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Elucidating the Role of Clouds-Circulation Coupling in Climate

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El papel de las nubes en el cambio climático

El equipo del proyecto EUREC4A desvela cómo las nubes controlan aspectos del clima y el cambio climático, sobre todo la sensibilidad climática de la Tierra.

Cambio climático y medio ambiente icon Cambio climático y medio ambiente

Desde los años setenta del siglo pasado, se sabe que las nubes desempeñan un papel importante en el clima y que son esenciales para abordar los retos asociados a la modelización y la predicción precisa del clima y el cambio climático. «Si no se sabe cuál es la sensibilidad térmica de la Tierra frente a un aumento determinado de la concentración de gases de efecto invernadero (GEI), no se puede cuantificar cuánto hay que reducir las emisiones de GEI para limitar el calentamiento global por debajo de un objetivo», comenta Sandrine Bony, coordinadora del proyecto EUREC4A, financiado por el Consejo Europeo de Investigación. El equipo de EUREC4A llevó a cabo experimentos pioneros para estudiar el papel de la convección y la circulación en la respuesta de las nubes al cambio climático, así como la función de la agregación convectiva.

La complejidad de la retroalimentación de las nubes

EUREC4A se inspiró en los debates científicos en torno al Gran Desafío del Programa Mundial de Investigaciones Climáticas sobre nubes, circulación y sensibilidad climática, que Bony ha coordinado durante más de un decenio. Los modelos climáticos habían sugerido que la respuesta de las nubes al calentamiento controla de forma notable la sensibilidad térmica de la Tierra a los cambios en las concentraciones de GEI. Sin embargo, la respuesta de los cúmulos nubosos pequeños y poco profundos, como los que se encuentran en las regiones tropicales de vientos alisios, era bastante incierta. Una posible explicación para la respuesta más fuerte era la «hipótesis de mezcla y desecación», según la cual a medida que las nubes se elevan, fuerzan el aire más seco hacia abajo («mezcla»). Este proceso seca («desecación) la capa inferior de nubes, lo que reduce la nubosidad total y, por ende, limita la reflexión de la luz solar. «A pesar de que este comportamiento es esencial para comprender el cambio climático, las dificultades que entraña la observación directa significa que la hipótesis nunca se había corroborado “in situ” y, además, los modelos tenían una gran incertidumbre», explica Bony, que trabaja para el Centro Nacional de Investigación Científica de Francia, la entidad anfitriona del proyecto.

Los primeros experimentos de campo refutan la hipótesis

Los experimentos de campo se llevaron a cabo en el océano Atlántico occidental tropical, cerca de Barbados, a principios de 2020. Se emplearon cuatro aviones, cuatro embarcaciones y múltiples drones aéreos y acuáticos para realizar observaciones de las nubes, la atmósfera y la superficie del océano, desde la escala microscópica a la escala sinóptica. El equipo cuantificó, por primera vez, el área nubosa en la base de la capa de nubes con un sistema de detección y medición de distancias por luz y un radar de escaneo horizontal aerotransportados. Otra primicia fue que más de ochocientas sondas de caída midieron el movimiento vertical lento del aire a mesoescala, lo cual permitió estimar el flujo de masa convectivo y, por tanto, la mezcla vertical. El equipo descubrió que la «mezcla» no seca la capa inferior de nubes y, en consecuencia, no disminuye la cantidad de nubes cerca de la base de la capa de nubes. De hecho, el firme acoplamiento entre las nubes y los movimientos convectivos, junto con las circulaciones atmosféricas a mesoescala, contrarrestan el efecto de la mezcla sobre la humedad. «Las nubes son impulsadas más de forma dinámica por las circulaciones a pequeña escala que de forma termodinámica por las variaciones de humedad. Los modelos climáticos que predicen la mayor amplificación del calentamiento global por cúmulos nubosos poco profundos suelen predecir lo contrario, lo cual sugiere que sus supuestos sobre las respuestas de las nubes eran erróneos», añade Bony.

Cúmulos nubosos

Las nubes poco profundas sobre los océanos subtropicales cálidos presentan una gran variedad de disposiciones espaciales, pero estas no se habían caracterizado con anterioridad. El equipo de EUREC4A desarrolló una clasificación de las formas más prominentes, primero a partir del análisis visual de imágenes satelitales y, a continuación, usando la radiancia. Las nubes profundas también pueden aglomerarse y formar cúmulos. La investigación realizada en EUREC4A reveló que estos interactúan con la temperatura y la radiación de la superficie del mar, lo que afecta al clima a escala planetaria, además de influir en la anchura del cinturón tropical de lluvias y las precipitaciones extremas. «Nuestros hallazgos han impulsado un nuevo campo de investigación sobre los procesos físicos que subyacen a los diferentes patrones, a la vez que ofrecen un punto de referencia para evaluar los modelos numéricos», apunta Bony. En la actualidad, el equipo quiere comprender mejor los procesos físicos que determinan la organización de la convección (superficial y profunda) a mesoescala, así como su posible cambio ante el calentamiento global. «Muchos estudios de modelización están abordando esta pregunta, pero carecen de datos de observación, por lo que obtenerlos constituye ahora mi prioridad con respecto a la investigación», concluye Bony.

Palabras clave

EUREC4A, cambio climático, nubes, radiación, convección, precipitación, Tierra, sensibilidad, vientos alisios, cúmulos, gases de efecto invernadero

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