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Hay un reconocimiento cada vez mayor de que las formas de circulación natural, como el fenómeno ENOA y la OAN, desempeñan un papel fundamental en el clima mundial y en su variabilidad interanual y a más largo plazo. La mayor fluctuación natural del clima a escala interanual es el fenómeno ENOA (Véase el Recuadro 4). Es una modalidad intrínsecamente acoplada atmósfera-océano que tiene su principal actividad en la zona tropical del Pacífico, pero que produce importantes impactos climáticos regionales en todo el mundo. Los modelos climáticos mundiales están apenas comenzando a señalar una variabilidad en la zona tropical del Pacífico que es similar al ENOA, principalmente debido al aumento de la resolución meridional en el ecuador. Hay características de la temperatura de la superficie del mar y de la circulación atmosférica similares a las que se observan a escala interanual durante el ENOA que también se registran a intervalos decenales y a escalas temporales más prolongadas.
La Oscilación del Atlántico Norte (OAN) es la modalidad predominante de variabilidad de la circulación atmosférica en el hemisferio norte durante el invierno y se está simulando de una forma cada vez más realista. La OAN está estrechamente relacionada con la Oscilación del Ártico (OA), que tiene un componente anular adicional en torno al Océano Ártico. Hay claros indicios de que la OAN se deriva principalmente de procesos atmosféricos internos que abarcan todo el sistema troposfera-estratosfera. Las fluctuaciones de la temperatura de la superficie del mar en el Océano Atlántico están relacionadas con la intensidad de la OAN y existe una modesta interacción en ambos sentidos entre la OAN y el Océano Atlántico que determina una variabilidad decenal y que se está convirtiendo en un elemento importante para la proyección del cambio climático.
El cambio climático puede manifestarse como un medio de transformación y también como una preferencia de cambio de determinados regímenes climáticos, como lo demuestra la tendencia hacia valores positivos observada en el índice de la OAN durante los últimos 30 años y el “desplazamiento” del clima en la zona tropical del Pacífico alrededor de 1976. Si bien los modelos acoplados simulan características de la variabilidad climática natural observada, como la OAN y el ENOA, lo que sugiere que muchos de los procesos pertinentes están incluidos en los modelos, es necesario seguir avanzando para poder describir estas modalidades naturales con exactitud. Además, como el ENOA y la OAN tienen una importancia clave como factores determinantes del cambio climático regional y pueden quizás provocar cambios abruptos y contrarios a lo que intuitivamente cabría esperar, ha aumentado la incertidumbre en torno a los aspectos del cambio climático que dependen fundamentalmente de los cambios regionales.
La circulación termohalina es responsable de la mayor parte del transporte
meridional de calor en el Océano Atlántico. La circulación termohalina
es una inversión de las aguas a escala mundial que se produce en los océanos
como consecuencia de diferencias de densidad derivadas de la temperatura y la
salinidad. En el Atlántico, el calor es transportado por las aguas cálidas de
la superficie que fluyen hacia el Norte y las aguas salinas frías del Atlántico
Norte que regresan a mayor profundidad. La circulación termohalina del Atlántico
puede sufrir un reordenamiento como consecuencia de perturbaciones en la flotabilidad
superficial, en la que influyen las precipitaciones, la evaporación, el escurrimiento
continental, la formación de hielo marino y el intercambio de calor, procesos
todos ellos que podrían cambiar con consecuencias para el clima regional y mundial.
Es probable también que las interacciones entre la atmósfera y el océano sean
de importancia considerable en un período decenal y a escalas temporales más
amplias, cuando está en juego la circulación termohalina. La interacción entre
el forzamiento atmosférico a gran escala, con calentamiento y evaporación en
las latitudes bajas y un enfriamiento y un aumento de las precipitaciones en
las latitudes altas, constituyen la base de una inestabilidad potencial de la
circulación termohalina actual en el Atlántico. El ENOA también puede influir
en la circulación termohalina del Océano Atlántico al alterar el balance de
agua dulce en la zona tropical del Atlántico, proporcionando así un acoplamiento
entre las latitudes bajas y altas. Las incertidumbres en la representación de
corrientes a pequeña escala sobre los fondos y a través de estrechos angostos
y de la convección oceánica limitan la capacidad de los modelos para simular
situaciones caracterizadas por cambios fundamentales de la circulación termohalina.
