Intensificación rápida
Aumento dramático de la fuerza de un ciclón tropical

Animación en bucle de un huracán
Imágenes satelitales infrarrojas del huracán Jova que experimenta una rápida intensificación en septiembre de 2023 [1] [2]

La intensificación rápida ( RI ) es cualquier proceso en el que un ciclón tropical se fortalece drásticamente en un corto período de tiempo. Las agencias de pronóstico de ciclones tropicales utilizan diferentes umbrales para designar eventos de intensificación rápida, aunque la definición más utilizada estipula un aumento en los vientos máximos sostenidos de un ciclón tropical de al menos 30 nudos (55 km/h; 35 mph) en un período de 24 horas. Sin embargo, los períodos de intensificación rápida a menudo duran más de un día. Alrededor del 20-30% de todos los ciclones tropicales experimentan una intensificación rápida, incluida la mayoría de los ciclones tropicales con velocidades máximas del viento que superan los 51 m/s (180 km/h; 110 mph).

La intensificación rápida constituye una fuente importante de error en la predicción de ciclones tropicales , y su predictibilidad se cita comúnmente como un área clave para mejorar. Los mecanismos físicos específicos que subyacen a la intensificación rápida y las condiciones ambientales necesarias para apoyar la intensificación rápida no están claros debido a las complejas interacciones entre el entorno que rodea a los ciclones tropicales y los procesos internos dentro de las tormentas. Los eventos de intensificación rápida generalmente están asociados con temperaturas cálidas de la superficie del mar y la disponibilidad de aire húmedo y potencialmente inestable . El efecto de la cizalladura del viento en los ciclones tropicales es muy variable y puede permitir o impedir la intensificación rápida. Los eventos de intensificación rápida también están vinculados a la aparición de torres calientes y ráfagas de fuerte convección dentro de la región central de los ciclones tropicales, pero no se sabe si dichas ráfagas convectivas son una causa o un subproducto de la intensificación rápida.

La frecuencia de intensificación rápida ha aumentado en las últimas cuatro décadas a nivel mundial, tanto en aguas abiertas como cerca de las costas. La mayor probabilidad de intensificación rápida se ha relacionado con una mayor tendencia de los entornos de ciclones tropicales a permitir la intensificación como resultado del cambio climático . Estos cambios pueden surgir del calentamiento de las aguas oceánicas y de la influencia del cambio climático en las características termodinámicas de la troposfera .

Definición y nomenclatura

Imágenes satelitales infrarrojas animadas de un ciclón tropical
El aumento de la velocidad del viento de 54 m/s (190 km/h; 120 mph) en 24 horas del huracán Patricia fue el mayor de cualquier ciclón tropical registrado.

No existe una definición globalmente consistente de intensificación rápida. Los umbrales para la intensificación rápida –por la magnitud del aumento en los vientos máximos sostenidos y la brevedad del período de intensificación– se basan en la distribución de casos de intensificación de percentil alto en las respectivas cuencas de ciclones tropicales . [3] Los umbrales también dependen del período promedio utilizado para evaluar los vientos de la tormenta. [4] [a] En 2003, John Kaplan de la División de Investigación de Huracanes y Mark DeMaria del Equipo de Meteorología Regional y de Mesoescala de la Universidad Estatal de Colorado definieron la intensificación rápida como un aumento en los vientos máximos sostenidos de un minuto de un ciclón tropical de al menos 30 nudos (55 km/h; 35 mph) en un período de 24 horas. Este aumento de los vientos corresponde aproximadamente al percentil 95 de los cambios de intensidad de los ciclones tropicales del Atlántico sobre el agua entre 1989 y 2000. [6] [7] Estos umbrales para definir la intensificación rápida se utilizan comúnmente, pero se utilizan otros umbrales en la literatura científica relacionada. [8] El Centro Nacional de Huracanes de los EE. UU. (NHC) refleja los umbrales de Kaplan y DeMaria en su definición de intensificación rápida. [9] El NHC también define una cantidad similar, la profundización rápida , como una disminución de la presión barométrica mínima en un ciclón tropical de al menos 42  mbar (1,2  inHg ) en 24 horas. [10]

