Este año abrimos el topic del vórtice polar y la estratosfera, con unas cuestiones o materias  que son importantes a la hora de ver  cómo se comportan los diversos patrones climáticos en otoño e invierno y su posible influencia en el vórtice polar y en la estratosfera.
 
Hay que ir contemplando los indices de la AO (oscilación del Ártico), que es un patrón climático causado por un anillo de vientos que soplan alrededor del polo Norte de Oeste a Este. Cuando estos vientos son fuertes atrapan la masa de aire ártico al norte del paralelo 55º N (norte de Edimburgo, Moscú, Alaska), y cuando estos vientos son débiles se escapan a latitudes medias.   




La AO  es un patrón que mide las variaciones de presión a nivel del mar en latitudes medias, más o menos a 45º N sobre el Océano Atlántico y la presión sobre el Ártico.

Si la AO muestra valores positivos es porque hay una mayor presión en latitudes medias que en el Ártico, con lo cual la corriente en chorro (Jet Stream) se intensifica, y por tanto los vientos del Oeste son más fuertes  y veremos poca amplitud en las isobaras.



Recordemos  que el Jet Stream marca el límite entre el aire frio del Ártico al norte y el cálido subtropical al sur, de modo que el aire frio queda retenido en latitudes altas.



Si en los mapas a 500hPa vemos vemos un bajo geopotencial sobre el Ártico y alto en latitudes medias, se crea una especie de barrera que reduce la actividad vertical  de las ondas, con lo cual no llega la carga energética que estas llevan en su seno a la estratosfera. 

Hay que controlar también la zona del mar de Barents y Kara, pues si hay un bajo geopotencial    y escasez de nieve puede influir en que la AO se posicione en indices positivos.

Parece ser que existe un puente atmosférico entre latitudes altas de la cuenca del Pacifico y la cuenca de nuestro Atlántico Norte ,hay estudios que dicen que  la AO positiva es  un reflejo de varios mínimos fuertes y profundos en latitudes altas en la cuenca del Pacifico ( zona de las Aleutianas ) y el Atlántico Norte ( zona Groenlandia ) y además incluyen en este pack  las aéreas de los mares de Barents y Kara  y altos geopotenciales  en latitudes medias. 




Si la AO muestra valores negativos encontraremos una presión más baja  en latitudes medias y mayor presión en el Ártico, ello repercute en la Jet Stream, que se meandriza  y permite el paso de aire frio hacia el sur.
    
Si a 500 hPa vemos esta configuración de presiones bajas en latitudes medias y altas en el Ártico,  la barrera que impedía  la actividad vertical de las ondas, ya no está, con lo cual las ondas tienen muchas más posibilidades de llegar hasta la estratosfera, depositar su carga energética allí, y calentarla.

Si seguimos con la teoría del puente atmosférico entre la cuenca norte del Pacifico y la nuestra  en el Atlántico Norte, controlaremos que se cree un buen patrón de bloqueo (Anticiclón en nuestro argot) sobre la zona de las Aleutianas  y sobre Groenlandia, ya que parece ser que propicia una bajada importante del geopotencial y con ello la entrada de vaguadas sobre Europa, dando como resultado temperaturas más frías  a nuestro continente.





Encontramos otro factor importante que influye en la posición del índice AO, la nieve caída en algunos sectores euroatlanticos a comienzos del otoño,  y a lo largo de toda esta estación.



Según profesor Judah Cohen, este es un modelo conceptual de cómo la capa de nieve caída modifica la circulación del invierno, tanto en la estratosfera como la troposfera, ya que según la cantidad de nieve caída se pueden producir unos eventos atmosféricos.



El número 1, nos indica que la cubierta de nieve aumenta rápidamente sobre toda la zona de Siberia, es decir tiene que estar por encima de lo normal en otoño.



El número 2, muestra que el enfriamiento adiabático ayuda a fortalecer el anticiclón siberiano y conduce a temperaturas por debajo de lo normal.



El número 3, vemos que hay movimientos ascendentes  fuertes de los flujos de energía, así las las ondas estacionarias de Rossby troposféricas pueden llegar a la estratosfera y ser absorbidas por ella.

