Fenómeno meteorológico extremos

Los eventos meteorológicos extremos o climáticos extremos incluyen condiciones meteorológicas inesperadas, inusuales, severas o no estacionales; clima en los extremos de la distribución histórica, el rango que se ha visto en el pasado. A menudo, los eventos extremos se basan en el historial meteorológico registrado de una ubicación y se definen como pertenecientes al diez por ciento más inusual.

Hay evidencia que sugiere que el cambio climático está aumentando la periodicidad y la intensidad de algunos fenómenos meteorológicos extremos. La confianza en la atribución del clima extremo y otros eventos al cambio climático antropogénico es más alta en los cambios en la frecuencia o magnitud de los eventos extremos de calor y frío, con cierta confianza en el aumento de las precipitaciones intensas y el aumento de la intensidad de las sequías.

El clima extremo tiene impactos significativos en la sociedad humana, así como en los ecosistemas naturales. Por ejemplo, una aseguradora global, Munich Re, estima que los desastres naturales causaron pérdidas directas globales de más de $90 mil millones en 2015.

Eventos climáticos extremos

Olas de calor

Las olas de calor son períodos de temperaturas e índices de calor anormalmente altos. Las definiciones de una ola de calor varían debido a la variación de las temperaturas en diferentes ubicaciones geográficas. El calor excesivo suele ir acompañado de altos niveles de humedad, pero también puede ser catastróficamente seco.

Debido a que las olas de calor no son visibles como lo son otras formas de clima severo, como huracanes, tornados y tormentas eléctricas, son una de las formas menos conocidas de clima extremo. El clima de calor severo puede dañar las poblaciones y los cultivos debido a la posible deshidratación o hipertermia, calambres por calor, expansión por calor y golpe de calor. Los suelos secos son más susceptibles a la erosión, disminuyendo las tierras disponibles para la agricultura. Los brotes de incendios forestales pueden aumentar en frecuencia a medida que la vegetación seca aumenta la probabilidad de que se encienda. La evaporación de cuerpos de agua puede ser devastadora para las poblaciones marinas, disminuyendo el tamaño de los hábitats disponibles así como la cantidad de nutrientes presentes en las aguas. El ganado y otras poblaciones de animales también pueden disminuir.

Durante el calor excesivo, las plantas cierran los poros de sus hojas (estomas), un mecanismo de protección para conservar el agua, pero también reduce la capacidad de absorción de las plantas. Esto deja más contaminación y ozono en el aire, lo que conduce a una mayor mortalidad en la población. Se ha estimado que la contaminación adicional durante el caluroso verano de 2006 en el Reino Unido costó 460 vidas. Se estima que las olas de calor europeas del verano de 2003 causaron un exceso de 30.000 muertes debido al estrés por calor y la contaminación del aire. Más de 200 ciudades de EE. UU. han registrado nuevas temperaturas máximas récord. La peor ola de calor en USA ocurrió en 1936 y mató a más de 5000 personas directamente. La peor ola de calor en Australia ocurrió en 1938-1939 y mató a 438. La segunda peor fue en 1896.

Los cortes de energía también pueden ocurrir dentro de las áreas que experimentan olas de calor debido a la mayor demanda de electricidad (es decir, el uso de aire acondicionado). El efecto isla de calor urbano puede aumentar las temperaturas, especialmente durante la noche.

Olas de frio

Una ola de frío es un fenómeno meteorológico que se caracteriza por un enfriamiento del aire. Específicamente, tal como lo utiliza el Servicio Meteorológico Nacional de EE. UU., una ola de frío es una caída rápida de la temperatura dentro de un período de 24 horas que requiere una protección sustancialmente mayor para la agricultura, la industria, el comercio y las actividades sociales. El criterio preciso para una ola de frío está determinado por la velocidad a la que cae la temperatura y el mínimo al que cae. Esta temperatura mínima depende de la región geográfica y la época del año. Las olas de frío generalmente son capaces de ocurrir en cualquier ubicación geológica y están formadas por grandes masas de aire frío que se acumulan sobre ciertas regiones, causadas por los movimientos de las corrientes de aire.

