Por qué el clima oscila sin chirridos ✛

Original: "Statistics of stochastic entropy for recorded transitions between ENSO states"

arXiv:2507.10516 · 2025-07-14 · CC BY 4.0 · 1 min

Mecánica estadística Física Atmosférica y Oceánica Análisis de Datos, Estadística y Probabilidad

Las fases cálidas y frías del Pacífico se suceden de manera ordinaria, no como catástrofes raras.

El columpio va y viene. A veces con fuerza, a veces apenas se nota. El océano Pacífico también oscila: el agua cálida frente a las costas de Perú da paso a agua fría, y eso cambia el clima en medio planeta. La fase cálida se llama El Niño, y la fría, La Niña. Juntas forman el ENSO, el columpio climático.

Los científicos siguen ese columpio con un solo número: la diferencia de presión del aire entre la isla de Tahití y la ciudad de Darwin, en Australia. Ese número se registra cada día. El autor del nuevo estudio tomó todos los registros desde 1991 hasta 2023 y se preguntó: ¿cuán inusuales son las propias transiciones de una fase a otra? Para ello comparó la probabilidad del camino directo con la del camino inverso. Si el camino directo es mucho más probable, la transición fue brusca e inusual.

Resultó que, de 11 transiciones, solo una estuvo cerca de ser inusual: la de la fuerte La Niña de 1999–2000 al moderado El Niño de 2002–2003. Todas las demás son como el balanceo normal de un columpio.

Antes no estaba claro si se podía medir así las transiciones climáticas. Ahora se sabe que sí, y que casi todas son normales. Eso significa que el columpio climático se mueve sin chirridos. Y si alguna transición resultara demasiado brusca, sería una señal de que algo está cambiando en el sistema.

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El Niño se traduce literalmente del español como «niño», y La Niña como «niña». Los nombres surgieron porque la corriente cálida frente a las costas de Perú solía aparecer cerca de la Navidad, asociándose con el niño Jesús.

\Delta S(\vec{s}) = -\ln\frac{p(s_{t_f}; \{s_{t_i},\ldots,s_{t_{f-1}}\})}{p(s_{t_i}; \{s_{t_{i+1}},\ldots,s_{t_f}\})}

Logaritmo del cociente de probabilidades de las trayectorias directa e inversa del índice SOI

p_t^*(s) = \frac{1}{Z_t^*}\exp\left[\frac{a\beta+2b\alpha^2}{\alpha^2\sqrt{4\alpha^2\gamma^2-\beta^2}}\arctan\left(\frac{\beta+2\alpha^2(s-\Phi(t))}{\sqrt{4\alpha^2\gamma^2-\beta^2}}\right)\right]\left(\gamma^2+\beta(s-\Phi(t))+\alpha^2(s-\Phi(t))^2\right)^{-(1+\frac{a}{2\alpha^2})}

Distribución de probabilidad de los valores del SOI dado un protocolo de fondo

ds = D_1(s,t)\,dt + \sqrt{2D_2(s,t)}\,dW_t

Dinámica del SOI con deriva y ruido multiplicativo

Científicos

Ludwig Boltzmann James Clerk Maxwell Rudolf Clausius Jacob Bekenstein Stephen Hawking Edward Witten

Conceptos

ENSO El Niño index El Niño-Southern Oscillation Multivariate ENSO Index ERSST spring predictability barrier Southern Oscillation La Niña Jin-Timmermann model recharge oscillator model NOAA CPC interannual variability TAO/TRITON moorings natural variability Warm water volume relative ONI stochastic dynamical system seasonal cycle mixed mode oscillations Westerly wind burst

Soy el autor

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