El número 4, observamos un debilitamiento del vórtice polar estratosférico, por la fuerte convergencia de interacción de las ondas medias, ello conduce a mayores alturas geopotenciales, y el NAM alcanza valores negativos de -3  ó -4   este índice nos mostrara la debilidad del vórtice polar y el aumento de la temperatura en la estratosfera.

Entre la posición 4 y  5 se produce una propagación  hacia bajo de la alta presión y un desplazamiento hacia el sur del Jet Stream.

El número 5,  nos indica  las anomalías de vientos  que se propagan hacia abajo desde la estratosfera a la troposfera desplazan el Jet Stream.

El número 6, vemos que las altas presiones sobre el Ártico, crean una fuerte irrupción de aire, siendo esta vía tan dinámica la que culmina con  un fuerte impacto negativo de la AO  en superficie.   



Con esta exposición podemos deducir grosso modo que  a mayor nieve en otoño sobre Siberia  más posibilidades de AO negativa.
A menos cantidad de nieve  AO positiva.

Si  tenemos Siberia fría, Groenlandia, Península del Labrador  y Alaska cálida en los meses de diciembre, enero y febrero  la AO podrá estar en indices negativos.
Si tenemos Siberia cálida, Groenlandia, Península del Labrador y Alaska frías  en dichos meses, la AO podrá estar en índices positivos.

Existe una correlación entre la cantidad de nieve caída en Eurasia a principios del otoño como comenté anteriormente , tener en cuenta que la atmosfera es como una balanza que necesita tener equilibrados sus centros de acción , y según se posicionen unos  u otros se determinara el resultado atmosférico


AÑOS CON BAJA COBERTURA DE NIEVE EN EURASIA A PRINCIPIOS DEL OTOÑO

1.- A menos cubierta de nieve siberiana, se limita el enfriamiento superficial.

2-  Si las condiciones superficiales son más cálidas, se debilitará el anticiclón siberiano.

3-  Un Jet Stream troposférico más zonal  (vientos del Oeste más fuertes),  reducirá el flujo de calor hacia los polos, con lo cual se restringe  la propagación vertical de las ondas.

4- El vórtice polar estratosférico permanecerá inalterable y fuerte, es decir la estratosfera estará muy fría.

5- Las anomalías en la circulación estratosférica se propagaran hacia la troposfera.
 
6- Se producirá una Oscilación del Ártico, AO positiva sobre la troposfera, y toda esa energía que intentaban llevar las ondas hasta la estratosfera se quedaran en la troposfera, generando en algunas ocasiones eventos como ciclogénesis explosivas, vientos fuertes  en latitudes más altas, pues esa  energía  tiene que salir por algún lado,  y en latitudes medias tendremos  vientos zonales a punta pala.       

AÑOS CON ALTA COBERTURA DE NIEVE EN EUROASIA AL INICIO DEL OTOÑO

1-   Cuanta más nieve haya caído sobre Siberia, más enfriamiento superficial habrá en esa zona.

2-  Ese enfriamiento superficial fortalecerá el anticiclón siberiano.

3-  El Jet troposférico se amplificara más, y amentara el flujo de calor hacia el polo, ello produce una mejora en la propagación vertical de las ondas.

4- Si el vórtice polar estratosférico se debilita por la llegada de las ondas con su carga energética, éste se vuelve frágil   o se rompe produciéndose el calentamiento estratosférico. Aqui podemos observar el calentamiento estratosférico del 31-12-2018, un potente anticiclón siberiano que llego hasta 10hPa .



5- Las anomalías de la circulación estratosférica se propagaran hacia abajo, sobre la troposfera.

6- Desarrollándose condiciones de AO negativa en la troposfera como consecuencia de todo lo anterior.

La teoría de Judah Cohen, sugiere que un buen anticiclón siberiano, producto de grandes nevadas en esas áreas, corresponde a una  actividad importante y potente en las ondas  para finales del otoño, principios de invierno, lo que puede ocasionar en ocasiones  un calentamiento estratosférico y una troposfera negativa en respuesta a la AO.

