Para que el científico descubra algo, debe estar en el lugar adecuado y en el tiempo adecuado. Isaac Newton nunca habría podido dar con la teoría general de la relatividad, ya que le faltaron las evidencias de las observaciones acerca de la naturaleza de la luz, en las cuales más tarde se basó Albert Einstein para su descripción. Pero, luego en la década del 20, como señaló el físico matemático Paul Dirac, la nueva teoría cuántica ya era una solución evidente del puzzle, aun para físicos de segundo nivel.

Lo mismo es cierto en la meteorología.Ayuda a ser eficiente en el trabajo, pero sin la información ni las herramientas adecuadas es difícil lograr progresos. Tomemos el fenómeno de "El Niño". El nombre se lo dieron los pescadores del Perú, y más tarde en el siglo XIX, fue adoptado por los científicos para describir un flujo ecuatorial de aguas calientes, que se movía en el Pacífico hacia el sur, a lo largo de la costa de Sud América, en la época que coincidía con la Navidad. (El nombre de "El Niño", hacía referencia al niño Jesús, cuya celebración era en esa época del año).

Un poco más tarde, en el siglo XX, los científicos notaron que estas corrientes se producían con más intensidad a intervalos de varios años (como promedio siete años, aun cuando no muy regularmente), trayendo tiempos húmedos e inundaciones en esas áridas costas. De este modo, para los científicos en ese entonces, el nombre de "El Niño" se refería más bien a estos eventos extremos que se producían periódicamente.

Pero se demoró más tiempo en lograr una comprensión más amplia del fenómeno de "El Niño". Fue necesario que los meteorólogos fueran adquiriendo informaciones más detalladas, para que en un largo período de tiempo se llegara a incluir a una buena parte del globo terráqueo en los efectos del mismo fenómeno. Este proceso de mejor comprensión, se liga a la historia de la familia Bjerkes.

Vilhem Bjerkes, nacido en 1862, fue un meteorólogo noruego que realizó importantes contribuciones a la teoría del tiempo a través de sus trabajos de pronósticos durante la Primera Guerra Mundial. En aquella época, a Noruega que era un país neutral, no se le entregaban los pronósticos del tiempo de los países en guerra. Por ello Bjerkes tuvo que desarrollar su propio servicio meteorológico que necesitaba para su flota pesquera. Aun cuando sus trabajos fueron importantes, no había forma que él pudiera explicar el fenómeno de "El Niño", ya que había nacido mucho antes de que éste se conociera. Su hijo Jacob, en cambio, nació en 1897, por lo que estuvo en el lugar preciso y en el tiempo preciso. Durante su estada en California en 1940, se interesó particularmente por "El Niño" y aprovechó todas las observaciones que se habían ido acumulando relacionadas con los cambios del tiempo en el Pacífico.

Concluyó que este fenómeno era parte de la circulación atmosférica y de las corrientes oceánicas que afectaban a toda la región del Pacífico. En la década de 1960, él llamó a esto "teleconexión", popularizando un término que ya había sido usado el 1930. La tradición meteorológica continuó hasta la tercera generación de los Bjerkes, con el hijo de Jacob. Para esa fecha ya existían más datos disponibles, llegando a formarse un concepto más amplio llamado "Oscilación del Sur". Esta había sido originalmente investigada por el meteorólogo británico Gilbert Walker a comienzos del siglo XX.

El observó que cuando se producían pocas lluvias sobre Australia e Indonesia, la presión atmosférica de la región era alta, y que simultáneamente en el Este del Pacífico Sur, eran bajas y llovía copiosamente (Figura 2). Así comenzó a establecerse la conexión entre "El Niño" y la "Oscilación del Sur" (ambos ahora se llaman ENSO), lo que ya se estableció más claramente al analizarse los eventos que ocurrieron en 1957 y 1958.

El fenómeno de "El Niño", como lo entendemos ahora, engloba a los vientos del Oeste, que en algunos períodos soplan más fuerte que lo normal a lo largo del Ecuador, generalmente amontonando agua caliente en una capa más delgada de la superficie del Pacífico Oeste (sólo podemos decir "generalmente", porque en 1982-1983, "El Niño" se produjo sin que ésta se acumulara). Este proceso incrementa allí la evaporación y la actividad de tormentas, pero produce aguas más frías (y concomitantemente tiempo seco) fuera de Sud América.

Justamente cuando comienza "El Niño", se desplaza al Este la actividad de intensas tormentas tropicales sobre Indonesia. Esta actividad atmosférica estimula la formación de grandes olas sobre el océano, llamadas "olas Kelvin", que transfieren el agua caliente de la superficie al Pacífico del Este, las que se acumulan en las costas Oeste de Sud América (todo esto tiene lugar en las latitudes del Ecuador). Pero como en el ejemplo de 1982 y 1983, esto no es la única causa del calentamiento en el Este, y hay que reconocer que los detalles del proceso aún no son completamente comprendidos.

