Cambios de la temperatura troposférica tropical y su efecto sobre la temperatura crítica

Abstract

La temperatura crítica estacionaria (Tc) es una condición necesaria pero no suficiente para activar la convección profunda en los trópicos debido a que los factores atmosféricos, tales como el calentamiento troposférico, juegan un rol importante en su desarrollo. Es por ello que en este estudio se propone la temperatura crítica dinámica (Tcd), la cual considera el calentamiento interanual asociado a El Niño Oscilación Sur (ENSO). Donde Tcd = Tc + β⋅TT’, está en función de las anomalías de la temperatura troposférica (TT) y β es calculado de la relación ∆Tc/∆TT en una simulación con la tropósfera perturbada para aumentar el número de episodios interanuales con calentamiento y enfriamiento troposférico sobre los trópicos (20°N – 20°S). De las simulaciones se observó que los mayores cambios de Tc con la temperatura del aire (Ta) (∆Tc/∆Ta) se encuentran con el enfriamiento troposférico, lo cual da a entender que la Tc parece ser más sensible al enfriamiento que al calentamiento troposférico. En 850 mb se obtuvo que la Tc decrece 1.4 °C por cada 1 °C que se enfría los trópicos en este nivel. Se demostró que la perturbación del enfriamiento radiativo atmosférico es balanceada por el calor liberado en la convección profunda, indicando que en los experimentos el cambio en la precipitación es el mecanismo más efectivo para cerrar el balance de energía en la atmósfera tropical. Se utilizó la diferencia TSM – Tc como una medida de la estabilidad para la región Niño 1+2 y se correlacionó con la precipitación de la cuenca del río Piura, demostrándose que hay mayor confianza de obtener mejores correlaciones utilizando la Tcd (0.71 – 0.92) que utilizando la Tc (0.58 – 0.87) sobre la cuenca media del río Piura. Esta medida de estabilidad mostró correspondencia con los eventos El Niño, observándose que en El Niño de 2015-16, la TSM no pudo superar la Tcd, mientras que en El Niño Costero de 2017 la TSM si logró superar la Tcd. Esto podría explicar porque en dicho evento las precipitaciones fueron fuertes (Fraser, 2017; Takahashi et al, 2018) y débiles con El Niño de 2015-16 (L’Heureux, 2017; Sanabria et al, 2017) en la costa norte del Perú. Se concluye que la activación de la convección profunda (medida a través de la Tcd) es controlada parcialmente por las perturbaciones en la temperatura troposférica. Este mecanismo físico atmosférico, según las simulaciones y las observaciones, puede actuar como inhibidor o estimulador de la convección en situaciones particulares del ENSO.

The stationary temperature threshold (Tc) is a necessary but not sufficient condition to activate deep convection in the tropics because atmospheric factors, such as tropospheric warming, play an important role in its development. That is why in this study the dynamic critical temperature (Tcd) is proposed, which considers the interannual warming associated with El Niño Southern Oscillation (ENSO). Where Tcd = Tc + β⋅TT', is a function of tropospheric temperature anomalies (TT) and β is calculated from the ratio ∆Tc/∆TT in a simulation with the disturbed troposphere to increase the number of tropospheric warming and cooling interannual events over the tropics (20°N – 20°S). From the simulations it was observed that the greatest changes in Tc with air temperature (Ta), (∆Tc/∆Ta), are found with tropospheric cooling, which would indicate that Tc is more sensitive to cooling than to tropospheric warming. At 850 mb, the Tc decreases 1.4 ° C for every 1 ° C that cools the tropics at this level. It was shown that the disturbance of atmospheric radiative cooling is balanced by the heat released in deep convection, indicating that in experiments the change in precipitation is the most effective mechanism to close the energy balance in the tropical atmosphere. The TSM - Tc difference was used as a measure of stability for the Niño 1 + 2 region and correlated with the precipitation of the Piura river basin, demonstrating that there is greater confidence to obtain better correlations using the Tcd (0.71 - 0.92) than using the Tc (0.58 - 0.87) over the middle basin of the Piura River. This stability measure showed correspondence with the El Niño events, observing that in El Niño of 2015-16, the TSM could not overcome the Tcd, while in El Niño Costero of 2017 the TSM did manage to overcome the Tcd. This could explain why in this event the rainfall was strong (Fraser, 2017; Takahashi et al, 2018) and weak with El Niño 2015-16 (L'Heureux, 2017; Sanabria et al, 2017) on the north coast of Peru . It is concluded that the activation of deep convection (measured through Tcd) is partially controlled by tropospheric temperature disturbances. This atmospheric physical mechanism, according to simulations and observations, can act as an inhibitor or stimulator of convection in particular ENSO situations