¿CÓMO SE FORMA EL POTENTE ANTICICLÓN SIBERIANO?

La presencia de la capa de nieve puede aumentar la cantidad de luz solar reflejada de nuevo al espacio  entorno del  20 al 80%.
La capa  de nieve es un buen aislante o una manta térmica, siendo una forma de prevenir que el calor del suelo escape a la atmosfera.  Por lo tanto la presencia de nieve puede conducir a temperaturas mucho mas frías que la ausencia de  capa de nieve.

Cuando la capa media de nieve es superior a lo normal esta enfría  la atmosfera  que está por encima.  El aire frio es más denso por encima de la capa de nieve lo que provoca altas presiones , mientras que  el aire más caliente encima de una superficie libre de nieve promueve bajas presiones     .




Durante el otoño, cuando la capa de nieve avanza rápidamente a través de Siberia, las altas presiones se van formando, si la nieve caída es superior a lo  normal,  favorecerá  un amplio  y  potente   anticiclón siberiano, que puede extenderse a través de todo el Norte de  Eurasia.   

Durante el invierno estas extensas altas presiones se pueden extender hasta Eurasia más septentrional y llegar al Océano Ártico, al mismo tiempo que las anomalías de altas presiones dominan las cuencas oceánicas de latitudes medias,  los climatólogos llaman a este patrón de variabilidad una vez formado, Oscilación del Ártico en fase negativa.
   

Si la capa de nieve caída durante el otoño es escasa, favorecerá la aparición  de bajas presiones en todo el norte de Eurasia durante el otoño, en invierno  esas bajas presiones se extienden desde la parte Euroasiática septentrional hasta el Ártico, teniendo  a su vez un incremento de las altas presiones en las cuencas oceánicas de latitudes medias, siendo esto una Oscilación del Ártico positiva.

De todo  lo expuesto anteriormente se deduce la importancia de esta perturbación a nivel regional en el norte de Eurasia como un patrón hemisférico que influye en la  variabilidad del clima invernal.

Gracias Claudio ,

esto es la primera parte de algunas entregas más 

Buenas Empar.

Gracias por el esfuerzo. Estaremos atentos a tus aportaciones. Por lo poco que he mirado este año los mapas me da la sensación de que el vórtice arranca un tanto inestable y ello puede redundar en que a corto plazo tengamos una atmósfera movida por nuestro entorno.

Saludos.

Hoy el vórtex "ha saltado" al hemisferio norte



Lo iremos siguiendo

https://www.stratobserve.com/misc_vort3d

Seguimos con otra de las materias que son importantes en temas estratosféricos por su repercusiones en superficie.
La NAO :   LA OSCILACIÓN DEL ATLÁNTICO NORTE   

La interacción de la atmósfera con el océano en latitudes medias surge básicamente del intercambio de calor, humedad y del momento en que tiene lugar en la capa limite, y ocurre con especial intensidad durante el invierno. Si bien está accionada por mecanismos atmosféricos de escalas de tiempo cortas (del orden de días), éstos están gobernados por perturbaciones de menor frecuencia de las cuales la principal es la NAO.

La NAO  impacta fuertemente en el Océano Atlántico induciendo modificaciones sustanciales en los patrones de los vientos superficiales; de ese modo, altera el intercambio de calor entre la superficie del océano y el agua contenida dentro de la atmósfera. Estas alteraciones afectan las características de la circulación termohalina del Atlántico y duplica el flujo horizontal de la superficie oceánica, que podría revertirse temporalmente y hacerse más lenta, como lo predicen algunos modelos climáticos en respuesta a los cambios introducidos  antropogenicamente.

En cierta manera la NAO  refleja las variaciones en función de las masas de aire frío y cálido que se encuentran al norte  y al sur respectivamente de los vientos del Oeste o la corriente de chorro polar. 




