Si la energía del sol varía solo un 0.1 por ciento durante el ciclo solar de 11 años, ¿podría una variación tan pequeña generar cambios importantes en los patrones climáticos en la Tierra? Sí, dicen los investigadores del Centro Nacional de Investigación Atmosférica (NCAR) que utilizaron más de un siglo de observaciones climáticas y tres poderosos modelos de computadora en su estudio. Encontraron conexiones sutiles entre el ciclo solar, la estratosfera y el Océano Pacífico tropical que funcionan en sincronía para generar patrones climáticos periódicos que afectan a gran parte del globo. Los científicos dicen que esto ayudará a predecir la intensidad de ciertos fenómenos climáticos, como el monzón indio y la lluvia tropical del Pacífico, con años de anticipación.
"El Sol, la estratosfera y los océanos están conectados de manera que pueden influir en eventos como la lluvia invernal en América del Norte", dice el científico principal del NCAR Gerald Meehl, autor principal. "Comprender el papel del ciclo solar puede proporcionar información adicional a medida que los científicos trabajan para predecir los patrones climáticos regionales para las próximas dos décadas".
El nuevo estudio analizó la conexión entre el impacto del Sol en dos regiones aparentemente no relacionadas. Las sustancias químicas en la estratosfera y las temperaturas de la superficie del mar en el Océano Pacífico responden durante el máximo solar de una manera que amplifica la influencia del Sol en algunos aspectos del movimiento del aire. Esto puede intensificar los vientos y las precipitaciones, cambiar las temperaturas de la superficie del mar y la cobertura de nubes sobre ciertas regiones tropicales y subtropicales, y finalmente influir en el clima global.
El equipo confirmó por primera vez una teoría anterior, de que el ligero aumento de la energía solar durante la producción máxima de manchas solares es absorbido por el ozono estratosférico. La energía calienta el aire en la estratosfera sobre los trópicos, donde la luz solar es más intensa, al tiempo que estimula la producción de ozono adicional que absorbe aún más energía solar. Dado que la estratosfera se calienta de manera desigual, con el calentamiento más pronunciado que ocurre en las latitudes más bajas, los vientos estratosféricos se alteran y, a través de una cadena de procesos interconectados, terminan fortaleciendo la precipitación tropical.
Al mismo tiempo, el aumento de la luz solar al máximo solar provoca un ligero calentamiento de las aguas superficiales del océano a través del Pacífico subtropical, donde las nubes que bloquean el sol son normalmente escasas. Esa pequeña cantidad de calor adicional conduce a una mayor evaporación, produciendo vapor de agua adicional. A su vez, la humedad es transportada por los vientos alisios a las áreas normalmente lluviosas del Pacífico tropical occidental, alimentando lluvias más fuertes y reforzando los efectos del mecanismo estratosférico.
La influencia de arriba hacia abajo de la estratosfera y la influencia de abajo hacia arriba del océano trabajan juntas para intensificar este ciclo y fortalecer los vientos alisios. A medida que más luz solar llega a las zonas más secas, estos cambios se refuerzan entre sí, lo que genera menos nubes en los subtropicales, lo que permite que aún más luz solar llegue a la superficie y produce un ciclo de retroalimentación positiva que aumenta aún más la respuesta climática.
Estas respuestas estratosféricas y oceánicas durante el máximo solar mantienen el Pacífico oriental ecuatorial aún más frío y seco de lo normal, produciendo condiciones similares a un evento de La Niña. Sin embargo, el enfriamiento de aproximadamente 1-2 grados Fahrenheit se enfoca más al este que en una típica La Niña, es solo aproximadamente la mitad de fuerte y está asociado con diferentes patrones de viento en la estratosfera.
La respuesta de la Tierra al ciclo solar continúa durante uno o dos años después de la actividad pico de manchas solares. El patrón similar a La Niña activado por el máximo solar tiende a evolucionar hacia un patrón similar a El Niño a medida que las corrientes de movimiento lento reemplazan el agua fría sobre el Pacífico tropical oriental con agua más cálida. La respuesta del océano es solo aproximadamente la mitad de fuerte que con El Niño y el calor rezagado no es tan consistente como el patrón similar a La Niña que ocurre durante los picos en el ciclo solar.
El máximo solar podría potencialmente mejorar un verdadero evento de La Niña o amortiguar un verdadero evento de El Niño. La Niña de 1988-89 ocurrió cerca del pico del máximo solar. Que La Niña se volvió inusualmente fuerte y se asoció con cambios significativos en los patrones climáticos, como un invierno inusualmente templado y seco en el suroeste de los Estados Unidos.
El monzón indio, las temperaturas y las precipitaciones en la superficie del mar del Pacífico, y otros patrones climáticos regionales están en gran medida impulsados por el aumento y la disminución del aire en los trópicos y subtropicales de la Tierra. Por lo tanto, el nuevo estudio podría ayudar a los científicos a usar predicciones del ciclo solar para estimar cómo esa circulación, y los patrones climáticos regionales relacionados con ella, podrían variar durante la próxima década o dos.
El equipo usó tres modelos de computadora diferentes para observar todas las variables y cada uno obtuvo el mismo resultado, que incluso una pequeña variabilidad en la energía del sol podría tener profundos efectos en la Tierra.
"Con la ayuda de un mayor poder de cómputo y modelos mejorados, así como descubrimientos de observación, estamos descubriendo más sobre cómo los mecanismos se combinan para conectar la variabilidad solar a nuestro clima y clima", dice Meehl.
La investigación del equipo fue publicada en el Journal. Ciencias.
