Valoración de la influencia de la circulación oceánica y el aporte de los ríos Sudamericanos en la actividad ciclónica, utilizando los re-análisis HYCOM

La presente investigación se desarrolló en el marco del PCTI “Meteorología y Desarrollo Sostenible del País”, dentro del proyecto de Investigación Científica “Modelación numérica de la circulación en los mares adyacentes a Cuba, tomando en cuenta la influencia de los ríos sudamericanos y su posible enlace con la actividad ciclónica a mediano y largo plazo”. El colectivo de autores pertenece al Centro de Física de la Atmósfera, al Centro de Pronósticos y al Centro Provincial de Holguín, del Instituto de Meteorología.

Se presentan como principales antecedentes nacionales, la ejecución de cinco proyectos ejecutados en ell INSMET desde finales del siglo XX hasta el presente, cuyos principales resultados fueron reflejados en el libro de Mitrani et al. (2017). Por otra parte, existe la obra de Ballester (2009), acerca del pronóstico de temporada de ciclones tropicales, donde como uno de los principales predictores, figura la temperatura del mar en el Atlántico Tropical Central.

En el plano internacional, algunos autores han abordado el rol regulador de la Amazonía en la estructura termohalina del Atlántico Central y cómo a su vez, la estructura termohalina regula a la temporada ciclónica en esa área (Nobre et al 1991, Carton et al. 1997, Souza et al. 2000, Anthes 2006, Rueda et al. 2010, Hounsou-gbo et al. 2015, Rudzin et al. 2019)

Será de gran utilidad para la nación cubana, la profundización en los conocimientos acerca del comportamiento de la circulación oceánica en los mares inter-americanos y su gran influencia en el desarrollo de los ciclones tropicales, que generan inundaciones costeras en el territorio nacional, así como el mejoramiento de la calidad de los medios disponibles para su simulación y pronóstico.

Por tales razones, se define el siguiente OBJETIVO GENERAL:

Establecer, mediante representación numérica, las características de la circulación y estructura termohalina de las aguas adyacentes a Cuba y el Caribe, bajo la influencia de los aportes de los ríos sudamericanos y su posible enlace con la actividad ciclónica a mediano plazo.

De este objetivo general se derivaron los OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

Para analizar la circulación oceánica y la estructura termohalina desde la zona tropical central del Atlántico hasta los mares aledaños a Cuba, se dispone de las siguientes fuentes de información:

De la representación numérica de los campos de circulación superficial, temperatura y salinidad en los re-análisis de entrada del modelo HYCOM, se confirma que las descargas del Amazonas y del Orinoco pueden influir notablemente en el estado de la superficie marina del Atlántico Central Tropical y del Caribe respectivamente, modificando la distribución de estas variables, lo cual influye a su vez en el comportamiento de las temporadas ciclónicas y de los ciclones tropicales en particular. Se observa un sistema de circulación en el Caribe, delimitado por dos torbellinos anticilónicos desde la desembocadura del Amazonas hasta el Canal de Yucatán; en el área oriental del Caribe, la descarga del Orinoco a su vez modula a la estructura termohalina, pero a escala más local.

Los re-análisis HYCOM muestran que el torbellino anticiclónico, conformado sobre el àrea de divergencia de las frías Co

rrientes Ecuatoriales con el arribo de las aguas más cálidas del Amazonas (CEA), atrapa las aguas de baja salinidad pero relativamente cálidas al mezclarse ambos flujos, las cuales flotan hacia el Atlántico Central Tropical (ATC) al ser menos densas que el entorno; el torbellino CEA puede ser más extendido incluso hasta los 14^oN, o contraído sobre todo en dependencia de la descarga del Amazonas (Figura 3). Debido a esta circulación y la mezcla con estas corrientes, se conforma una masa de agua que se hunde en el área de ATC, por debajo de la masa del Atlántico Norte, pero se transporta hacia el noroeste y es de esta forma que alcanzan a las aguas cubanas. La frontera entre ambas masas, se aprecia en los perfiles verticales, donde el máximo de salinidad se localiza entre los 150 y 250 m de profundidad, por debajo de las aguas superficiales. Por otra parte, el torbellino de la Corriente de Lazo (CL), al otro extremo del sistema CEA-Caribe-CL atrapa las aguas cálidas superficiales y contribuye a la profundización de la capa isotérmica, favorable a la intensificación de los ciclones tropicales. Ambos giros, CEA y CL, aún se observa con nitidez en los 1000 m de profundidad y presentan las máximas velocidades de la corriente hacia el occidente de cada torbellino, frecuentemente por encima de los 0.4 m/s. Ya en los 1500 m, aparece el transporte contrario, de compensación.

