Artículo de Pedro Oria Iriarte. Delegado Territorial de AEMET en Navarra

El actual episodio de altas temperaturas es ya el más cálido en relación a lo normal para la península ibérica desde que hay registros suficientemente precisos y continuos espacialmente como para tener conclusiones fiables.

Vivimos días históricos en cuanto a ocurrencia combinada de intensidad y persistencia de calor anómalo: aun con la certeza que pronto tendremos que hablar de nuevos récords, nunca antes hemos registrado un episodio que se salga tanto de los valores de temperatura climatológicamente esperables y que se prolongue  durante tantos días seguidos. Durante las dos últimas semanas la temperatura media alcanzada sobre el conjunto peninsular ha rondado los 6 °C por encima del promedio 91-2020. Las temperaturas mínimas, más influenciadas por la longitud de las noches, que ya superan las 12 horas, no alcanzan sin embargo una desviación tan marcada. En el caso de la temperatura máxima se han alcanzado casi los 10°C de anomalía desde prácticamente el pasado 28 de septiembre.

Se trata de una persistencia con una marcada rareza climatológica de tal manera que de forma continuada se mantienen desviaciones muy grandes de temperatura que afectan a toda la Península, es decir, a un área muy grande, de cientos de miles de kilómetros cuadrados.

En esta entrada vamos a abordar la información que muestra la figura anterior de una forma algo diferente, tratando de situar al actual episodio en un contexto histórico y gracias a una sencilla aproximación estadística que permite categorizar los extremos climáticos.

El año 2023

El presente episodio generalizado de altas temperaturas no es el primero que sufrimos en España este año y que se salga por completo de la estadística. Los hemos vivido también a finales de abril y en la ola de calor del 18 al 25 de agosto, en ambos casos aproximadamente entre 5 y 7 días de duración. En España un total de 65 días del presente 2023 y del pasado 2022 han sido los más cálidos desde que hay registros a fecha de 9 de octubre de 2023. A nivel global el dato es aún mucho más llamativo. Prácticamente desde finales de abril de 2023 el planeta lleva experimentando de manera ininterrumpida sus días más cálidos de la era instrumental aunque bien sabemos que esto es extensible a miles de años en el pasado. Hay quien establece que la evolución del clima a lo largo de este año, muy especialmente del comportamiento de la temperatura a nivel global, obedece a la rama superior del margen de incertidumbre que los modelos climáticos predecían hace unos años; lo cierto es que estamos viviendo récords de calor por todo el mundo con una inusitada frecuencia. Los récords son continuos y simultáneos con una frecuencia espacial y temporal desconocida hasta ahora. Más de 100 países han registrado algún tipo de récord este año, en ocasiones por bastantes grados y algunas anomalías no dejan de sorprender a científicos de todo el mundo, por sus fuertes repercusiones. Además encontramos como en regiones donde deberían imperar condiciones frías se alcanzan temperaturas veraniegas. Es el caso de lo que ha ocurrido en buena parte de Sudamérica las últimas semanas.  Una gráfica que ejemplifica muy bien lo anterior la vemos en la siguiente figura, generada por el servicio de cambio climático del Programa Copernicus.

Temperatura diaria global del aire en superficie (°C) desde el 1 de enero de 1940 hasta el 30 de septiembre de 2023, representada como series temporales para cada año. 2023 y 2016 (último año en el que se registró un el fenómeno de El Niño de forma clara) se muestran con líneas gruesas sombreadas en rojo brillante y rojo oscuro, respectivamente. El resto de años se muestran con líneas finas y sombreadas según la década, desde el azul (década de 1940) hasta el rojo (década de 2020). Fuente: ERA5, Servicio de Cambio Climático de Copernicus/ECMWF. Se observa cómo la temperatura media global lleva siendo la más alta a nivel histórico para la práctica totalidad de los días de este año desde finales de abril. Esta temperatura ha alcanzado el 1,5ºC sobre la referencia preindustrial durante buena parte del verano boreal (franja sombreada en gris).

Volvemos a nuestra Península: Se ha hablado mucho de que 2022 fue el año más cálido en la España desde que hay registros. A día de hoy 2023 ya lo ha rebasado y es muy probable que esto se confirme a finales de año.

Las desviaciones sigma, ¿qué son y por qué nos sirven para categorizar los episodios?

Las anomalías, entendidas como desviaciones respecto a un promedio, no son a menudo suficientes por sí solas para caracterizar la excepcionalidad de los valores de temperatura. La desviación estándar, simbolizada por una sigma minúscula, σ y, a veces, denominada anomalía estandarizada, cuantifica el grado de variación de los valores de un conjunto de datos.

