Por qué hace más frío en invierno

El invierno es una de las cuatro estaciones de las zonas templadas. Sigue al otoño y precede a la primavera. Esta estación se caracteriza por días más cortos, noches más largas y temperaturas más bajas a medida que nos alejamos de la línea ecuatorial. Es la estación más fría del año en el hemisferio Norte y sus características son inevitablemente definidas en contraste con las otras estaciones del año, ya que durante los días invernales las temperaturas son más bajas y hay menos horas de luz solar. Estas características se acentúan a medida que nos alejamos de los trópicos y nos acercamos a los círculos polares.

Definiciones astronómicas y estacionales del invierno

Desde un punto de vista astronómico, el solsticio de invierno comienza el día 21 de diciembre en el hemisferio boreal y el 21 de junio en el hemisferio austral, y termina con el equinoccio de primavera, alrededor del 21 de marzo en el hemisferio norte y del 22 de septiembre en el hemisferio sur, variando las fechas levemente según el año. El hecho de que la órbita de la Tierra sea elíptica se traduce en una duración menor del invierno en el hemisferio norte y mayor respecto a este en el sur, ya que en julio se produce el afelio, durante el invierno austral, y en enero el perihelio durante el boreal.

En el hemisferio sur, el invierno se extiende de junio a septiembre. En el hemisferio norte, algunas autoridades definen el periodo invernal basándose en puntos fijos astronómicos (es decir, basándose únicamente en la posición de la Tierra en su órbita alrededor del Sol), independientemente de las condiciones meteorológicas. Desde el punto de vista astronómico, el solsticio de invierno, al ser el día del año con menos horas de luz, debería situarse en la mitad de la estación, pero el desfase estacional hace que el periodo más frío se produzca normalmente unas semanas después del solsticio.

En países celtas como Irlanda (que utiliza el calendario irlandés) y Escandinavia, el solsticio de invierno se considera tradicionalmente la mitad del invierno, y la estación invernal comienza el 1 de noviembre, en All Hallows, o Samhain. El invierno termina y comienza la primavera en Imbolc, o Candlemas, que es el 1 o 2 de febrero. Este sistema de estaciones se basa exclusivamente en la duración de los días.

Además, muchos países de Europa continental tendían a reconocer el día de San Martín (11 de noviembre) como el primer día natural del invierno. Este día cae en el punto medio entre las antiguas fechas julianas del equinoccio y el solsticio. El periodo de tres meses asociado a las temperaturas medias más frías suele comenzar a finales de noviembre o principios de diciembre en el hemisferio norte y se prolonga hasta finales de febrero o principios de marzo. Este "invierno termológico" es anterior a la definición delimitada por el solsticio, pero posterior a la definición de la luz diurna (celta).

Dado que, según casi todas las definiciones válidas para el hemisferio norte, el invierno abarca el 31 de diciembre y el 1 de enero, la estación se divide en años, al igual que el verano en el hemisferio sur. Cada año civil incluye partes de dos inviernos. Esto provoca ambigüedad a la hora de asociar un invierno a un año concreto, por ejemplo "Invierno 2018".

El invierno ecológico

El cálculo ecológico del invierno difiere del calendárico en que evita el uso de fechas fijas. Es una de las seis estaciones reconocidas por la mayoría de los ecólogos, que suelen utilizar el término «hibernal» para este periodo del año (las otras estaciones ecológicas son prevernal, vernal, estival, serotinal y otoñal). La estación hibernal coincide con el principal periodo de letargo biológico de cada año, cuyas fechas varían según los climas locales y regionales de las zonas templadas de la Tierra.