Una ola de frío puede causar la muerte y lesiones al ganado y la vida silvestre. La exposición al frío exige una mayor ingesta calórica para todos los animales, incluidos los humanos, y si una ola de frío va acompañada de nieve intensa y persistente, es posible que los animales que pastan no puedan alcanzar el alimento y el agua necesarios y mueran de hipotermia o inanición. Las olas de frío a menudo requieren la compra de forraje para el ganado a un costo considerable para los agricultores. Las poblaciones humanas pueden sufrir congelación cuando se exponen al frío durante períodos prolongados y pueden provocar la pérdida de extremidades o daños en los órganos internos.

El frío extremo del invierno a menudo hace que las tuberías de agua mal aisladas se congelen. Incluso algunas tuberías interiores mal protegidas pueden romperse a medida que el agua congelada se expande dentro de ellas y causa daños a la propiedad. Los incendios, paradójicamente, se vuelven más peligrosos durante el frío extremo. Las tuberías principales de agua pueden romperse y los suministros de agua pueden volverse poco confiables, lo que dificulta la lucha contra incendios.

Las olas de frío que traen congelaciones y heladas inesperadas durante la temporada de crecimiento en las zonas de latitud media pueden matar las plantas durante las etapas tempranas y más vulnerables del crecimiento. Esto da como resultado la pérdida de la cosecha ya que las plantas mueren antes de que puedan ser cosechadas económicamente. Tales olas de frío han causado hambrunas. Las olas de frío también pueden hacer que las partículas del suelo se endurezcan y congelen, lo que dificulta el crecimiento de las plantas y la vegetación en estas áreas. Un extremo fue el llamado Año sin verano de 1816, uno de varios años durante la década de 1810 en los que numerosas cosechas fallaron durante las extrañas olas de frío del verano después de que las erupciones volcánicas redujeron la luz solar entrante.

En algunos casos, el clima invernal extremadamente frío más frecuente, es decir, en partes de Asia y América del Norte, incluida la ola de frío de febrero de 2021 en América del Norte, puede ser el resultado del cambio climático, como los cambios en el Ártico. Sin embargo, las conclusiones que relacionan el cambio climático con las olas de frío se consideran aún controvertidas. El proyecto JRC PESETA IV concluyó en 2020 que el cambio climático general dará como resultado una disminución en la intensidad y frecuencia de los períodos de frío extremo, con inviernos más suaves que reducirán las muertes por frío extremo, incluso si el clima extremo frío individual a veces puede ser causado por cambios debido a cambio climático y posiblemente incluso se vuelvan más frecuentes en algunas regiones.

Ciclones tropicales

El 12 de junio de 2020, la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA) del gobierno de EE. UU. pronosticó que, durante el siglo XXI, la frecuencia de tormentas tropicales y huracanes en el Atlántico disminuiría en un 25 por ciento, mientras que su intensidad máxima aumentaría en un 5 por ciento. Antes del nuevo estudio, hubo un debate de una década sobre un posible aumento de ciclones tropicales como efecto del cambio climático. Sin embargo, el informe especial del IPCC de 2012 sobre eventos extremos SREX establece que "hay poca confianza en cualquier aumento observado a largo plazo (es decir, 40 años o más) en la actividad de los ciclones tropicales (es decir, intensidad, frecuencia, duración), después de tener en cuenta cambios pasados ​​en las capacidades de observación".Los incrementos en las densidades de población incrementan el número de personas afectadas y los daños causados ​​por un evento de determinada gravedad. En el pasado, la Organización Meteorológica Mundial y la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. han relacionado el aumento de los fenómenos meteorológicos extremos con el cambio climático, al igual que Hoyos et al. (2006), escribiendo que el número creciente de huracanes de categoría 4 y 5 está directamente relacionado con el aumento de las temperaturas. De manera similar, Kerry Emanuel en Nature escribe que la disipación de energía de los huracanes está altamente correlacionada con la temperatura, lo que refleja el cambio climático.

