La salinidad o salinidad del agua de mar depende en gran medida de la cantidad de humedad que se extrae del aire a medida que los vientos evaporativos barren el océano. Pero determinar dónde vuelve a caer la humedad es una pregunta complicada con la que los científicos han luchado durante mucho tiempo.
Ahora, los científicos de la Institución Oceanográfica Woods Hole WHOI han encontrado un camino potencial para mejores predicciones de lluvia estacional. Su estudio, publicado en la edición del 6 de mayo de 2016 de Avances científicos , muestra un vínculo claro entre los niveles más altos de salinidad de la superficie del mar en el Océano Atlántico Norte y el aumento de las precipitaciones en tierra en el Sahel africano, el área entre el desierto del Sahara y la sabana en África Central.
"Sabemos que una mayor salinidad es una señal probable de un aumento de la exportación de humedad del océano", dijo Laifang Li, un investigador postdoctoral en oceanografía física de WHOI y autor principal del estudio. "Entonces, estábamos motivados para ver siLa salinidad, que generalmente se usa para comprender la dinámica oceánica y las variaciones en el ciclo del agua, podría utilizarse como un predictor de precipitación en la tierra. Nuestro estudio, por primera vez, proporciona evidencia de que los altos niveles de salinidad de la primavera en la parte noreste de la región subtropicalEl Atlántico se correlaciona significativamente con el aumento de las precipitaciones en la estación del monzón en el Sahel africano. Este descubrimiento tiene un importante valor predictivo para esta región, donde incluso pequeñas variaciones en las precipitaciones pueden ser una cuestión de vida o muerte para millones de personas ".
Señales saladas
La idea original detrás del estudio se remonta a 1993 durante las inundaciones del río Mississippi y Missouri, cuando el asesor de Li, el científico principal de la OMSI Ray Schmitt, notó informes de salinidad anormalmente baja en el Golfo de México después de los siete meses de rociado de la región."Una gran cantidad de agua dulce tuvo que abandonar el océano durante ese tiempo para suministrar la lluvia adicional en la tierra, por lo que una parte del océano tuvo que volverse más salada", dijo Schmitt.
Cada año, un estimado de 100,000 millas cúbicas de agua se evapora de las aguas superficiales del océano, lo suficiente como para inundar nuestros 48 estados más bajos a una profundidad de 60 yardas. Alrededor del 90 por ciento de esta humedad cae nuevamente al océano como precipitación -un vasto reciclaje de humedad que representa la mayor parte del ciclo global del agua. Pero alrededor del 10 por ciento del agua evaporada se transporta a la tierra donde cae como lluvia.
"Esta idea básica me hizo mirar las áreas de alta salinidad del océano para ver si las variaciones de salinidad de la superficie podrían usarse para las predicciones de lluvia", dijo Schmitt.
Región de interés
En un intento de utilizar la salinidad del océano como pluviómetro natural, Li y los coautores de la OMSI Schmitt, Caroline Ummenhofer y Kris Karnauskas ahora en la Universidad de Colorado analizaron sesenta años de datos globales de salinidad y lluvia, incluida la salinidad detalladamapas generados por el satélite de detección de salinidad de la NASA, Aquarius. Durante una misión de la NASA de varios años que comenzó en 2012 conocida como el Estudio Regional de Procesos de Salinidad en el Océano Superior SPURS, Aquarius ayudó a identificar un parche del Atlántico Norte con la sal más altaconcentración en cualquier parte del océano abierto. Schmitt y otros colegas desplegaron amarres y robots oceánicos autónomos allí para recopilar datos adicionales sobre los niveles de salinidad. Más tarde, Li y Schmitt dibujaron un cuadro alrededor del área y comenzaron a mirar los datos históricos de salinidad y lluvia enespera responder la pregunta central: ¿a dónde se fue toda el agua dulce?
