clasifica como olas de calor aquellos eventos en que la temperatura máxima supera un valor crítico (“umbral”, la curva roja en la figura 1) por al menos tres días. Debido a que este umbral se superó (hubo intensidad), dicho caso quedó clasificado meramente como “evento cálido”, pues solo se mantuvo por dos días (no hubo persistencia).

    Figura 1. Olas de calor registradas en la estación Quinta Normal, Santiago, en el periodo octubre 2022-enero 2023. Fuente: Dirección Meteorológica de Chile. https://climatologia.meteochile.gob.cl/application/mensual/olasDeCalorRecientes/330020/2023/01/06

    ¿Cómo se calcula este umbral? En términos simples, para cada estación meteorológica se utilizan observaciones históricas para calcular el valor de temperatura máxima por sobre el cual se encuentra el 10 % de los registros más altos. Este valor es denominado percentil 90 y se escoge como el umbral para la intensidad de las olas de calor. Por supuesto, el umbral no es fijo durante el año, ya que aumenta en verano y disminuye en invierno. Así, es posible definir olas de calor en cualquier estación del año y lugar geográfico. Sin embargo, los eventos de verano son los que inducen más impactos, entre ellos, amenazas a la salud y bienestar humano, propagación de incendios forestales y afectación de actividades agropecuarias.

    Origen de las olas de calor

    Las causas de las olas de calor difieren según la zona en que ocurren. En el norte de Chile, especialmente en la zona costera, una región de condiciones atmosféricas muy estables, la temperatura del aire está íntimamente vinculada con la temperatura superficial del mar. De esta manera, la frecuencia y la duración de las olas de calor en esta región son muy distintas en temporadas durante las cuales el océano Pacífico suroriental se calienta o enfría notoriamente, como sucede durante los eventos de El Niño o La Niña, respectivamente. En la actualidad, y desde septiembre de 2020, se sigue registrando un largo periodo de La Niña, lo que conlleva anomalías frías a lo largo de la costa del norte de Chile. Como consecuencia, las ciudades del litoral prácticamente no han experimentado olas de calor en este periodo, como muestra el panel superior de la figura 2 para el caso de Antofagasta. Por el contrario, durante un periodo de El Niño se podrían registrar olas de calor de varias semanas de duración. Eso ocurrió por ejemplo en Antofagasta en 1983, con una ola de calor que se extendió por más de dos meses entre enero y marzo de ese año (panel inferior de la figura 2).

    Figura 2. Olas de calor registradas en la estación Cerro Moreno de Antofagasta. El panel superior muestra el periodo octubre 2022-enero 2023, y el panel inferior muestra el periodo octubre 1982-febrero 1983. Fuente: Dirección Meteorológica de Chile. https://climatologia.meteochile.gob.cl/application/diario/mapaRecienteOlaDeCalor/

    En la zona centro-sur, las olas de calor son promovidas por condiciones de alta presión atmosférica que inducen estabilidad en la atmósfera, fomentando el descenso de masas de aire, ausencia de nubosidad y aumento de la radiación solar (Jacques-Coper et al., 2021; Demortier et al., 2021; ver figura 1 de este análisis previo). La presencia de la cordillera de los Andes favorece el viento desde el Este en la tropósfera baja (también llamado viento Raco o Puelche), el que refuerza la disipación de la nubosidad y el descenso del aire a unos 2-4 kilómetros de altura (Montecinos et al., 2017). La alta radiación produce un aumento de la temperatura superficial y la turbulencia que durante la tarde conecta el aire cerca de la superficie con el aire ubicado a unos 2-3 kilómetros de altura que se ha calentado por efecto del descenso en esa capa. Todos estos factores contribuyen al aumento de la temperatura del aire y, si la condición sinóptica es suficientemente persistente, se produce una ola de calor.

    En relación con los centros de alta presión (anticiclones), estos se van alternando con centros de baja presión (ciclones) y se desplazan de Oeste a Este, inmersos en los vientos que dominan la circulación atmosférica en estas latitudes. Esto origina, en gran parte, la variabilidad del tiempo y es también la causa de que las olas de calor en esta zona tengan una duración de solo algunos días. Sin embargo, la alta presión que afecta a la región centro-sur de Chile puede ser inducida o reforzada por otros fenómenos atmosféricos, como la Alta de Bolivia, una configuración que suele ubicarse sobre el altiplano boliviano, pero que, en algunas ocasiones, exhibe un desplazamiento anómalo hacia el sur. Justamente, fue una persistente Alta de Bolivia centrada sobre el norte de Argentina la que provocó la ola de calor ocurrida entre el 3 y el 13 de diciembre de 2022 en la zona central (figura 3), cuyo promedio de temperatura máxima superó los 32 °C, una situación inédita en los registros.

    Figura 3. Circulación atmosférica inducida por la Alta de Bolivia durante el 11 de diciembre de 2022. El panel (a) muestra los vientos en la tropósfera alta donde se identifica la Alta de Bolivia. El panel (b) muestra la trayectoria que siguieron durante los tres días previos las parcelas de aire que pasaron sobre Santiago el 11 de diciembre. El panel (c) ilustra los cambios de altura que experimentaron esas parcelas. Fuente: René Garreaud, elaboración propia.