El modelado de huracanes ha producido resultados similares, encontrando que los huracanes, simulados en condiciones más cálidas y altas en CO ₂, son más intensos que en las condiciones actuales. Thomas Knutson y Robert E. Tuleya de la NOAA declararon en 2004 que el calentamiento inducido por los gases de efecto invernadero puede conducir a una mayor ocurrencia de tormentas de categoría 5 altamente destructivas. Vecchi y Soden encuentran que la cizalladura del viento, cuyo aumento actúa para inhibir los ciclones tropicales, también cambia en las proyecciones del modelo del cambio climático. Hay aumentos proyectados de la cizalladura del viento en el Atlántico tropical y el Pacífico oriental asociados con la desaceleración de la circulación de Walker, así como disminuciones de la cizalladura del viento en el Pacífico occidental y central.El estudio no hace afirmaciones sobre el efecto neto sobre los huracanes del Atlántico y el Pacífico oriental del calentamiento y la humectación de las atmósferas, y los aumentos en la cizalladura del viento del Atlántico proyectados por el modelo.

Atribución

Variabilidad natural

Los aspectos de nuestro sistema climático tienen un cierto nivel de variabilidad natural, y los eventos climáticos extremos pueden ocurrir por varias razones más allá del impacto humano, incluidos los cambios en la presión o el movimiento del aire. Las áreas a lo largo de la costa o ubicadas en regiones tropicales tienen más probabilidades de experimentar tormentas con fuertes precipitaciones que las regiones templadas, aunque tales eventos pueden ocurrir. No todos los fenómenos meteorológicos inusuales pueden atribuirse al cambio climático. La atmósfera es un sistema complejo y dinámico, influenciado por varios factores como la inclinación natural y la órbita de la Tierra, la absorción o reflexión de la radiación solar, el movimiento de las masas de aire y el ciclo hidrológico. Debido a esto, los patrones climáticos pueden experimentar alguna variación, por lo que el clima extremo puede atribuirse, al menos en parte, a la variabilidad natural que existe en la Tierra.Los eventos climáticos extremos sin precedentes que se han catalogado a lo largo de los últimos doscientos años probablemente surjan cuando los patrones climáticos como ENOS o NAO funcionan "en la misma dirección que el calentamiento inducido por el hombre".

Cambio climático

El cambio climático ha llevado a un aumento en la frecuencia y/o intensidad de ciertos tipos de clima extremo. Tormentas como huracanes o ciclones tropicales pueden experimentar mayores precipitaciones, causando grandes inundaciones o deslizamientos de tierra al saturar el suelo. Esto se debe a que el aire más cálido puede "retener" más humedad debido a que las moléculas de agua tienen una mayor energía cinética, y la precipitación se produce a un ritmo mayor porque más moléculas tienen la velocidad crítica necesaria para caer como gotas de lluvia. Un cambio en los patrones de lluvia puede generar mayores cantidades de precipitación en un área, mientras que otra experimenta condiciones mucho más cálidas y secas, lo que puede provocar sequía.Esto se debe a que un aumento de las temperaturas también conduce a un aumento de la evaporación en la superficie de la tierra, por lo que una mayor precipitación no significa necesariamente condiciones universalmente más húmedas o un aumento mundial del agua potable.

Algunos estudios afirman una conexión entre el calentamiento rápido de las temperaturas árticas y, por lo tanto, una criosfera que se desvanece con el clima extremo en latitudes medias. En un estudio publicado en Nature en 2019, los científicos utilizaron varias simulaciones para determinar que el derretimiento de las capas de hielo en Groenlandia y la Antártida podría afectar el nivel general del mar y la temperatura del mar. Otros modelos han demostrado que el aumento de temperatura moderno y la posterior adición de agua de deshielo al océano podrían provocar una interrupción de la circulación termohalina, que es responsable del movimiento del agua de mar y la distribución del calor en todo el mundo.Un colapso de esta circulación en el hemisferio norte podría conducir a un aumento de las temperaturas extremas en Europa, así como a tormentas más frecuentes al alterar la variabilidad y las condiciones climáticas naturales. Por lo tanto, a medida que el aumento de las temperaturas hace que los glaciares se derritan, las latitudes medias podrían experimentar cambios en los patrones climáticos o las temperaturas.

La probabilidad creciente de que se produzcan extremos de calor récord durante una semana depende de la tasa de calentamiento, más que del nivel de calentamiento global.