El río Orinoco aporta sus aguas relativamente cálidas pero de baja salinidad hacia el àrea oriental del Caribe, pudiendo alcanzar las cercanías de Puerto Rico. Se combina con los torbellinos que se forman en el Caribe y cuando esto ocurre con los giros ciclónicos, se resfuerza la existencia de las áreas de aguas frías al combinarse con las emergidas. Sin embargo, no siempre estas áreas son de debilitamiento de ciclones tropicales, porque las aguas continúan con temperaturas por encima de los 26,5^oC, según confirma Rudzin et al (2019). Esta situación oferta cierta independencia en los cambios de las aguas caribeñas con respecto a las oceánicas.

El año 2005 fue un año de altísima actividad ciclónica, que Ballester y Rubiera (2006) atribuyen a las altas temperaturas oceánicas (Figura 4a) con altas anomalías (Figura 4b) y la inhibición de ENOS en el primer bimestre del año, con aparición de patrones de circulación de La NIÑA, sostenidos en meses posteriores. Se registra baja descarga de los ríos sudamericanos principalmente en el primer trimestre, al ocurrir un gran déficit de lluvia en el sudeste y sur de la cuenca amázonica, sobre la cuenca de los principales afluentes que vierten hacia el Amazonas (Solimoes, Madeira, Negro y otros), que según Marengo et al (2008), es coincidente con la inhibición del evento ENOS en los primeros meses de 2005 y arribo del evento LA NIÑA hasta mediados del 2005, así como con altas temperaturas del ATC y en general hacia el Atlántico Norte, mostrándose un contraste de más de 1,4^oC entre el norte y el sur de ATC. En los re-análisis HYCOM, se observa retraído el torbellino anticiclónico de área CEA (Figura 5a), de modo que si bien la salinidad se mantiene alta en los primeros meses del año, después de la estación lluviosa del hemisferio norte se observa relativamente disminuída (Figura 5b), pero no lo suficiente como para afectar a la capacidad de calor del océano sobrecalentado, con anomalías de más de 2^oC.

El 2009 fue una temporada de muy baja actividad ciclónica; Ballester y Rubiera (2010) atribuyen esta situación a la aparición paulatina de patrones ENOS entre mayo y junio de ese año. Por otra parte, Sena et al. (2012) explica que este en un exceso extremo de lluvia al sur y sudeste de la cuenca amazónica, principalmente sobre los afluentes más potentes (Slimoes, Madeira, Negro y otros), debido a la presencia del evento LA NIÑA desde mediados del 2008, hasta bien entrado el 2009, en combinación con un desplazamiento de la ITC más al sur de lo habitual y altas TSS al sur del ATC, combinación que favorece al flujo zonal de aire húmedo hacia el continente. En los re-análisis HYCOM se aprecia como particularidad una aceleración del transporte superficial de masa de agua hacia el Caribe durante casi todo el año, con presencia local de torbellinos ciclónicos y por tanto de afloramientos de agua relativamente fría (Figura 6a,b); un exceso de lluvia en la cuenca amazónica, con una gran descarga hacia el océano, condujo a que la TSS se comportase igual o por debajo de la norma en el área de estudio, principalmente en el primer cuatrimestre (Figuras 7a). También los mapas de anomalías superficiales Atss (Figura 7b), muestran las TSS mayormente iguales a la norma en el área de estudio. De igual modo, en esos meses se observa una disminución de la salinidad superficial (SS) en el área caribeňa y hacia el sur del Atlántico Tropical en las cercanías de Sudamérica, que inhibió la acumulación de calor en el agua de mar (Figura 8a).