Características

Entre el 20% y el 30% de todos los ciclones tropicales experimentan al menos un período de intensificación rápida, incluida la mayoría de los ciclones tropicales con vientos superiores a 51 m/s (180 km/h; 110 mph). [11] La tendencia de los ciclones tropicales fuertes a haber experimentado una intensificación rápida y la infrecuencia con la que las tormentas se fortalecen gradualmente hasta alcanzar intensidades fuertes conduce a una distribución bimodal en las intensidades globales de los ciclones tropicales, siendo más comunes los ciclones tropicales más débiles y fuertes que los ciclones tropicales de fuerza intermedia. [12] Los episodios de intensificación rápida suelen durar más de 24 horas. [3] Dentro del Atlántico Norte, las tasas de intensificación son en promedio más rápidas para las tormentas con velocidades máximas del viento sostenido de un minuto de 70 a 80 nudos (130 a 150 km/h; 80 a 90 mph). En el suroeste del océano Índico , las tasas de intensificación son más rápidas para las tormentas con velocidades máximas sostenidas del viento durante diez minutos de 65 a 75 nudos (120 a 140 km/h; 75 a 85 mph). Los ciclones tropicales más pequeños tienen más probabilidades de experimentar cambios rápidos de intensidad, incluida una intensificación rápida, posiblemente debido a una mayor sensibilidad a sus entornos circundantes. [13] El huracán Patricia experimentó un aumento de 54 m/s (190 km/h; 120 mph) en sus vientos máximos sostenidos durante 24 horas en 2015, estableciendo un récord mundial de aumento de la velocidad del viento en 24 horas. [14] Patricia también tiene el récord de la mayor disminución de presión en 24 horas según los datos del RSMC, profundizándose 97 mbar (2,9 inHg). [14] Sin embargo, otras estimaciones sugieren que la presión central del tifón Forrest puede haberse profundizado hasta en 104 mbar (3,1 inHg) en 1983 , y la Organización Meteorológica Mundial enumera la tasa de intensificación de Forrest como la más rápida registrada. [14] [15] En 2019, el Centro Conjunto de Alerta de Tifones (JTWC) estimó que los vientos del ciclón Ambali aumentaron en 51 m/s (180 km/h; 110 mph) en 24 horas, lo que marca el mayor aumento de la velocidad del viento en 24 horas para un ciclón tropical en el hemisferio sur desde al menos 1980. [16] [17]

Animación satelital de un huracán que se intensifica rápidamente
Las ráfagas de convección en la región central de los ciclones tropicales están asociadas con una rápida intensificación.

Los ciclones tropicales frecuentemente se vuelven más axisimétricos antes de la intensificación rápida, con una fuerte relación entre el grado de axisimetría de una tormenta durante el desarrollo inicial y su tasa de intensificación. Sin embargo, la aparición asimétrica de convección fuerte y torres calientes cerca del núcleo interno de los ciclones tropicales también puede presagiar una intensificación rápida. [3] El desarrollo de convección profunda localizada (denominada "ráfagas convectivas" [18] ) aumenta la organización estructural de los ciclones tropicales en la troposfera superior y compensa el arrastre de aire más seco y estable de la estratosfera inferior , [19] pero no está claro si las ráfagas de convección profunda inducen una intensificación rápida o viceversa. [3] [19] Las torres calientes han sido implicadas en la intensificación rápida, aunque han visto impactos variados en las cuencas. [20] La frecuencia e intensidad de los rayos en la región del núcleo interno pueden estar relacionadas con la intensificación rápida. [21] [22] [23] Un estudio de ciclones tropicales muestreados por la Misión de Medición de Lluvias Tropicales sugirió que las tormentas que se intensifican rápidamente se distinguen de otras tormentas por la gran extensión y la alta magnitud de las precipitaciones en sus regiones centrales internas. [24] Sin embargo, los mecanismos físicos que impulsan la intensificación rápida no parecen ser fundamentalmente diferentes de los que impulsan tasas de intensificación más lentas. [25]