Por ejemplo, una variación de +2 °C puede ser más significativa en una región con temperaturas que oscilen de manera más frecuente y estable respecto a un valor que otra de +3 °C en una región con una variabilidad más grande.

Un ejemplo muy claro de mayor variabilidad en el clima de nuestra Península lo encontramos en las precipitaciones de tipo mediterráneo frente a las de origen atlántico. A veces  la desviación estándar de las precipitaciones acumuladas en una variedad de escalas temporales es incluso mayor que el promedio. Esto se explica en base a un comportamiento muy errático donde años con grandes temporales de levante o lluvias torrenciales muy concentradas pueden superar con creces lo que llueve incluso a lo largo de años enteros. En la zona cantábrica lo habitual es que llueva de manera mejor repartida y que haya muchos días de precipitación a lo largo del año. En cuanto a la temperatura los climas continentales de interior suelen tener casi siempre mayor variabilidad que los costeros, siempre atemperados por el efecto regulador de las masas de agua.

Aquí tienes una gráfica de una distribución normal de temperaturas en un periodo; este es un comportamiento idealizado y perfectamente simétrico, y en la práctica nunca es exactamente así pero lo importante es fijarse en la desviación estándar σ. Si la distribución es más ancha la desviación es mayor, lo que se traduce en una variabilidad más grande.

(tomada de J.C. Moore Online » Blog Archive The Link between Global Warming and Extreme Weather – J.C. Moore Online (jcmooreonline.com))

En la siguiente gráfica te mostramos la evolución de la temperatura máxima sobre el conjunto de la Península, en un día cualquiera del año, el 1 de agosto. La evolución se extiende desde 1961 hasta 2021, un total de 61 años. Gracias a los productos que genera el área de climatología y aplicaciones operativas de AEMET es posible realizar un promedio para una serie de puntos que cubren toda la Península, de modo que obtenemos información muy robusta sobre el comportamiento de la temperatura.

La línea roja es el promedio desde 1961 hasta 2021, las líneas azules definen una desviación estándar de la estadística y la verde dos desviaciones estándar. Observa como el día 1 de agosto del año 2003 “se sale” de esas dos desviaciones estándar.

¿Cómo podemos combinar la intensidad y persistencia de los episodios como el actual que «se salen de lo normal” por mucha diferencia?

Una posibilidad radica en definir un umbral de duración y de superación de un valor térmico. Los eventos 2σ-3 σ, cuyos valores de temperatura superan la desviación estándar por dos o tres veces  (línea verde en el ejemplo anterior), son ya muy extremos ya que este valor suele rondar con frecuencia el percentil 99 de la estadística. Eventos 2σ y 3σ se están repitiendo por todo el planeta los últimos años.

Es muy importante volver a insistir en que, en el caso de la península ibérica, hacemos un promedio para todos los puntos. España es un país con muchísimas particularidades climáticas, debido a estar en una región del planeta donde la atmósfera es especialmente variable, sobre todo porque recibe la influencia y la llegada de masas de aire de muy distinta naturaleza. Además su orografía es muy compleja y por otro lado también está rodeado de mares con características muy diferentes. Los episodios de calor pueden ser extremos en una región o lugar concreto pero no en otros, es decir, no todos los episodios dan anomalías tan sobresalientes sobre el conjunto de la  Península. Esto lo hemos visto este año en verano durante algunas olas de calor. Por ejemplo en los alrededores de Valencia o en ciudades de la provincia de la Costa del Sol como Málaga los vientos de poniente sostenidos tienen efectos muy claros de disparo de temperatura. Otro ejemplo lo encontramos en las costas de Euskadi y Cantabria con el viento sur. Lo habitual es que las masas de aire afecten a una parte de la Península y un efecto local, a menudo relacionado con un viento seco y recalentado, magnifique un récord. El promedio sobre el área total filtra esa variabilidad y elimina o minimiza de algún modo los episodios particulares. Los eventos con una gran desviación estándar y temperaturas alcanzadas muy altas sobre un área muy grande se explican en base a la persistencia de una masa de aire de miles de kilómetros de extensión, afectando de lleno a la Península, que es exactamente lo que está ocurriendo esta y la pasada semana.

Por otro lado cuanto mayor sea la extensión sobre la que promediamos la temperatura más difícil es alcanzar esas anomalías de varias desviaciones estándar. Algo que ha asombrado a la comunidad de climatólogos en los últimos años son los valores de las desviaciones estándar que se asocian a la amplificación ártica (La amplificación ártica, su conexión con los fenómenos de latitudes medias y la ola de calor del 2020 en Siberia | Aemetblog). Esta zona del planeta, muy especialmente Groenlandia, el norte de Siberia y varios mares que circundan el polo norte han alcanzado desviaciones 3σ en los últimos años (sobre todo desde 2016) durante más de una semana (a veces incluso meses) y sobre millones de kilómetros cuadrados. Este es el mejor exponente de que la temperatura aumenta a una velocidad sin precedentes en muchos miles de años y que el epicentro del calentamiento global está precisamente en esa zona del planeta, tal y como, por otra parte, siempre han predicho los modelos.

