From 2016 to 2019, meteorologists saw record-breaking heat waves around the globe, rampant wildfires in California and Australia, and the longest run of category 5 tropical cyclones on record. The number of extreme weather events has been increasing for the last 40 years, and current predictions suggest that trend will continue. But are these natural disasters simply bad weather? Or are they due to our changing climate? To answer this question we need to understand the differences between weather and climate— what they are, how we predict them, and what those predictions can tell us.
Entre los años 2016 y 2019, los meteorólogos observaron olas de calor sin precedentes por todo el planeta, incendios descontrolados en California y Australia y la mayor racha jamás registrada de ciclones tropicales de categoría 5. El número de fenómenos climáticos extremos ha aumentando en los últimos 40 años, y las predicciones actuales sugieren que esa tendencia va a continuar, pero ¿estos desastres naturales son tan solo mal tiempo o se deben al cambio climático? Para responder esta pregunta necesitamos entender las diferencias entre el tiempo y el clima; qué son, cómo se predicen y qué nos pueden decir esas previsiones.
Meteorologists define weather as the conditions of the atmosphere at a particular time and place. Currently, researchers can predict a region’s weather for the next week with roughly 80% accuracy. Climate describes a region’s average atmospheric conditions over periods of a month or more. Climate predictions can forecast average temperatures for decades to come, but they can’t tell us what specific weather events to expect.
Los meteorólogos definen el tiempo como las condiciones atmosféricas dadas en un tiempo y un lugar concretos. Actualmente, los investigadores predicen el tiempo de la próxima semana con cerca de un 80 % de precisión. El clima describe las condiciones atmosféricas medias sobre una región durante periodos de un mes o más. Las predicciones climáticas pueden prever la temperatura media de décadas futuras, pero no pueden especificar qué fenómenos meteorológicos se producirán.
These two types of predictions give us such different information because they’re based on different data.
Estos dos tipos de predicciones nos dan informaciones muy diferentes porque se basan en datos diferentes.
To forecast weather, meteorologists need to measure the atmosphere’s initial conditions. These are the current levels of precipitation, air pressure, humidity, wind speed and wind direction that determine a region’s weather. Twice every day, meteorologists from over 800 stations around the globe release balloons into the atmosphere. These balloons carry instruments called radiosondes, which measure initial conditions and transmit their findings to international weather centers. Meteorologists then run the data through predictive physics models that generate the final weather forecast.
Para predecir el tiempo, los meteorólogos necesitan medir las condiciones atmosféricas iniciales, es decir, los niveles actuales de precipitación, presión, humedad y velocidad y dirección del viento que determinan el tiempo de una región. Dos veces al día, meteorólogos situados en más de 800 estaciones por todo el mundo sueltan globos que van a la atmósfera. Estos globos llevan instrumentos llamados radiosondas que miden las condiciones iniciales y transmiten sus descubrimientos a los centros meteorológicos del mundo. Los meteorólogos procesan los datos a través de modelos físicos predictivos que generan la predicción meteorológica.
Unfortunately, there’s something stopping this global web of data from producing a perfect prediction: weather is a fundamentally chaotic system. This means it’s incredibly sensitive and impossible to perfectly forecast without absolute knowledge of all the system’s elements. In a period of just ten days, even incredibly small disturbances can massively impact atmospheric conditions— making it impossible to reliably predict weather beyond two weeks.
Por desgracia, hay algo que impide que esta red global de datos realice una predicción perfecta: el tiempo, básicamente, es un sistema caótico. Esto significa que es sumamente variable e imposible de predecir a la perfección sin el conocimiento absoluto de todos los elementos del sistema. En un periodo de tan solo diez días, la más mínima perturbación puede alterar fuertemente las condiciones atmosféricas, lo cual impide predecir el tiempo más allá de dos semanas de forma fiable.
Climate prediction, on the other hand, is far less turbulent. This is partly because a region’s climate is, by definition, the average of all its weather data. But also because climate forecasts ignore what’s currently happening in the atmosphere, and focus on the range of what could happen. These parameters are known as boundary conditions, and as their name suggests, they act as constraints on climate and weather.
Por otra parte, la predicción climática es mucho menos turbulenta. Esto se debe, en parte, a que el clima de una región es el promedio de todos sus datos meteorológicos, pero también a que las predicciones climáticas ignoran lo que está sucediendo actualmente en la atmósfera, centrándose en el alcance de lo que podría ocurrir. Estos parámetros se conocen como condiciones de frontera y, como su nombre sugiere, actúan como límites sobre el clima y el tiempo.
One example of a boundary condition is solar radiation. By analyzing the precise distance and angle between a location and the sun, we can determine the amount of heat that area will receive. And since we know how the sun behaves throughout the year, we can accurately predict its effects on temperature. Averaged across years of data, this reveals periodic patterns, including seasons.
Un ejemplo de condición de frontera es la radiación solar. Al analizar con precisión la distancia y el ángulo entre una ubicación y el sol, podemos determinar la cantidad de calor que recibirá esa zona y, ya que sabemos cómo se comporta el sol a lo largo del año, podemos predecir con exactitud sus efectos en la temperatura. La media calculada a lo largo de años de datos revela patrones periódicos, incluidas las estaciones.
Most boundary conditions have well-defined values that change slowly, if at all. This allows researchers to reliably predict climate years into the future. But here’s where it gets tricky. Even the slightest change in these boundary conditions represents a much larger shift for the chaotic weather system. For example, Earth’s surface temperature has warmed by almost 1 degree Celsius over the last 150 years. This might seem like a minor shift, but this 1-degree change has added the energy equivalent of roughly one million nuclear warheads into the atmosphere. This massive surge of energy has already led to a dramatic increase in the number of heatwaves, droughts, and storm surges.
La mayoría de las condiciones de frontera tienen valores definidos y apenas cambian. Esto permite a los investigadores predecir con fiabilidad qué clima habrá en los próximos años. Pero aquí es donde se complica el tema. Incluso un cambio mínimo en esas condiciones de frontera representa un cambio mucho mayor para el caótico sistema meteorológico. Por ejemplo, la temperatura ha aumentado casi 1 ºC en la superficie terrestre en los últimos 150 años. Quizá parezca un cambio sin importancia, pero esta variación de un grado ha agregado el equivalente a la energía de cerca de un millón de misiles nucleares a la atmósfera. Este aumento masivo de energía ya ha conllevado un incremento considerable en el número de olas de calor, sequías y marejadas ciclónicas.
So, is the increase in extreme weather due to random chance, or changing climate? The answer is that— while weather will always be a chaotic system— shifts in our climate do increase the likelihood of extreme weather events.
¿El aumento de estos fenómenos se debe a algo aleatorio o al cambio climático? La respuesta es que, mientras que el tiempo será siempre un sistema caótico, los cambios en nuestro clima incrementan la probabilidad de fenómenos extremos.
Scientists are in near universal agreement that our climate is changing and that human activity is accelerating those changes. But fortunately, we can identify what human behaviors are impacting the climate most by tracking which boundary conditions are shifting. So even though next month’s weather might always be a mystery, we can work together to protect the climate for centuries to come.
Casi todos los científicos coinciden en que nuestro clima está cambiando y que la actividad humana está acelerando esos cambios. Afortunadamente, podemos identificar qué conductas humanas tienen un mayor impacto en el clima observando qué condiciones de frontera están cambiando. Así que, aunque el tiempo del próximo mes siempre será un misterio, podemos colaborar para proteger el clima durante los próximos siglos.