Río atmosférico

Un río atmosférico (AR) es un estrecho corredor o filamento de humedad concentrada en la atmósfera. Otros nombres para este fenómeno son penacho tropical, conexión tropical, penacho de humedad, oleada de vapor de agua y banda de nubes.

Los ríos atmosféricos consisten en bandas estrechas de transporte mejorado de vapor de agua, generalmente a lo largo de los límites entre grandes áreas de flujo de aire superficial divergente, incluidas algunas zonas frontales asociadas con ciclones extratropicales que se forman sobre los océanos. Las tormentas Pineapple Express son el tipo de río atmosférico más comúnmente representado y reconocido; reciben el nombre debido a las columnas de vapor de agua caliente que se originan en los trópicos de Hawái y siguen varios caminos hacia el oeste de América del Norte, llegando a latitudes desde California y el noroeste del Pacífico hasta la Columbia Británica e incluso el sureste de Alaska.

Descripción

El término fue acuñado originalmente por los investigadores Reginald Newell y Yong Zhu del Instituto Tecnológico de Massachusetts a principios de la década de 1990, para reflejar la estrechez de las columnas de humedad involucradas. Los ríos atmosféricos suelen tener varios miles de kilómetros de largo y solo unos pocos cientos de kilómetros de ancho, y uno solo puede transportar un mayor flujo de agua que el río más grande de la Tierra, el río Amazonas. Por lo general, hay de 3 a 5 de estos penachos angostos presentes dentro de un hemisferio en un momento dado. Estos han ido disminuyendo ligeramente durante el siglo pasado tanto en número como en intensidad.

En el campo de investigación actual de los ríos atmosféricos, los factores de longitud y ancho descritos anteriormente junto con una profundidad de vapor de agua integrada superior a 2,0 cm se utilizan como estándares para categorizar los eventos atmosféricos de los ríos.

Un artículo de enero de 2019 en Geophysical Research Letters los describió como "penachos largos y serpenteantes de vapor de agua que a menudo se originan sobre los océanos tropicales que traen precipitaciones intensas y sostenidas a las costas occidentales de América del Norte y el norte de Europa" que provocan lluvias durante los meses de invierno. "

A medida que avanzan las técnicas de modelado de datos, el transporte integrado de vapor de agua (IVT) se está convirtiendo en un tipo de datos más común utilizado para interpretar los ríos atmosféricos. Su fuerza radica en su capacidad para mostrar el transporte de vapor de agua en varios pasos de tiempo en lugar de una medición estancada de la profundidad del vapor de agua en una columna de aire específica (IWV). Además, el IVT se atribuye más directamente a la precipitación orográfica, factor clave en la producción de lluvias intensas y posteriores inundaciones. Por ejemplo, la imagen de vapor de agua a la izquierda muestra dos ríos el 5 de diciembre de 2015: el primero, que se extiende desde el Caribe hasta el Reino Unido, causado por la tormenta Desmond, y el segundo que se origina en Filipinas cruza el Océano Pacífico hacia la costa oeste. de América del Norte

Escala

Gato	Fuerza	Impacto	máx. IVT
1	Débil	Principalmente beneficioso	≥250–500
2	Moderado	Principalmente beneficioso, también peligroso	≥500–750
3	Fuerte	Equilibrio de beneficioso y peligroso	≥750–1000
4	Extremo	Mayormente peligroso, también beneficioso	≥1000–1250
5	Excepcional	Principalmente peligroso	≥1250
notas^ Transporte máximo de vapor de agua integrado verticalmente, promedio de 3 horas, unidades de

El Centro para el clima occidental y los extremos del agua (CW3E) de la Institución Scripps de Oceanografía publicó una escala de cinco niveles en febrero de 2019 para categorizar los ríos atmosféricos, que van desde "débiles" a "excepcionales" en fuerza, o "beneficiosos" a "peligrosos". "en impacto. La escala fue desarrollada por F. Martin Ralph, director de CW3E, quien colaboró ​​con Jonathan Rutz del Servicio Meteorológico Nacional y otros expertos. La escala considera tanto la cantidad de vapor de agua transportada como la duración del evento. Los ríos atmosféricos reciben una clasificación preliminar de acuerdo con el transporte de vapor de agua integrado verticalmente máximo promedio de 3 horas. Los que duran menos de 24 horas se degradan en un rango, mientras que los que duran más de 48 horas aumentan en un rango.

