Cómo la megasequía actual del suroeste de América del Norte afecta la atmósfera superior de la Tierra

Una nueva investigación basada en dos décadas de datos muestra que la mega sequía del suroeste de América del Norte (SWNA) provocó un cambio del 30% en la actividad de las ondas de gravedad en la atmósfera superior en la década desde que comenzó en 2000.

Hace más de 30 años, Chester Gardner del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la UIUC y Chiao-Yao She del Departamento de Física de la Universidad Estatal de Colorado se unieron para estudiar la atmósfera media de la Tierra. Usando un radar láser de resonancia de sodio (lidar), Gardner y O desarrollaron y demostraron una nueva técnica importante para medir los perfiles de temperatura en la atmósfera superior de la Tierra.

Más tarde, pudieron observar cambios en la atmósfera superior. peso Olas en dos lugares (Albuquerque, Nuevo México y Fort Collins, Colorado) durante 20 años. Sus resultados, que describen cómo cambiaron las mareas después del inicio de la sequía, ahora se han publicado. Cartas de investigación geofísica.

En 1994, un equipo dirigido por Gardner instaló un sistema lidar en un un gran telescopio en el Starfire Optical Range en las afueras de Albuquerque, NM en la Base de la Fuerza Aérea de Kirtland. El sistema lidar midió la temperatura y los vientos en la atmósfera superior utilizando sodio atómico como especie objetivo hasta finales de 2000.

Las partículas de polvo cósmico que se evaporan en la atmósfera terrestre son la fuente de este sodio atómico. Usando un rayo láser, el sodio atómico se puede excitar y hacer que brille. Un telescopio terrestre recolecta la luz retrodispersada de la fluorescencia de sodio y las computadoras procesan estos datos para obtener perfiles de densidad de sodio, temperatura y velocidad del viento radial. Su equipo en CSU hizo observaciones similares en Ft. Collins, CO finalmente compila un extenso conjunto de datos que abarca 20 años desde 1990 hasta 2010.

El descubrimiento de los cambios en la actividad de las olas durante las megasequías fue un subproducto exitoso de otros estudios. Los investigadores estaban estudiando cómo cambian las temperaturas y los vientos en la atmósfera superior debido a las ondas generadas en la atmósfera inferior, y se sorprendieron por el cambio significativo en la actividad de las ondas de gravedad después del inicio de la sequía.

“Nunca esperamos tener observaciones para comprender cómo la sequía podría afectar la atmósfera superior de la Tierra”, dice Gardner.

Después de mirar los datos de Gardner de Albuquerque y los datos de O de Ft. Lo que encontró Collins fue una reducción significativa (~30 %) en la actividad de las olas después del inicio de la sequía. Los cambios en la actividad de las ondas de gravedad pueden estar asociados con la reducción de la producción de ondas por parte de las tormentas troposféricas durante las megasequías y los cambios en la distribución geográfica de las precipitaciones sobre el oeste y el medio oeste de los Estados Unidos. En pocas palabras, menos precipitación significa menos tormentas, por lo que las tormentas producen menos olas.

¿Qué es una megasequía?

Una megasequía es un período prolongado de sequía que dura dos décadas o más. La megasequía del suroeste de América del Norte comenzó en el año 2000 y sigue en curso 22 años después, sin un final a la vista.

Gardner y She dicen que la mega sequía de SWNA es significativa no solo por su duración, sino también por el tamaño de la región geográfica afectada, que se extiende desde el norte de México hasta las fronteras del norte de Oregón y Wyoming y desde la costa del Pacífico hasta los Estados Unidos. Fronteras orientales de Wyoming, Colorado y Nuevo México.

Se cree que esta gran sequía en particular es el período de 22 años más seco en la región desde el año 800 d.C. Se afirma que la atmósfera terrestre puede ser calentada por el hombre. Aportó más del 40% de la gravedad de la megasequía.

Ondas gravitacionales (no ondas gravitacionales)

Ondas gravitacionalesno debe confundirse con ondas gravitacionales está asociado con fenómenos cosmológicos tales como agujeros negros— la fuerza de gravedad o flotabilidad surge entre dos medios cuando intentan restablecer el equilibrio. Gardner explica que este efecto es como tirar una piedra en un estanque de agua. La piedra comprime la superficie del estanque, empujando el agua hacia abajo; la flotabilidad restaura el agua, que luego oscila y crea un anillo de olas que se extienden hacia afuera. Estas son ondas gravitacionales.

Una forma en que se forman las ondas en la atmósfera inferior es a través de la convección de la tormenta, que desencadena ondas de gravedad al provocar un movimiento vertical que da como resultado una oscilación. Las ondas también pueden ser creadas por el aire que fluye sobre características topográficas como montañas que empujan el aire hacia arriba.

Mientras que las ondas en un estanque se propagan solo a lo largo del límite aire-agua, las ondas de gravedad en la atmósfera se propagan en todas las direcciones. Tales ondas aceleran la circulación global de la atmósfera superior y pueden afectar el clima espacial y las órbitas de los satélites.

Resultados impresionantes

Gardner y O dicen que el trabajo es innovador porque demuestra que los cambios regionales en la atmósfera inferior también pueden afectar la atmósfera superior. atmósfera. Creen que es la primera vez que se observa el efecto climático en la región atmósfera superior.

Los resultados se pueden utilizar para probar y validar la próxima generación de modelos informáticos atmosféricos regionales de alta resolución que pueden resolver las ondas a pequeña escala observadas por lidar.

Gardner explica: “Los modelos atmosféricos existentes no pueden ver las ondas porque incluso los modelos informáticos más rápidos no tienen suficiente resolución para ver la escala de estas ondas. Los científicos ahora están desarrollando modelos regionales a muy alta resolución para que los modelos puedan ver más grande -ondas de escala. Nuestras observaciones confirman la precisión de esos modelos. “pueden usarse para verificarlos y validarlos”.