Radiación solar y vapor de agua: implicancias en el ciclo hidrológico y atmósfera terrestre bajo forzamiento radiativo por CO2

Abstract

Dentro de los últimos 65 millones de años, el Eoceno Temprano (∼ 56 - 48 millones de años atrás) se caracteriza por ser la época geológica más cálida de la Tierra. Registros paleocli- máticos dan cuenta de temperaturas máximas tropicales en superficie del mar en torno a los 35ºC, y una temperatura media anual en los polos de 14ºC o superior, las cuales sugieren que entre polo y subtrópicos existiría un gradiente de entre 20 a 0ºC (considerando incer- tidumbre) (Lunt et al., 2012), conocido como el problema del bajo gradiente meridional de temperatura. Se ha probado en distintos Modelos de Circulación General (GCM) que el forzamiento radiativo por CO2 sobre los 1000ppm, aunque modifica la estructura de temperatura global, no reproduce perfectamente los gradientes de temperatura adecuados a los registros paleo- climáticos. Esto sugiere que ciertos mecanismos de calentamiento atmosférico no se están representando correctamente, siendo clave la respuesta del ciclo hidrológico dentro de los GCMs. Por ello, el presente estudio explora la sensibilidad del GCM PlaSim al modificar la concentración de CO2 y el parámetro de absorción de radiación de onda corta del vapor de agua, esto último debido a las discrepancias conceptuales y numéricas entre modelos de su participación como gas de efecto invernadero y repercusión sobre la estructura atmosférica y régimen de precipitación (Collins et al., 2006). Durante esta investigación se corrobora la disminución del gradiente meridional de tem- peratura bajo alto forzamiento radiativo por CO2 debido al mayor transporte de calor me- ridional en la atmósfera en condiciones de efecto invernadero aumentado. Ahora bien, este gradiente de temperatura también disminuye ante un descenso en el parámetro de absor- ción de radiación solar por vapor de agua, debido al menor enfriamiento en latitudes medias asociado a mayor nubosidad e inestabilidad estática. Las repercusiones de la disminución en el parámetro beta se observan ampliamente en el ciclo hidrológico, principalmente en el aumento de la precipitación global y en el aumento de la eficiencia de la atmósfera en transformar vapor de agua en precipitación bajo forzamiento radiativo por CO2. La clave se encuentra en la inestabilización generalizada de la atmósfera (mayor calentamiento relativo de la tropósfera baja), la que permite un mayor flujo de masa de intercambio convectivo (principalmente en la zona de inestabilidad baroclínica), propiciando con ello la formación de nubes y precipitación. Para finalizar, cabe destacar que este estudio muestra la sensibilidad del gradiente meri- dional de temperatura y precipitación respecto del parámetro de absorción de radiación solar por vapor de agua, el que eventualmente podría cambiar en los GCMs, o cuya repercusión podría ser equivalente a la de otros elementos atmosféricos hasta ahora no estudiados.