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| Southern Great Plains CG strike. Credit: Chris Maupin/Texas A&M University |
Las grandes tormentas eléctricas en las Grandes Llanuras del Sur de los EE. UU. Son algunas de las más fuertes de la Tierra. En los últimos años, estas tormentas han aumentado en frecuencia e intensidad, y una nueva investigación muestra que estos cambios están relacionados con la variabilidad climática.
Coautores de Christopher Maupin, Courtney Schumacher y Brendan Roark, todos científicos de la Facultad de Geociencias de la Universidad A&M de Texas, junto con otros investigadores, los hallazgos se publicaron recientemente en Nature Geoscience.
En el estudio, los investigadores analizaron isótopos de oxígeno de estalactitas de 30.000 a 50.000 años de antigüedad de las cuevas de Texas para comprender las tendencias en tormentas eléctricas pasadas y su duración, utilizando una calibración basada en radar para los isótopos de lluvia de la región. Descubrieron que cuando los regímenes de tormentas cambian de una organización débil a una fuertemente organizada en escalas de tiempo milenarias, coinciden con cambios climáticos globales abruptos bien conocidos durante el último período glacial, que ocurrió entre hace unos 120.000 y 11.500 años.
A través del análisis sinóptico de hoy en día, los investigadores descubrieron que las tormentas eléctricas en las Grandes Llanuras del Sur están fuertemente relacionadas con los cambios en los patrones de viento y humedad que ocurren a una escala mucho mayor. Comprender estos cambios y las diversas correlaciones no solo ayudará a reconstruir las ocurrencias de tormentas pasadas, sino que también ayudará a predecir patrones futuros de tormentas en latitudes medias.
"Los registros proxy están disponibles en las Grandes Llanuras del Sur dentro de las cuevas", dijo Maupin. "Probablemente hay miles de cuevas en el sur de las Grandes Llanuras y en el sur de Texas. ¿Por qué no se han realizado más investigaciones en esas áreas? Los depósitos de cuevas son tan prometedores como sustitutos".
Schumacher dijo que los científicos comprenden los patrones de lluvia de hoy en día y que las grandes tormentas pueden agotar los isótopos.
"Sin embargo, no sabemos qué pasará en el futuro, y este trabajo ayudará a predecir las tendencias de las tormentas en el futuro", dijo. "Si podemos ejecutar un modelo climático para el pasado que sea consistente con los registros de la cueva, y ejecutar ese mismo modelo en el futuro, podemos confiar más en sus hallazgos si coincidió con los registros de la cueva que si no lo hicieron. De dos modelos, si uno realmente coincide con los isótopos de la cueva, puede confiar en él para comprender la distribución de las tormentas en el futuro ".
Las cuevas mantienen registros climáticos poco conocidos
Maupin, un paleoclimatólogo, describió las limitaciones que existen para capturar la verdadera distribución de los eventos climáticos a lo largo del tiempo.
"Hay preguntas realmente importantes sobre lo que sucedió en el pasado con respecto a los grandes eventos climáticos que obtenemos a través de los sistemas convectivos de mesoescala (tormentas grandes) versus cosas que no son de mesoescala (tormentas más pequeñas)", dijo Maupin. "Obtenemos tanta precipitación de tormentas realmente grandes, y las cuadrículas modelo no pueden capturar grandes eventos climáticos, porque las cuadrículas en sí son tan grandes. La paleoclimatología ayuda a organizar eventos pasados para desarrollar un registro proxy de cómo responden al clima medio".
Maupin colaboró con la Universidad Nacional de Taiwán para realizar la datación del torio del uranio y descubrió que las estalactitas y estalagmitas eran de hecho de alrededor de la Edad del Hielo.
Colaboración interdisciplinaria
Se necesitaba la experiencia de Schumacher para hacer conexiones con varios eventos de lluvia que ocurrieron a lo largo del tiempo. Tenía experiencia trabajando con datos de radar y mediciones de lluvia a escala global.
"Las grandes tormentas que cubren cientos de millas proporcionan alrededor del 50-80% de la lluvia en Texas", dijo Schumacher. "En la actualidad, estas tormentas tienen diferentes firmas de isótopos".
La investigación de Maupin está rechazando principios obsoletos en el paleo-mundo, porque hay que estudiar cómo las tormentas se hacen más grandes y qué las influye, dijo.
"Estas tormentas eléctricas son tan grandes que incluso si la mayor parte de la lluvia ocurre en Oklahoma, la lluvia en Texas todavía llevará la firma isotópica de estas enormes tormentas", dijo Maupin. "Se toman las huellas dactilares de estos sistemas a pesar de dónde ocurren, y no es necesario que estén súper localizados para ser reconocidos. Las grandes tormentas causan firmas isotópicas agotadas. No se puede explicar la variabilidad en las estalactitas solo con los cambios de temperatura".
Experiencia de investigación para estudiantes universitarios de Aggie
Celia Lorraine McChesney '16 y Audrey Housson '16 fueron dos investigadoras de pregrado involucradas en esta publicación, y ambas aprendieron mucho a través del trabajo de campo, la colaboración y la experiencia de aprendizaje de alto impacto.
"Las muestras de las cuevas se utilizaron como una herramienta para el aprendizaje de alto impacto en la comprensión del paleoclima de Texas", dijo Maupin. "Uno de los estudiantes comenzó a micro-fresar las estalactitas. Tuve mucha suerte de tener acceso a los recursos de la Facultad de Geociencias y de trabajar con estos talentosos estudiantes en una investigación innovadora".
McChesney dijo que su experiencia trabajando en su tesis de último año en el laboratorio fue "invaluable" y la investigación le permitió viajar y salir al campo.
"Como estudiante de investigación de pregrado en Texas A&M, estaba orgulloso de ser parte de uno de los primeros equipos en correlacionar el cambio climático y los vínculos climáticos en un registro del paleoclima", dijo Housson. "Toda esta experiencia me brindó una gran exposición al mundo académico y me dio más confianza como científico. Ahora, como geólogo e ingeniero civil, estoy trabajando en proyectos de infraestructura civil pesados como túneles y presas relacionados con los recursos hídricos. Me encanta cómo mi carrera se vincula con mi investigación de pregrado, donde conocer la correlación entre el cambio climático y el clima ayuda a planificar los recursos hídricos en el futuro ".
More information: Christopher R. Maupin et al, Abrupt Southern Great Plains thunderstorm shifts linked to glacial climate variability, Nature Geoscience (2021). DOI: 10.1038/s41561-021-00729-w Journal information: Nature Geoscience