Climate and weather drivers increase landfalling typhoons during the Maunder (Solar) Minimum

Los ciclones tropicales son entre las fuerzas más poderosas de la Tierra, capaces de remodelar las costas y de alterar la vida en regiones enteras. En el Pacífico Occidental, donde estas tormentas son más frecuentes, los científicos han luchado durante mucho tiempo por comprender por qué sus números suben y bajan a lo largo de las décadas. El registro satelital moderno, que proporciona nuestros datos más fiables, abarca solo unos cuarenta y cinco años. Esta breve ventana dificulta la separación de las fluctuaciones naturales de los efectos de la actividad humana, como las emisiones de gases de efecto invernadero. Para ver el panorama completo, los investigadores deben mirar mucho más atrás en el tiempo, hacia eras anteriores a la industrialización, cuando el clima era impulsado únicamente por fuerzas naturales. Una de esas eras fue el Mínimo de Maunder, un periodo aproximadamente entre 1650 y 1680 cuando el Sol estuvo inusualmente tranquilo, produciendo muy pocas manchas solares y enviando menos energía a la Tierra. Este tiempo coincidió con la fase más fría de la "Pequeña Edad de Hielo", un tramo de siglos de temperaturas globales más frías. Comprender cómo se comportó el clima durante este periodo solar tranquilo ofrece una ventana única a cómo el sistema meteorológico de la Tierra responde a los cambios naturales, independientemente de la contaminación moderna.

Un equipo de investigadores ha combinado ahora registros chinos antiguos con inteligencia artificial moderna para resolver un misterio de esta era: ¿por qué ocurrieron tantos tifones en la costa de China entre 1651 y 1680? La respuesta reside en una convergencia poco común de dos factores: un cambio en el patrón climático global y un lanzamiento de dados en el clima diario de la atmósfera. Al unir documentos históricos digitalizados con potentes simulaciones por computadora, el estudio revela que la atenuación del Sol alteró la diferencia de temperatura entre los trópicos y los polos, fortaleciendo la circulación de aire global que alimenta las tormentas. Al mismo tiempo, variaciones aleatorias en el clima empujaron los lugares de nacimiento de estas tormentas más cerca de la costa china, convirtiendo un aumento general de la actividad de tormentas en un pico específico de impactos en tierra.

La historia comienza con un notable registro histórico conocido como REACHES, que compila relatos escritos a mano de funcionarios chinos que datan de las dinastías Ming y Qing. Estos registros documentan meticulosamente eventos meteorológicos extremos, incluyendo el número mensual de ciclones tropicales que golpean las costas este y sur del país. Los datos muestran un pico sin precedentes y sorprendente de impactos en tierra durante el Mmino de Maunder, un periodo en el que el Sol estaba en su punto más débil. Para entender por qué sucedió esto, los investigadores recurrieron al Ai2 Climate Emulator Version 2, un sofisticado modelo de inteligencia artificial entrenado con datos meteorológicos modernos. A diferencia de los modelos climáticos tradicionales que pueden tardar meses en ejecutar una sola simulación de un siglo, esta herramienta de IA puede generar cientos de años de historia climática en cuestión de horas. El equipo lo utilizó para crear una gran colección de posibles escenarios climáticos para el periodo entre 1500 y 1850, forzando el modelo con datos reconstruidos sobre temperaturas oceánicas y hielo marino de esa época.

Las simulaciones confirmaron lo que sugerían los registros históricos: el Pacífico Occidental experimentó un aumento significativo en la actividad de ciclones tropicales durante el Mínimo de Maunder. Sin embargo, los modelos computacionales revelaron que este aumento no fue simplemente una reacción a las temperaturas más frías. Los investigadores descubrieron que la atenuación del Sol enfrió las regiones de latitudes altas del Hemisferio Norte mucho más de lo que enfrió los trópicos. Esto creó una diferencia de temperatura más pronunciada entre el ecuador y los polos. En la atmósfera, un gradiente de temperatura más pronunciado actúa como una colina más empinada, haciendo que el aire se mueva con más vigor. Esto intensificó la circulación de Hadley, un enorme bucle de aire global que asciende cerca del ecuador y desciende en los subtropicos. Una circulación de Hadley más fuerte crea condiciones más favorables para la formación de "disturbios semilla", las espirales iniciales de aire y humedad que pueden crecer hasta convertirse en tifones plenamente desarrollados. Las simulaciones mostraron que este mecanismo por sí solo aumentó el número total de tormentas en el Pacífico Occidental en casi un diez por ciento.

