A4 Anomalías de Retroalimentación Amplificada

Tópico

Las retroalimentaciones climáticas son mecanismos por los cuales una perturbación inicial del sistema climático se amplifica o se atenúa: una retroalimentación positiva amplifica la perturbación inicial, mientras que una retroalimentación negativa la atenúa. Bajo condiciones anormales, ciertas retroalimentaciones positivas se activan de manera extraordinaria y, además, se acoplan entre sí, de modo que una retroalimentación positiva activada refuerza a otra retroalimentación positiva activada en vez de actuar cada una por su cuenta. Ese acoplamiento entre retroalimentaciones positivas produce una amplificación no lineal de la perturbación inicial, una amplificación que los modelos que suponen una respuesta proporcional no logran anticipar. Los ejemplos más destacados de esta amplificación no lineal son la amplificación ártica, los episodios de ola de calor marino y la retroalimentación entre el suelo seco y la temperatura extrema.

La amplificación ártica es la primera de estas retroalimentaciones positivas activadas de forma extraordinaria, y ocurre porque la pérdida de hielo marino en el Ártico reduce el albedo superficial de la región: una superficie oscura de océano reemplaza a la superficie blanca de hielo, y esa superficie oscura de océano absorbe más radiación solar de la que el hielo blanco absorbía antes. A esa retroalimentación del albedo superficial se suma la retroalimentación de tasa de lapso polar: en el Ártico, el calentamiento es mayor cerca de la superficie que en altura, al contrario de lo que ocurre en los trópicos, y esa diferencia amplifica todavía más la respuesta térmica del Ártico frente a la misma perturbación inicial. Entre la retroalimentación del albedo superficial y la retroalimentación de tasa de lapso polar, el resultado es que el calentamiento ártico avanza entre dos y cuatro veces más rápido que el calentamiento promedio global.

Los episodios de ola de calor marino son la segunda de estas retroalimentaciones positivas activadas de forma extraordinaria: se trata de periodos de temperatura anormalmente alta en el océano superficial que pueden persistir durante semanas o meses. Su intensidad queda amplificada por una retroalimentación local entre la temperatura superficial del mar y la nubosidad: unas aguas superficiales más cálidas suprimen la capa de mezcla del océano y reducen la nubosidad estratiforme sobre esas aguas, y una nubosidad estratiforme reducida deja pasar más radiación solar incidente hacia la superficie del mar. Esa mayor radiación solar incidente eleva aún más la temperatura superficial del mar, que a su vez vuelve a suprimir la capa de mezcla del océano y a reducir la nubosidad estratiforme, cerrando un ciclo de retroalimentación que mantiene y prolonga el episodio de ola de calor marino mientras las condiciones que lo activaron no cambien.

La retroalimentación entre el suelo seco y la temperatura extrema es la tercera de estas retroalimentaciones positivas activadas de forma extraordinaria, y acopla la humedad del suelo con la temperatura del aire cercano al suelo: un suelo seco tiene menos agua disponible para evaporarse, de modo que pierde la capacidad de enfriarse por evaporación que tiene un suelo húmedo, y esa pérdida de enfriamiento por evaporación eleva la temperatura del aire cercano al suelo hacia valores extremos. Una temperatura del aire cercano al suelo más alta, a su vez, seca todavía más al suelo, de modo que el suelo seco y la temperatura extrema se refuerzan mutuamente del mismo modo en que lo hacen la temperatura superficial del mar y la nubosidad en los episodios de ola de calor marino.

Las tres retroalimentaciones positivas descritas —la amplificación ártica, los episodios de ola de calor marino y la retroalimentación entre el suelo seco y la temperatura extrema— comparten el mismo rasgo que define a las retroalimentaciones climáticas amplificadas: en cada una, la propia respuesta del sistema climático a una perturbación inicial pequeña se convierte en la causa de una perturbación mayor, en vez de amortiguarla. Por eso estas retroalimentaciones positivas activadas de forma extraordinaria producen anomalías —un Ártico que se calienta varias veces más rápido que el planeta, episodios de temperatura oceánica extrema que se sostienen a sí mismos, suelos que se secan y se calientan en un mismo ciclo— que los modelos que suponen una respuesta proporcional a la perturbación inicial no anticipan, y que solo se explican reconociendo que las retroalimentaciones climáticas, bajo condiciones anormales, dejan de comportarse como mecanismos independientes y pasan a acoplarse entre sí.

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