Otro ejemplo que se ha comentado mucho este año lo encontramos en la temperatura de la superficie marina sobre el Atlántico norte o también la extensión del hielo marino antártico. En este último caso se han alcanzado puntualmente incluso los 5σ. Y, ahora que acabamos de finalizar septiembre de 2023, que es ya con gran diferencia el mes más cálido de todo el registro instrumental, las primeras estimaciones indican que la temperatura media global ha rondado los 4.5σ sobre la referencia 1981-2010. En términos de periodos de retorno esto se traduciría en una ocurrencia cada 300000 años en un clima no perturbado.

Volviendo a la Península, ¿cuántos días o episodios han superado los 2σ desde mediados de siglo pasado?, ¿son más ahora que antes?, ¿lo hacen por más diferencia? En el siguiente gráfico de dispersión se muestran los años en el eje «y» y los días del año en el eje «x». Cuando en un día concreto se superan las 2σ en la temperatura media se marca con un punto azul. El tamaño del punto es proporcional a las veces que se supera ese valor. Un día con desviación 2σ sería el punto de menor tamaño y los días más extremos, los de punto más grueso, pueden llegar a 3σ o incluso a 3.5σ. Respecto a la duración de los episodios, queremos destacar los que mantienen su persistencia varios días, al menos cinco días durante ocho consecutivos. En la gráfica se ve muy bien que algunos episodios son intensos pero cortos, y no superan las dos desviaciones estándar más de uno o dos días. En rojo se han marcado los episodios que si cumplen la anterior premisa. Son un total de 19 desde 1950.

En la siguiente tabla listamos precisamente estos episodios marcados en rojo.

Del análisis del gráfico y tabla anteriores podemos obtener dos conclusiones principales:

1) Se observa claramente en la gráfica que hay una mayor densidad y tamaño de puntos en los años del presente siglo y muy especialmente de estos dos últimos años. Esto da una clara idea de que los fenómenos de temperaturas extremas en prácticamente cualquier época del año se nos multiplican y se amplifican. Esa percepción social de que se está repitiendo con mayor frecuencia el calor cada vez más extremo y los episodios de altas temperatura en épocas del año no habituales se corrobora con los datos. Tanto es así que desde el año 2000 se han producido dos terceras partes de los eventos y desde los últimos días de 2021 hemos tenido siete episodios de las características descritas, más de un tercio del total. Tres de ellos han ocurrido además en verano y se corresponden con las olas de calor de junio y julio de 2022, y del 18 al 25 de agosto de este año.

2) Los episodios más intensos y a la vez muy persistentes aparecen de forma especialmente frecuente en verano y en la segunda parte del año hasta enero aunque curiosamente no lo hacen en los meses de febrero y marzo.

La primera conclusión es sencilla de explicar y es claramente asociable al calentamiento global y a su mayor frecuencia de extremos cálidos. Otra forma de ver lo anterior es representando la ocurrencia de los eventos como función de los años.

Como se ve en la gráfica anterior casi una quinta parte de los episodios 2σ desde 1950 han ocurrido sólo en los dos últimos años y más de la mitad desde 2010. En el caso del trimestre de verano esta desproporción es todavía mucho más acusada.

Todavía podemos ir un poquito más allá y aproximarnos más al comportamiento de la frecuencia/intensidad de manera conjunta. En la gráfica anterior se suma para cada año el valor del número de desviaciones estándar para todos los eventos 2σ o superiores de ese año.

A nivel episódico, los 3 eventos que encabezan el ranking persistencia/intensidad han ocurrido desde 2017. Son de hecho los más persistentes: 2 de ellos, con 9 días de duración, comprendieron del 9 al 17 de junio de 2017 y del 13 al 21 de junio de 2022 y, el resultado que finalmente esperábamos, con 16 días de duración el episodio actual que estamos viviendo esta primera quincena de octubre se convierte en el más extremo de todos. Hay que indicar que en este último caso se han añadido valores pronosticados para los 3 próximos días y que dan continuidad a los observados durante las dos últimas semanas. Esta es una tendencia absolutamente preocupante ya que estos eventos tienen consecuencias de elevado impacto. Sólo hay que pensar en los incendios forestales de junio de 2017 y 2022 en la Península (sin precedentes en zonas de Portugal, Castilla y León, Cataluña o Navarra) y que son totalmente coincidentes con el pico de calor acontecido en las fechas citadas. El sector forestal y de extinción de incendios nos lo confirma: son este tipo de episodios los que conllevan un déficit de vapor de agua y un estrés hídrico especial sobre la vegetación, lo que da a lugar a que los grandes incendios forestales estén garantizados.

