Qué son las marejadas ciclónicas y por qué son tan peligrosas cuando hay huracanes y tifones

En los huracanes y tifones que han azotado este fin de semana las costas de Filipinas y las dos Carolinas, en Estados Unidos, hay algo que preocupa más que los fuertes vientos: el agua.

En forma de lluvia e inundaciones masivas, el agua es la que causa la mayor parte de la devastación en una zona azotada por fuertes huracanes, ciclones y tifones incluso después de que éstos ya hayan rebajado su intensidad, advierten expertos de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica de Estados Unidos (NOAA, por sus siglas en inglés).

Y una de las peores formas más catastróficas en las que se pueden producir las inundaciones es a través de las llamadas marejadas ciclónicas(storm surges, en inglés). Éstas son a menudo la mayor amenaza para la vida y los bienes materiales de un huracán, asegura la NOAA.

De acuerdo con esta institución, de las más de 1.500 muertes del huracán Katrina en 2005 la mayoría se debieron directa o indirectamente a una marea de tormenta.

Pero, ¿qué son?

"Columnas de agua"

La definición que ofrece el Centro Nacional de Huracanes de los Estados Unidos (NHC, por sus siglas en inglés) es "el aumento anormal del agua en la costa del mar o de un lago, producida por los vientos fuertes de un ciclón que ha llegado a tierra y por la baja presión de la tormenta".

En ese sentido las marejadas ciclónicas no deben ser confundidas con la mareas de tormenta, que son un aumento anormal del nivel del agua causado por la combinación de la marejada ciclónica con la marea astronómica (es decir, la marea normal).

La NOAA explica que las marejadas ciclónicas se dejan sentir como "columnas de agua empujadas hacia el interior por los fuertes vientos que se mueven ciclónicamente alrededor de una tormenta".

Estas marejadas ciclónicas pueden desplazarse varios kilómetros tierra adentro, llegando a zonas apartadas del litoral como ocurrió con huracanes como el Katrina en 2005, Ike en 2008 o más recientemente Florence en Carolina del Norte y del Sur.

Según el Centro Nacional de Huracanes, el fenómeno es apenas observable cuando los vientos golpean sobre aguas profundas.

Pero una vez que el huracán se acerca a tierra y a fondos menos profundos, el agua que es empujada verticalmente por estos vientos ya no puede descender lo suficiente al suelo oceánico, lo que las empuja hacia arriba.

Y por eso la peligrosidad de las marejadas ciclónicas no depende solo de la velocidad del viento, si no de varios factores, entre ellos la velocidad de avance de la tormenta, su tamaño, el ángulo de aproximación a la costa, la presión central, la forma y otras características del litoral como si tiene una pendiente pronunciada o no o si tiene bahías y estuarios.

De hecho, la escala de vientos utilizada para describir la potencia de los huracanes, no es necesariamente indicativa del nivel de marejadas que pueden producirse.

Por ejemplo, el Huracán Charley, un huracán categoría 4 que azotó Florida en 2004, produjo una marejada ciclónica de 6 a 8 pies (1,80 a 2,40 metros) cuando tocó tierra, mientras que el huracán Ike de 2008, que impactó Texas con vientos de categoría 2 produjo marejadas ciclónicas de 20 pies (6 metros) de altura.

La fuerza del aire en cualquier caso puede hacer arrastrar el agua a kilómetros de la costa, incluso a zonas secas con un suelo que no está preparado para absorber toda esa agua inundando hogares, carreteras y causando muertes por ahogamiento, la principal causa de deceso durante el Katrina.

Además, el peso del agua puede destrozar infraestructuras que no están preparadas para soportar esa fuerza.

Las consecuencias de las marejadas ciclónicas en aguas oceánicas cálidas como las de Carolina del Norte y del Sur y en Filipinas son peores, porque los vientos se alimentan del vapor de agua y cuando al agua está más caliente, hay más energía con la que alimentar al huracán.

 

Cuál es el estado del agujero de la capa de ozono y a qué países de América Latina afecta más

El agujero en la capa de ozono sigue existiendo, aunque en la comunidad científica hay optimismo de que su tamaño se reduzca.

El ozono es un gas incoloro que forma una tenue capa en la atmósfera y absorbe los componentes dañinos de la luz solar, conocidos como "ultravioleta B" o "UV-B", protegiendo a los humanos de los riesgos de contraer cáncer de piel o cataratas, entre otras enfermedades.

