Mejora de la descripción de la formación de nubes en los modelos atmosféricos
El vapor de agua es el gas condensable más abundante en la atmósfera y puede formar gotas al entrar en contacto con una superficie fría. Por eso nuestras gafas se empañan cuando se pasa de un entorno frío a otro más cálido. Además, la atmósfera contiene partículas de aerosoles: partículas diminutas suspendidas en el aire que proceden de fuentes naturales, como el polvo del desierto y el rocío marino, así como de contaminantes de origen humano, como las emisiones industriales. «Las pequeñas partículas de aerosoles en la atmósfera actúan como la superficie de tus gafas», explica Ilona Riipinen, coordinadora del proyecto INTEGRATE(se abrirá en una nueva ventana) en la Universidad de Estocolmo(se abrirá en una nueva ventana). «Cada gota de nube en la atmósfera actual ha sido iniciada por una partícula».
De las moléculas a la climatología
Las partículas de aerosoles son, por tanto, esenciales para la formación de nubes. La interacción entre estas partículas y el vapor desempeña un papel determinante en el tamaño de las nubes y los niveles de precipitación, así como en el balance energético de la Tierra, es decir, el equilibrio entre la radiación entrante y saliente, debido a la capacidad de las nubes para reflejar la radiación solar. El proyecto INTEGRATE, financiado por el Consejo Europeo de Investigación(se abrirá en una nueva ventana), tenía por objeto avanzar en el conocimiento fundamental de estas interacciones para comprender mejor cómo las nubes y las precipitaciones afectan al clima y rigen la calidad del aire. «Estas interacciones implican complejas cadenas de fenómenos», agrega Riipinen. «Por ejemplo, para estimar con precisión la evolución de la temperatura o de los patrones de precipitación en un modelo de sistemas terrestres, es necesario describir numéricamente procesos no lineales, como las variaciones en las propiedades de los aerosoles y la microfísica de las nubes, lo cual resulta extremadamente complejo».
Observar las interacciones entre partículas
Para alcanzar sus objetivos, INTEGRATE reunió a científicos que trabajan a nivel molecular fundamental, por ejemplo, estudiando qué determina la condensación de una molécula, con investigadores que analizan escalas completamente diferentes, como las interacciones entre los bosques y la atmósfera. Esta colaboración permitió situar las transiciones de fase a nivel molecular en el contexto de la climatología. «En cuanto al trabajo de campo, recogimos muestras de aire de entornos remotos del Ártico donde hay pocas partículas artificiales, así como de regiones más contaminadas como el valle del Po, en el norte de Italia», explica Riipinen. «A continuación, utilizamos distintas técnicas para medir partículas desde el nivel molecular hasta el tamaño de las gotas de nube, que son varios órdenes de magnitud mayores». El equipo también estudió los nitratos, un grupo de compuestos sobre los que existe un conocimiento limitado. Se espera que los nitratos adquieran mayor importancia como fuente de partículas de origen antropogénico a medida que disminuyan las emisiones de sulfatos. En este contexto, se obtuvieron nuevos conocimientos sobre la interacción de distintos nitratos con el agua.
Recomendaciones para los climatólogos
Uno de los principales logros del proyecto ha sido promover una nueva perspectiva sobre el papel de las partículas en la formación de nubes. En lugar de la concepción convencional, que establece que las partículas deben alcanzar un tamaño específico para convertirse en «semillas de nubes», Riipinen sostiene que este proceso debería entenderse más como un continuo. Los resultados del proyecto también se han traducido en recomendaciones para los climatólogos, con el fin de incorporar estos hallazgos en los modelos del sistema terrestre y de calidad del aire. «Si queremos hacer predicciones sobre cambios en los patrones de precipitación o en la calidad del aire, necesitamos descripciones más precisas de las interacciones entre aerosoles y vapor, así como de la física subyacente», comenta Riipinen. «Las descripciones en los modelos deben fundamentarse en conocimientos básicos sólidos». Por último, Riipinen considera que el proyecto ha puesto de manifiesto la necesidad de que los científicos teóricos colaboren con las comunidades de ciencia aplicada para garantizar que su trabajo pueda ser interpretado y aplicado en modelos predictivos.