La NAO  viene asociada y discurre en paralelo a otro índice,  de amplitud hemisférica la AO, explicada en el post anterior, la AO mide diferencias de presión entre el Ártico y latitudes medias. La NAO se la puede definir como una oscilación atmosférica (por su modo cambiante)  por el vaivén a larga escala en el desplazamiento de las masas de aire atmosférico en el corredor situado entre el giro subtropical, anticiclón de las Azores- zona de Ponta Delgada -  y la zona de la baja polar - bajas  presiones-  situada en  Islandia – zona de Stykkishólmur, al norte de Reikiavik.

Siendo la diferencia de presiones entre estos dos puntos la que describe  a este patrón, el cual afecta mucho al tiempo en Europa.
 


Tiene dos fases, la fase positiva de la NAO es cuando tenemos un fortalecimiento del anticiclón de las Azores  y sobre Islandia tenemos bajas presiones muy profundas, vemos que hay gran diferencia de presión entre ambos centros de acción, pues esto es NAO Positiva.

Durante los inviernos en los que el vórtice polar estratosférico es muy fuerte, la NAO suele estar en fase positiva, con la consiguiente intensificación de los westerlies (vientos del Oeste) a lo largo del Atlántico y con ello un Jet Stream  potente y rápido.  Y cuando el vórtice polar estratosférico es débil, se debilitan estos vientos, lo cual  la NAO suele ser negativa.   




Con NAO  positiva, la alta presión superficial del Ártico central se debilita, y lo contrario ocurre con un índice negativo, esta variación repercute en el movimiento de la corriente de Deriva Transpolar y por tanto, en la distribución del hielo de aquel océano, (Mysak 2001).

Los cambios hidrológicos en latitudes altas euroasiáticas, se traducen en una mayor escorrentía de los ríos siberianos y cuando el índice NAO es positivo, pueden debilitar la circulación termohalina ya que las aguas del Ártico y del Atlantico Norte se dulcifican (Curry2005) .

Los vientos giran en torno al sistema de alta presión y empujan el aire caliente de la zona tropical del Atlántico y el Caribe hacia el norte, haciendo que la parte Este de Estados Unidos tenga un invierno más cálido, y temperaturas por debajo de lo normal en Groenlandia.

 Los inviernos serán fríos y secos en el Mediterráneo y cálidos y húmedos en el noreste de Europa,  las tormentas invernales serán fuertes y frecuentes y cruzaran el Atlántico en dirección noreste debido a que el fuerte anticiclón  de las Azores loas desviara hacia latitudes más altas.

NAO positiva en otoño e invierno en la península Ibérica, trae sistemas frontales, nieblas en las  zonas del interior y precipitaciones en la vertiente atlántica , así como temperaturas anormalmente altas y  en las regiones Mediterráneas predominará  en general, el ambiente seco y estable , por los vientos recalentados del Oeste. 

 La fase negativa NAO   se produce porque el  anticiclón de las Azores es  débil y las bajas presiones sobre Islandia no son tan profundas,  con lo cual tenemos pocas diferencias de presión entre ambos centros de presión.



La debilidad  del anticiclón de las Azores ,  hace que los vientos del Oeste sean menos fuertes , y entonces  el Jet Stream pierde  fuerza y se desplaza más hacia el sur  ,  por ello  se ondula más y permite  que por sus vaguadas baje aire frío del polo norte y siberianas sobre el continente europeo   y  por sus crestas o dorsales también ascienda aire cálido del sur  .

Las tormentas en invierno serán menos frecuentes y más débiles  en latitudes altas, pero seguirán un recorrido más hacia el sur, llevando aire cálido y húmedo al Mediterráneo, ya que el anticiclón de las Azores ahora no bloquea el paso. 

En superficie suelen predominar vientos del NE, E  y SE  generalmente, tendremos más vaguadas, las borrascas se centran sobre la Península Ibérica, el Mediterráneo o cruzándonos sistemas frontales fríos, y las advecciones polares/siberianas / o pseudosiberianas o continentales, es decir la inestabilidad estaría servida en cualquier punto de la Península .

También puede ocurrir que entre el índice NAO y el clima del continente euroasiático haya efectos de retroalimentación, por ejemplo, una cubierta de nieve más extensa sobre Siberia puede favorecer una NAO negativa.