Pero en los últimos cien años, la actividad del hombre hizo que la capa de ozono comenzara a deteriorarse.

Por eso, cuando en 1985 se descubrió que tenía un agujeroy muy grande en el Polo sur, se encendieron las alarmas mundiales.

Dos años más tarde se firmó el Protocolo de Montreal para proteger la capa de ozono, reduciendo la producción y comercialización de varias sustancias que la dañaban.

En el marco del Día Mundial de la Preservación de la Capa de Ozono que se celebra este 16 de septiembre, en BBC Mundo nos preguntamos, ¿cuál es la salud de la capa de ozono?

Paciente en recuperación

Según la última medición de la Administración Nacional de la Aeronáutica y del Espacio de Estados Unidos (NASA), el tamaño del agujero de la capa de ozono en septiembre de 2018 es de 23 millones de km2, casi la misma cantidad de superficie que América del norte (24,7 millones de Km2).

Pero pese a este hueco, la cantidad de moléculas de ozono en la atmósfera en todo el planeta es "bastante constante, con una reducción de cerca del 2% en los últimos años", dice Stephen Motzka, investigador químico de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica de EE.UU. (NOAA, por sus siglas en inglés).

"Aunque no hay indicios de que haya una recuperación completa de la capa de ozono, ciertamente hay una mejora en la disminución de la concentración de los gases que causan el deterioro del ozono", afirma Motzka a BBC Mundo.

En 2017, según la NASA, en su momento álgido el agujero tenía un tamaño de 12,2 millones de kilómetros cuadrados, el menor registrado desde 1988.

Los expertos esperan que el agujero se reduzca a niveles de 1980 para el año 2070.

¿Por qué el agujero está en la Antártida?

En 1986, la investigadora estadounidense Susan Solomon mostró que el ozono estaba siendo destruido por la presencia de moléculas que contienen cloro y bromo que vienen del clorofluorocarbonos (CFC).

Estos gases se encontraban en casi todo, desde aerosoles para el cabello hasta en los refrigeradores y las unidades de aire acondicionado, y fueron prohibidos en 2006.

Cuando tratamos de ubicar en el planeta dónde está el daño a la capa de ozono miramos a la Antártida.

"Cuando hablamos del agujero de ozono nos referimos a Antártida porque es allí donde la reducción de ozono es más notoria y más grande durante un momento particular del año, cuando es primavera (septiembre-noviembre)", explica Motzka.

El frío extremo y las grandes cantidades de luz ayudan a producir lo que se denominan nubes estratosféricas polares.

En estas nubes frías se produce la química del cloro y bromo que destruye el ozono.

¿Qué países están más afectados por el agujero?

Con el daño en la capa de ozono, los peligrosos rayos ultravioletas del Sol tienen vía libre para caer a la superficie de la Tierra.

Es por eso que algunos países en América Latina están más perjudicados que otros por el aumento en los niveles de radiación.

"Los países con altas latitudes en el hemisferio sur pueden tener mayor exposición y verse más afectados por el daño de la capa de ozono sobre la Antártida", dice Motzka.

Y aquellos como Argentina y Chile que están más cerca del agujero, son los más vulnerables, señala el experto.

Sustancias peligrosas

En mayo de este año, un estudio liderado por Motzka reportó que, en algún lugar de Asia, se están generando emisiones de sustancias químicas prohibidas que deterioran la capa de ozono.

Las sustancias a la que hacía referencia son los mismos clorofluorocarbonos (CFC-11), una combinación de flúor, carbono y cloro.

Unos meses después, la Agencia de Investigación Ambiental (EIA), basada en Reino Unido, dijo que esos gases podían provenir de los aislantes de espuma de poliuretano para uso doméstico producidos en China a precio reducido, aunque todavía se está investigando.

Ahora quedará en manos de los países firmantes del Protocolo de Montreal tomar medidas sobre este problema en la próxima reunión que será en noviembre de este año en Ecuador.

"Para que la capa de ozono se recupere necesitamos que los controles de Protocolo de Montreal se cumplan. Es decir que las emisiones de gases que perjudican a la capa de ozono y las concentraciones sigan cayendo", asegura Motzka a BBC Mundo.

Pero el experto no pierde las esperanzas. "Soy aún optimista sobre la recuperación de la capa de ozono en el futuro", dice.

