Fuentes oceánicas y terrestres de precipitación en el Árticonuevas metas y orientaciones desde una aproximación lagrangiana

  1. Vázquez Domínguez, Marta
Supervised by:
  1. Raquel Nieto Muñiz Director
  2. Luis Gimeno Presa Director

Defence university: Universidade de Vigo

Fecha de defensa: 16 January 2018

Committee:
  1. Pedro Ribera Chair
  2. María de las Nieves Lorenzo González Secretary
  3. Alexandre M. Ramos Committee member

Type: Thesis

Abstract

En este trabajo se ha realizado una caracterización del transporte de humedad en el Ártico a través de una perspectiva lagrangiana y se ha tratado de relacionar este transporte con el deshielo observado en la región. El estudio del transporte de humedad en el Ártico viene motivado por los recientes cambios observados en esta región, los cuales tienen una impli-cación importante en la rama atmosférica del ciclo hidrológico. Conocer su comportamien-to climatológico constituye un primer paso en el estudio de estas implicaciones así como de las causas de los cambios observados. El cuerpo de este trabajo consiste en un total de cinco artículos publicados en revistas es-pecializadas. En ellos se analiza el transporte de humedad en dos sentidos: el transporte desde las principales fuentes de humedad hacia el Ártico, con el fin de estudiar su in-fluencia sobre la región, y el transporte desde el propio Ártico, para analizar las posibles implicaciones de los cambios sufridos en él en las últimas cuatro décadas. Este análisis se ha realizado a través del modelo lagrangiano FLEXPART, mediante el cual se puede se-guir la trayectoria de las partículas atmosféricas con el fin de localizar aquellas regiones donde toman o pierden humedad. Así, teniendo en cuenta el cambio en la humedad espe-cífica del total de las partículas, se pueden considerar como fuentes aquellas regiones donde la evaporación total excede a la precipitación y como sumideros a la situación con-traria, cuando la precipitación excede a la evaporación. Con este propósito, en primer lugar se han caracterizado las fuentes climatológicas de hu-medad para el sistema ártico. Para ello, usando FLEXPART, se han seguido las trayecto-rias de las partículas atmosféricas desde la región ártica hacia atrás en el tiempo y analiza-do el valor de la evaporación menos precipitación. A través de este análisis se puede con-cluir que existen cuatro fuentes de humedad principales para la región, dos fuentes oceá-nicas: Atlántico Norte y Pacífico Norte, y dos continentales: Norte América y Siberia. Las fuentes oceánicas están presentes a lo largo de todo el año, si bien su importancia es mayor en la época invernal, mientras que las fuentes continentales solo aparecen en verano, cuan-do las oceánicas pierden importancia, convirtiéndose en las fuentes principales para este periodo. Para comprobar la efectividad de las fuentes detectadas en el transporte de humedad que genera precipitación sobre el Ártico, se ha realizado un análisis de las trayectorias de las partículas desde las fuentes hacia adelante en el tiempo y se ha analizado la humedad per-dida sobre la región ártica. Así se ha encontrado que en general el transporte desde las fuentes hasta la región es más efectivo en los meses de verano y menos en los meses de invierno, coincidiendo estos resultados con trabajos previos que usan otras metodologías. Tanto la evaporación de las propias fuentes, como la circulación desde ellas hacia la región ártica pueden afectar al transporte de humedad. Con el fin de investigar esta relación, se ha estudiado la correlación entre la evaporación sobre las fuentes con la contribución de cada una de ellas sobre la región ártica, así como de la contribución de cada fuente con los principales índices de teleconexión. En general no se ha encontrado una relación significa-tiva entre la evaporación y la contribución de humedad y solo cierta relación con algunos de los patrones de teleconexión; como el patrón del Pacífico/Norte América o el patrón del Pacífico Oeste con la contribución desde la fuente pacífica y el patrón de Atlántico Este con la contribución atlántica. Además de la caracterización climatológica de las fuentes de humedad, puede resultar de interés estudiar el transporte de humedad asociado a situaciones concretas, como pueden ser los años de mínima extensión de hielo, con el fin de analizar su influencia. Por este motivo en este trabajo se han analizado las principales fuentes de humedad para el sistema en los años 2007 y 2012 (aquellos que muestran una menor extensión en las últimas déca-das), encontrándose cierta variación en la posición, intensidad y contribución de las mis-mas con respecto a la situación climatológica. La relación entre la disminución de hielo ártico y el transporte de humedad también se ha analizado en este trabajo basándose en un par de relevantes publicaciones previas, las cua-les asocian el deshielo ártico con un proceso radiativo, referente a cambios en la nubosi-dad, y un proceso hidrológico, referente a la descarga de los ríos; ambos asociados con un mayor transporte de humedad hacia la región ártica. En este trabajo hemos establecido una relación entre los cambios en la evaporación y el deshielo, que sugiere una intrincada ca-dena de eventos relacionados con un aumento en la evaporación sobre distintas fuentes, una intensificación en el transporte de humedad desde ellas y aun incremento en la des-carga de los ríos o la cobertura nubosa en la región ártica. Además de analizar el transporte hacia la región ártica, en este trabajo también se ha anali-zado el Ártico como “fuente” de humedad, con el fin de poder analizar las implicaciones que los actuales cambios en esta región pueden tener en otras zonas del planeta. Para este fin se han localizado los principales sumideros de humedad para las masas de aire que sur-gen desde este océano. En general la mayor parte de la humedad ártica afecta al propio sistema, sin embargo también se puede observar cierta influencia sobre Eurasia y Norte América. Con respecto a la variación estacional, la máxima contribución de humedad se produce en verano y otoño coincidiendo con los valores mínimos en la extensión de hielo. La influencia del transporte de humedad desde el Ártico se ilustra también con el análisis del papel que el deshielo tiene en la precipitación en forma de nieve en Eurasia. A través de las observaciones de cobertura de nieve en 820 estaciones distribuidas a lo largo de Rusia, usando FLEXPART y con la ayuda de diversos parámetros de diagnósticos diná-micos, se ha analizado la influencia del deshielo sobre los mares de Barents y Kara en la precipitación sobre Siberia en los meses de octubre y noviembre. Se ha encontrado una intensificación de estos mares como fuentes de humedad, habiendo también aumentado su contribución sobre la región suroeste de Siberia para los años de mínima extensión de hielo.