Al comenzar la estación de las lluvias en el hemisferio norte, la SS se observa disminuida en los meses de mayo a diciembre durante el 2009 (aunque más alta que en 2005), en áreas del Caribe y Atlántico Tropical (cercano a Sur-América) que en el área de CEA (Figura 8b). El torbellino CEA se aprecia mejor organizado y más extendido en 2009, sobre todo a partir de junio, de manera que el sumidero de aguas locales y mezcla con aguas del Atlántico es más potente, así como su traslado a lo largo del arco de las Antillas, y por tal motivo, en los primeros meses se observa que la SS en el área caribeňa es más baja en el 2009 que en el 2005 ; el segundo semestre muestra a SS más alta en el Caribe que en el 2005, no así en el Atlántico donde el transporte a lo largo del arco de las Antillas y hacia el norte, genera una notable disminución de la salinidad en esta área, que a partir de agosto se propaga hacia el entorno vecino.

En 2013, las TSS del Atlántico Norte se mantuvieron mayormente por encima de la norma (Figuras 9a,b). No hubo presencia de ENOS, cuyos patrones inhiben a la actividad ciclónica, según la bibliografía consultada, sino patrones del evento LA NIÑA, que debieron favorecer a la formación y desarrollo de los ciclones ropicales y sin embargo, fue menos activa de lo que se esperaba, según estos indicadores (Ballester y Rubiera, 2014). Del re-análisis HYCOM de los campos de salinidad (Figuras 10a,b), los autores del presente texto notaron valores muy bajos en gran parte del área y gran parte del año, lo cual suele ocurrir cuando se presentan excesivas descargas desde el Amazonas, que se desplaza con mayor intensidad hacia el Caribe, cuando se fortalece el transporte zonal oceánico (Figura 11a,b) a la par que el atmosférico. En este caso particular, no fue suficiente la inhibición de los patrones ENOS, ni las altas TSS. La baja salinidad se debe al exceso de lluvia sobre los grandes afluentes de la Amazonía en los años 2012-2015; se observó un exceso de lluvia sobre la cuenca amazónica, según refiere Silva et al. (2018), y se atribuye a las mismas causas del evento excesivo de 2009, es decir, la combinación de LA NIÑA con altas TSS al sur del ATC y resforzamiento del flujo zonal atmosférico, en combinación con desplazamiento excesivo de la ITC hacia el sur.

Las temporadas ciclónicas de 2005, 2009 y 2013, mostraron una gran dependencia de las descargas del Amazonas hacia el Atlántico, siendo el 2005 de gran actividad ciclónica, marcado por un intenso episodio de sequía sobre los afluentes más importantes de la cuenca amazónica, mientras los otros dos años fueron de exceso de lluvia sobre la propia área, siendo el 2009 de muy baja actividad ciclónica en coincidencia con mayor volumen de descarga del Amazonas y el 2013, de menor actividad que la esperada, al ser la descarga amazónica menor que en el 2009. Los excesos de lluvia generan baja salinidad, siendo muy notable en 2013 cuando a pesar de altas TSS, la baja salinidad disminuyó la capacidad calórica de la superficie. Como dato importante, es preciso señalar que los tres episodios (una estación de sequía excesiva y dos de lluvia intensa sobre la Amazonía), ocurrieron bajo la influencia del evento LA NIÑA, pero en combinación con diversos comportamientos de TSS al sur de ATC, modulados por la migración de la ITC.

De la bibliografía consultada, se estableció que la combinación NIÑO-altas TSS en el sur del ATC, favorece al transporte meridional, lo cual puede generar episodios de sequía sobre los grandes ríos que vierten en el Amazonas, según atestigua Marengo et al (2008) acerca de los años 1926, 1983 y 1998. Mitrani et al (2017) que ha habido años ENOS de altas temperaturas oceánicas y considerables espesores de la capa isotérmica, aunque no de de gran actividad ciclónica y esto se debe a lo planteado por Ballester et al (2009) de que en este caso los patrones atmosféricos no son favorables. Por otra parte, la combinación de bajas TSS en la misma área, con ENOS, favorecen anomalías positivas de lluvia en el área central del Amazonas, incluso sobre áreas de los ríos Solimoes , Madeira y Negro, lo cual favorece la descarga hacia el Atlántico (Ronchail et al 2005). Sin embargo, LA NIÑA con altas TSS en esa área, favorece el exceso de lluvia y la circulación zonal, con exceso de lluvia y gran descarga hacia el Atlántico y viceversa.