Henri Poincaré, el profeta del caos que probó que hay problemas imposibles de resolver

Es la pesadilla de todo matemático.

Henri Poincaré había verificado cada paso de su argumento. Su prueba acaba de recibir un premio matemático de la Academia de Ciencias en Suecia.

Pero uno de los jueces planteó una pregunta sobre uno de los pasos y Poincaré se dio cuenta de que había cometido un grave error.

Ese alarmante error, sin embargo, llevó a Poincaré a realizar un descubrimiento matemático extraordinario.

Destellos

Henri Poincaré es uno de los gigantes de las matemáticas y uno de los genios de la historia. Además de matemático, fue astrónomo y físico teórico.

Como la mayoría de los contemporáneos de finales del siglo XIX, comenzó su vida creyendo en un Universo de relojería: un Universo gobernado por leyes matemáticas y totalmente predecible.

En este sentido, su enfoque de las matemáticas no era diferente al de Sir Isaac Newton 200 años antes.

Poincaré era un gran creyente en la "intuición matemática".

"Un científico digno de su nombre, sobre todo un matemático, experimenta en su trabajo la misma impresión que un artista; su placer es igual de grande y de la misma naturaleza", dijo.

Con su portentosa memoria, solía resolver los problemas completamente en su cabeza y, una vez resueltos, escribía rápidamente los resultados.

Sobre cómo llegó a la respuesta al reto que le había valido el premio de la Academia de las Ciencias contó:

"Todos los días me sentaba en mi mesa de trabajo, me quedaba una o dos horas, probaba una gran cantidad de combinaciones y sin obtener resultados".

"Una noche, contrariamente a mi costumbre, me tomé un café y no pude dormir".

"Las ideas se levantaron en las multitudes; las sentí colisionar hasta que se entrelazaron en pares, por así decirlo, formando una combinación estable. A la mañana siguiente solo tuve que escribir los resultados, lo que me llevó unas horas.

"El pensamiento es solo un destello entre dos largas noches, pero este destello lo es todo".

Antes de que todo se tornara caótico...

En 1885, el Rey Oscar II de Suecia y Noruega decidió celebrar su 60 cumpleaños ofreciendo un premio matemático.

Tres matemáticos eminentes fueron convocados para elegir un desafío matemático apropiado y juzgar las respuestas.

La pregunta que plantearon fue: ¿podemos establecer matemáticamente si el Sistema Solar continuará girando como un reloj, o es posible que en algún momento futuro, la Tierra se salga de órbita y desaparezca de nuestro sistema planetario?

Cuando Poincaré comenzó a explorar y encontró que estaba entrando en un territorio matemático increíblemente difícil.

Para simplificar un poco las cosas, comenzó estudiando un sistema con solo dos planetas. Isaac Newton ya había demostrado que sus órbitas serían estables. A partir de ahí, pasó a analizar qué sucede cuando se agrega otro planeta a la ecuación.

El problema es que, tan pronto como tienes tres cuerpos en un sistema, la Tierra, la Luna y el Sol, por ejemplo, la cuestión de si sus órbitas son estables se vuelve muy complicada, tanto que ya había dejado perplejo al poderoso Newton.

"Considerar simultáneamente todas estas causas de movimiento y definir estos movimientos mediante leyes exactas que admitan el cálculo fácil excede, si no me equivoco, el poder de cualquier mente humana", escribió el físico y matemático británico.

Sin inmutarse, Poincaré se puso a trabajar. Y aunque no pudo descifrar el problema por completo, el documento que presentó sobre el llamado "problema de 3 cuerpos" fue más que suficientemente brillante para ganar el premio del rey Oscar.

"A partir de ese momento, el nombre de Henri Poincaré se hizo conocido por el público, que luego se acostumbró a considerar a nuestro colega ya no como un matemático de particular promesa sino como un gran erudito del que Francia tiene derecho a estar orgullosa", señaló matemático Gaston Darboux, entonces secretario permanente de la Academia Francesa de Ciencias.

Al borde del caos

Fue cuando se estaba por publicar la solución de Poincaré en una edición especial de la revista de la Real Academia Sueca de Ciencias, Acta Mathematica, que salió a la luz el error en su trabajo.

Poincaré telegrafió al presidente de los jueces Gösta Mittag-Leffler para contarle la mala noticia, con la esperanza de limitar el daño.