Adaptaciones biológicas al frío invernal

Comportamiento animal

• La migración es un efecto común del invierno en animales como las aves migratorias.
• La hibernación es un estado de actividad metabólica reducida durante el invierno.
• Algunos animales almacenan comida para el invierno y viven de ella en lugar de hibernar por completo.
• La resistencia se observa cuando un animal soporta el invierno pero cambia en aspectos como el color y la musculatura. El color del pelaje o del plumaje cambia a blanco (para confundirse con la nieve) y conserva así su coloración críptica durante todo el año.
• A algunos mamíferos con pelo les crece un pelaje más grueso durante el invierno, lo que mejora las cualidades de retención del calor del pelaje. El pelaje se desprende después de la estación invernal para permitir una mejor refrigeración.
• La nieve también influye en el comportamiento de los animales; muchos aprovechan sus propiedades aislantes excavando en ella.

Adaptaciones vegetales

• Algunas plantas anuales nunca sobreviven al invierno.
• Otras necesitan el frío invernal para completar su ciclo vital, lo que se conoce como vernalización.
• En cuanto a las plantas perennes, muchas pequeñas aprovechan los efectos aislantes de la nieve enterrándose en ella.
• Las plantas más grandes, sobre todo los árboles de hoja caduca, suelen dejar latente su parte superior, pero sus raíces siguen protegidas por la capa de nieve.
• Pocas plantas florecen en invierno, con la excepción del ciruelo en flor, que florece a tiempo para el Año Nuevo chino.

El frío en el ser humano y sus adaptaciones

Los animales homeotermos son capaces de mantener su temperatura corporal constante cuando llega el frío. Para ello necesitan reponer mediante el metabolismo el calor que pierden. Esa pérdida depende, por un lado, de la diferencia entre la temperatura del organismo y la del ambiente. Por otro, del grado de aislamiento. Por eso es importante contar con alimento abundante cuando llega el frío o, en su defecto, con depósitos de reservas.

Los seres humanos somos especiales. Somos homeotermos, sí, pero nuestra especie surgió en África y nuestro linaje homínido es africano. Evolucionamos en la sabana y muchas de nuestras características son claro reflejo de nuestra procedencia. Durante esa evolución nos quedamos prácticamente desnudos y desarrollamos una gran capacidad para sudar y refrigerarnos de una manera muy eficiente al evaporar el sudor sobre la superficie corporal. Tanto, que el desplazamiento a zonas frías nos obligó a vestir ropas con una capacidad de aislamiento adecuado a la temperatura de cada zona. A pesar de eso, la vida en lugares verdaderamente fríos ha exigido esfuerzos considerables para disponer de habitación confortable (gastando en calefacción), vestir ropas de abrigo y conseguir el alimento necesario para comer más.

Cuando los sensores de temperatura que tenemos repartidos por diferentes lugares del cuerpo detectan la bajada térmica, informan al hipotálamo, una estructura nerviosa en el interior del encéfalo. Este responde dando las órdenes debidas, tanto al sistema endocrino como al nervioso. Ciertas órdenes provocan cambios en la circulación sanguínea periférica y en la disposición del pelaje, de manera que se aumenta el grado de aislamiento. Otras elevan la actividad metabólica. En esos ajustes intervienen hormonas tales como la adrenalina, la noradrenalina y las tiroideas, que provocan un aumento del metabolismo. Quienes tienen grasa parda llevan ventaja, porque es un tejido cuya única función es producir calor. Llegado el caso, también tiritamos.

Los mamíferos de zonas frías están, lógicamente, bien adaptados a la vida en entornos helados. Una cría de oso polar mantiene su metabolismo constante hasta 0⁰ C, y se estima que solo llegaría a multiplicarlo por tres a 60 ⁰C bajo cero. Los zorros árticos, perros esquimales y demás grandes mamíferos árticos prácticamente no necesitan elevar su metabolismo salvo a temperaturas verdaderamente extremas, como 25 o 30 ⁰C bajo cero.

Los seres humanos no hemos dejado de ser primates de sabana, por lo que todo esto nos sale muy caro. Un individuo desnudo empieza a elevar su metabolismo al descender la temperatura de 26 ⁰C, aproximadamente, y a 8 ⁰C lo triplica. De lo anterior se extrae una triste conclusión. El frío es especialmente cruel con los pobres de solemnidad: no solo no tienen recursos para calentar el entorno en el que viven, tampoco los tienen para calentar su propio interior.

