Altos niveles de CO2 pueden desestabilizar las nubes bajas marinas

Este evento, que podría elevar las temperaturas de la superficie en aproximadamente 8 Kelvin (14 grados Fahrenheit) a nivel mundial, puede ocurrir a concentraciones de CO2 por encima de 1,200 partes por millón (ppm), según el estudio que fue publicado por Nature Geoscience.

De referencia, la concentración actual es de alrededor de 410 ppm y va en aumento. Si el mundo continúa quemando combustibles fósiles al ritmo actual, el nivel de CO2 de la Tierra podría aumentar por encima de 1,200 ppm en el próximo siglo.

"Pienso y espero que los cambios tecnológicos reduzcan las emisiones de carbono para que no alcancemos concentraciones de CO2 tan altas. Pero nuestros resultados muestran que existen umbrales peligrosos para el cambio climático que desconocíamos", dice Tapio Schneider de Caltech, Theodore Y Wu Profesor de Ciencia e Ingeniería Ambiental y científico investigador principal en el Laboratorio de Propulsión a Chorro, que Caltech administra para la NASA.

Schneider, el autor principal del estudio, señala que el umbral de 1,200 ppm es una estimación aproximada en lugar de un número firme y exacto.

El estudio podría ayudar a resolver un misterio de la paleoclimatología.

Los registros geológicos indican que durante el Eoceno (hace unos 50 millones de años), el Ártico estaba libre de hielo y albergaba cocodrilos. Sin embargo, de acuerdo con los modelos climáticos existentes, los niveles de CO2 deberían elevarse por encima de 4.000 ppm para calentar el planeta lo suficiente como para que el Ártico esté tan caliente.

Esto es más del doble que la concentración probable de CO2 durante este período. Sin embargo, un pico de calentamiento causado por la pérdida de cubiertas de nubes estratos podría explicar la aparición del clima de invernadero del Eoceno.

Las cubiertas de nubes bajas de estratos cubren alrededor del 20 por ciento de los océanos subtropicales y prevalecen en las partes orientales de esos océanos, por ejemplo, frente a las costas de California o Perú. Las nubes se enfrían y sombrean la tierra, ya que reflejan la luz del sol que las devuelve al espacio. Eso los hace importantes para regular la temperatura de la superficie de la Tierra. El problema es que los movimientos aéreos turbulentos que sostienen estas nubes son demasiado pequeños para poder resolverse en los modelos climáticos globales.

Para sortear la incapacidad de resolver las nubes a escala global, Schneider y sus coautores, Colleen Kaul y Kyle Pressel del Laboratorio Nacional del Pacífico Noroeste, crearon un modelo a pequeña escala de una sección atmosférica representativa sobre un océano subtropical, simulando en él las nubes y sus movimientos turbulentos sobre este parche oceánico en las supercomputadoras.

Observaron la inestabilidad de las cubiertas de nubes seguidas por un aumento en el calentamiento cuando los niveles de CO2 superaron los 1.200 ppm. Los investigadores también encontraron que una vez que desaparecían las cubiertas de nubes, no volvían a aparecer hasta que los niveles de CO2 bajaban a niveles sustancialmente por debajo de donde se produjo la inestabilidad.

"Esta investigación apunta a un punto ciego en el modelado climático", dice Schneider, quien actualmente encabeza un consorcio llamado Alianza de Modelado Climático (CliMA, por sus siglas en inglés) en un esfuerzo por construir un nuevo modelo climático.

CliMA utilizará herramientas de asimilación de datos y aprendizaje automático para fusionar las observaciones de la Tierra y las simulaciones de alta resolución en un modelo que representa nubes y otras características importantes a pequeña escala, mejores que los modelos existentes. Un uso del nuevo modelo será determinar con mayor precisión el nivel de CO2 en el que se produce la inestabilidad de las cubiertas de nubes.

Referencia
Possible climate transitions from breakup of stratocumulus decks under greenhouse warming. Tapio Schneider, Colleen M. Kaul & Kyle G. Pressel. Nature Geoscience, volume 12, pages 163–167 (2019).