El océano de la Antártida ilumina las nubes

El estudio, publicado en Atmospheric Chemistry and Physics, nos ayuda a comprender mejor los procesos naturales de formación de nubes, dice Gerald "Jay" Mace, profesor de ciencias atmosféricas en la Universidad de Utah y autor principal del estudio.

"Podemos usar ese conocimiento para mejorar nuestra comprensión de cómo las nubes reflejan la luz del sol a nivel mundial", dice Mace. "Eso, a su vez, es clave para predecir cuánto se calienta la tierra y cómo cambian los patrones de precipitación".

Nubes y aerosoles

Las nubes, con todo su brillo o esponjosidad de ensueño, en realidad solo están hechas de gotas de agua y cristales de hielo. Esas gotas se forman cuando el vapor de agua se condensa alrededor de algo en la atmósfera, como una partícula de aerosol, también llamada "núcleo de condensación de nubes".

"En la mayoría de las situaciones, la cantidad de agua disponible para condensarse y convertirse en una nube es fija", dice Mace. "La cantidad de gotas que luego se forman a partir de esa cantidad fija de vapor de agua depende de la cantidad de partículas de aerosol que estén presentes".

Entonces, en los casos en que una región de la atmósfera contiene una gran cantidad de aerosoles, las nubes que se forman tienen muchos núcleos de condensación de nubes disponibles. La densidad de las gotas de las nubes, o el número de gotas por volumen de la nube, también es alta.

Es esa densidad de gotas que Mace y sus colegas, incluidos científicos de CSIRO Oceans and Atmosphere en Australia y la Universidad de Tasmania, buscaron estudiar en las nubes del Océano Antártico.

Usando datos satelitales, los investigadores examinaron las propiedades de las nubes en el Océano Austral durante los veranos entre 2014 y 2019. Observaron específicamente una región entre Madagascar y Nueva Zelanda donde los barcos y aviones de investigación habían viajado en el verano de 2017-2018. Los datos sobre el terreno de esas misiones de investigación respaldaron las observaciones satelitales.

Al estudiar las tendencias de las nubes, los investigadores trabajaron para determinar dónde habían viajado las nubes antes de llegar al "espacio aéreo" alrededor de la Antártida. Notaron una diferencia significativa entre dos conjuntos de nubes. Es muy probable que las nubes con densidades de gotas relativamente bajas hayan migrado desde latitudes más septentrionales, donde la sal en el aire procedente de la pulverización de agua del océano es uno de los principales núcleos de condensación de nubes.

Pero es más probable que las nubes con densidades de gotas relativamente altas se hayan originado sobre el continente antártico y hayan pasado solo sobre las aguas del Océano Antártico. La principal diferencia entre las áreas de origen de los dos grupos de nubes fue la productividad del plancton en el Océano Austral.

El plancton, que crece abundantemente en el agua antártica fría y rica en nutrientes, libera gases de sulfato como parte de su metabolismo. En el aire de verano relativamente tranquilo del Océano Austral, esos gases pueden provocar reacciones químicas atmosféricas que forman aerosoles.

"Todo el océano circumpolar es altamente productivo, por lo que hay una fuente masiva de aerosoles que encuentra el camino para convertirse en gotas de nubes", dice Mace. "Este aerosol también se transporta hacia el norte, y todo el Océano Austral hasta los subtrópicos experimenta un ciclo estacional en las propiedades de las nubes. Ese ciclo estacional parece ser mucho más grande en las aguas alrededor de la Antártida, lo que hace que las nubes tengan un número mucho mayor de gotas y , por lo tanto, ser más reflectante a la luz del sol ".

Esa reflectividad, también llamada albedo, es significativamente mayor en las nubes en las latitudes más cercanas a la Antártida, al sur de aproximadamente 60º S, que en las nubes que se formaron más al norte, encontró el estudio.

Estudiando el aire limpio

El Océano Antártico proporciona un escenario ideal para estudiar los procesos naturales de formación de nubes, ya que está aislado atmosféricamente del resto del mundo. Eso significa que está libre de los aerosoles producidos por actividades antropogénicas o causadas por humanos.

"En ciencia, buscamos experimentos controlados en los que se eliminen todas las variables extrañas de un experimento para aislar el proceso de interés", dice Mace. "El Océano Austral es como un experimento controlado donde gran parte de la variabilidad debida a la influencia antropogénica y continental se elimina del experimento".

El Océano Austral también juega un papel clave en el clima del planeta. La productividad del plancton ayuda al Océano Austral a extraer dióxido de carbono del aire y "secuestrarlo" en la cadena alimentaria oceánica. Pero la productividad del océano está ligada a la cantidad de luz solar que reciben sus aguas, que está ligada a la reflectividad de las nubes y la densidad de las gotas de las nubes. Es un proceso que se desarrolla en todos los océanos del mundo, dice, pero es más pronunciado en el Océano Antártico debido a su aislamiento de otras fuentes de aerosoles.

"Debido a que el número de gotas de nubes depende de la biología que vive en la parte superior del océano", dice Mace, "hemos cerrado el círculo".

Referencia

Natural marine cloud brightening in the Southern Ocean. Atmospheric Chemistry and Physics. Gerald G. Mace, Sally Benson, Ruhi Humphries, Peter M. Gombert, and Elizabeth Sterner.
https://doi.org/10.5194/acp-23-1677-2023