Vista animada de un tifón que se intensifica rápidamente
Imágenes de microondas del tifón Jelawat durante un período de rápida intensificación en marzo de 2018 [26]

Las características de los entornos en los que las tormentas se intensifican rápidamente no difieren mucho de las que generan tasas de intensificación más lentas. [11] Las altas temperaturas de la superficie del mar y el contenido de calor oceánico son potencialmente cruciales para permitir una intensificación rápida. [19] Las aguas con fuertes gradientes horizontales de TSM o una fuerte estratificación de la salinidad pueden favorecer flujos aire-mar más fuertes de entalpía y humedad, lo que proporciona condiciones más propicias para una intensificación rápida. [27] La ​​presencia de un entorno favorable por sí sola no siempre conduce a una intensificación rápida. [28] La cizalladura vertical del viento agrega incertidumbre adicional a la predicción del comportamiento de la intensidad de la tormenta y el momento de la intensificación rápida. La presencia de cizalladura del viento concentra la energía potencial convectiva disponible (CAPE) y la helicidad y fortalece la entrada dentro de la región de cizalladura descendente [b] del ciclón tropical. Estas condiciones son propicias para una convección rotatoria vigorosa, que puede inducir una intensificación rápida si se ubica lo suficientemente cerca del núcleo de alta vorticidad del ciclón tropical . Sin embargo, la cizalladura del viento también produce simultáneamente condiciones desfavorables para la convección dentro de la región de cizalladura ascendente [b] de un ciclón tropical al arrastrar aire seco hacia la tormenta e inducir hundimiento . Estas condiciones de cizalladura ascendente pueden llevarse a las regiones de cizalladura descendente inicialmente favorables, volviéndose perjudiciales para la intensidad del ciclón tropical y previniendo una intensificación rápida. [11] Las simulaciones también sugieren que los episodios de intensificación rápida son sensibles al momento de la cizalladura del viento. [27] Los ciclones tropicales que experimentan una intensificación rápida en presencia de una cizalladura del viento moderada (5–10 m/s (20–35 km/h; 10–20 mph)) pueden exhibir estructuras convectivas asimétricas similares. [29] En tales casos, el flujo de salida del ciclón tropical cizallado puede interactuar con el entorno circundante de formas que reducen localmente la cizalladura del viento y permiten una mayor intensificación. [30] La interacción de los ciclones tropicales con las vaguadas de la troposfera superior también puede favorecer una intensificación rápida, en particular cuando se trata de vaguadas con longitudes de onda más cortas y distancias mayores entre la vaguada y el ciclón tropical. [27]

En entornos favorables para la intensificación rápida, los procesos internos estocásticos dentro de las tormentas desempeñan un papel más importante en la modulación de la tasa de intensificación. En algunos casos, el inicio de la intensificación rápida está precedido por la gran liberación de inestabilidad convectiva del aire húmedo (caracterizada por una alta temperatura potencial equivalente ), lo que permite un aumento de la convección alrededor del centro del ciclón tropical. [11] Los eventos de intensificación rápida también pueden estar relacionados con el carácter y la distribución de la convección alrededor del ciclón tropical. Un estudio indicó que un aumento sustancial en la precipitación estratiforme a lo largo de la tormenta significó el comienzo de la intensificación rápida. [3] En 2023, un estudio del Centro Nacional de Investigación Atmosférica sobre la intensificación rápida utilizando simulaciones por computadora identificó dos vías para que los ciclones tropicales se intensifiquen rápidamente. En el modo "maratón" de intensificación rápida, las condiciones ambientales propicias, que incluyen baja cizalladura del viento y altas SST, promueven la intensificación simétrica del ciclón tropical a un ritmo relativamente moderado durante un período prolongado. El modo de intensificación rápida de "sprint" es más rápido y más breve, pero generalmente ocurre en condiciones que durante mucho tiempo se han considerado desfavorables para la intensificación, como en presencia de una fuerte cizalladura del viento. Este modo más rápido implica ráfagas convectivas alejadas del centro del ciclón tropical que pueden reorganizar la circulación de la tormenta o producir un nuevo centro de circulación. Los ciclones tropicales modelados que experimentan el modo de intensificación rápida de sprint tienden a alcanzar su punto máximo a intensidades más bajas (vientos sostenidos por debajo de 51 m/s [185 km/h; 115 mph]) que aquellos que experimentan el modo de intensificación rápida de maratón. [31] [32]

