Notas sobre El Niño

El presente evento del Niño tomó fuerza a comienzos de febrero producto del acoplamiento entre el océano y la atmósfera. Un intenso WWB y la propagación de ondas de diversas naturalezas fue el ingrediente suficiente. Esta nota es una seguidilla de apuntes realizados sobre la evolución de El Niño actual, una discusión sobre la predictabilidad de su intensidad y una somera evaluación de los modelos de pronóstico.

Desde la última semana de enero se observó desplazamiento de convección desde el Pacífico occidental hacia la línea de cambio de fecha, asociada con la MJO (Madden-Julian oscillation). Esta convección estuvo asociada con una serie de propagación de ondas (ver F1).

El modelo de Gill (1980) predice que dado un calentamiento puntual en la zona ecuatorial se propagará una onda de Kelvin y una de Rossby. Como se ve en la siguiente figura, el modelo se ajustó muy bien a lo observado.

En el panel de la izquierda se muestra el modelo de Gill con un forzante de calentamiento (liberación de calor latente debida a la convección) en x = -2, genera una perturbación en la vertical (arriba) y en la horizontal (ver F2).

Este modelo explica bastante bien lo observado entre los días 15 y 19 de febrero, con la salvedad de que el calentamiento no fue exactamente en el ecuador.

Asociado a la convección observada, se produjo un importante pulso de viento del oeste. Esta anomalías de viento, o west wind burst WWB (ver F3), también es parte de las anomalías descritas por Gill (ver F2) y será de gran importancia para el desarrollo de El Niño.

La magnitud de las anomalías observadas se refleja en la escala mensual (entre el 7 de febrero y 4 de marzo). Se observa la convección anómala en la línea de cambio de fecha y el pulso de viento del oeste ligeramente desplazado hacia el Hemisferio Sur (ver F4).

En el mismo periodo se ven anomalías de velocidad potencial en el Pacífico central y anomalías de viento a 10 m del oeste en el Pacífico Sur (ver F5).

 

Bajo la superficie se observan importantes anomalías de temperatura asociadas a una onda Kelvin. Esta onda viene a entregar nuevas anomalías positivas de temperatura al sistema luego de un periodo sin pulsos cálidos desde noviembre de 2018. La magnitud de estas últimas anomalías son las más intensas hasta ahora (ver F6).

En las últimas semanas el Índice de la Oscilación del Sur cayó fuertemente hacia valores negativos, típicos de eventos de El Niño. Esto es un reflejo del acoplamiento entre el océano y la atmósfera (ver F7).

Con el acoplamiento observado en las últimas semanas es esperable que el SOI se mantenga negativo en las próximas semanas.

 

Comparación con El Niño 2015/2016

Haciendo una comparación con el último evento importante de El Niño (ver figura F8), se observa que este SOI negativo es comparable con lo observado durante el invierno de 2015.

La diferencia radica en que durante el 2015 el SOI estuvo negativo desde julio 2014 hasta diciembre 2015 (salvo febrero y abril 2015).

El actual desarrollo de El Niño se ve de manera muy saludable: la atmósfera se muestra acoplada con el océano y existe el potencial para que el evento continúe desarrollándose. Será que este evento se perfila como un evento intenso de El Niño? Antes de revisar los modelos, se puede hacer una comparación con el Niño Godzilla.

Las figuras de arriba muestran que a la misma fecha, las anomalías son similares. Incluso el evento actual está ligeramente por sobre el evento en el año 2015.

En febrero 2015 el calentamiento estaba restringido al Pacífico ecuatorial occidental (línea de cambio de fecha) y hacia el Hemisferio Norte. En cambio, en enero 2019 se observa un calentamiento hacia el Pacífico ecuatorial oriental mayor que en el evento de 2015 (ver F9).

Llama la atención que en ambos eventos se observa un área cálida en el Pacífico extratropical al este de los 120°W (si bien no exactamente en la misma posición). La costa de Chile fría en ambos eventos.

En ambos eventos muestran una estructura similar bajo la superficie del océano (ver F9). En ambos casos, existe el potencial para el desarrollo de un evento de mayor magnitud (ya sabemos que en 2015 sí ocurrió).

En 2015 la intensidad de la anomalía era mayor que lo observada en 2019.

En 2015 ocurrieron pulsos similares de viento del oeste a los observados durante los últimos meses. La magnitud del WWB de febrero 2019 es mayor a lo observado en enero de 2015 (ver F10).

 

Predictabilidad

El consolidado de los modelos de IRI, en febrero 2015, daba un ~60% de probabilidad de El Niño para el trimestre JJA y ~50% para OND. Lo observado corroboró este pronóstico, el que meses posteriores fue incluso aumentando en probabilidades (ver F11).