Cuando sucede esta transferencia desde el Este, disminuye el nivel del mar hasta 20 centímetros en el Oeste, y consecuentemente se eleva aun más en la costa de Sud América, ya que allí además el agua tiene una temperatura de 8°C más elevada y ésta se expande en un valor correspondiente. Donde al agua está más caliente, aumenta la evaporación, lo que acarrea lluvias en la región de Sud América.

Cuando el fenómeno de "El Niño" se revierte, provoca sequías en la región del Pacífico del Este y lluvias en el Oeste. Esto podría llamarse el "anti-Niño", pero esto se traduciría como el "anti-Cristo". Para evitar susceptibilidades, este fenómeno se ha llamado "La Niña".


Las lluvias monzonicas

Nadie sabe con seguridad qué es lo que en último término gatilla este ciclo de actividad. Pero es un hecho que los acontecimientos de ENSO de la década de 1980 y 1990, han sido más fuertes que los que ocurrían a comienzos del siglo. Es muy posible que en ello esté interfiriendo el calentamiento de la atmósfera de la Tierra, que ha estado ocurriendo en los últimos años, y por esta razón se están fortaleciendo los fenómenos de ENSO, con grandes sequías en Australia, inundaciones en la región occidental de Norte América y posiblemente con las sequías en la región del Sahel de Africa, al sur del Sahara. Por ello se sugiere que todos estos acontecimientos son también parte de la serie global de las teleconexiones.

Dejando a un lado cualquier cambio relativamente lento ligado al calentamiento de la Tierra, hay que remarcar otros hechos importantes del sistema global del tiempo. En términos generales, las sequías que se producen en una región, siempre van balanceadas por inundaciones en otras regiones, ya que si otros factores no varían (que permanezcan iguales las manchas solares, o que no varíe el efecto invernadero), permanece igual la cantidad de humedad circulante en la atmósfera.

En términos del impacto en la población humana, uno de los más importantes efectos del fenómeno ENSO, es la forma en que se alteran los pattern de las lluvias monzónicas. Los "Monzones" tienen un pattern de vientos estacionales (el nombre deriva de la palabra árabe "mawsin" que significa estación), que proporcionan agua a casi la mitad de la población del mundo. Es una brisa marina que sopla hacia la costa, porque la Tierra se ha calentado durante el día. El aire caliente entonces se eleva, y el aire más frío del mar se desplaza para tomar su lugar. Pero en la región monzónica, durante seis meses del año, día y noche el mar es más caliente que la Tierra, de modo que los vientos soplan en el otro sentido, manteniendo la Tierra seca. Luego, en cuestión de semanas, o a veces días, el pattern se invierte, en la medida que el verano caluroso hace más caliente a la Tierra que al mar.

En la India, que tiene el clima monzónico clásico, el cambio ocurre en el período de Julio a Agosto, mientras que en el norte de Australia, las lluvias monzónicas vienen de Enero a Febrero. También las lluvias anuales del Sahel en Africa, dependen de los vientos monzónicos. Más del 80% de las aguas lluvias anuales de la India y del Sud Este Asiático, se producen en los cuatro meses del verano.

Pero este pattern básico también se afecta por cambios más grandes en la circulación atmosférica, especialmente en las mayores altitudes. En la India, el monzón es especialmente pronunciado por la barrera física que significan los montes Himalayas, que impiden los niveles bajos de circulación atmosférica del norte. También la India se ve afectada por cambios en la circulación de alto nivel y la teleconexión parece incrementar el riesgo de los monzones durante los años fuertes de "El Niño". Sin embargo, los detalles aún no se comprenden enteramente.


Ciclones, huracanes y tifones

Los más grandes sistemas meteorológicos, que la mayor parte de nosotros definimos como "tiempo", son las grandes tormentas que colectivamente se denominan "ciclones tropicales". Estos se conocen con distintos nombres en diferentes partes del mundo: "huracanes" en la región atlántica, "tifones" en el Pacífico, y "ciclones" en el Océano Indico.

Un ciclón tropical es una tormenta tropical con vientos que exceden los 118 kilómetros por hora (si la velocidad del viento es entre 89 y 118 kilómetros, el sistema se llama "tormenta ciclónica"). Los ciclones son fuertes sistemas circulares de baja presión, en que el viento gira internamente, en el sentido de los punteros del reloj en el hemisferio sur, y contra los punteros del reloj en el hemisferio norte. Una típica tormenta madura de este tipo puede abarcar entre 200 a 2000 kilómetros, con una región de calma en su centro, conocida como "El ojo", que puede tener un diámetro que varía entre 20 y 100 kilómetros (ver figura l). La presión atmosférica más baja que se ha registrado en la superficie ha sido de 870 milibares. Ello ocurrió en el ojo de un tifón en Guam en octubre de 1979.