Debido a la menor salinidad del Pacífico Norte, no existe una circulación termohalina
profunda en el Pacífico.
Existe la posibilidad de que se produzcan cambios rápidos e irreversibles en el sistema climático, pero hay un alto grado de incertidumbre en torno a los mecanismos que están en juego y por ende también en cuanto a la probabilidad o la escala temporal de esas transiciones. El sistema climático abarca muchos procesos y retroacciones que interactúan en formas no lineales complejas. Esta interacción puede crear umbrales en el sistema climático que pueden ser traspasados si el sistema es suficientemente perturbado. Hay muestras extraídas de los núcleos de hielo polar que sugieren que los regímenes atmosféricos podrían cambiar en el lapso de unos pocos años y que los cambios hemisféricos a gran escala pueden evolucionar en tan sólo unos pocos decenios. Por ejemplo, la posibilidad de que exista un umbral de transición rápida de la circulación termohalina del Atlántico hacia un estado de colapso se ha demostrado con una jerarquía de modelos. Aún no se sabe exactamente cuál es ese umbral y cuál es el grado de probabilidad de que las actividades humanas lleven a que se traspase ese umbral (véase la Sección F.6). La circulación atmosférica puede caracterizarse por distintas modalidades predominantes; por ejemplo, puede derivarse del ENOA y de la OAN/OA, y puede cambiar de fase rápidamente. La teoría básica y los modelos sugieren que el cambio climático puede manifestarse en primer lugar mediante cambios en la frecuencia de ocurrencia de estas modalidades. Los cambios en la vegetación, ya sea debido a la deforestación antropógena directa o a causa del calentamiento de la Tierra, podrían ocurrir rápidamente e inducir un nuevo cambio climático. Se supone que la rápida creación del Sahara hace alrededor de 5.500 años representa un ejemplo de ese cambio no lineal en la cubierta terrestre.
En el SIE, la información climática regional se encaró solo hasta cierto punto. Las técnicas utilizadas para aumentar el grado de detalle a nivel regional han mejorado considerablemente desde el SIE y se están aplicando a un nivel más general. Estas técnicas pueden clasificarse en tres categorías: MCGAO de resolución alta y variable; modelos climáticos regionales (MCR) (o de una zona inclusiva limitada); y métodos empíricos/estadísticos y estadísticos/dinámicos. Las técnicas tienen distintas virtudes y defectos, y su uso a escala continental depende en gran medida de las necesidades de cada aplicación en particular.
Los MCGAO de baja resolución en general simulan bien las características de la circulación atmosférica general. A escala regional, los modelos muestran desviaciones medias por zona que varían enormemente de una región a otra y de un modelo a otro, y las desviaciones de los valores medios por zona de la temperatura estacional a nivel subcontinental son normalmente de ± 4ºC, y las desviaciones de las precipitaciones son de entre - 40% y + 80%. Esto representa un avance importante en comparación con los MCGAO evaluados en el SIE.
La evolución de los Modelos de la circulación general de la atmósfera (MCGA) de alta resolución y de resolución variable desde el SIE muestra en general que la dinámica y las corrientes en gran escala representadas en los modelos mejoran a medida que aumenta la resolución. Sin embargo, en algunos casos, los errores sistemáticos son más graves que en los modelos de resolución más baja, aunque se han documentado solamente unos pocos resultados.
Los MCR de alta resolución han madurado considerablemente desde el SIE. En todos los modelos regionales se ha mejorado de manera coherente el grado de detalle espacial del clima simulado, en comparación con los MCGA. Los MCR que se basan en las condiciones de contorno observadas muestran desviaciones de las temperaturas cuyo promedio por zona (escalas regionales de 105 a 106 km2) es en general menor de 2ºC, mientras que las desviaciones de las precipitaciones son inferiores al 50%. La labor de regionalización indica que, a escalas más finas, la magnitud o el signo de los cambios pueden ser muy diferentes de los de los valores medios de zonas más extensas. Existe un margen de variación relativamente amplio entre los modelos, pero no se sabe exactamente a qué causa debe atribuirse.
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