Grandes inviernos históricos

• 1310-1330: Muchos inviernos severos y veranos fríos y húmedos en Europa, la primera manifestación clara del clima impredecible de la Pequeña Edad de Hielo que duró varios siglos (desde aproximadamente 1300 hasta 1900).
• 1607-1608: En Norteamérica, el hielo persiste en el Lago Superior hasta junio.
• Década de 1690: Inviernos extremadamente fríos, nevados y severos.
• 1779-1780: El invierno más frío registrado en Escocia, y el hielo rodeó Islandia en todas direcciones (como en la década de 1690). En Estados Unidos, una ola de frío récord de cinco semanas tocó fondo con -29 °C (-20 °F) en Hartford (Connecticut) y -27 °C (-16 °F) en Nueva York.
• 1783-1786: El Támesis se congeló parcialmente y la nieve permaneció en el suelo durante meses.
• 1794-1795: Invierno riguroso, con el enero más frío del Reino Unido y la temperatura más baja jamás registrada en Londres: -21 °C (-6 °F) el 25 de enero. El frío comenzó en Nochebuena y duró hasta finales de marzo, con algunos calentamientos temporales. El Severn y el Támesis se congelaron, y se reanudaron las heladas. El ejército francés intentó invadir los Países Bajos por sus ríos helados, mientras la flota holandesa se quedaba atrapada en su puerto.
• 1813-1814: Frío intenso, última helada del Támesis y última feria de la escarcha.
• 1883-1888: Temperaturas más frías en todo el mundo, incluyendo una cadena ininterrumpida de inviernos anormalmente fríos y brutales en el Medio Oeste Superior, relacionados con la explosión del Krakatoa en agosto de 1883.
• 1976-1977: Uno de los inviernos más fríos en EE. UU.
• 1985: Brote ártico en EE. UU.
• 2010-2011: Frío intenso y persistente en toda la mitad oriental de EE. UU. a partir de diciembre, con pocos o ningún calentamiento a mediados de invierno, y con condiciones frías que continuaron en primavera. La Niña y la oscilación del Ártico particularmente negativa fueron factores determinantes.

Mitos y explicaciones del invierno

En la mitología griega, Hades, dios del inframundo, rapta a la bella Perséfone para hacerla su esposa. Zeus le ordena a Hades que la devuelva y se la entregue a Deméter, diosa de la tierra y su madre. Sin embargo, Hades engaña a Perséfone y le hace comer semillas de granada, comida del inframundo que la obliga a quedarse allí para siempre. Deméter, sin su hija Perséfone no tiene felicidad por lo tanto no cuida a la tierra. Zeus, viendo que la tierra quedaba desolada, las plantas se secaban y morían, llega a un acuerdo para que Perséfone pase seis meses con Deméter y seis meses con Hades. Esta historia mitológica explica la alternancia de las estaciones.

Con la llegada oficial del invierno estos días, también se producen algunos aspectos interesantes que merece la pena mencionar. Esta circunstancia de que el momento más frío del año en nuestro hemisferio tenga lugar en el punto más cercano al Sol puede parecer bastante extraña y contradictoria, sobre todo teniendo en cuenta que si estamos más cerca del Sol las temperaturas deberían ser hipotéticamente más altas, ¿verdad? El inicio del invierno también supone llegar al ecuador de la noche polar en las latitudes altas de nuestro hemisferio (allí, en esta época del año, no amanece en ningún momento de la jornada). Hasta entonces, la noche seguirá reinando en la mayor parte del Polo Norte, sin recibir apenas radiación solar y permitiendo así la acumulación constante de aire frío.

