El largo viaje del agua que nos llueve

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El agua en estado gaseoso tiene la capacidad de viajar grandes distancias en la atmósfera. ¿Desde dónde viene el agua que recibimos en forma de lluvia? En este artículo te contamos sobre los grandes caudales de agua en la atmósfera: los ríos atmosféricos.

Cuando niños, todos probablemente escuchamos sobre el ciclo del agua, ese que explica cómo la evaporación desde los océanos forma nubes que después depositan agua en forma de lluvia sobre los valles, la que termina viajando por los ríos de vuelta al océano. En el planeta no siempre se cumple este ciclo de manera tan directa y, en algunos lugares, el viaje del agua a través de la atmósfera es mucho más largo e incluso más emocionante.

Un ingrediente que esta simplificación del ciclo del agua no considera es que el vapor de agua o humedad (agua en forma de gas en la atmósfera y que está presente en el aire que respiramos) no se distribuye de manera uniforme en el globo. Si se mira a la atmósfera como un contenedor, los ambientes cálidos son capaces de mantener mucho vapor de agua, como en las zonas tropicales, mientras que los ambientes fríos todo lo contrario, como pasa en las zonas polares. Esta es una de las razones de por qué la evaporación y posterior precipitación es mucho más efectiva en las zonas cercanas al Ecuador, en las que llueve “de la nada”, mientras que en zonas más alejadas del trópico, por ejemplo Santiago,  la precipitación se hace más esporádica.

Transportando agua

Para distribuir la humedad en el planeta, la atmósfera transporta vapor de agua desde los trópicos hacia zonas extratropicales o alejadas de la zona tropical. La forma más eficiente y que produce casi el 90% del transporte total, es a través de los Ríos Atmosféricos (RA).

Según la definición oficial, los ríos atmosféricos son largos y angostos corredores de flujo horizontal de vapor de agua que salen desde las zonas tropicales y que viajan por miles de kilómetros. Se ven como grandes filamentos o brazos de humedad que se desprenden desde la zona tropical hacia latitudes mayores, en ambos hemisferios, y es normal ver entre 2 o 3 simultáneamente en cada hemisferio, tal y como se aprecia en la Figura 1 en colores amarillos y rojizos.

Visualmente, son muy similares a los ríos en la tierra, de ahí viene el hecho de que un par de investigadores del MIT (Massachusetts Institute of Technology) a principios de los años 90 utilizara esta analogía para nombrarlos. De hecho, si lleváramos todo el vapor de agua que los RA transportan, sería algo así como el doble del caudal que lleva el Río Amazonas, lo que realmente es mucha agua flotando sobre nuestras cabezas.

Figura 1: Vapor de agua en la atmósfera (en milímetros de agua precipitable) estimada por sensores de microondas en satélites. Fuente: MIMIC-TPW.

La ciencia de los RA es relativamente nueva y hoy por hoy es uno de los temas meteorológicos que concentra la mayor atención de los investigadores. Recién a comienzos de los años 90 comenzó su estudio formal, pero ya se han considerado vitales para el ciclo del agua global y responsables de extremos de lluvia en diferentes lugares del mundo, incluso en Chile. Pero antes de conocer sus impactos, hagamos una radiografía a un típico RA.

Anatomía de un río atmosférico

Los RA en la horizontal son muy largos y angostos, pueden tener longitudes de miles de kilómetros y anchos de unos cientos de kilómetros. Otra característica importante es que generalmente acompañan a frentes fríos o sistemas de bajas presiones. Estos sistemas de baja presión toman el agua de los ríos y la transforman en precipitación.

Figura 2: Esquema horizontal de un río atmosférico tocando tierra en Chile.

 

Figura 3: Esquema vertical de un río atmosférico. El mayor flujo de humedad se concentra en las capas bajas junto al frente.

No sólo en la horizontal los ríos atmosféricos tienen una forma particular, en la vertical también tienen una estructura interesante, y es que el máximo de flujo de humedad ocurre a una altura de entre sólo 1 a 2 km del suelo. Esto debido a que el mayor contenido de vapor de agua se encuentra bien cercano a la superficie, y es la acción del viento lo que hace que esta humedad se comience a transportar. Si el RA viaja sobre el océano va ganando humedad a medida que avanza hasta que eventualmente se descarga. La Figura 3 muestra un esquema de cómo se vería un RA visto en la vertical, asociado a un frente frío.

Cuando los RA “tocan tierra” todo este flujo de vapor de agua impacta la orografía y comienza rápidamente a transformarse en lluvia. Esta es la principal razón de por qué se asocia a los RA con eventos extremos de precipitación alrededor del mundo. Imagínense que el torrente de un río se descargara en sólo unas cuantas horas sobre una ciudad.

