Un millón de dólares para resolver una gran pregunta de la meteorología: cuándo una supercelda forma un tornado
Un equipo de científicos de Estados Unidos estudiará cómo la turbulencia en las capas bajas de la atmósfera influye en la formación de tornados. El objetivo es identificar qué tormentas tienen mayor potencial de generarlos y mejorar las alertas.
Anticipar una tormenta severa no siempre alcanza para predecir si terminará generando un tornado. Aunque los meteorólogos cuentan con herramientas cada vez más avanzadas, determinar cuáles de estas tormentas producirán uno de los fenómenos más destructivos de la naturaleza sigue siendo un desafío.
El proyecto cuenta con una financiación de casi 1,1 millones de dólares otorgada por la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos (NSF, por sus siglas en inglés) y se extenderá durante tres años.
La investigación busca comprender mejor los mecanismos que desencadenan estos fenómenos y, a largo plazo, contribuir a emitir advertencias más precisas y oportunas, que permitan a la población disponer de más tiempo para buscar refugio.
La turbulencia, una pieza clave en la formación de tornados
El proyecto está encabezado por Paul Markowski, profesor distinguido y director del Departamento de Meteorología y Ciencias Atmosféricas de la universidad. Su trabajo se apoya en una investigación publicada en 2024, en la que realizó simulaciones numéricas de superceldas: tormentas eléctricas intensas caracterizadas por corrientes ascendentes en rotación.
A diferencia de otros modelos que simplifican las condiciones atmosféricas, aquellas simulaciones incorporaron entornos turbulentos más realistas. Los resultados sugirieron que los tornados podrían formarse mediante mecanismos diferentes de los identificados en simulaciones anteriores, que utilizaban atmósferas menos complejas.
Más recientemente, investigadores de Oklahoma observaron estructuras turbulentas similares durante estudios de campo de superceldas, lo que aportó evidencia observacional compatible con los resultados de Markowski.
Sin embargo, todavía queda una pregunta fundamental por responder: ¿esas estructuras turbulentas realmente favorecen la formación de tornados en la atmósfera? Los científicos consideran que podrían desempeñar un papel importante, aunque aún deben determinar en qué circunstancias ocurre y cuál es su influencia real.
¿Qué condiciones podrían favorecer su desarrollo?
Para responder a esa pregunta, el equipo combinará simulaciones numéricas, técnicas de aprendizaje automático y mediciones obtenidas durante campañas de observación anteriores. Los investigadores analizarán distintos ambientes meteorológicos para comprobar si la turbulencia constituye un factor relevante en todos ellos o solamente bajo determinadas condiciones.
Según Kevin Bowley, profesor de meteorología e integrante del proyecto, estas estructuras pueden aparecer cuando disminuye el calentamiento solar de la superficie, una situación habitual durante las primeras horas de la noche. También pueden presentarse en condiciones ventosas.
Si se confirma que estas características ayudan a distinguir las superceldas con mayor potencial tornádico, podrían convertirse en indicadores adicionales para los pronosticadores. De todos modos, las tormentas pueden desarrollarse bajo distintas combinaciones de inestabilidad atmosférica y cambios del viento con la altura, por lo que será necesario comprobar si el mecanismo funciona en escenarios diversos.
Supercomputadoras y globos para estudiar el interior de las tormentas
Una parte central de la investigación se realizará mediante simulaciones de alta resolución en Roar, la supercomputadora de la Universidad Estatal de Pensilvania. Estas herramientas permiten representar la evolución de una tormenta con un nivel de detalle difícil de alcanzar mediante observaciones directas.
En un fenómeno real, los instrumentos no pueden registrar todas las variables en cada punto de la atmósfera y las mediciones contienen errores. En cambio, los modelos computacionales permiten analizar grandes volúmenes de información y modificar las condiciones iniciales para estudiar cómo responde el sistema.
El equipo también examinará mediciones de temperatura y presión recogidas entre 2017 y 2022 durante proyectos de campo financiados por la NSF. Para obtener esos datos, Markowski y la profesora Yvette Richardson utilizaron pequeños globos equipados con sensores capaces de registrar las condiciones dentro de las superceldas.
La combinación de esas observaciones con las nuevas simulaciones ayudará a reconstruir la distribución del viento, la temperatura y la humedad a diferentes alturas.
El objetivo final es trasladar ese conocimiento a mejores pronósticos de corto plazo y alertas meteorológicas más eficaces. Aunque todavía falta comprobar el alcance de los resultados, entender por qué algunas tormentas producen tornados y otras no podría representar un avance importante para anticipar estos fenómenos y reducir sus consecuencias.