La circulación atmosférica terrestre puede entenderse en una aproximación sencilla mediante el desequilibrio radiativo que existe entre el Ecuador y los Polos. Si la tierra no rotase sobre sí misma (ocurrencia de días y noches), su eje rotación no estuviese inclinado 23.5˚ con respecto al plano de su órbita (ocurrencia de estaciones), y los continentes no existiesen, la circulación atmosférica estaría compuesta por dos células simples, una en cada hemisferio, con movimientos ascendentes de aire en el Ecuador y descendentes en los Polos. Los vientos en superficie soplarían de los polos al ecuador y serían, por tanto, muy fríos en nuestras latitudes. Sin embargo, nuestra atmósfera es mucho más compleja y existen 3 células de circulación meridional bien diferenciadas en cada Hemisferio: dos de circulación directa en regiones Tropicales [Ecuador-35˚] y Polares [65˚-Polos], en las que el calor se transfiere del foco cálido al foco frío, y una con una circulación indirecta que tiene lugar en latitudes medias [35˚-65˚], donde la transferencia de calor es inversa.
La circulación en latitudes tropicales, también llamada célula de Hadley, está dominada por células convectivas que en promedio producen movimientos ascendentes en el Ecuador y descendentes sobre las regiones subtropicales. Los ascensos están relacionados con situaciones de inestabilidad y explican la existencia de frondosas selvas ecuatoriales (ej. Selva Amazónica), mientras que los descensos favorecen la estabilidad y, por tanto, la aparición de grandes desiertos en los subtrópicos (ej. Desierto del Sáhara). La circulación en latitudes Polares (célula Polar) es análoga, el aire asciende a lo largo del Frente Polar [~65˚], donde se forman las depresiones extratropicales o borrascas, y desciende en los Polos, donde las precipitaciones son escasas.
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La circulación indirecta en latitudes medias (célula de Ferrel) está dominada por las borrascas, que aparecen debido al fuerte contraste de temperatura y humedad de las masas de aire situadas a ambos lados del Frente Polar. En el hemisferio Norte, el aire frio y seco del Norte converge con el cálido y húmedo del Sur dando pie a procesos de ciclogénesis (nacimiento de ciclones), y a la formación de una corriente en chorro extratropical a 11.000 metros de altura con vientos muy intensos de Oeste a Este en su seno (~300 km/h).
El Atlántico Norte es una región limitada latitudinalmente por el Ecuador y los Polos y longitudinalmente por los continentes Europeo, Africano, y Americano. En latitudes subtropicales se encuentra dominada por el Anticiclón de las Azores. El flanco Sur del anticiclón delimita los vientos Alisios y el flanco Norte los vientos del Oeste que, en niveles altos, coinciden con la corriente en chorro. La región subpolar está dominada por la baja semipermanente sobre Islandia debido al reiterado paso de borrascas sobre ese sector, cuyo flanco Sur también comparte la corriente en chorro.
Con estos pocos conceptos, uno puede llegar a entender el clima medio en el continente Europeo, por qué hace más calor en verano que en invierno, o llueve más en primavera y otoño. No obstante, estos valores medios sufren desviaciones y existen años en los que llueve más o menos que la media o valor climatológico. Estas anomalías pueden deberse a diferentes causas y su estudio entra dentro de la variabilidad climática. La forma dominante de variabilidad atmosférica en Europa se caracteriza por un intercambio de masa y presión entre latitudes subtropicales (Anticiclón de Azores) y subpolares (Baja de Islandia) en el Atlántico Norte, y se denomina Oscilación del Atlántico Norte (del inglés, NAO). Esta oscilación posee dos fases: en su fase positiva el anticiclón de Azores y la baja de Islandia se encuentran reforzados. Esto se traduce en una corriente en chorro más intensa y la ocurrencia de borrascas cruzando sobre el Norte de Europa, con tiempo más cálido y húmedo en esa región, y frío y seco sobre la Península Ibérica y el Mediterráneo. Estas características se invierten para la fase negativa de la NAO. Gracias a la NAO podemos entender por qué, mayoritariamente, un otoño lluvioso en el Sur de la Península Ibérica coincide con un otoño soleado en el Reino Unido.
Las causas que llevan a la aparición de variabilidad y, en Europa, de la NAO, son diversas y pueden obedecer a factores internos o externos al propio sistema. Las llamadas causas internas son difíciles de predecir ya que la atmósfera es un sistema caótico donde multitud de variables entran en juego. En este sentido, miembros del grupo TROPA han publicado recientemente un estudio donde se analiza la influencia de la NAO sobre las borrascas más intensas (ciclogénesis explosivas) en el Atlántico Norte (Gómara y co-autores, 2014). De este modo, se ha encontrado como la ocurrencia de ciclogénesis explosivas viene precedida por una NAO positiva, acompañada por una corriente en chorro muy intensa al Oeste de Europa. Los resultados obtenidos ayudarán en la mejora de la predicción de ciclogénesis explosivas que afectan Europa.