Las tormentas son manejadas por una combinación del calor del Sol y la rotación de la Tierra. Ellos se originan sobre los océanos, donde la atmósfera es calma y la temperatura de la superficie del mar excede los 27°C, lo que produce una gran cantidad de evaporación que deja al aire pesadamente cargado de humedad. Cuando este vapor de agua se condensa, el calor latente que se libera provee de la energía para la tormenta. Pero la tormenta no se puede originar exactamente en el ecuador, ya que necesita la "fuerza Coriolis" para proveerla de la circulación, la que es causada por la rotación de la Tierra (ver recuadro). Por ello se desarrollan un poco aparte del ecuador, a una latitud de 5 a 6 grados.

El calor latente liberado por la lluvia en el desarrollo de la tormenta, causa convección, lo que produce elevación de una columna de aire que acarrea más aire cargado con humedad desde la superficie caliente del mar. Con ello se produce un proceso de retroalimentación. La tormenta crece y se desarrolla en la medida que se desplaza desde el ecuador, siguiendo un recorrido curvo. La ruta que sigue está muy determinada por la rotación de la Tierra. Así por ejemplo, los huracanes del Norte del Atlántico siempre se desplazan de Este a Oeste (entre América Central y Norte América) antes de curvarse a la derecha (Norte o aun Nordeste). El huracán muere cuando el suministro de calor y aire húmedo se corta, ya sea porque éste en su viaje, se ha salido de su localización oceánica y se encuentra con la tierra, o porque se ha salido de la región tropical, y ya abajo, el agua del océano es demasiado fría con lo que no se sostiene el sistema. Pero algunas de estas tormentas, degradadas de su estatus de huracán, pueden viajar al este del borde costero, moviéndose hacia el norte del Atlántico (figura 4).

Los "tornados", tal vez los más enigmáticos de todos los sistemas del tiempo, están a menudo asociados con la actividad de huracanes que se han desplazado sobre la Tierra. Pero también pueden llegar independientemente. Pueden suceder en cualquier parte del mundo, pero son más comunes en las partes centrales de Estados Unidos (la tierra natal de Dorothy en el "Mago de Oz"). Las condiciones que producen los tornados son las mismas que desarrollan las tormentas, con alta humedad en la atmósfera baja y vientos que soplan unos contra otros, ayudando a crear una corriente hacia arriba en la tormenta. Estas condiciones son también similares a las que dan fuerza al huracán, pero en menor escala.

Aun cuando no está claro exactamente cómo se forman los tornados (al menos la actividad de éstos en los Estados Unidos al Este de las Montañas Rocallosas, y especialmente en la planicie central de Norte América), parece que se gatillan por una convergencia de frío, con aire seco que se desplaza desde las montañas, desde elevadas altitudes por el norte, junto con calor y aire húmedo que viene desde el sur (Golfo de México) a bajas latitudes. El proceso se iniciaría por la inusual combinación geográfica de frío y aire seco a elevadas altitudes por un lado, y calor con aire húmedo a bajas altitudes, por otro. Esto produciría una intensa convección que liberaría el calor latente necesario para formar el tornado.

Como los huracanes y los sistemas de baja presión de todos los días, los tornados son alteraciones ciclónicas, pero mucho más chicos y menos poderosos. Un tornado típico tiene un ancho de sólo unos pocos cientos de metros y corre en un trayecto de 20 a 30 kilómetros, con vientos de varios cientos de kilómetros por hora, pero el vértice del tornado se desplaza sobre el suelo a 50 kilómetros por hora.

La intensa baja presión en el centro del tornado, asociado a la liberación de calor latente, actúa como una aspiradora de vacío, succionando cualquier cosa que encuentra a su paso, incluyendo una casa (como Dorothy), autos, árboles y todo tipo de restos. La baja presión del tornado hace que a su paso explote cualquier edificio. La fuerza de los vientos alrededor de los tornados también produce extrañas consecuencias. Se han relatado casos de personas que estando al interior de su casa, ésta ha sido demolida completamente, y luego el tornado las ha succionado y las ha depositado a cientos de metros de distancia, quedando sólo con pequeñas lesiones. La presión en el centro de un tornado es mucho más baja que en el ojo del huracán, pero ésta nunca ha sido realmente medida, ya que a su paso destruye todos los instrumentos.