Similares probabilidades se observan ahora en 2019, con la salvedad de la distribución de la curva. En 2015 el evento iba aumentando en probabilidad hacia el invierno mientras que este año va disminuyendo en probabilidad.

La intensidad fue altamente subestimada por los modelos inicializados en febrero 2015. La media de los modelos indicaba una anomalía de ~1°C para los trimestres JJA a SON. Lo observado posteriormente indica que la anomalía superó incluso los 2.5°C (ver F11).

Esta vez (2019) los modelos son moderados con respecto a la intensidad del evento, superando ligeramente los 0.5°C de anomalía para los trimestres de otoño e invierno.

Más sobre la habilidad de los modelos:

El modelo CFSv2 no tuvo un buen desempeño durante el año 2018. Es evidente la sobrestimación de las anomalías de SST desde Junio, principalmente en Agosto y Septiembre. Es llamativa la subestimación de las anomalías hacia el otoño y la sobreestimación de las anomalías hacia la primavera (ver F12).

CFSv2 es un modelo muy popular, es de tan fácil acceso como su hermano meteorológico, el GFS, pero según las figuras anteriores no lo hace tan bien como quisiéramos. Las siguientes figuras (ver F13) muestran, a la izquierda, la evolución del pronóstico de las anomalías de SST con diferentes modelos con +1 mes de pronóstico. A la derecha muestra el error (BIAS) de cada modelo. El color es el mismo para cada modelo en ambas figuras.

Se observa gran dispersión en los resultados. Ningún modelo siguió de manera perfecta la curva observada y algunos, como el caso de POAMA, lo hicieron particularmente mal. En este contexto, CFSv2 no es particularmente malo o bueno, es un modelo promedio.

 

Notas finales

El evento actual muestra similitudes con el evento de 2015 con respecto al desarrollo de WWBs y anomalías de temperatura de mar sub-superficial. A la fecha, en 2015, las anomalías de SST eran ligeramente menores a las observadas en 2019, sin embargo, las anomalías subsuperficiales eran mayores.

El evento de 2015 fue subestimado en intensidad por los modelos, tanto el ensamblado de IRI como CFSv2, en sus inicializaciones de febrero 2015. La duración del evento fue mejor pronosticada por los modelos, los que incluso daban >50% de probabilidad de El Niño en el trimestre OND.

El evento actual ha sido estimado como un evento débil y de corta duración por los modelos dinámicos. Pero la experiencia de 2015 indica que los modelos no son particularmente buenos pronosticando la intensidad de los eventos. Si a esto se le suma el hecho de que el potencial actual, si bien es menor al de 2015, no es despreciable, se debe considerar la posibilidad de que este evento supere las expectativas de los modelos. Será muy interesante seguir el pronóstico de las anomalías de SST para la primavera, ya que en esa fecha suelen desarrollarse los Niños (tal como lo hizo el Niño 2015, que previamente no se alcanzó a desarrollar en 2014).

Esto bajo ningún caso indica impactos en Chile, porque como sabemos, con todo lo intenso del evento 2015, los impactos en Chile no fueron los esperados.

Por otra parte, el modelo CFSv2 es uno de los más utilizados para hacer pronóstico dinámico, tal vez por su cercanía con su hermano meteorológico, GFS, o tal vez por su accesibilidad. Básicamente está disponible en todos lados. Sea como sea, el modelo se utiliza bastante y es necesario conocer qué tan bien hace las cosas. A la luz de estos resultados, el modelo está lejos de ser perfecto. Tiene problemas identificando los cambios en las tendencias: es decir que si bien vio el calentamiento durante el año, al principio lo subestimó y luego lo sobreestimó.

También es evidente que el error se amplifica a medida que aumenta el lead-time del modelo (no mostrado en figuras). A 4 meses de pronóstico, la dispersión de resultados es muy superior a la observada a 1 mes de horizonte. ¿Cuánto será aceptable? Esa es una pregunta que estos resultados no responden pero que puede plantearse.

Ahora, para ser justos, CFS tampoco es el peor de los modelos. En general los modelos no siguieron la curva observada. Por eso es que tiene sentido que “la unión hace la fuerza”, si en cuanto a pronóstico se trata. Los resultados de los ensamblados –de nuevo lejos de la perfección- al menos muestran mejor desempeño medio.

 

Agradecimientos

Esta discusión tuvo la participación activa de José Vicencio y Catalina Cortés, además de los siempre valiosos aportes de René Garreaud.

Los datos fueron obtenidos de NOAA-CPC, BOM Australia, IRI Columbia, Tokio Climate Center, NCICS, MIMC-TPW.