Mejorar la previsibilidad y la previsión

Gráfico de tendencias en errores de intensidad
Los Centros Meteorológicos Especializados Regionales han reconocido que la previsión de intensificación rápida es un área clave para la mejora.

La intensificación rápida es una fuente importante de error en el pronóstico de ciclones tropicales , y el momento de los episodios de intensificación rápida tiene baja previsibilidad. [3] [33] Los cambios rápidos de intensidad cerca de la tierra pueden influir en gran medida en la preparación para ciclones tropicales y la percepción del riesgo público . [13] El aumento de la previsibilidad de los cambios rápidos de intensidad ha sido identificado como una prioridad máxima por los centros de pronóstico operativo. [34] En 2012, el NHC incluyó la predicción de la intensificación rápida como su elemento de mayor prioridad para la mejora. [35] Los procesos de Génesis e Intensificación Rápida (GRIP) fueron un experimento de campo dirigido por Ciencias de la Tierra de la NASA para estudiar en parte la intensificación rápida. Se utilizaron varias aeronaves, incluido el Northrop Grumman RQ-4 Global Hawk sin tripulación, para investigar los eventos de intensificación rápida de los huracanes Earl y Karl durante la temporada de huracanes del Atlántico de 2010 . [36] [37] En diciembre de 2016, se lanzó la constelación CYGNSS SmallSat con el objetivo de medir las velocidades del viento en la superficie del océano con una resolución temporal suficientemente alta para resolver eventos de intensificación rápida. [38] [39] [13] La constelación de satélites TROPICS incluye el estudio de los cambios rápidos en los ciclones tropicales como uno de sus principales objetivos científicos. [18] Los modelos meteorológicos también han demostrado una capacidad mejorada para proyectar eventos de intensificación rápida, [40] pero siguen enfrentando dificultades para representar con precisión su momento y magnitud. [41] Los modelos estadísticos muestran una mayor habilidad de pronóstico para anticipar la intensificación rápida en comparación con los modelos meteorológicos dinámicos . [18] [42] Las predicciones de intensidad derivadas de redes neuronales artificiales también pueden proporcionar predicciones más precisas de intensificación rápida que los métodos establecidos. [34]

Imagen satelital de un ciclón tropical
El ciclón Marcus fue un ejemplo en el que los pronósticos de intensidad operacional predijeron con éxito una intensificación rápida con la ayuda de las ayudas de pronóstico RI. [43]