Los ejemplos de diferentes categorías de ríos atmosféricos incluyen las siguientes tormentas históricas:

1. 2 de febrero de 2017; duró 24 horas
2. 19 y 20 de noviembre de 2016; duró 42 horas
3. 14 y 15 de octubre de 2016; duró 36 horas y produjo de 5 a 10 pulgadas de lluvia
4. 8 y 9 de enero de 2017; duró 36 horas y produjo 14 pulgadas de lluvia
5. 29 de diciembre de 1996 - 2 de enero de 1997; duró 100 horas y causó más de mil millones de dólares en daños

Por lo general, la costa de Oregon tiene un promedio de un río atmosférico (AR) Cat 4 cada año; El estado de Washington promedia un Cat 4 AR cada dos años; el Área de la Bahía de San Francisco promedia un Cat 4 AR cada tres años; y el sur de California, que normalmente experimenta un AR de Cat 2 o Cat 3 cada año, tiene un promedio de un AR de Cat 4 cada diez años.

Impactos

Los ríos atmosféricos tienen un papel central en el ciclo global del agua. En un día cualquiera, los ríos atmosféricos representan más del 90 % del transporte de vapor de agua meridional (norte-sur) global, pero cubren menos del 10 % de cualquier línea de latitud extratropical determinada. También se sabe que los ríos atmosféricos contribuyen con aproximadamente el 22% de la escorrentía global total.

También son la principal causa de eventos de precipitación extrema que provocan graves inundaciones en muchas regiones costeras del oeste de latitudes medias del mundo, incluida la costa oeste de América del Norte, Europa occidental, la costa oeste del norte de África, la Península Ibérica, Irán. y Nueva Zelanda. Igualmente, la ausencia de ríos atmosféricos se ha relacionado con la ocurrencia de sequías en varias partes del mundo, incluyendo Sudáfrica, España y Portugal.

Estados Unidos

La inconsistencia de las lluvias de California se debe a la variabilidad en la fuerza y ​​cantidad de estas tormentas, que pueden producir efectos extenuantes en el presupuesto de agua de California. Los factores descritos anteriormente hacen de California un caso de estudio perfecto para mostrar la importancia de la gestión adecuada del agua y la predicción de estas tormentas. La importancia que tienen los ríos atmosféricos para el control de los balances de agua costeros yuxtapuestos contra la creación de inundaciones perjudiciales puede construirse y estudiarse observando a California y la región costera circundante del oeste de los Estados Unidos. En esta región, los ríos atmosféricos han contribuido del 30 al 50% de la precipitación anual total según un estudio de 2013.El informe de la Cuarta Evaluación Nacional del Clima (NCA), publicado por el Programa de Investigación del Cambio Global de EE. UU. (USGCRP) el 23 de noviembre de 2018, confirmó que a lo largo de la costa occidental de EE. UU., los ríos atmosféricos que tocan tierra "representan entre el 30 % y el 40 % de las precipitaciones y la capa de nieve. Estos ríos atmosféricos que tocan tierra "están asociados con inundaciones severas en California y otros estados del oeste".

El equipo de trece agencias federales del USGCRP (DOA, DOC, DOD, DOE, HHS, DOI, DOS, DOT, EPA, NASA, NSF, Smithsonian Institution y USAID) con la asistencia de "1000 personas, incluidos 300 científicos destacados, aproximadamente la mitad fuera del gobierno" informó que, "A medida que el mundo se calienta, es probable que "los ríos atmosféricos que tocan tierra en la costa oeste aumenten" en "frecuencia y severidad" debido a "el aumento de la evaporación y los niveles más altos de vapor de agua atmosférico en el atmósfera."

