Las nubes "invisibles" ¿Qué son y cómo impactan en el clima?

Las nubes estratosféricas sobre el Ártico pueden explicar las diferencias observadas entre el calentamiento polar calculado por los modelos climáticos y los registros reales, según investigadores de la UNSW Sydney.

Si bien los modelos climáticos existentes consideran el aumento del calentamiento en los polos ártico y antártico, a menudo todavía subestiman el calentamiento en estas regiones. Esto es especialmente cierto en los climas de hace millones de años, cuando las concentraciones de gases de efecto invernadero eran muy altas.

Esto es un problema porque las proyecciones climáticas futuras se generan con estos mismos modelos: si no producen suficiente calentamiento para el pasado, podríamos subestimar el calentamiento polar (y por lo tanto los riesgos asociados, como el derretimiento de la capa de hielo o el permafrost) para el futuro.

Esta información faltante llamó la atención de los científicos del Centro de Investigación del Cambio Climático de la UNSW.

"Durante mi doctorado, me atrajo el hecho de que los modelos climáticos que utilizamos no representan la magnitud del calentamiento que ocurre en el Ártico", dice la Dra. Deepashree Dutta, quien completó su doctorado. en la UNSW y dirigió este último estudio.

"Al mismo tiempo, sabíamos que la mayoría de estos modelos no representan muy bien las capas superiores de la atmósfera. Y pensamos que podría ser un eslabón perdido".

Entonces, el equipo centró su atención en un elemento atmosférico clave que falta en la mayoría de los modelos (las nubes estratosféricas polares) y descubrió que pueden explicar una gran parte del calentamiento faltante en los modelos.

"Este estudio, publicado el 7 de noviembre en Nature Geoscience , muestra que todavía tenemos mucho que aprender sobre el clima del pasado, presente y futuro", dice el Dr. Martin Jucker, del Centro de Investigación del Cambio Climático de la UNSW, coautor el estudio.

Discrepancias entre el calentamiento global real y modelado: las zonas polares

Los modelos climáticos son simulaciones por computadora de nuestro sistema climático global que se construyen utilizando nuestra comprensión teórica de cómo funciona el clima. Se pueden utilizar para recrear condiciones pasadas o predecir escenarios climáticos futuros.

Los modelos climáticos incorporan muchos factores que influyen en el clima, pero no pueden incluir todos los procesos del mundo real. Una consecuencia de esto es que, en general, los modelos climáticos simulan un cambio climático polar en un tamaño menor que las observaciones reales.

En 1992, la paleoclimatóloga estadounidense Dra. Lisa Sloan sugirió por primera vez que el calentamiento extremo en latitudes altas durante períodos cálidos pasados podría haber sido causado por nubes estratosféricas polares.

¿Qué son las nubes estratosféricas polares?

Las nubes estratosféricas polares se forman a altitudes muy elevadas (entre 15 y 25 km sobre la superficie de la Tierra) y a temperaturas muy bajas (sobre los polos). También se les llama nubes nacaradas o nácar por sus tonalidades brillantes y en ocasiones luminosas, aunque normalmente no son visibles a simple vista.

"Estas nubes se forman en condiciones complejas, que la mayoría de los modelos climáticos no pueden reproducir. Y nos preguntamos si esta incapacidad para simular estas nubes puede dar como resultado un menor calentamiento de la superficie en los polos que lo que hemos observado en el mundo real", dice el Dr. Dutta. .

Entonces, 30 años después de la investigación del Dr. Sloan, el Dr. Dutta quería probar esta teoría utilizando uno de los pocos modelos atmosféricos que incorporan nubes atmosféricas polares, para ver si podrían explicar las disparidades en el calentamiento entre los datos de observación y los modelos climáticos.

"Quería probar esta teoría ejecutando un modelo atmosférico que incluye todos los procesos necesarios con condiciones que se asemejaban a un período de hace más de 50 millones de años, conocido como el Eoceno temprano. Fue un período de la historia de la Tierra en el que el planeta era muy caliente y el Ártico estuvo libre de hielo durante todo el año", afirma el Dr. Dutta.

El Eoceno también fue un período caracterizado por un alto contenido de metano, y la posición de los continentes y las montañas era diferente a la actual.

"Los modelos climáticos son demasiado fríos en las regiones polares cuando simulan estos climas cálidos del pasado, y esto ha sido un enigma durante los últimos treinta años", dice el Dr. Jucker. "El Eoceno temprano fue un período en el clima de la Tierra con un calentamiento polar extremo, por lo que presentó la prueba perfecta para nuestros modelos climáticos".

Clima del pasado profundo y proyecciones futuras

El equipo descubrió que los elevados niveles de metano durante el Eoceno dieron como resultado un aumento en la formación de nubes estratosféricas polares. Descubrieron que, en determinadas condiciones, el calentamiento local de la superficie debido a las nubes estratosféricas era de hasta 7°C durante los meses más fríos del invierno. Esta diferencia de temperatura reduce significativamente la brecha entre los modelos climáticos y la evidencia de temperatura de los archivos climáticos.

Al comparar simulaciones futuras con simulaciones del Eoceno, el estudio también descubrió que no es sólo metano lo que se necesita para producir nubes estratosféricas polares. "Éste es otro hallazgo clave de este trabajo", afirma el Dr. Dutta. "No es sólo el metano, sino también la disposición continental de la Tierra, que juega un papel muy importante en la formación de estas nubes estratosféricas. Porque si aportamos la misma cantidad de metano para nuestro clima futuro, no veremos el mismo aumento en las nubes estratosféricas. ".

¿Qué significa eso para las proyecciones futuras?

"Descubrimos que las nubes estratosféricas son responsables del calentamiento acelerado en los polos que a menudo queda fuera de nuestros modelos climáticos y, por supuesto, esto podría significar potencialmente que nuestras proyecciones futuras tampoco sean lo suficientemente cálidas", dice el Dr. Jucker. "Pero la buena noticia es que es más probable que estas nubes se formen bajo la disposición continental que estuvo presente hace decenas de millones de años y que ahora no se encuentra en la Tierra. Por lo tanto, no esperamos aumentos tan grandes en las nubes estratosféricas en el futuro."

Esta nueva investigación no sólo ha ayudado a proporcionar una pieza del rompecabezas de por qué los registros de temperatura en el Ártico son siempre más cálidos que los modelos climáticos, sino que también ha proporcionado nuevos conocimientos sobre el clima pasado de la Tierra.

"Nuestro estudio muestra el valor de aumentar el detalle de los modelos climáticos, donde sea posible", dice el Dr. Dutta. "Aunque teóricamente ya sabemos mucho sobre estas nubes, hasta que las incluyamos en nuestros modelos climáticos, no sabremos la escala total de su impacto".

Referencia

Deepashree Dutta et al, Early Eocene low orography and high methane enhance Arctic warming via polar stratospheric clouds, Nature Geoscience (2023). DOI: 10.1038/s41561-023-01298-w