Mientras los ríos atmosféricos azotaban la costa oeste de Estados Unidos el pasado invierno, los científicos desplegaron herramientas de observación cada vez más avanzadas sobre el Océano Pacífico para mejorar los pronósticos de las poderosas tormentas.
por David Hosansky, NCAR y UCAR
Mediante observaciones aéreas y boyas oceánicas, los científicos se centraron en las regiones remotas del Pacífico oriental que más influyen en el desarrollo y la trayectoria de los ríos atmosféricos . Estas observaciones se incorporaron a los principales modelos de pronóstico, optimizando las predicciones de uno a cinco días, lo que contribuyó a proteger no solo a las comunidades vulnerables de la Costa Oeste, sino a todo el país.
«Estas observaciones específicas ofrecen una gran rentabilidad», afirmó Christopher Davis, científico del Centro Nacional de Investigación Atmosférica de la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. (NSF NCAR). «Al realizar estas observaciones, mejoramos los pronósticos de los ríos atmosféricos para la Costa Oeste y, dado que las tormentas siguen desplazándose hacia el este, también mejoramos los pronósticos invernales para todo el territorio continental de Estados Unidos».
Davis es uno de los directores de misión del Reconocimiento de Ríos Atmosféricos (AR Recon), una importante iniciativa que involucra a múltiples agencias federales, universidades y otros socios. Está liderada por el Centro para Extremos Meteorológicos y Acuáticos del Oeste, con sede en el Instituto Scripps de Oceanografía de la Universidad de California en San Diego.
El objetivo de AR Recon es permitir a los pronosticadores anticipar mejor la trayectoria y la intensidad de las feroces tormentas, ayudando a los administradores de emergencias a proteger vidas y propiedades y a los operadores de embalses a ahorrar millones de dólares mediante una gestión más eficiente de los niveles de agua.
Los estudios indican que, desde el lanzamiento de sus primeras observaciones en 2016, AR Recon ha generado mejoras significativas en los pronósticos. Los datos de las observaciones, por ejemplo, mejoraron los pronósticos de tres días de fuertes precipitaciones sobre California en 2022 hasta en un 12 %.
Durante la última temporada, AR Recon realizó 50 vuelos sobre el Pacífico entre noviembre y marzo, recopilando mediciones clave a medida que se formaban los ríos atmosféricos y ganaban fuerza.
«El programa AR Recon llena un gran vacío de información sobre el Océano Pacífico, donde se forman estos ríos atmosféricos», dijo Marty Ralph, director del Centro de Extremos Meteorológicos y Acuáticos del Oeste e investigador principal de AR Recon.
Si quieres predecir dónde estará un coche dentro de cinco minutos, necesitas saber de dónde parte y a qué velocidad se mueve. De igual manera, si hay un río atmosférico cerca de Hawái y queremos pronosticar dónde impactará en la costa de California unos días después y qué tan fuerte será, necesitamos ir allí y tomar mediciones directas.
Los patrocinadores principales de AR Recon son el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de EE. UU., el Departamento de Recursos Hídricos de California, el 53.º Escuadrón de Reconocimiento Meteorológico del Comando de Reserva de la Fuerza Aérea de EE. UU. y la Oficina de Operaciones Marinas y de Aviación de la NOAA.
Ahorros de costes significativos
Los ríos atmosféricos son «ríos en el cielo» largos y estrechos que transportan enormes cantidades de agua, tanta que el río atmosférico promedio transporta una cantidad de vapor de agua aproximadamente equivalente a 25 veces el caudal promedio en la desembocadura del río Misisipi.
Los ríos atmosféricos más caudalosos desencadenan lluvias torrenciales y causan inundaciones generalizadas, especialmente cuando se estancan sobre cuencas hidrográficas vulnerables. Sin embargo, también son un elemento vital del ciclo hidrológico de la Costa Oeste, ya que aportan la humedad necesaria durante el invierno y reponen la capa de nieve que necesitan los agricultores y otros usuarios de agua durante los meses secos de verano.
Predecir con precisión estas potentes tormentas es una prioridad para los administradores de agua y otros funcionarios de la Costa Oeste. Además de proteger vidas y propiedades, los pronósticos son cruciales para la gestión rentable de los embalses, permitiendo a los operadores mantenerlos lo más llenos posible y liberar solo el agua necesaria para evitar que las lluvias entrantes los desborden y causen daños catastróficos.