Con base en los análisis del Reanálisis Regional de América del Norte (NARR), un equipo dirigido por Paul J. Neiman de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA), concluyó en 2011 que los AR que tocaron tierra fueron "responsables de casi todos los flujos máximos diarios anuales (APDF) en el oeste de Washington" desde 1998 hasta 2009.

La portada del informe NCA4 presenta una imagen de la NASA en color natural de las condiciones sobre el Pacífico nororiental el 20 de febrero de 2017. El informe dice que este AR trajo un final "sorprendente" a la sequía de 5 años del oeste americano con "algunas partes de California recibió casi el doble de lluvia en un solo diluvio que normalmente cae en los 5 meses anteriores (octubre-febrero)". Jesse Allen, del Observatorio de la Tierra de la NASA, creó la visualización de la portada con los datos de Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS) en el satélite Suomi National Polar-orbiting Partnership (NPP).

Según un artículo del 14 de mayo de 2019 en The Mercury News de San José, California, los ríos atmosféricos, "cintas transportadoras gigantes de agua en el cielo", causan los sistemas de tormentas "Pineapple Express" ricos en humedad que provienen del Océano Pacífico varias veces. anualmente y representan alrededor del 50 por ciento de la precipitación anual de California.El director del Centro para el Clima Occidental y los Extremos del Agua de la Universidad de California en San Diego, Marty Ralph, quien es uno de los expertos de los Estados Unidos en tormentas fluviales atmosféricas y ha estado activo en la investigación de AR durante muchos años, dijo que los ríos atmosféricos son más comunes en invierno. Por ejemplo, desde octubre de 2018 hasta la primavera de 2019, hubo 47 ríos atmosféricos, 12 de los cuales se clasificaron como fuertes o extremos, en Washington, Oregón y California. Los raros ríos atmosféricos de mayo de 2019, clasificados como Categoría 1 y Categoría 2, son beneficiosos en términos de prevención de incendios forestales estacionales, pero los "altibajos entre fuertes lluvias y furiosos incendios forestales" plantean dudas sobre cómo pasar de "comprender que el clima está cambiando a comprender qué hacer al respecto".

Los ríos atmosféricos han causado un promedio de $ 1.1 mil millones en daños anualmente, gran parte de los cuales ocurren en el condado de Sonoma, California, según un estudio de diciembre de 2019 realizado por la Institución Scripps sobre Oceanografía en UC San Diego y el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de EE. UU., que analizó datos del Programa Nacional de Seguros contra Inundaciones y el Servicio Meteorológico Nacional. Solo veinte condados sufrieron casi el 70% de los daños, encontró el estudio, y uno de los principales factores en la escala de los daños parecía ser la cantidad de propiedades ubicadas en una llanura aluvial. Estos condados fueron:

• Condado de Snohomish, WA ($ 1.2 mil millones)
• Condado de King, WA ($ 2 mil millones)
• Condado de Pierce, WA ($ 900 millones)
• Condado de Lewis, WA ($ 3 mil millones)
• Condado de Cowlitz WA ($ 500 millones)
• Condado de Columbia, Oregón ($700 millones)
• Clackamas, Condado, Oregón ($900 millones)
• Condado de Washoe, NV ($ 1.3 mil millones)
• Condado de Placer, CA ($ 800 millones)
• Condado de Sacramento, CA ($ 1.7 mil millones)
• Condado de Napa, CA ($ 1.3 mil millones)
• Condado de Sonoma, CA ($ 5.2 mil millones)
• Condado de Marin, CA ($ 2.2 mil millones)
• Condado de Santa Clara, CA ($ 1 mil millones)
• Condado de Monterey, CA ($ 1.3 mil millones)
• Condado de Los Ángeles, CA ($ 2.7 mil millones)
• Condado de Riverside, CA ($ 500 millones)
• Condado de Orange, CA ($ 800 millones)
• Condado de San Diego, CA ($ 800 millones)
• Condado de Maricopa, AZ ($600 millones)