Sin embargo, un mayor número de tormentas en el océano no significa automáticamente más tormentas golpeando la costa. La trayectoria que sigue una tormenta depende en gran medida de dónde nace y de cómo la dirigen los vientos. Los investigadores descubrieron que el pico específico de impactos en la costa sur de China fue impulsado por un factor diferente: la aleatoriedad. En los años entre 1651 y 1680, las condiciones climáticas en la atmósfera favorecieron por azar el nacimiento de tormentas en un lugar específico: justo al este de Filipinas y sobre el Mar de China Meridional. Cuando las tormentas se forman en este lugar, los vientos predominantes las empujan naturalmente hacia el noroeste, directamente hacia la costa sur de China. El estudio encontró que este cambio en el lugar de nacimiento no fue causado por un cambio predecible en los patrones de viento a gran escala, que de hecho tendían a alejar las tormentas de la costa. En su lugar, fue el resultado de variaciones de azar en el clima, una especie de ruido atmosféico que determinó exactamente dónde se formarían las tormentas.

Para probar cuánto de esto se debía al clima frente al clima diario, el equipo realizó cientos de simulaciones. Descubrieron que, si bien los cambios climáticos (la atenuación del Sol y los patrones de temperatura oceánica resultantes) aumentaron el número total de tormentas en toda la cuenca oceánica, solo unas pocas ejecuciones específicas de la simulación reprodujeron el patrón exacto de impactos en tierra visto en los registros chinos. En la mayoría de las simulaciones, las tormentas se formaban en lugares ligeramente diferentes y pasaban de largo la costa, a pesar de que el número total de tormentas era alto. Esto sugiere que el enorme pico de impactos en tierra registrado en la historia fue una "tormenta perfecta" de dos cosas: un clima que generaba más tormentas en total, y un lanzamiento de dados climático (o de suerte) que colocó esas tormentas en curso de colisión con la costa. Los investigadores señalaron que este papel de las variaciones climáticas aleatorias al impulsar cambios a largo plazo es a menudo pasado por alto, ya que los científicos suelen centrarse en los impulsores climáticos a gran escala, como las temperaturas oceánicas.

El estudio también abordó y descartó otras teorías que se habían propido para explicar este pico histórico. Algunas ideas anteriores sugirieron que las tormentas fueron causadas por un patrón de La Niña, donde el Pacífico oriental es más frío de lo habitual, o por un desplazamiento hacia el sur de la banda de nubes de lluvia cerca del ecuador. El nuevo análisis, sin embargo, mostró que las temperaturas oceánicas durante este periodo se asemejaban en realidad a un patrón de El Niño, con aguas más cálidas en el este y más frías en el oeste. Además, los datos no respaldaron la idea de que los vientos de dirección a gran escala hubieran cambiado de una manera que empujara más tormentas hacia la costa. La evidencia apunta claramente a la combinación de un aumento de tormentas impulsado por el clima y un cambio en los lugares de nacimiento de las tormentas impulsado por el clima diario.

Este hallazgo tiene implicaciones que se extienden mucho más allá de los tifones históricos de China. El estudio demuestra que los eventos climáticos aleatorios pueden dejar una huella duradera en las tendencias climáticas durante décadas, un concepto que desafía la forma en que los científicos proyectan los riesgos futuros de tormentas. Si la aleatoriedad natural juega un papel tan importante en el pasado, debe tenerse en cuenta cuidadosamente al predecir cómo se comportarán las tormentas en un mundo en calentamiento. La investigación también destaca los peligros potenciales de la gestión de la radiación solar, una técnica de geoingeniería propuesta que implica atenuar el Sol para enfriar el planeta. Las simulaciones sugieren que reducir la luz solar podría, inadvertidamente, fortalecer la circulación de aire global y aumentar la frecuencia de los tifones en el Pacífico Occidental, incluso si logra bajar las temperaturas globales.

La capacidad de descubrir estos detalles dependió de una colaboración única entre la historia y la tecnología. Al utilizar el emulador de IA para ejecutar miles de años de simulaciones y compararlos con los registros precisos y diarios mantenidos por los funcionarios chinos hace siglos, los investigadores pudieron aislar los impulsores específicos de este evento histórico. El estudio confirma que el Mínimo de Maunder fue un tiempo de mayor actividad de ciclones tropicales, impulsado por un Sol más frío que remodeló el gradiente de temperatura global. Pero también muestra que el impacto específico en las poblaciones humanas dependió de la naturaleza caótica e impredecible del clima mismo. Como señalan los autores, comprender estas variaciones naturales es esencial para separar la señal del cambio climático inducido por el hombre del ruido de la variabilidad natural, asegurando que las proyecciones futuras de riesgos de tormentas sean lo más precisas posible. El trabajo sirve como un recordatorio de que el sistema climático es un juego complejo entre fuerzas constantes y de largo plazo y eventos fugaces y aleatorios, y que ambos deben ser comprendidos para captar la historia completa de nuestro mundo cambiante.