Impacto del cambio climático en el invierno

La crisis climática implica la subida de temperaturas en el planeta. Pero ¿qué pasa con el frío? Según dos expertos consultados y el último informe del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre Cambio Climático (IPCC por sus siglas en inglés), la tendencia es que haga menos frío o que sea más suave, pero eso no significa que vaya a desaparecer, como tampoco lo harán el invierno ni los eventos de frío extremo. Además, aunque parezca contradictorio, el aumento de temperaturas desencadena mecanismos del sistema climático que agravan los episodios de frío extremo, como el debilitamiento de la corriente polar en chorro, que ya está ocurriendo. Aunque se conoce menos, el abombamiento y rotura del vórtice polar también parece estar afectando al clima.

Disminución del frío extremo pero no desaparición del invierno

Los fenómenos de frío extremo (incluidas las olas de frío) se han vuelto menos frecuentes y menos intensos y se prevé que en casi todas las regiones disminuyan las condiciones climáticas que conducen a impactos de carácter frío. En el Ártico, el aumento de la temperatura en los días más fríos será a un ritmo aproximadamente tres veces superior al del calentamiento global, resume el sexto Informe de Evaluación del IPCC, publicado en 2021.

La subida de las temperaturas se nota en todas las estaciones del año y el invierno no es una excepción. Aunque en España se nota menos el calentamiento en invierno que en otras estaciones. En invierno la subida en España ha sido de 0,16 ºC por década entre la década de 1960 y la década de 2010, frente a los 0,27 ºC por década en verano. Pero esta reducción del frío no significa que vayan a desaparecer los inviernos. Lo que observamos es un incremento en la temperatura media, lo que desplaza la distribución de temperaturas hacia valores más altos. También supone considerablemente más calor extremo, pero el frío extremo, aunque disminuye, no desaparece. Se van a seguir teniendo estaciones y el contraste seguirá existiendo. En España están subiendo más las temperaturas máximas en invierno (+0,19 ºC por década) que las mínimas (+0,13ºC por década).

Esta subida de las temperaturas a lo largo del año y en invierno tampoco significa el fin de fenómenos extremos como la borrasca Filomena y la ola de frío posterior. El calentamiento global implica mucha mayor proporción de episodios cálidos que de episodios fríos, pero eso no quiere decir que no se puedan tener episodios fríos. En el caso de Filomena lo realmente extraordinario fue la gran cantidad de humedad que portaba esa borrasca y la extraordinaria nevada porque el frío necesario para la nevada no fue nada fuera de lo común. También fue extraordinaria la ola de frío posterior a la nevada y en gran parte se debió a la gran cantidad de nieve acumulada en el suelo y al tiempo estable por un anticiclón. Fenómenos como Filomena o la fuerte nevada en Múnich (Alemania) en diciembre de 2023 también son posibles porque un planeta más cálido está evaporando más agua a la atmósfera. Durante los meses más cálidos esta humedad extra puede provocar inundaciones sin precedentes y en invierno pueden ser nevadas intensas.

En resumen, los fenómenos de frío extremo serán menos probables. Es más, aunque no es una tendencia tan fuerte como el aumento de las olas de calor, las olas de frío ya han disminuido en España desde la década de 1970.

El debilitamiento de la corriente polar en chorro

Aunque en general los fenómenos de frío extremo sean menos probables, el calentamiento global también los está agravando. Una de las razones es el debilitamiento de la corriente polar en chorro o polar jet stream, como explica Jennifer A. Francis, investigadora atmosférica en el Woodwell Climate Research Center en Estados Unidos. Las corrientes en chorro son ríos de viento muy rápido que se forman entre las zonas de la atmósfera con grandes diferencias de temperatura, separando las regiones climáticas entre sí. Por ejemplo, entre el polo norte y las latitudes inferiores circula la corriente polar, dibujando una línea por el norte de Canadá y la zona entre Francia y Noruega. Esta corriente no es un anillo perfecto sino que describe curvas, provocando tiempo frío o cálido en el interior de cada una.

Con un Ártico más caliente, la diferencia de temperatura entre el norte y el sur disminuye y con ello se reduce la velocidad a la que circula el viento, haciendo que las ondulaciones de la corriente se intensifiquen. Como cada onda provoca aire caliente o frío en una región, este movimiento lento puede causar patrones de tiempo extremo: una ondulación de la corriente en chorro hacia el sur puede agravar una ola de frío existente y llevar frío polar a latitudes donde no es común.