Canadá

Según un artículo del 22 de enero de 2019 en Geophysical Research Letters, la cuenca del río Fraser (FRB), una "cuenca dominada por la nieve" en la Columbia Británica, está expuesta a AR que tocan tierra y se originan sobre el Océano Pacífico tropical que traen "aguas pesadas y sostenidas". precipitación" a lo largo de los meses de invierno. Los autores predicen que, según su modelo, "los eventos de precipitaciones extremas resultantes de los ríos atmosféricos pueden provocar inundaciones anuales máximas de proporciones históricas y de una frecuencia sin precedentes para fines del siglo XXI en la cuenca del río Fraser".

En noviembre de 2021, la inundación masiva en la cuenca del río Fraser cerca de Vancouver se atribuyó a una serie de ríos atmosféricos y fue un evento de aproximadamente 1/10 de un evento promedio similar de aproximadamente 100 años antes.

Irán

Si bien una gran cantidad de investigaciones ha demostrado los impactos de los ríos atmosféricos en los desastres naturales relacionados con el clima en el oeste de los EE. UU. y Europa, se sabe poco sobre sus mecanismos y su contribución a las inundaciones en el Medio Oriente. Sin embargo, se encontró que un río atmosférico raro fue responsable de las inundaciones récord de marzo de 2019 en Irán que dañaron un tercio de las infraestructuras del país y mataron a 76 personas.Este AR se llamó Dena, por el pico de las montañas Zagros, que desempeñó un papel crucial en la formación de precipitaciones. AR Dena comenzó su largo viaje de 9000 km desde el Océano Atlántico y viajó a través del norte de África antes de tocar tierra por última vez en las montañas Zagros. Las condiciones climáticas sinópticas específicas, incluidas las interacciones tropical-extratropical de los chorros atmosféricos y las temperaturas superficiales del mar anormalmente cálidas en todas las cuencas circundantes proporcionaron los ingredientes necesarios para la formación de este AR. El transporte de agua por AR Dena fue equivalente a más de 150 veces el caudal agregado de los cuatro ríos principales de la región (Tigris, Éufrates, Karun y Karkheh). Las intensas lluvias hicieron que la temporada de lluvias 2018-2019 fuera la más húmeda del último medio siglo, en marcado contraste con el año anterior, que fue el más seco durante el mismo período. De este modo,

Australia

En Australia, las bandas de nubes del noroeste a veces están asociadas a ríos atmosféricos que se originan en el Océano Índico y provocan fuertes lluvias en las partes noroeste, central y sureste del país. Son más frecuentes cuando las temperaturas en el Océano Índico oriental, cerca de Australia, son más cálidas que las del Océano Índico occidental (es decir, un dipolo negativo del Océano Índico). Los ríos atmosféricos también se forman en las aguas del este y sur de Australia y son más comunes durante los meses más cálidos.

Europa

Según un artículo de Geophysical Research Letters de Lavers y Villarini, 8 de los 10 registros de precipitaciones diarias más altas entre el período 1979-2011 se han asociado con eventos de ríos atmosféricos en áreas de Gran Bretaña, Francia y Noruega.

Satélites y sensores

Según un artículo de la revista Eos de 2011 de 1998, la cobertura espaciotemporal de los datos de vapor de agua sobre los océanos había mejorado enormemente mediante el uso de "detección remota de microondas desde satélites en órbita polar", como el sensor especial de microondas / generador de imágenes (SSM / I). Esto condujo a una mayor atención a la "prevalencia y el papel" de los AR de los ríos atmosféricos. Antes del uso de estos satélites y sensores, los científicos dependían principalmente de globos meteorológicos y otras tecnologías relacionadas que no cubrían adecuadamente los océanos. SSM/I y tecnologías similares proporcionan "mediciones globales frecuentes de vapor de agua integrado (IWV) sobre los océanos de la Tierra".