"Queríamos saber qué nos decía esta región de máxima salinidad sobre la lluvia en otros lugares", dijo Li. "Mediante el análisis de la dinámica del transporte de agua en la atmósfera, pudimos ver que se exportaba humedad excesiva desde el Atlántico Nortefue directamente al Sahel africano "
Pero la causa y el efecto tarda un tiempo en desarrollarse, varios meses, de hecho. Resulta que mientras que el Atlántico Norte subtropical tuvo las anomalías más saladas en la primavera, el Sahel fue el más húmedo durante los monzones de verano. Los tresde retraso de un mes sorprendió a los científicos. "Nuestro primer pensamiento fue que el agua sería transportada desde el océano a la tierra con bastante rapidez, en cuestión de semanas, ya que los vientos pueden ser bastante rápidos", dijo Schmitt.en precipitaciones meses después fue un misterio "
Tras un análisis más detallado, descubrieron que cuando la humedad ingresó al Sahel, se convirtió en lluvia y gradualmente empapó el paisaje seco de la región durante la primavera. A medida que la humedad se acumulaba en el suelo, el suelo comenzó a extraer más energía del sol y a conducirconvección en la atmósfera, creando en última instancia un circuito de retroalimentación que atrajo más humedad del Atlántico Norte y el Mediterráneo. Esto provocó un aumento de las lluvias cuando llegaron los monzones de verano.
Perspectivas más brillantes para las predicciones de lluvia
Según Li, la salinidad de los océanos no solo ayuda a identificar las precipitaciones, sino que también puede superar los pronósticos de lluvia en función de la temperatura de la superficie del mar, que ha sido el estándar durante muchas décadas.
"Como parte de nuestro estudio, utilizamos algoritmos de aprendizaje automático que pudieron comparar la importancia de las diferentes variables utilizadas en los modelos de predicción de lluvia para la región del Sahel", dijo Li. "El algoritmo clasificó la salinidad como la más importante"."
La coautora Caroline Ummenhofer comentó: "Lo impresionante de estas señales de salinidad es cuán fuertes y claras son, y cuánto tiempo de espera dan para las predicciones de lluvia. Los patrones de temperatura de la superficie del mar que investigamos aquí dan principalmente una correlación simultánea conla lluvia en tierra y, por lo tanto, no son tan útiles como predictores. Para ciertas áreas terrestres, la salinidad se destaca como un verdadero predictor bastante independiente de los patrones de temperatura del océano ".
Según Schmitt, la promesa de pronósticos de lluvias estacionales más confiables podría tener un impacto socioeconómico significativo en el Sahel, donde las sequías periódicas y las hambrunas resultantes ponen a millones de personas en riesgo de inseguridad alimentaria y desnutrición.
"Si los agricultores saben que va a ser un año relativamente seco, pueden decidir no plantar ciertos cultivos, plantar cultivos resistentes al estrés hídrico o comenzar a plantar a principios de año", dijo Schmitt. "Los administradores del agua sabrían siliberar más o menos agua de los reservorios y cuándo imponer restricciones de agua. Y las agencias de ayuda podrían mover los suministros en función de la cantidad y el tiempo de lluvia esperado durante la temporada del monzón. Esto podría ayudar a salvar millones de vidas ".
Tony Lee, científico y experto en salinidad del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, está de acuerdo. Él dice que la predicción precisa de la lluvia estacional es clave para la planificación agrícola y el sustento de las personas en la región del Sahel.
"Este estudio demostró que la salinidad de los océanos se puede utilizar para mejorar la habilidad de predicción de lluvia del Sahel, y subrayó los valores del enfoque del sistema de observación integrado para abordar las preguntas accionables de la Ciencia del Sistema de la Tierra que tienen implicaciones sociales importantes", dijo Lee.
Habiendo vinculado exitosamente la salinidad del Atlántico Norte con la lluvia en el Sahel, el equipo de WHOI ha comenzado a aplicar sus técnicas a otras regiones. Recientemente correlacionaron la alta salinidad de la primavera en la porción noroeste del Atlántico Norte con la lluvia de verano en el Medio Oeste de los Estados Unidos, y hanuna "lista completa de otros lugares" que quieren investigar.
"Vemos un gran potencial para mejorar los pronósticos en China, India y otras regiones que dependen en gran medida de las lluvias monzónicas para mantener los cultivos en marcha", dijo Schmitt. "Pero hacer que todo esto funcione en otras áreas requerirá que ella red de monitoreo climático existente se mantiene y se expande. Cuantos más datos tengamos, más fácil será mejorar los pronósticos climáticos estacionales y anticipar sequías e inundaciones extremas ".
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Materiales proporcionado por Institución Oceanográfica Woods Hole . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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