La rotura del vórtice polar

Cuando es invierno en el hemisferio norte, se une a la ecuación el vórtice polar: un anillo de viento frío que gira sobre sí mismo sobre el polo norte. Normalmente, el vórtice polar influye poco en nuestro tiempo, pero de vez en cuando se estira en forma de judía o se divide en bolsas que descienden, empujando las curvas de la corriente en chorro hacia el sur y empeorando mucho una ola de frío. Es lo que ocurrió con la ola de frío que asoló Texas, al sur de EEUU, en 2021, según un estudio. Se cree que una de las razones es la pérdida de hielo marino en un punto específico del Ártico que forma una burbuja de aire caliente que puede dividir el vórtice polar desde abajo.

Los científicos siguen trabajando para comprender plenamente el vórtice polar: solo hay observaciones continuas a largo plazo desde la era de los satélites y muchos modelos climáticos tienen dificultades para simularlo. Pero algunos científicos climáticos creen que también está cambiando de forma que afecta al tiempo más al sur. Aunque sí hay evidencias de que los cambios en el vórtice empeoran eventos fríos, no está claro que vaya a hacerlos más frecuentes.

La circulación de vuelco meridional del Atlántico (AMOC)

La AMOC son las siglas inglesas de circulación de vuelco meridional del Atlántico, una importante corriente oceánica que transporta agua caliente y superficial hacia el norte de ese océano y devuelve agua fría y profunda hacia el sur. Esta corriente transporta agua caliente y superficial hacia el norte del Atlántico, que luego vuelve como agua fría y profunda hacia el sur. Esto hace que parte de Europa y el norte de América sean más cálidas de lo que serían. Parece que esta corriente se está debilitando y la principal hipótesis es que se debe a la entrada de agua dulce en la corriente por el hielo que se está derritiendo en el Ártico por el cambio climático.

Según estudios recientes, la AMOC se está debilitando y el “colapso” llegaría cuando esta corriente se detenga por completo o deje de comportarse como lo hace ahora. Una de las razones para este colapso sería la entrada descomunal de agua dulce en la corriente por el derretimiento de hielo de Groenlandia y del Ártico debido al calentamiento global. La AMOC mantiene cálida parte de Europa gracias al agua caliente que lleva hacia el norte del océano. Según un estudio de 2015, su desaparición traería consigo consecuencias graves, como un enfriamiento de más de 10 grados en Europa, mayor cobertura de hielo marino en el Atlántico norte, más nieve, cambios en las precipitaciones y las tormentas. En 2019, el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre Cambio Climático (IPCC por sus siglas en inglés), que revisa la literatura científica mundial sobre cuestiones climáticas, consideraba que un colapso era “muy improbable” en este siglo, aunque daban a esa conclusión “confianza media”.

El frío en Chile

Las temperaturas bajo cero se han vuelto una costumbre en las últimas jornadas en la zona centro sur del país, donde al comenzar los días los termómetros marcan bajas temperaturas debido a las heladas. Medidas como el Subsidio del Gas en la región de Magallanes o decretar Código Azul en las regiones de la zona centro sur han marcado la pauta del Gobierno en materia de ayuda social. Pero lo cierto es que esta baja de temperatura y ola de frío en julio tiene una explicación respecto a los expertos en clima.

¿Por qué hace tanto frío en Chile?

Según información de Meteored, esto se debe a factores como el dominio de una alta presión fría (o anticiclón frío) que lleva viento desde la zona austral y con la vaguada costera dejando cielos sin nubes sobre Chile central y sur. Por ello, el frío impacta directamente en las zonas y las temperaturas bajo cero seguirán siendo la tónica. El sitio experto en meteorología explica que este aire frío que sopla desde el sur se hace más gélido debido a la pérdida radiativa del calor producido en las noches sin nubes.

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