Pequeñas partículas generan nubes más brillantes en los trópicos
Cuando las nubes elevan las masas de aire tropical a zonas altas de la troposfera, ese aire puede transportar gases que se forman en pequeñas partículas, comenzando un proceso que puede terminar iluminando las nubes de nivel inferior, según un estudio dirigido por CIRES publicado en Nature
Las nubes alteran el equilibrio radiativo de la Tierra y, en última instancia, el tiempo y el clima, dependiendo de cuán brillantes sean. El nuevo documento describe un proceso que puede ocurrir en más del 40 por ciento de la superficie de la Tierra, lo que puede significar que los modelos climáticos actuales subestiman el impacto de enfriamiento de algunas nubes.
"Comprender cómo se forman y contribuyen estas partículas a las propiedades de las nubes en los trópicos nos ayudará a representar mejor las nubes en los modelos climáticos y mejorar esos modelos", dijo Christina Williamson, científica de CIRES que trabaja en la División de Ciencias Químicas de la NOAA y autora principal del artículo.
El equipo de investigación trazó un mapa de cómo se forman estas partículas utilizando mediciones de uno de los estudios aerotransportados más vastos y más largos de la atmósfera, una campaña de campo que abarcó el Ártico hasta la Antártida durante un período de tres años.
Williamson y sus colegas, de CIRES, CU Boulder, NOAA y otras instituciones, incluido el científico de CIRES, José Jiménez, tomaron mediciones globales de partículas de aerosoles como parte de la Misión de Tomografía Atmosférica de la NASA, o Atmospheric Tomography Mission, ATom.
Descubrimiento
Durante ATom, un avión DC-8 de la NASA totalmente instrumentado voló cuatro despliegues de polo a polo, cada uno con muchos vuelos durante un período de 26 días, sobre los océanos Pacífico y Atlántico en cada temporada.
El avión voló desde cerca del nivel del mar hasta una altitud de aproximadamente 12 km, midiendo continuamente gases de efecto invernadero, otros gases y aerosoles.
"ATom es un laboratorio de química en vuelo", dijo Williamson. "Nuestros instrumentos nos permitieron caracterizar las partículas de aerosoles y su distribución en la atmósfera".
Los investigadores descubrieron que los gases transportados a grandes altitudes por nubes convectivas profundas en los trópicos formaban grandes cantidades de partículas de aerosoles muy pequeñas, un proceso llamado conversión de gas a partículas.
Fuera de las nubes, el aire descendió hacia la superficie y esas partículas crecieron a medida que los gases se condensaron en algunas partículas y otras se unieron para formar menos partículas más grandes. Finalmente, algunas de las partículas se volvieron lo suficientemente grandes como para influir en las propiedades de las nubes en la troposfera inferior.
En su estudio, los investigadores mostraron que estas partículas iluminaban más a las nubes en los trópicos. "Eso es importante ya que las nubes más brillantes reflejan más energía del sol de regreso al espacio", dijo Williamson.
El equipo observó esta formación de partículas en los trópicos sobre los océanos Pacífico y Atlántico, y sus modelos sugieren una banda a escala mundial de nuevas formaciones de partículas que cubren alrededor del 40 por ciento de la superficie de la Tierra.
En lugares con aire más limpio donde existen menos partículas de otras fuentes, el efecto de la formación de partículas de aerosoles en las nubes es mayor. "Y medimos en lugares más remotos y limpios durante la campaña de campo ATom", dijo Williamson.
Exactamente cómo los aerosoles y las nubes afectan la radiación es una gran fuente de incertidumbre en los modelos climáticos. "Queremos representar adecuadamente las nubes en los modelos climáticos", dijo Williamson. "Las observaciones como las de este estudio nos ayudarán a restringir mejor los aerosoles y las nubes en nuestros modelos y pueden dirigir a mejoras del modelo".
Referencia
A large source of cloud condensation nuclei from new particle formation in the tropics.
Christina J. Williamson, Agnieszka Kupc, Duncan Axisa, Kelsey R. Bilsback, ThaoPaul Bui, Pedro Campuzano-Jost, Maximilian Dollner, Karl D. Froyd, Anna L. Hodshire, Jose L. Jimenez, John K. Kodros, Gan Luo, Daniel M. Murphy, Benjamin A. Nault, Eric A. Ray, Bernadett Weinzierl, James C. Wilson, Fangqun Yu, Pengfei Yu, Jeffrey R. Pierce & Charles A. Brock. Nature volume 574, pages 399–403 (2019)
https://www.nature.com/articles/s41586-019-1638-9