Tormenta blanca

Las ventiscas de nieve (tormenta blanca), comparadas con los huracanes y los tornados, aunque desagradables, son sólo sistemas ordinarios de tiempo. Son tormentas de nieve con fuertes vientos. Ha sido definida como una tormenta ciclónica, con vientos horizontales superiores a 50 kilómetros por hora, junto con nevazones que limitan la visibilidad a 150 metros, con una temperatura del aire de -7°C. La nieve que cae es seca y como polvo, porque el aire es tan frío que los copos se pulverizan. Esta nieve pulverizada, fácilmente vuela con los fuertes vientos, reduciéndose dramáticamente la visibilidad. La gente se pierde, aun tratando de recorrer pequeñas distancias, como ir desde la cabaña a la casa del lado, y a veces se mueren porque se han puesto a caminar en redondo hasta que se congelan. Otras veces las víctimas mueren por sofocación, después que sus pulmones se llenan con la fina nieve.

En fin, la única certeza acerca del tiempo, es que éste es incierto. Aun las estaciones no siempre se presentan como se espera. También el comportamiento de "El Niño" es a veces errático. Pero los acontecimientos locales son aun más impredecibles. La causa de ello es el caos matemático. Los sistemas del tiempo son a menudo extraordinariamente sensibles a condiciones iniciales, de modo que un pequeño cambio de cómo éstas comienzan, tiene un gran efecto en cómo llegan a terminar. Aun cuando las condiciones de comienzo parecen a veces ser idénticas a la de acontecimientos previos (hasta cuando éstas se pueden medir), pequeñas diferencias terminan condicionando situaciones totalmente diferentes. Es cierto que ahora entendemos estos fenómenos mejor que antes, pero con todo, no siempre somos capaces de predecirlos.

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La maquina del tiempo

Desde las lluvias locales a las tormentas regionales masivas, el tiempo del mundo está condicionado tanto por el calor del Sol, que constantemente está calentando la superficie de la Tierra, como por la rotación de la misma, que le da un giro a los vientos a través de la "Fuerza Coriolis".

En la gran escala, el Sol calienta más las regiones ecuatoriales y menos los polos, por el ángulo poco profundo de los rayos solares en las altas latitudes, que esparcen el efecto calórico más tenuemente sobre la superficie. La superficie caliente del planeta a latitudes bajas, calienta el aire sobre ella, que se eleva por convección y lo esparce sobre los lados, hacia el norte y el sur. Este aire caliente es reemplazado por aire más frío, que se desplaza al nivel del mar.

El aire ecuatoriano original se enfría en la medida que se eleva, de este modo la humedad de él cae como lluvia en las regiones tropicales, y luego desciende, completando el ciclo, algo mas lejos del ecuador. Este aire seco que desciende, es la causa central de los desiertos, como el Sahara. La circulación del aire a mayores latitudes es más complicado, pero aún es manejado por convección.

En una escala regional, el calor solar tiene un efecto diferente en la Tierra con respecto al mar. Los océanos tienden a retener el calor, y tienen temperaturas que varían sólo ligeramente entre el verano y el invierno, mientras que la Tierra tiende a calentarse más que los océanos en el verano y a enfriarse más que los océanos en invierno. Esto afecta la forma en que soplan los vientos en una u otra estación, lo que es más notable en las regiones afectadas por los monzones (ver texto completo).

En los continentes y en la escala global, el efecto de la rotación de la Tierra puede observarse en la dirección de la tendencia prevalente de los vientos. Estos vientos soplan en ambas direcciones del Ecuador, del noroeste en el hemisferio norte y del sureste en el hemisferio sur. No soplan directamente norte o sur, porque el Ecuador está rotando más rápido que las regiones a latitudes más bajas donde se originan los vientos, de modo que ellos son dejados atrás por la rotación de la Tierra.

Más lejos en el norte y en el sur, donde los aires ecuatoriales descendentes alcanzan la superficie, se produce el efecto opuesto. Este aire aún tiene memoria de la velocidad a la cual se estaba moviendo de Oeste a Este en el Ecuador, y esto es más rápido de la velocidad a la cual la Tierra se está moviendo a mayores latitudes.

De este modo prevalecen los vientos del Oeste en las latitudes del Pacífico Norte y en los océanos del Atlántico Norte, y también soplando alrededor del océano Sur, pasado el Cabo de Hornos y entre Australia y la Antártida.

Esta clase de desviación lateral, causada por el efecto Coriolis, también explica por qué el sistema de los vientos de tormentas presenta patterns en espirales en ambos hemisferios, rotando en contra del sentido de los punteros del reloj en el Norte y en el sentido de los punteros del reloj en el Sur.

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John Gribbin, Profesor Visitante en Astronomía de la Universidad de Sussex.

Mary Gribbin enseña en East Sussex.

New Scientist, Inside Science, number 120. Mayo 22 de 1999.