"Las consecuencias de este error son más serias de lo que pensé en un principio. No voy a ocultarte la angustia que este descubrimiento me ha causado (...) No sé si todavía pensarás que los resultados que quedan merecen la gran recompensa que les has otorgado. Te escribiré extensamente cuando pueda ver las cosas más claramente", decía el telegrama.

Además, trató de evitar que la revista se imprimiera: publicar un documento erróneo en honor del rey sería un desastre.

Mittag-Leffler estaba "extremadamente perplejo" al escuchar las noticias.

"No es que dude que tus escritos serán, en cualquier caso, considerados como la obra de un genio por la mayoría de los geómetras y que serán el punto de partida para todos los esfuerzos futuros en la mecánica celeste. Por lo tanto, no pienses que lamento haberle otorgado el premio", le contestó el matemático sueco.

"Pero lo terrible es que tu carta llegó demasiado tarde y su trabajo ya se ha distribuido", agregó.

La reputación de Mittag-Leffler estaba en juego por no haber recogido el error antes de que hubieran otorgado públicamente el premio a Poincaré.

"Por favor, no digas una palabra de esta historia lamentable a nadie. Te daré todos los detalles mañana", le pidió a su colega francés y pasí las siguientes semanas tratando de recuperar las copias impresas sin levantar sospechas sobre el embarazoso error.

Mittag-Leffler le sugirió a Poincare que pagara por la impresión de la versión original. Poincaré, que estaba mortificado, lo hizo, a pesar de que la cuenta llegó a más de 3.500 coronas, 1.000 más que el premio que había ganado originalmente.

El grave error de suponer

Como cualquier matemático diligente (o quizás obsesivo), Poincaré trató de corregir su error, de entender dónde y por qué se había equivocado.

Se dio cuenta que sencillamente no estaba bien aproximar de la forma que él había sugerido: su suposición de que un pequeño cambio en las condiciones iniciales resultaría en un pequeño cambio en el resultado era incorrecta.

"Poincaré fue capaz de demostrar que es posible tener un sistema que se puede definir de manera muy sencilla y, sin embargo, puede producir movimientos realmente muy complicados, que se pueden entender pero no predecir. Y esa es una desviación radical del estándar que se tenía hasta entonces", explica el matemático y astrónomo Carl Murray.

En 1890, Poincaré escribió un segundo documento extenso en el que explicaba su creencia de que pequeños cambios podrían hacer que un sistema aparentemente estable se descompense repentinamente.

Esas mariposas

Lo que Poincaré demostró, tras sobreponerse de la angustia, es que existen ciertos problemas en el mundo para los cuales las matemáticas no pueden predecir la solución.

Efectivamente: esa poderosa disciplina que muchos consideran como la reina de las ciencias tiene límites.

Es el llamado "efecto mariposa": la noción de que una mariposa agitando sus alas hace pequeños cambios en la atmósfera que posiblemente podrían causar un tornado en Tokio.

Fue el nacimiento de la teoría del caos, uno de los conceptos más importantes del siglo pasado y una nueva rama matemática que está en el corazón de muchos sistemas naturales, desde cómo la población de una determinada especie varía con el tiempo hasta el ritmo de tu corazón, desde el Sistema Solar hasta nuestro clima.

Una teoría que cambió nada menos que nuestra comprensión del Universo.

El caos es la partitura en la que está escrita la realidad*

El caos hace que predecir el futuro sea tremendamente difícil.

Eso no quiere decir que el caos sea la matemática de la aleatoriedad o la probabilidad. Un sistema caótico sigue estando controlado por estrictas ecuaciones matemáticas pero, y esa fue la gran sorpresa, un cambio muy pequeño en las condiciones iniciales puede conducir a resultados muy diferentes.

Y en caso de que todavía te estés preguntando lo mismo que el rey Oscar hace 134 años -¿Es estable nuestro Sistema Solar?-, recientes modelos de computador señalan que a pesar de miles de años de estabilidad, es "posible" que una pequeña perturbación causada por un asteroide rebelde sea suficiente para despedazar nuestro sistema planetario.

Pero los modelos de computadora no son matemáticas. Y, hasta el día de hoy, una solución puramente matemática a este problema sigue eludiéndonos.

* "Trópico de Cáncer" (1934), Henry Miller