Debido a que los errores de pronóstico con 24 horas de antelación son mayores para los ciclones tropicales que se intensifican rápidamente que en otros casos, los pronósticos operativos no suelen representar una intensificación rápida. [43] Se han desarrollado herramientas de pronóstico probabilístico y determinista para aumentar la confianza en el pronóstico y ayudar a los pronosticadores a anticipar episodios de intensificación rápida. Estas ayudas se han integrado en los procedimientos de pronóstico operativo de los Centros Meteorológicos Especializados Regionales (CMRE) y se tienen en cuenta en los pronósticos de intensidad de ciclones tropicales en todo el mundo. [34] Por ejemplo, el Índice de Intensificación Rápida (IIR) -una cuantificación de la probabilidad de intensificación rápida para diversos grados de aumento del viento basada en pronósticos de parámetros ambientales [44]  - es utilizado por el CMRE de Tokio-Centro de Tifones , la Oficina Meteorológica de Australia (BOM) y el NHC. [34] Se está desarrollando un producto de predicción de intensidad en el CMRE de La Reunión para el suroeste del Océano Índico basado en herramientas desarrolladas en otras cuencas de ciclones tropicales. [13] La Ayuda para la Predicción de Intensidad Rápida (RIPA, por sus siglas en inglés) aumenta el pronóstico de intensidad de consenso proporcionado por la principal ayuda de predicción de intensidad de ciclones tropicales del JTWC si se evalúa al menos una probabilidad del 40 % de intensificación rápida y se ha utilizado desde 2018. [34] El JTWC informó que una gran tendencia creciente en la probabilidad de intensificación rápida evaluada utilizando RIPA se asoció con mayores probabilidades de intensificación rápida. El JTWC también está experimentando con ayudas adicionales para la predicción de intensificación rápida que se basan en una variedad de métodos estadísticos. [34] También se están desarrollando herramientas de predicción de intensidad que incorporan predictores de intensificación rápida y se utilizan en operaciones en otras agencias de predicción, como la Administración Meteorológica de Corea y el Departamento Meteorológico de la India . [45]

El primer informe del grupo de trabajo del Sexto Informe de Evaluación del IPCC  , publicado en 2021, evaluó que la ocurrencia global de intensificación rápida probablemente aumentó durante las cuatro décadas anteriores (durante el período de datos satelitales confiables), con una "confianza media" en que este cambio exceda el efecto de la variabilidad climática natural y, por lo tanto, se derive del cambio climático antropogénico . [46] : 1519, 1585  La probabilidad de que un ciclón tropical con vientos con fuerza de huracán experimente una intensificación rápida ha aumentado del 1 por ciento en la década de 1980 al 5 por ciento. [47] También se han observado aumentos estadísticamente significativos en la frecuencia de ciclones tropicales que experimentan múltiples episodios de intensificación rápida desde la década de 1980. [48] Estos aumentos se han observado en las diversas cuencas de ciclones tropicales y pueden estar asociados con las propiedades termodinámicas de los entornos que se vuelven cada vez más propicios para la intensificación como resultado de las emisiones antropogénicas. [7] Las reducciones de la cizalladura del viento debido al cambio climático también pueden aumentar la probabilidad de una intensificación rápida. [49] [47] La ​​frecuencia de intensificación rápida dentro de los 400 km (250 mi) de las costas también se ha triplicado entre 1980 y 2020. Esta tendencia puede ser causada por un calentamiento de las aguas costeras y una tendencia hacia el oeste en las ubicaciones de las intensidades máximas de los ciclones tropicales derivadas de cambios más amplios en los flujos de dirección ambiental . [50] También se ha observado un aumento a largo plazo en la magnitud de la intensificación rápida en el Atlántico central y tropical, así como en el Pacífico norte occidental. [51] [52] Sin embargo, las proyecciones climáticas del CMIP5 sugieren que las condiciones ambientales a fines del siglo XXI pueden ser menos favorables para la intensificación rápida en todas las cuencas de ciclones tropicales fuera del Océano Índico Norte. [53]

Véase también

Notas

  1. ^ La velocidad sostenida del viento registrada depende del período de tiempo durante el cual se promedian las velocidades del viento casi instantáneas. A diferencia de las mediciones de ráfagas de viento , las mediciones del viento sostenido se consideran representativas del viento medio de fondo. El estándar de la Organización Meteorológica Mundial para medir el viento medio es un promedio de 10 minutos, pero también se utilizan comúnmente períodos de promedio de 1 minuto y 3 minutos para estimar las velocidades del viento de los ciclones tropicales. [5]
  2. ^ ab El lado descendente de un ciclón tropical es el lado en la dirección del vector de cizalladura del viento, análogo a la dirección del viento. El lado ascendente de un ciclón tropical es el lado opuesto a la dirección del vector de cizalladura del viento, análogo a la dirección del viento.

Referencias

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