 

En nuestras cercanías

El océano frente a las costas de Chile es frío y por lo tanto con bajo contenido de vapor de agua, entonces, para que llueva intensamente en Chile es necesario que el vapor de agua recorra grandes distancias desde el trópico hasta nuestra costa. Ese trabajo lo realizan de manera muy eficiente los RA, que toman la humedad desde el corazón del Océano Pacífico tropical, la trasladan por unos 10 mil kilómetros y la hacen impactar en la orografía chilena. Sin ir más lejos, la costa chilena, junto con la costa californiana en Estados Unidos, son de las costas que reciben la mayor cantidad de RA en el mundo.

Cuando los RA tocan tierra en Chile se encuentran con el tremendo murallón que es la Cordillera de Los Andes. Esto provoca que se incremente mucho la precipitación por la interacción del flujo con la ladera. Este incremento de las lluvias en ocasiones es intenso y puede ocasionar fuertes lluvias en poco tiempo.

Figura 4: Esquema de incremento orográfico de la precipitación cuando un río atmosférico impacta la cordillera.

Midiendo el caudal de un Río Atmosférico

Hacer seguimiento a los RA es importante tanto para el pronóstico meteorológico como para la climatología, sobretodo conociendo el potencial que tienen para producir mucha lluvia. Lo malo para nosotros es que los RA viajan por el océano, por lo que no podemos instalar estaciones a lo largo de su camino y sólo nos queda utilizar herramientas remotas de medición. Usualmente hacemos dos cosas:

Utilizamos satélites para hacer seguimiento al contenido de humedad en la atmósfera. Si uno considera toda la humedad que hay en la parte baja de la atmósfera (troposfera) y de alguna forma se suma, se obtiene una medida muy importante: agua precipitable. El agua precipitable es toda el agua que hay disponible para precipitación en esa columna atmosférica.

También tenemos los modelos numéricos, que nos permiten combinar el viento con la humedad, considerando toda la tropósfera y obtener así otra variable interesante: IVT (integrated vapor transport, por su sigla en inglés) o flujo integrado de vapor. Esta variable nos permite ver de cierta manera la magnitud y dirección del caudal de un río atmosférico, que como podrán imaginar, no tiene un cauce fijo.

Figura 5: Monitoreo de IVT y agua precipitable derivado de información de modelos numéricos del tiempo. Fuente: Dirección Meteorológica de Chile.

En el futuro, quizás, deberemos imitar el trabajo que hacen los meteorólogos en California, Estados Unidos, y sobrevolar los RA con aviones de reconocimiento que miden información in-situ, obteniendo datos que se complementen con las herramientas remotas de medición. 

El agua que cae de las nubes en muchos de los sistemas frontales que frecuentemente llegan a nuestro país, ha hecho un largo viaje, incluso desde la lejana Indonesia hasta nosotros. Esto solo lo sabemos por el incesante trabajo científico de los meteorólogos alrededor del mundo que se esfuerzan por descubrir y estudiar nuevos aspectos de nuestra caótica atmósfera. La próxima vez que sientas unas gotitas de agua de lluvia en tu rostro, ya podrás imaginar todo el camino que recorrió. 

 

Referencias

– Garreaud R, (2013) Warm winter storms in Central Chile.

– Guan B. and Waliser D., (2015) Detection of atmospheric rivers: Evaluation and application of an algorithm for global studies.

– NOAA: What are atmospheric rivers? http://www.noaa.gov/stories/what-are-atmospheric-rivers

– Ralph M. and Dettinger D., (2011) Storms, floods, and the science of atmospheric rivers.  

– Viale M., (2010) Características de las precipitaciones orográficas de invierno sobre los Andes Subtropicales Centrales.

Diego Campos

Meteorólogo, Oficina de Servicios Climatológicos

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3 Responses

  1. Ariel Cruz dijo:

    Felicidades Diego, todo muy bien explicado. Genial ver que la DMC haga estos contenidos. Muchos saludos!!

  2. Ricardo Moyano dijo:

    Muy interesante este articulo de los ríos atmosféricos, y ademas que es muy alentador en relación a los pronósticos caóticos que emanan del cambio climático que nos esta afectando, viendo desde el punto de vista que en las próximas décadas habrá escases de agua y para el caso de nuestro país, la desertificacion seguirá avanzando hacia el sur, tal vez estos ríos se mantengan por mucho tiempo y el cambio climático, nos los afecte tanto.

  1. 06/07/2018

    […] Los ríos atmosféricos son causantes de lluvias intensas y prolongadas cuando tocan tierra y generalmente están acompañados de frentes fríos. Para conocer más, los invito a leer el artículo completo en el siguiente enlace: http://blog.meteochile.gob.cl/2018/05/31/el-largo-viaje-del-agua-que-nos-llueve/ […]

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