Se informaron alrededor de 6681 eventos relacionados con el clima durante 2000-2019, en comparación con 3656 eventos relacionados con el clima informados durante 1980-1999. En este informe, un 'evento relacionado con el clima' se refiere a inundaciones, tormentas, sequías, deslizamientos de tierra, temperaturas extremas (como olas de calor o heladas) e incendios forestales; excluye eventos geofísicos como erupciones volcánicas, terremotos o movimientos de masas. Si bien hay evidencia de que un clima global cambiante, como un aumento de la temperatura, ha afectado la frecuencia de los fenómenos meteorológicos extremos, es probable que los efectos más significativos surjan en el futuro. Aquí es donde los modelos climáticos son útiles, ya que pueden proporcionar simulaciones sobre cómo puede comportarse la atmósfera a lo largo del tiempo y qué pasos deben tomarse en la actualidad para mitigar cualquier cambio negativo.

Por supuesto, hay errores asociados con los datos basados ​​en estadísticas. Los informes excesivos o insuficientes de víctimas o pérdidas pueden generar imprecisión en el impacto del clima extremo. A medida que la ciencia y la tecnología han mejorado a lo largo de los siglos XX y XXI, algunos investigadores atribuyen el aumento de los fenómenos meteorológicos extremos a sistemas de notificación más fiables. También se podría argumentar una diferencia en lo que califica como 'clima extremo' en diferentes sistemas climáticos. Sin embargo, el informe de la UNDRR muestra que, aunque algunos países han experimentado mayores efectos, ha habido aumentos en los eventos climáticos extremos en todos los continentes.La evidencia actual y los modelos climáticos muestran que una temperatura global en aumento intensificará los eventos climáticos extremos en todo el mundo, lo que amplificará las pérdidas humanas, los daños y los costos económicos, y la destrucción de los ecosistemas.

Investigar

Las primeras investigaciones sobre clima extremo se centraron en declaraciones sobre la predicción de ciertos eventos, la investigación contemporánea se ha centrado más en la atribución de causas a las tendencias de los eventos. En particular, el campo se centra en el cambio climático junto con otros factores causales de estos eventos.

Las definiciones de clima extremo varían en diferentes partes de la comunidad científica, cambiando los resultados de la investigación en esos campos. En términos generales, un evento en condiciones climáticas extremas no se puede atribuir a ninguna causa; sin embargo, ciertos cambios en todo el sistema de los sistemas meteorológicos globales pueden conducir a una mayor frecuencia o intensidad de los fenómenos meteorológicos extremos.

Un informe de 2016 de las Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina recomendó invertir en mejores prácticas compartidas en todo el campo trabajando en la investigación de atribución, mejorando la conexión entre los resultados de la investigación y el pronóstico del tiempo.

A medida que se realizan más investigaciones en esta área, los científicos han comenzado a investigar la conexión entre el cambio climático y los fenómenos meteorológicos extremos y qué impactos futuros pueden surgir. Gran parte de este trabajo se realiza a través de modelos climáticos. Los modelos climáticos brindan predicciones importantes sobre las características futuras de la atmósfera, los océanos y la Tierra utilizando datos recopilados en la actualidad. Sin embargo, aunque los modelos climáticos son vitales para estudiar procesos más complejos como el cambio climático o la acidificación de los océanos, siguen siendo solo aproximaciones. Además, los eventos meteorológicos son complejos y no se pueden vincular a una causa singular; a menudo, hay muchas variables atmosféricas, como la temperatura, la presión o la humedad, para tener en cuenta además de cualquier influencia del cambio climático o la variabilidad natural.

Un registro importante de los fenómenos meteorológicos extremos son las estadísticas recopiladas de todo el mundo, que pueden ayudar a los científicos y a los encargados de formular políticas a tener una mejor comprensión de cualquier cambio en las condiciones meteorológicas y climáticas. Estas estadísticas también pueden influir en el modelado climático. Las estadísticas han mostrado un aumento en los eventos climáticos extremos a lo largo de los años 1900 y 2000.

Efectos

Los efectos del clima extremo incluyen, pero no se limitan a:

• Demasiada lluvia (fuertes aguaceros), provocando inundaciones y deslizamientos de tierra
• Demasiado calor y ausencia de lluvia (ola de calor) que provoca sequías e incendios forestales
• Vientos fuertes, como huracanes y tornados, que causan daños a estructuras hechas por el hombre y hábitats de animales.
• Grandes nevadas, que provocan avalanchas y ventiscas

