La corriente en chorro de la Tierra ayuda a crear las semillas de las nubes

Los científicos han descubierto una nueva fuente para las semillas de las nubes. Cuando la capa estratosférica de la atmósfera terrestre toca la subyacente troposfera, la mezcla química resultante se convierte en un ambiente fértil donde pueden formarse nuevas partículas diminutas, incluidos los aerosoles microscópicos alrededor de los cuales comienzan a coalescer las nubes.

Los datos recopilados por cuatro vuelos de aeronaves de la NASA en diferentes regiones del hemisferio norte en 2016 y 2017 confirmaron que este mecanismo, llamado intrusión de aire estratosférico, no solo es una fuente de nuevas partículas, sino que también puede ser el lugar más productivo para estas partículas en la Tierra, informan Jiaoshi Zhang, científico de aerosoles en la Universidad Washington en St. Louis, y colegas en la revista Science del 12 de julio.

Anteriormente, los científicos pensaban que la mayoría de la formación de nuevas partículas ocurre en regiones de la atmósfera donde las nubes ascienden a la parte superior de la troposfera y se disipan. A medida que las nubes allí liberan su precipitación, cualquier partícula existente es eliminada con el agua de lluvia. Lo que queda en estas regiones de "salida de nubes" es un lienzo en blanco, casi libre de partículas, de modo que las moléculas gaseosas no tienen nada a qué adherirse. En cambio, forman nuevas partículas.

Pero las observaciones aéreas sugieren que las intrusiones de aire estratosférico son aún más productivas en lo que respecta a la formación de partículas. La turbulencia en la atmósfera causada por la corriente en chorro, un movimiento rápido de aire, puede hacer que los dedos de aire estratosférico penetren hacia abajo y se enrosquen en la troposfera.

Las dos capas atmosféricas tienen composiciones químicas muy diferentes, y donde se mezclan esas masas de aire, generan fábricas de partículas muy productivas, dice el coautor del estudio Jian Wang, también científico de aerosoles en la Universidad Washington en St. Louis. La estratosfera es fría y rica en ozono, mientras que la troposfera es más cálida, más húmeda y contiene una variedad de moléculas como el dióxido de azufre. Catalizados por la luz solar y el agua, la reacción química de estas masas de aire puede generar una variedad de pequeñas partículas, incluido el sulfato que siembra nubes.

Precisamente qué y cuántas partículas se están formando por estas intrusiones de aire estratosférico es un tema para futuros trabajos, dice Wang. "No entendemos realmente los mecanismos en detalle. Sabemos a partir de los datos que ... se necesita luz solar, mucho ozono y humedad" para producir moléculas altamente reactivas conocidas como radicales OH. Esas moléculas interactúan ansiosamente con otros gases en la atmósfera. Por lo tanto, probablemente estén ocurriendo muchas reacciones químicas diferentes en estas regiones, produciendo una variedad de nuevas moléculas y partículas.

La ondulación de la corriente en chorro puede llevar a la intrusión de aire estratosférico (ilustrado abajo), en el cual la estratosfera rica en ozono se sumerge en la troposfera rica en agua. La troposfera también contiene una variedad de moléculas gaseosas, como el dióxido de azufre, emitidas por combustibles fósiles y volcanes. Las reacciones químicas entre las dos capas, catalizadas por la luz solar y el vapor de agua, generan los precursores de partículas de aerosol fino, como el ácido sulfúrico. Investigaciones previas sugerían que el mecanismo principal para la formación de nuevas partículas en la atmósfera eran las regiones de "salida de nubes", donde las nubes se desintegran en la parte alta de la troposfera.

A pesar de estas incertidumbres, el análisis del equipo sobre la frecuencia y productividad de las intrusiones de aire estratosférico, en comparación con los eventos de salida de nubes, sugiere que las intrusiones pueden ser una fuente más grande de nuevas partículas, especialmente en las regiones de latitudes medias de la Tierra. Y se espera que el cambio climático intensifique la circulación estratosférica alrededor de la Tierra, lo que a su vez podría aumentar la frecuencia con la que la estratosfera penetra en la troposfera en el futuro. Eso sugiere que este mecanismo puede volverse aún más importante para la formación de nuevas partículas, dice Wang.

Estos hallazgos resaltan una importante fuente de formación de nuevas partículas que ha sido pasada por alto durante mucho tiempo, pero resulta ocurrir "ubícua y frecuentemente" en la atmósfera, según Yuanlong Huang, un químico de aerosoles atmosféricos en el Instituto Oriental de Estudios Avanzados en Ningbo, China, quien no estuvo involucrado en el nuevo estudio. "Es un mecanismo aún no incluido en los modelos actuales del sistema terrestre."

Y una fuente tan grande, previamente no sospechada de nuevas partículas, podría significar que la generación de estas partículas juega un papel más importante en la distribución de la radiación solar entrante en la Tierra, incluido cuánta radiación alcanza la superficie del planeta, en comparación con cuánta es absorbida por aerosoles y nubes en lo alto de la atmósfera, de lo que pensaban los científicos en un principio.