En cuanto a la segunda conclusión nos gustaría explicar por qué estos eventos aparecen especialmente en ciertas épocas del año, pero esto requiere investigación del comportamiento de los patrones atmosféricos en un marco de dinámica global y análisis de datos que no son sencillos de realizar. Si que podemos avanzar que la especial ocurrencia de estos episodios entre septiembre y diciembre es más sobresaliente si se tienen sólo en cuenta las temperaturas máximas pero si se añaden las mínimas (y por tanto se calculan las medias diarias que han sido el objeto de esta contribución) los episodios de verano como los de este y el pasado año ganan mucho protagonismo.

Reflexiones finales

A medida que las temperaturas se disparan y los eventos extremos aparecen en épocas que no solían hacerlo es evidente que el refranero popular va perdiendo sentido. Este año el veranillo de San Miguel ha sido engullido por un evento de temperaturas nunca antes vistas en esta época del año, o incluso en cualquier otra. Por dar otro ejemplo, nunca antes las deseadas aguas de abril fueron tan ausentes como lo han sido este año. La sequía ha sido muy dañina en España en la primera parte de la primavera, agravada precisamente por uno de los episodios de calor que han aparecido anteriormente, el de finales de abril de 2023, con casi 40°C en zonas de Andalucía.

Otra conclusión muy a destacar es que estas tendencias no son exclusivas de la península ibérica. Otras regiones de latitudes medias del hemisferio norte si han sufrido eventos estivales este o el pasado año y que, de forma relativa, superan claramente al actual en la Península. Algunos ejemplos los tenemos en las olas de calor que han sucedido en países como Mexico, Japón o algunos estados sureños de Norteamérica estos pasados meses o, sobre todo, la que sufrió el sureste de China durante semanas y semanas del verano de 2022.

En este escenario, la rareza del episodio actual en la Península, cuyo récord en un encaje histórico debería perdurar decenas de años o siglos en un clima estacionario, sabemos que tiene los días contados y que, muy pronto, quizá ya el próximo año, será superado por otro. Esta es la esencia del término crisis climática porque trae consigo efectos muy negativos que van a condicionar absolutamente nuestra existencia. Ejemplos muy claros de los impactos de estos episodios son las grandes perturbaciones a los ciclos agrarios o a la salud de los ecosistemas, el aumento del riesgo de grandes incendios forestales (incluidos hábitats de montaña donde los incendios grandes no han sido posibles hasta ahora) y los fallecimientos anticipados debido al efecto de las altas temperaturas, un problema capital de salud pública.

Sabemos que lo que estamos observando en 2022 y 2023, en cuanto a la especial ocurrencia de estos fenómenos, no acaba aquí, es más, tenemos la seguridad total de que no ha hecho más que empezar. Uno de los indicios más claros a corto plazo (climático) nos lo ofrecen las previsiones estacionales de los modelos climáticos globales que, hasta ahora, jamás han apuntado tan claro a una probabilidad tan generalizada de sufrir anomalías a lo largo y ancho del planeta, sin duda potenciadas por la fase del Niño del fenómeno ENSO.

Así pues, las tendencias actuales sobre ocurrencia de extremos cálidos se acentuarán en el futuro. Aunque algunos artículos ahondan en resultados de modelización climática que se han particularizado para la Península es necesario profundizar en  su estudio y hacer uso de las ciencias de datos para ello, como ya hacen en muchos centros de investigación cuando analizan extremos climáticos. Por otro lado sería de gran interés el hacer una aproximación al estudio de la posibilidad de que algunas situaciones atmosféricas que nos afectan a nivel sinóptico sean ahora más frecuentes que hace unas décadas. En los últimos tiempos se habla mucho de la ralentización de la corriente en chorro, de que la amplitud de algunas ondas de escala planetaria es mayor o de la prevalencia de ciertos patrones de bloqueo pero lo cierto es que hay muchos resultados contradictorios al respecto y que particularizar para una zona concreta como la Península y extraer conclusiones rotundas sigue siendo un desafío. A día de hoy lo que tenemos más claro es que las altas presiones de origen subtropical tienen mucho mayor peso en la temporalidad anual y duración con la que aparecen, muy especialmente en verano. Esto está haciendo que los veranos “climatológicos” estén ya extendiéndose de mayo a octubre, como por otro lado estudios de AEMET ya han demostrado en varias ocasiones.

Agradecimientos: a José Ángel Nuñez por su contribución a que sean los datos los que hablen por si sólos.