Los cambios en la sociedad humana

Costo económico

Según el IPCC (2011), las estimaciones de pérdidas anuales han oscilado desde 1980 desde unos pocos miles de millones hasta más de 200 000 millones de dólares (en dólares de 2010), con el valor más alto en 2005 (el año del huracán Katrina). Las pérdidas por desastres relacionados con el clima mundial, como la pérdida de vidas humanas, el patrimonio cultural y los servicios de los ecosistemas, son difíciles de valorar y monetizar y, por lo tanto, no se reflejan bien en las estimaciones de pérdidas. Sin embargo, las recientes tormentas, huracanes, inundaciones, olas de calor, sequías y los incendios forestales a gran escala asociados con una intensidad anormal han tenido consecuencias ecológicas negativas sin precedentes para los bosques tropicales y los arrecifes de coral de todo el mundo.

Pérdida de vida

El número de muertos por desastres naturales ha disminuido más del 90 por ciento desde la década de 1920, según la Base de datos internacional de desastres, incluso cuando la población humana total en la Tierra se cuadriplicó y las temperaturas aumentaron 1,3 °C. En la década de 1920, 5,4 millones de personas murieron a causa de desastres naturales, mientras que en la década de 2010, solo 400 000 lo hicieron.

Las disminuciones más dramáticas y rápidas en las muertes por fenómenos meteorológicos extremos se han producido en el sur de Asia. Mientras que un ciclón tropical en 1991 en Bangladesh mató a 135 000 personas y un ciclón en 1970 mató a 300 000, el ciclón Ampham, de tamaño similar, que azotó India y Bangladesh en 2020, mató solo a 120 personas en total.

En los Estados Unidos, los grandes huracanes pueden producir inundaciones por marejadas ciclónicas y lluvias extremas y representan el 75% de todas las muertes.

El 23 de julio de 2020, Munich Re anunció que el total de 2900 muertes en todo el mundo por desastres naturales durante la primera mitad de 2020 fue un mínimo histórico y “mucho más bajo que las cifras promedio de los últimos 30 años y los últimos 10 años. ”

Un estudio de 2021 encontró que el 9,4 % de las muertes a nivel mundial entre 2000 y 2019 (~5 millones al año) se pueden atribuir a temperaturas extremas, siendo las relacionadas con el frío la mayor parte y disminuyendo y las relacionadas con el calor representando ~0,91 % y aumentando..

Cambios en los ecosistemas

El clima extremo afecta negativamente a los ecosistemas a través de diversos eventos que resultan en un grave impacto en el paisaje y las personas.

Actividades humanas que exacerban los efectos

Si bien la quema de combustibles fósiles es la forma más obvia en que los humanos han influido en los eventos climáticos extremos, existen muchas otras actividades antropogénicas que pueden exacerbar los efectos de tales eventos. La planificación urbana a menudo amplifica los impactos de las inundaciones urbanas, especialmente en áreas que tienen un mayor riesgo de tormentas debido a su ubicación y la variabilidad climática. Primero, aumentar la cantidad de superficies impermeables, como aceras, caminos y techos, significa que la tierra absorbe menos agua de las tormentas entrantes. La destrucción de los humedales, que actúan como reservorio natural al absorber agua, puede intensificar el impacto de inundaciones y precipitaciones extremas.Esto puede ocurrir tanto en el interior como en la costa. Sin embargo, la destrucción de los humedales a lo largo de la costa puede significar la disminución del "colchón" natural de un área, lo que permite que las marejadas ciclónicas y las inundaciones lleguen más tierra adentro durante huracanes o ciclones. La construcción de viviendas por debajo del nivel del mar oa lo largo de una llanura aluvial pone a los residentes en mayor riesgo de destrucción o lesiones en caso de precipitaciones extremas.

Más áreas urbanas también pueden contribuir al aumento de eventos climáticos extremos o inusuales. Las estructuras altas pueden alterar la forma en que el viento se mueve en un área urbana, empujando el aire más cálido hacia arriba e induciendo la convección, creando tormentas eléctricas. Con estas tormentas eléctricas viene un aumento de las precipitaciones que, debido a la gran cantidad de superficies impermeables en las ciudades, puede tener efectos devastadores. Las superficies impermeables también absorben la energía del sol y calientan la atmósfera, provocando aumentos drásticos de las temperaturas en las zonas urbanas. Esto, junto con la contaminación y el calor liberado por los automóviles y otras fuentes antropogénicas, contribuye a las islas de calor urbanas.