La masa de aire invernal sobre Siberia es la más fría y densa del Hemisferio Norte, con una extensión anómala y superior de la cubierta de nieve, se agudiza el enfriamiento y se refuerza el anticiclón Eurosiberiano. Como Consecuencia, y debido a los relieves existentes al sur y al este de Siberia estos actúan de barreras topográficas, la masa de aire continental es forzada a salir del anticiclón y se desplaza hacia Europa, o incluso, a través del Ártico, hacia el Atlántico  Norte, alterando el campo de presiones al rellenar la baja de Islandia.
De esta forma, disminuye el índice NAO lo cual puede provocar más frío en el interior  del continente euroasiático  ( Cohen,1999). Lo contrario sucedería en los años en los que la cubierta de nieve fuese menor: el índice NAO aumentaría haciéndose positivo.


Hay estudios que demuestran que  una AO y una NAO positivas implica fuertes chorros troposféricos en el Atlántico, pero que éste sea débil en la cuenca del Pacifico. 

Sabemos que se está comenzando a gestar un evento NIÑA en el Pacífico Central, con lo cual es importante tener unas nociones básicas de sus influencias en el clima y en la actividad de las ondas planetarias.
Hay algunos índices como el ONI y el SOI, que son importantes conocer, para saber la fase del ENSO que se está cociendo en el Pacífico.
Índice ONI  ( índice oceánico del Niño ) este índice se define como una media  de unos  tres meses de la temperatura superficial  del mar  SST en la región NIÑO 3.4 ,



Con NIÑO  este ONI será positivo igual o mayor que +0.5 º C.
Con  NIÑA el  ONI dará  un índice menor o igual que – 0.5 º C.
Todos los valores que queden entre -0.5 y  +0.5º C serán estados NEUTROS.
   
El índice SOI ( índice de oscilación del sur )  se encarga de controlar la parte atmosférica, es decir, mide las diferencia de presión atmosférica a nivel del mar entre Tahití y Darwin ( norte de Australia) , este índice tiene su importancia por ser un indicador de la intensidad de los alisios , ya que las diferencias de presión determina la velocidad del viento.




Cuando este índice tiene valores positivos =NIÑO,
Cuando son valores negativos = NIÑA.

La fase NIÑA  comienza a manifestarse cuando la temperatura en la parte central y oriental del Pacífico Tropical suele ser inferior a lo normal. Las bajas presiones sobre Darwin ( norte de Australia) y las altas presiones sobre Tahití, crean un incremento de la intensidad de los  vientos alisios , soplando éstos en la baja atmosfera sobre el Pacifico Oriental y   vientos del Oeste en la atmosfera superior , estas condiciones reflejan a su vez cambios significativos en la circulación ecuatorial de Walker .



La temperatura del mar desciende en ocasiones hasta 4º C por debajo de lo normal. Produciendo un enfriamiento del océano Pacifico.
Este enfriamiento del Pacifico central refuerza la célula de Hadley Atlántica, y también la célula de Walker Atlántica, produciendo entonces un desplazamiento hacia el sur de las borrascas en el Atlántico.




(Célula Walker: se forma por la distribución zonal del calentamiento de la superficie (tanto continental como oceánica) en los trópicos produce un patrón de circulación del Este a Oeste, siendo  el ENSO quien perturba esta circulación y desencadena cambios importantes en los patrones de lluvia y convección profunda en las regiones tropicales, lo cual altera las circulaciones atmosféricas y el clima de todo el mundo) 




Cuando esto sucede implica una disminución de los vientos del Oeste sobre la parte Oeste de los continentes, con lo cual puede disminuir la intensidad de la precipitación media produciendo vientos del  SW, pero todos sabemos que en invierno los vientos del SW traen lluvias a nuestro suroeste peninsular…   


 

Un NIÑA débil (-0.5),   respecto a Europa puede predisponer que el anticiclón de las Azores se sitúe más al NE de su posición habitual,   solo en el caso de NIÑA intensa (-1/-1.5) podría ocasionar una situación similar a una NAO negativa  (ojo estas puntualizaciones no las podemos tomar como una axioma), hay estudios que corroboran que la NIÑA trae lluvias al Cantábrico oriental y sequia al Este y SE peninsular.