    Tendencias de las olas de calor

    En Chile, las olas de calor han aumentado su frecuencia en las últimas décadas, como muestran las tendencias del periodo 1961-2017 (Dirección Meteorológica de Chile, 2018; ver Figura 4). Sin embargo, la zona costera del norte del país difiere de este patrón. Esta disparidad estaría íntimamente ligada al cambio climático antropogénico, que induce sostenidamente calentamiento en el interior del país y el enfriamiento costero (Falvey & Garreaud, 2009), registrándose más olas de calor en las zonas interiores mientras más aumentan las temperaturas en el periodo estival, y hay que decir que las temperaturas máximas se están superando cada verano, lo que fue clarísimo en el año 2019, con registros sobre los 40 °C en varias estaciones. Aunque esta relación es muy notoria, no obstante, aún se requieren estudios de atribución de este fenómeno al cambio climático en nuestro país, lo que nos ayudarán a comprender mejor la relevancia relativa de distintos factores en las tendencias observadas.

    Figura 4. Tendencias del número de olas de calor en el periodo 1961-2017.  Fuente: Dirección Meteorológica de Chile (2018).

    En dicho contexto, a mediados de diciembre (en el verano temprano), resultaba tentador anticipar una temporada con olas de calor más frecuentes e intensas. En efecto, el pronóstico estacional de la Dirección Meteorológica de Chile para el periodo diciembre 2022 – febrero 2023 (Dirección Meteorológica de Chile, 2022) anticipó temperaturas máximas sobre lo normal en las zonas interiores entre las regiones de Coquimbo y Aysén. Como mencionamos anteriormente, condiciones estacionales más cálidas podrían redundar en olas de calor más frecuentes o intensas. Ante este escenario, no resultó del todo sorprendente que la transición entre 2022 y 2023 haya exhibido eventos cálidos que, aunque no alcanzaron a ser clasificados como olas de calor, fueron suficientemente intensos para propagar el fuego de los incendios en las regiones de Valparaíso, Biobío y Los Ríos. Sin embargo, como se aprecia en la Figura 1, el registro de temperatura máxima en Quinta Normal durante enero muestra que esta variable solo ha rozado el valor umbral para olas de calor en algunas jornadas, y definitivamente no ha habido persistencia de temperatura por sobre este. De esta forma, no se han registrado olas de calor durante enero. Este fenómeno es representativo de la zona centro-sur de Chile.

    Con todo, el pronóstico estacional da una idea de las condiciones generales durante tres meses. Para poder anticipar las fechas de ocurrencia de olas de calor en regiones donde la variabilidad del tiempo meteorológico es relevante, se debe contar con una herramienta que reproduzca el comportamiento de la atmósfera, como los modelos computacionales. Sin embargo, una limitante de estos modelos es que tienen un periodo de validez de alrededor de una semana. Afortunadamente, es posible traspasar parcialmente esa frontera temporal al estudiar la dinámica atmosférica de gran escala. Esto nos puede dar luces sobre relaciones entre fenómenos que suceden distanciados en el tiempo y el espacio. De esta manera, como relatamos en este análisis previo, monitoreando las condiciones atmosféricas lejanas a nuestro país en el Hemisferio Sur, es posible proponer un método para anticipar en un par de semanas algunas olas de calor en el centro-sur de Chile. Esto se debe a que, en algunas ocasiones, la configuración anticiclónica puede ser gatillada, reforzada y prolongada por fenómenos como la Oscilación de Madden-Julian (Jacques-Coper et al., 2021; Demortier et al., 2021).

    En un planeta que se calienta, las olas de calor seguirán tornándose en eventos cada vez más amenazantes. Para aumentar nuestra resiliencia ante esta situación, falta aún por comprender muchos de sus aspectos relacionados. Con este objetivo seguiremos trabajando.

    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

    Dirección Meteorológica de Chile. 2018. Reporte anual de la evolución del clima en Chile 2017. Oficina Cambio Climático Sección Climatología. https://climatologia.meteochile.gob.cl/application/publicaciones/documentoPdf/reporteEvolucionClima/reporteEvolucionClima2017.pdf

    Dirección Meteorológica de Chile. 2022. Boletín S2S – Pronóstico subestacional y estacional. Oficina Servicios Climáticos Sección Climatología. https://climatologia.meteochile.gob.cl/application/publicaciones/documentoPdf/boletinTendenciasClimaticas/boletinTendenciasClimaticas-202211.pdf

    Falvey, M., & Garreaud, R. D. (2009). Regional cooling in a warming world: Recent temperature trends in the southeast Pacific and along the west coast of subtropical South America (1979–2006). Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 114(D4). https://doi.org/10.1029/2008JD010519

    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

    Montecinos, A., Muñoz, R. C., Oviedo, S., Martínez, A., & Villagrán, V. (2017). Climatological characterization of puelche winds down the western slope of the extratropical Andes Mountains using the NCEP Climate Forecast System Reanalysis. Journal of Applied Meteorology and Climatology, 56(3), 677-696. https://doi.org/10.1175/JAMC-D-16-0289.1