Amy Butler, científica investigadora de procesos climáticos y química, Administración Nacional Oceánica y Atmosférica

A principios de febrero de 2021, una gran tormenta de nieve azotó el noreste de Estados Unidos , y algunas áreas recibieron más de dos pies de nieve . Solo unas semanas antes, España experimentó una tormenta de nieve histórica y mortal y temperaturas peligrosamente bajas . El norte de Siberia no es ajeno al frío, pero a mediados de enero de 2021, algunas ciudades siberianas informaron temperaturas por debajo de menos 70 F (menos 56 C). Los titulares de los medios insinúan que el vórtice polar ha llegado , como si fuera una especie de tornado de hielo que causa estragos invernales dondequiera que golpee.

Como científicos atmosféricos , nos estremecemos cuando el término vórtice polar se usa para referirse libremente a ráfagas de clima frío. El vórtice polar real no puede poner nieve en su patio trasero, pero los cambios en el vórtice polar pueden cargar los dados para el clima invernal, y este año, los dados lanzaron Yahtzee.

Un vórtice polar débil a principios de 2021 creó una corriente en chorro con curvas que trajo tormentas frías e invernales al noreste de EE. UU. AP Photo / John Minchillo

Los vientos de invierno

El vórtice polar es un enorme anillo tridimensional de vientos que rodea los polos norte y sur durante el invierno de cada hemisferio. Estos vientos se encuentran a unas 10 a 30 millas (16 a 50 kilómetros) sobre la superficie de la Tierra, en la capa de la atmósfera conocida como estratosfera . Soplan de oeste a este con velocidades sostenidas que superan fácilmente las 100 mph (160 kph). En la oscuridad de la noche polar de invierno , las temperaturas dentro del vórtice polar pueden bajar fácilmente de menos 110 F (menos 79 C).

Afortunadamente para todos, el vórtice polar estratosférico en sí no aparecerá afuera de la puerta de su casa. El vórtice polar influye en el clima invernal, pero se parece más a un dominó: cuando se derriba, puede iniciar una cadena de eventos que luego resultan en un clima salvaje.

La fuerza del vórtice polar puede variar ampliamente durante el invierno, y estas variaciones pueden provocar cambios en la fuerza y ​​la posición de la corriente en chorro , el río de aire que fluye rápidamente en la troposfera debajo del vórtice polar. Cuando la corriente en chorro cambia, afecta el movimiento de los sistemas climáticos, haciendo que diferentes partes del mundo vean condiciones mucho más cálidas o más frías, o mucho más húmedas o más secas.

La interrupción del vórtice polar a principios de 2021 fue dramática. Zachary Lawerence / CIRES / NOAA.

El efecto dominó

Dado que la atmósfera de la Tierra es una capa gigante de aire que se mueve como un fluido, el vórtice polar está interconectado con el clima que se mueve alrededor de la Tierra a altitudes más bajas. Las variaciones normales en la corriente en chorro y el clima pueden alterar la estructura del vórtice en la estratosfera. Como una banda elástica, el vórtice generalmente recupera su forma y tamaño normales, manteniendo sus fuertes vientos y bajas temperaturas.

Entre diciembre (izquierda) y enero (derecha), el vórtice polar se alejó completamente del Polo Norte y perdió gran parte de su integridad estructural. Zachary Lawrence / CIRES / NOAA

Pero a veces, estas variaciones climáticas y de la corriente en chorro pueden desequilibrar el vórtice polar, provocando oscilaciones significativas en su forma, ubicación, temperaturas y vientos. Cuando esto sucede, la integridad estructural del vórtice polar comienza a romperse. Si esto sucede con suficiente frecuencia durante un período de tiempo, todo puede volverse loco con el vórtice polar a medida que los vientos se rompen y el vórtice se calienta.

A medida que el vórtice polar se deforma entre diciembre y enero, la corriente en chorro se volvió mucho más ondulada y trajo tormentas frías más al sur. Zachary Lawrence / CIRES / NOAA

Esto es precisamente lo que se ha desarrollado este año: el 5 de enero, el vórtice polar fue completamente descontrolado por un evento llamado calentamiento estratosférico repentino . El calentamiento estratosférico repentino es el nombre técnico de estas violentas perturbaciones que distorsionan y debilitan severamente el vórtice, derribándolo del polo o incluso destrozándolo. Cuando esto sucede, las temperaturas en la estratosfera polar normalmente fría aumentan explosivamente hasta 90 F (50 C) en el lapso de unos pocos días, de ahí el nombre de estos eventos.

En este punto, el dominó se ha volcado: finalmente, la corriente en chorro siente los efectos del vórtice polar debilitado de arriba y puede comenzar a ondular. Cuando la corriente en chorro se vuelve ondulada, puede descender más al sur, trayendo aire frío y tormentas invernales.

El evento de enero de 2021 empujó al vórtice polar desde su posición normal sobre el Polo Norte hasta Europa y Siberia, casi separándolo varias veces en el proceso. El vórtice polar puede tardar semanas o meses en recuperarse de algo como esto. Mientras que el vórtice se vuelve a unir, la corriente en chorro ondulada y con curvas puede traer aire helado del Ártico y tormentas invernales a los EE. UU. Y Europa, al tiempo que permite que un clima inusualmente cálido llegue al extremo norte.

Un fuerte vórtice polar significa un clima más cálido, no más frío

En algunos inviernos, los sistemas climáticos apenas afectan el vórtice polar, lo que permite que el vórtice se enfríe con vientos más rápidos. Esto puede tener el efecto contrario en la corriente en chorro, haciendo que mantenga el aire frío del Ártico de las regiones polares encerradas en el norte. Esto es lo que sucedió durante el invierno del hemisferio norte de 2020, cuando el vórtice polar fue extraordinariamente fuerte y muchas regiones experimentaron un invierno excepcionalmente cálido y suave .

Llamar vórtice polar a cualquier ráfaga de aire frío está mal. El comportamiento del vórtice polar no solo presagia un clima más frío, sino que también puede presagiar un clima mucho más cálido. La mayoría de las veces, el vórtice polar tiene poca influencia en el clima invernal, ya que fluye normalmente a millas sobre la superficie. Pero pronosticar y monitorear enormes perturbaciones en el vórtice polar nos permite anticipar la cadena de eventos que pueden dejar pies de nieve y clima gélido en su puerta.

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Zachary Lawrence ha recibido financiación de NOAA.

Amy Butler ha recibido fondos de NOAA y NSF.