Un estudio global publicado en PNAS relacionó las pequeñas diferencias horizontales de temperatura marina con el enfriamiento provocado por las tormentas y la evolución de sus vientos
Redactor: Javier Morales O.
Editor: Camila Herrera R.
Un equipo científico identificó una característica de la superficie oceánica que podría mejorar los pronósticos sobre la intensidad de los ciclones tropicales. El análisis global determinó que las tormentas que atraviesan zonas con diferencias horizontales débiles de temperatura marina tienden a enfriar menos el océano y alcanzan vientos más intensos.
La investigación, publicada en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences, examinó ciclones registrados entre 2003 y 2022 y los comparó con mapas satelitales de alta resolución. El trabajo fue encabezado por Hanrui Liu y Zhengguang Zhang y se concentró en gradientes térmicos existentes antes de la llegada de cada tormenta.
El océano también cambia de temperatura en sentido horizontal
Es conocido que el agua suele enfriarse a medida que aumenta la profundidad. Sin embargo, también existen diferencias de temperatura a lo largo de la superficie marina, incluso entre sectores separados por distancias de apenas un kilómetro o varias decenas de kilómetros.
Estas variaciones horizontales forman gradientes de temperatura superficial del mar. Cuando el contraste es marcado, aguas relativamente cálidas y frías quedan próximas entre sí y crean pequeños frentes, corrientes e inestabilidades capaces de modificar la mezcla en la parte superior del océano.
Los ciclones obtienen energía del agua cálida, pero sus vientos agitan las capas superiores y pueden hacer ascender agua fría desde mayor profundidad. Ese enfriamiento reduce el suministro de calor y humedad disponible para la tormenta, lo que habitualmente limita su fortalecimiento.
La importancia de esa respuesta térmica ya se había estudiado mediante sistemas de inteligencia artificial que pronostican el enfriamiento del mar bajo los ciclones. El nuevo trabajo incorpora la estructura horizontal previa de la superficie como una variable adicional.
Los gradientes débiles favorecieron tormentas más intensas
Los investigadores combinaron trayectorias mundiales de ciclones tropicales con observaciones satelitales de la temperatura marina. Primero calcularon los gradientes presentes varios días antes del paso de cada sistema y después los relacionaron con el enfriamiento generado por la tormenta y con los cambios posteriores en la velocidad del viento.
Los ciclones que avanzaron sobre las superficies con gradientes más débiles provocaron menos enfriamiento oceánico. Como conservaron una fuente de energía más estable, alcanzaron en promedio una intensidad aproximadamente 40% superior a la de las tormentas que atravesaron los gradientes más fuertes.
La interpretación propuesta es que los gradientes intensos favorecen una mayor mezcla en el océano superior. Esa agitación facilita la incorporación de agua fría y reduce la temperatura superficial disponible para alimentar el ciclón.
En regiones con gradientes débiles, la mezcla adicional es menor y la superficie conserva mejor su calor. Este comportamiento no significa que el gradiente determine por sí solo la intensidad, pero muestra que puede modificar una de las principales retroalimentaciones entre el océano y la tormenta.
La señal aparece con frecuencia en la intensificación rápida
El estudio encontró que aproximadamente el 60% de los ciclones que experimentaron intensificación rápida estaban asociados con gradientes previos inferiores al promedio. La proporción aumentó conforme lo hizo la fuerza de las tormentas.
Entre los ciclones que llegaron a categoría 4, cerca del 70% atravesó previamente zonas con gradientes superficiales relativamente débiles. Este resultado convierte a la variable en una posible señal complementaria para evaluar entornos favorables al fortalecimiento acelerado.
La intensificación rápida continúa siendo uno de los principales desafíos de la predicción meteorológica. Mientras las trayectorias pueden pronosticarse con varios días de antelación, los cambios súbitos en la velocidad del viento dependen de interacciones complejas entre la atmósfera, la superficie marina y las capas profundas del océano.
Otros trabajos han relacionado los picos locales de temperatura oceánica con el tamaño de los huracanes. La nueva investigación añade que no solo importa cuánto calor existe, sino también cómo está distribuido a escalas pequeñas alrededor de la futura trayectoria.
Los satélites permitieron observar escalas antes difíciles de estudiar
Las mediciones directas bajo un ciclón son escasas debido a los riesgos operativos y a la dificultad de mantener instrumentos en condiciones extremas. El aumento de la resolución satelital permitió analizar estructuras oceánicas pequeñas que anteriormente quedaban ocultas dentro de promedios más amplios.
Los procesos evaluados ocurren en escalas submesoscópicas, desde aproximadamente un kilómetro hasta decenas de kilómetros. Aunque son reducidos frente al tamaño total de un ciclón, pueden influir sobre la mezcla del océano y modificar la cantidad de agua fría que llega a la superficie.
La relación también complementa las observaciones sobre cómo los huracanes remueven las capas profundas del océano. Esa agitación no solo afecta la intensidad de la tormenta, sino que transporta nutrientes y puede alterar temporalmente las condiciones ecológicas del agua superficial.
Los modelos actuales no representan todos los procesos pequeños
Los autores advirtieron que los modelos acoplados de ciclón y océano utilizados en operaciones meteorológicas todavía no resuelven de manera explícita muchas turbulencias asociadas con frentes y gradientes de pequeña escala.
También permanece sin aclarar qué inestabilidades concretas generan la mezcla adicional observada en los gradientes fuertes. Para comprobar el mecanismo serán necesarias mediciones directas, simulaciones con mayor resolución y una representación más precisa de los procesos submesoscópicos.
El hallazgo describe una relación estadística y un mecanismo físicamente coherente, pero no proporciona una regla aislada para pronosticar la categoría final de una tormenta. La intensidad también depende de la profundidad del agua cálida, la humedad atmosférica, la cizalladura del viento, la estructura interna del ciclón y su interacción con tierra firme.
La influencia de esos factores puede apreciarse en el análisis sobre El Niño, la temperatura del Atlántico y la temporada de huracanes, donde condiciones oceánicas favorables pueden quedar compensadas o reforzadas por cambios en los vientos de la atmósfera.
Una variable potencial para las alertas de ciclones
El equipo detectó además una disminución cercana al 10% por década en los gradientes superficiales de las regiones activas de ciclones desde 1993. Los investigadores plantean que esta evolución podría estar contribuyendo a entornos más favorables para tormentas intensas, aunque la relación requiere estudios adicionales.
Incorporar mapas de gradientes térmicos a los sistemas de pronóstico permitiría evaluar mejor la respuesta del océano antes de que llegue un ciclón. Una superficie muy cálida con gradientes débiles podría mantener su energía de manera diferente a otra con la misma temperatura media, pero atravesada por frentes más marcados.
La utilidad operativa dependerá de observaciones satelitales frecuentes, modelos capaces de reproducir la mezcla y datos sobre la estructura térmica bajo la superficie. Integrar estas fuentes podría mejorar la detección de escenarios de intensificación rápida y ampliar el tiempo disponible para emitir advertencias en las costas expuestas.
Fuentes referenciales:
Phys.org
Proceedings of the National Academy of Sciences
