Los ciclos climáticos crean incertidumbre en las precipitaciones de California

Durante los últimos 40 años, los inviernos de California se han vuelto más secos. Este es un problema para las operaciones agrícolas en la región, donde los agricultores dependen de las lluvias invernales para regar sus cultivos. Determinar si California continuará secándose, o si la tendencia se revertirá, tiene implicaciones para millones de sus residentes.

Pero hasta ahora, los modelos climáticos que explican los cambios en los gases de efecto invernadero y otras actividades humanas han tenido dificultades para reproducir las tendencias de secado observadas en California. Cuando los modelos climáticos predicen el futuro o simulan el pasado, no pueden ponerse de acuerdo sobre las tendencias a largo plazo de las precipitaciones. Los investigadores del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico (PNNL) quieren saber por qué estos resultados mixtos no son muy útiles para la planificación futura de los recursos hídricos.

«Cuando vemos estas grandes incertidumbres en las simulaciones y proyecciones de modelos, tenemos que preguntarnos si los modelos están listos para la misión», dijo Robbie Leung, compañero de Patel y científico atmosférico de PNNL. «Uno de los desafíos para el modelado de California es que los ciclos naturales a largo plazo influyen fuertemente en la precipitación».

Estos ciclos van desde años largos, como El Niño y La Niña, hasta décadas largas, como la Oscilación Interdecadal del Pacífico (OPI). Representan la variación natural asociada con los patrones de temperatura de la superficie del mar en el Océano Pacífico e influyen en las precipitaciones invernales de California.

Pero, ¿qué papel juegan en producir incertidumbre en el pronóstico de lluvia de California? Resulta que uno grande. Los resultados de Leung y el equipo de PNNL muestran que los ciclos naturales son responsables de más del 70 por ciento de la incertidumbre en las simulaciones de modelos de tendencias de lluvia durante los últimos 40 años. Al aislar los efectos de los ciclos naturales, los científicos pueden centrarse en mejorar los modelos para reducir la incertidumbre restante relacionada con la forma en que los gases de efecto invernadero y otras actividades humanas afectan el clima.

Efecto de grupo

Con más potencia de cálculo, los investigadores ahora pueden ejecutar grandes conjuntos de simulaciones llamadas simulaciones de grandes conjuntos. Para producirlo, los investigadores ejecutaron modelos climáticos de 40 a 100 veces con ligeras variaciones en las condiciones iniciales. Dado que todo, excepto las condiciones iniciales, permanece igual, estos grupos proporcionan una representación única de la diversidad natural. Los centros de modelado de todo el mundo también ejecutan simulaciones que contribuyen a múltiples conjuntos de modelos. Estos representan la incertidumbre total debida tanto a la varianza normal como a la incertidumbre en el modelo.

Leung y su equipo analizaron tres simulaciones masivas generadas por tres modelos climáticos diferentes y dos conjuntos de modelos múltiples para dos generaciones recientes de modelos climáticos. Querían identificar fuentes de incertidumbre en el pronóstico de lluvia de California. Lo que encontraron los sorprendió.

El equipo descubrió que los ciclos climáticos naturales han sido responsables de casi el 70 por ciento de la incertidumbre total en las simulaciones de modelos de las tendencias de lluvia de California en los últimos 40 años. Esto deja un 30 por ciento de incertidumbre sobre cómo los modelos representan el impacto humano en el clima.

«Sabemos que los ciclos naturales tienen impactos significativos en el clima de California, pero no pensamos que dominarían la incertidumbre general en las simulaciones climáticas hasta este punto», dijo Leung. «Este resultado muestra la importancia de simular grandes poblaciones para aislar la influencia humana en el clima, que puede ser pequeña en comparación con los ciclos naturales en algunas regiones».

Ciclos naturales frente a influencias humanas

Entre los ciclos naturales que afectan el clima de California, la OPI es uno de los más importantes. Sus fases de décadas ayudan a determinar si California está en una tendencia a humedecerse o secarse. Los hallazgos del equipo apuntan a su papel principal en el drenaje de California durante los últimos 40 años.

Actualmente, los modelos climáticos tienen una habilidad limitada para predecir la transición entre las fases de suscripción, especialmente dentro de décadas. Por lo tanto, los pronósticos futuros de precipitación en California tienen una gran incertidumbre debido a los ciclos de OPI.

Entonces, ¿dónde deja eso los cambios causados ​​por los humanos, como el calentamiento global y un aumento de los gases de efecto invernadero? Todavía juegan un papel importante en la configuración del clima y el tiempo en el futuro. A medida que los gases de efecto invernadero continúen acumulándose en la atmósfera y la gran capacidad calorífica del océano se ponga al día con el aumento de las temperaturas, el calentamiento y sus efectos serán más pronunciados.

“La asimetría natural, como una OPI, es como un ruido de fondo”, dijo Leung. «Aunque este ruido es significativo, la respuesta climática al aumento de las concentraciones de gases de efecto invernadero es una señal que crece con el tiempo. Centrar nuestros esfuerzos en reducir el desacuerdo sobre esta señal es impresionante, especialmente cuando se mira hacia un futuro lejano».

Comprender cómo los factores naturales y externos influyen en las precipitaciones de California ayuda a los investigadores a contextualizar mejor sus pronósticos. Este conocimiento ayuda a los diseñadores a explicar por qué sus modelos fallan en la simulación de tendencias observadas en el pasado. Luego, los científicos pueden comunicar hallazgos más precisos a las personas que planifican el futuro del agua de California.