Los mecanismos que explican las teleconexiones con el ENSO en otoño no son lineales, para explicar la transmisión de la señal del ENSO hasta el sector Euro-Atlántico existen diversas hipótesis aceptadas:
1- La primera de ella seria por medio de anomalías estratosféricas (Randel 2004).

2- Otra posible transmisión seria por medio de interacciones con el área del Atlántico tropical produciendo anomalías en las SST de esta región del Atlántico.
Los efectos serian más fuertes si las SST del Pacífico tropical y del Atlántico Tropical están en fase.

3- Y por ultimo por medio de la modificación de la PNA  (Patrón del Pacifico Norte) debido a que el ENSO produce alteraciones el el Pacifico Norte, dichas anomalías se transmitirían hacia el Atlántico Norte vía ondas de Rossby.
 
Morón y Gouirand (2003) han demostrado que en el invierno la circulación Euro-Atlántica está modula intra-estacionalmente por el ENSO, siendo más débil al principio del invierno y mucho mas fuerte al final del mismo, sugiriendo así mismo la propagación de ondas Rossby sobre  Europa  en relación con el ENSO ..

El impacto del ENSO  en las regiones extratropicales se debe a la sensibilidad de algunas zonas a las variaciones en el calentamiento tropical asociadas con el ENSO y OMJ (oscilación Madden Julián), estos efectos producidos en los trópicos  se dejan notar preferencialmente en las regiones de salida de las corrientes en chorro de latitudes medias (de ahí la importancia extrema de estos patrones mencionados, pues dan más velocidad  o menos a al  Jet Stream).



El calentamiento qué ocurre sobre el continente marítimo y las aguas oceánicas cercana repercute fuertemente en las regiones extratropicales a través de trenes de ondas de Rossby que modula el patrón sinóptico del PNA, dicho patrón es más pronunciado en invierno, representa la variabilidad del flujo en la troposfera media sobre Norteamérica y el Pacifico Norte. 




Un PNA en fase positiva produce una marcada actividad de ondas (meridional) a través del continente, mientras que un PNA  en fase negativa es más zonal, dándole más fuerza al Jet Stream.

Existe una fuerte correlación entre el patrón PNA y el ciclo ENSO, que preceda a la anomalía en el patrón PNA, esto sugiere que el ENSO influye en la variabilidad  interanual del patrón PNA.
Siendo ambos fenómenos (ENSO y PNA) los que marcan la posición del  chorro  polar y  el subtropical y,  en consecuencia, en las trayectorias de las borrascas en invierno a través de Norteamérica, Centroamérica y el Caribe. Y por ende  teleconexionan con la NAO  y la posición del Jet Strean sobre Europa.


     
 
Los climas subtropicales son sensibles a la posición del chorro subtropical y al anticiclón del Atlantico Norte, ambos controlados por el ENSO, y el  patrón PNA y la NAO son fenómenos extratropicales.

La NIÑA parece ser que refuerza el anticiclón de las Azores, siendo esta relación explicada por algunos autores a partir de la NAO, pues existe una tendencia hacia las altas presiones relativas durante el invierno en la zona de las  Azores en coincidencia con los eventos NIÑA, ocasionando la disminución de alrededor de una 25%  en la precipitación del invierno en la Península Ibérica.

He leído que este episodio de La Niña tiene muchas analogías con el del invierno del 96 que tanta lluvia nos trajo a España. No sé que opinará Empar y otros expertos en el tema.

A colación de ello, no sé si van por ahí los derroteros:

Just highlighting an analog in the stratosphere section of my latest blog (full context available there).

These are (basinwide to EP) Nina years in February, certainly interesting to a disturbance via the Scandinavian/Ural region. Could be the key for SSWs this winter...
Traducido del inglés al
Solo resalto un análogo en la sección de estratosfera de mi último blog (contexto completo disponible allí).

 Estos son (en toda la cuenca hasta EP) Nina años en febrero, ciertamente interesantes para una perturbación a través de la región escandinava / Ural. Podría ser la clave para los SSW este invierno ...