![(a) Esquema de la circulación general de la atmósfera terrestre (Fuente www.perso.wanadoo.es) (b) Imagen de satélite del ciclón extratropical Klaus 24/01/2009 (Fuente EUMETSAT). (c) Fenómeno de El Niño de 1997 (Fuente NOAA), caracterizado por un calentamiento sobre el Pacífico ecuatorial. (d) Principales modos de variabilidad de la temperatura en el océano (El Niño del Pacífico y el homólogo del Atlántico, El Dipolo del Indico y el calentamiento del Mediterráneo) relacionados con la variabilidad de la lluvia en Europa. Como mecanismos que afectan a la variabilidad del clima en Europa y que son estudiados por el grupo TROPA se incluyen las ondas de Rossby desde el Pacífico (sobre línea gruesa gris clara) y las variaciones en los ciclones extratropicales (líneas finas sobre la región Atlántica)]( "(a) Esquema de la circulación general de la atmósfera terrestre (Fuente www.perso.wanadoo.es) (b) Imagen de satélite del ciclón extratropical Klaus 24/01/2009 (Fuente EUMETSAT). (c) Fenómeno de El Niño de 1997 (Fuente NOAA), caracterizado por un calentamiento sobre el Pacífico ecuatorial. (d) Principales modos de variabilidad de la temperatura en el océano (El Niño del Pacífico y el homólogo del Atlántico, El Dipolo del Indico y el calentamiento del Mediterráneo) relacionados con la variabilidad de la lluvia en Europa. Como mecanismos que afectan a la variabilidad del clima en Europa y que son estudiados por el grupo TROPA se incluyen las ondas de Rossby desde el Pacífico (sobre línea gruesa gris clara) y las variaciones en los ciclones extratropicales (líneas finas sobre la región Atlántica)")
Por otro lado, las causas de variabilidad climática en el Atlántico Norte pueden también estar forzadas por factores externos a esta región. La influencia se produce mediante mecanismos de teleconexión atmosférica, procesos mediante los cuales un comportamiento anómalo del océano, cubierta de hielo, o la propia atmósfera (incluyendo el calentamiento global asociado a emisión de gases de efecto invernadero) pueden llegar a influir sobre la variabilidad del clima en regiones remotas. La propagación de estas anomalías generalmente se produce mediante ondas atmosféricas denominadas ondas de Rossby. En este sentido, el grupo TROPA lleva más de 12 años trabajando en mecanismos de teleconexión en diferentes regiones del globo (e.g., Europa, Sahel, Noroeste de Brasil) forzados por anomalías de la temperatura de la superficie del mar. Como bien es sabido, la capacidad calorífica del agua es muy elevada y, por tanto, las anomalías térmicas son capaces de perdurar durante largos periodos de tiempo (desde estaciones hasta varias décadas) e influir notablemente sobre la atmósfera. Un claro ejemplo de ello es el fenómeno de El Niño, que se caracteriza por un calentamiento anómalo de la temperatura superficial del Pacífico Ecuatorial con una persistencia media de 1 a 2 años y que es capaz de afectar al clima a nivel global, incluyendo Europa. Un estudio reciente del grupo TROPA (López-Parages y Rodríguez-Fonseca, 2012) ha encontrado como el mecanismo de teleconexión entre el fenómeno de El Niño y la precipitación en Europa, a finales de invierno y principios de primavera, ha sido no estacionario a lo largo del pasado siglo XX. Este hecho parece explicarse por cambios en la propagación de Ondas de Rossby atmosféricas desde el Pacífico tropical hasta el Atlántico Norte que estarían modulados por variaciones de la temperatura superficial del mar de unas décadas a otras. Así, un océano Atlántico o Pacífico más o menos cálidos durante unas determinadas décadas puede modificar el mecanismo físico que relaciona El Niño con la lluvia en Europa y, por tanto, también el impacto sobre esta última. En concreto, se ha encontrado como la influencia del Niño en Europa ha sido mayor en aquellas décadas en las que los océanos extratropicales del hemisferio norte estaban más fríos. Así ocurrió en el periodo después de los años 70 y hasta finales del siglo XX, durante el cual los calentamientos del Pacífico ecuatorial (fenómeno de El Niño) estuvieron asociados a un aumento de la precipitación en Europa central (incluyendo el Noroeste de la Península Ibérica) y una disminución en la región Mediterránea durante la primavera. En dichos años la predicción estacional de la lluvia podría haberse mejorado, lo cual es esencial para la planificación de los recursos económicos de los países afectados.
Cualquier actividad socio-económica actual se encuentra fuertemente expuesta al comportamiento del clima y su variabilidad, sobre todo, en aquellos países con recursos económicos limitados y baja capacidad de adaptación. Es por ello por lo que el estudio y conocimiento riguroso de la variabilidad de nuestro clima presente (y también futuro) posee un gran potencial para generaciones venideras. Son éstas las que podrán valorar en su justa medida la utilidad de la investigación científica actual. Cualquier otra evaluación presente en términos económicamente cuantificables y a corto plazo resulta, a todos los efectos, incompleta.