Dado que cada acre-pie de agua en California está valorado en cientos de dólares, este enfoque preciso para operar los embalses puede potencialmente ahorrarle al estado muchos millones de dólares cada invierno, dijo Davis.
Por ejemplo, los pronósticos permiten a los operadores de embalses del lago Mendocino (uno de los tres embalses de California que actualmente toman decisiones basadas en los pronósticos) utilizar un enfoque flexible de gestión del agua y reducir sus costos anuales en un estimado de 9,4 a 9,9 millones de dólares, según un informe de 2021 .
«Dejando de lado el resto del valor económico de esta obra, solo ese elemento específico de poder almacenar agua adicional vale decenas de millones de dólares al año», dijo Davis. «Los beneficios económicos de este programa han sido notables».
Observaciones específicas
AR Recon depende en parte de los vuelos de la Fuerza Aérea de los EE. UU. y de los aviones cazahuracanes de la NOAA. En cada vuelo, una aeronave libera aproximadamente 30 sondas de descenso, instrumentos cilíndricos desarrollados en NSF NCAR que descienden lentamente al océano mediante paracaídas. Miden la temperatura del aire, la presión, el vapor de agua y la velocidad del viento y transmiten los datos a la aeronave y al Sistema Global de Telecomunicaciones (GTS) para que se incorporen a los modelos de pronóstico meteorológico en los centros operativos.
Para complementar las mediciones de las sondas de descenso, la aeronave también utiliza una tecnología innovadora llamada ocultación de radio aerotransportada. Esta mide los retrasos en las señales de los satélites GPS para inferir propiedades atmosféricas como la humedad y la temperatura.
Además de estos vuelos, AR Recon incorpora sensores de presión atmosférica a docenas de boyas oceánicas de la NOAA que recopilan mediciones de la temperatura del agua y el oleaje. Cuando los ríos atmosféricos se aproximan a la costa, las estaciones terrestres de AR Recon lanzan globos meteorológicos que ascienden hasta 35.000 metros, transportando radiosondas que, de forma similar a las sondas de descenso, miden propiedades atmosféricas clave.
Uno de los retos para los científicos es centrarse en las regiones del Pacífico donde las observaciones marcan la mayor diferencia en los pronósticos. Han descubierto que el envío de aeronaves y boyas a regiones nubladas, a menudo dentro de un río atmosférico, produce beneficios especialmente significativos porque los satélites no pueden ver fácilmente a través de las nubes. Identificar frentes meteorológicos y partes de la corriente en chorro también es útil, ya que las mediciones en esas zonas ayudan a localizar con precisión las masas de aire cálido y frío en conflicto.
Para determinar qué observaciones generan el mayor beneficio, los científicos realizan experimentos de «negación de datos». Estos consisten en ejecutar sistemas paralelos, uno de los cuales incorpora las observaciones y el otro las excluye. Al comparar los pronósticos generados por ambos sistemas, pueden cuantificar en qué medida las observaciones mejoraron los pronósticos y ayudar a los científicos a identificar regiones específicas con una precisión cada vez mayor.
«No es práctico tomar observaciones para todo el Pacífico oriental, por lo que nuestra estrategia es ser lo más eficientes posible con el uso de nuestros recursos y ubicar los instrumentos de observación donde mejoren al máximo los pronósticos», dijo Davis.
Davis y sus colegas se centran principalmente en los ríos atmosféricos de mayor intensidad que podrían azotar una comunidad o cuenca hidrográfica vulnerable de la Costa Oeste. Sin embargo, sus observaciones también benefician a comunidades de todo el país, ya que los mismos sistemas meteorológicos pueden provocar una ventisca en las Grandes Llanuras o una inundación en el sureste.
«Los sistemas meteorológicos que producen los ríos atmosféricos se extienden por todo el continente», dijo Davis. «Eso es algo que tiene la atmósfera: lo que empieza localmente no se queda allí. Al sumar las observaciones con boyas en la superficie del océano y las observaciones en la atmósfera, se mejora todo el sistema de pronóstico».
