El Océano Austral es famoso por tener el aire más limpio de la Tierra . Pero las razones precisas siguen siendo un misterio hasta ahora.
por Tahereh Alinejadtabrizi, Steven Siems y Yi Huang
Hay algo más que una simple falta de actividad humana . Sí, hay menos gente ahí abajo que utiliza productos químicos industriales y quema combustibles fósiles. Pero también existen fuentes naturales de partículas finas, como la sal del mar o el polvo levantado por el viento.
Independientemente de su origen, las finas partículas sólidas o las gotitas de líquido suspendidas en el aire se conocen como «aerosoles«. Consideramos que el aire limpio tiene bajos niveles de aerosoles, sin discriminar entre fuentes naturales o industriales.
Nuestra investigación reciente , publicada en npj Climate and Atmospheric Science , ha descubierto que las nubes y la lluvia desempeñan un papel crucial en la limpieza de la atmósfera.
Comprender el papel de las nubes y la lluvia.
Los niveles de aerosoles sobre el Océano Austral están influenciados por una variedad de factores. Estos incluyen la cantidad de niebla salina y la variación estacional en el crecimiento de pequeños organismos parecidos a plantas llamados fitoplancton, que son una fuente de partículas de sulfato en el aire.
Se producen menos sulfatos durante el invierno, que es cuando el aire sobre el Océano Austral es más prístino.
Pero esa no es la historia completa. El Océano Austral es también el lugar más nublado de la Tierra. Experimenta lluvias esporádicas y de corta duración como en ningún otro lugar. Queríamos comprender el papel de las nubes y la lluvia en la limpieza del aire.
La mayor barrera para comprender estos procesos siempre ha sido la falta de observaciones de alta calidad de las nubes, las precipitaciones y los aerosoles en esta región del mundo mal observada.
Afortunadamente, una nueva generación de satélites nos permite estudiar imágenes de nubes con un detalle sin precedentes. Desarrollamos un programa informático para reconocer diferentes patrones de nubes en una vasta área del Océano Austral.
En particular, estábamos atentos a patrones distintivos en forma de panal en el campo de nubes. Estas nubes en forma de panal son de gran interés porque desempeñan un papel importante en la regulación del clima.
Cuando la celda del panal está llena de nubes o «cerrada», es más blanca y brillante, reflejando más luz solar hacia el espacio. Entonces estas nubes ayudan a mantener la Tierra fresca.
Por el contrario, las celdas tipo panal vacías o «abiertas» dejan entrar más luz solar.
Estas complejidades siguen siendo una fuente de error al modelar el clima de la Tierra porque no se incluyen adecuadamente. Es importante lograr el equilibrio correcto entre celdas abiertas y cerradas, o los resultados pueden estar muy equivocados.
El hecho de que las celdas alveolares estén abiertas o cerradas también depende de la cantidad de lluvia que pueden producir.
Las células son lo suficientemente grandes como para ser vistas desde el espacio, entre 40 y 60 kilómetros de diámetro. Entonces podemos estudiarlos usando imágenes de satélite.
Nuestra investigación es particularmente oportuna dado el lanzamiento este mes de un experimento de nubes y precipitación en Kennaook/Cape Grim en Tasmania. Su objetivo es obtener datos de mayor resolución sobre las nubes, la lluvia y la luz solar.
Eliminando los aerosoles del cielo
Comparamos los patrones de nubes en forma de panal con mediciones de aerosoles del observatorio Kennaook/Cape Grim y también con las observaciones de lluvia de la Oficina de Meteorología de un pluviómetro cercano.
Nuestros resultados mostraron que los días con el aire más limpio estaban asociados con la presencia de nubes abiertas en forma de panal. Creemos que esto se debe a que estas nubes generan lluvias esporádicas pero intensas, que parecen «lavar» las partículas de aerosol del aire.
Es algo contrario a la intuición, pero resulta que las celdas abiertas contienen más humedad y producen más lluvia que las celdas blancas y esponjosas y cerradas llenas de nubes. Descubrimos que las nubes abiertas en forma de panal producen seis veces más lluvia que las cerradas.
Entonces, lo que parece un clima menos nublado visto por satélite en realidad desencadena las lluvias más efectivas para eliminar los aerosoles. Mientras que el patrón de panal relleno o cerrado, que parece más turbio, es menos efectivo. Ese fue uno de los aspectos más sorprendentes de nuestros hallazgos.
Descubrimos que los panales vacíos son mucho más comunes durante los meses de invierno, cuando el aire está más limpio.
También queríamos saber qué hace que los campos de nubes tengan el aspecto que tienen. Nuestro análisis sugiere que los sistemas meteorológicos a gran escala controlan el patrón del campo de nubes. A medida que las tormentas rebeldes atraviesan el Océano Austral, producen estas células abiertas y cerradas.
Aire fresco y mejores modelos climáticos
Nuestra investigación ha añadido una nueva pieza al rompecabezas de por qué el Océano Austral tiene el aire más limpio del mundo. Las precipitaciones son la clave, especialmente la lluvia procedente de estas nubes claras y abiertas con forma de panal. Fuimos los primeros en descubrir que son verdaderamente responsables de limpiar todo el aire que fluye sobre el Océano Austral.
Estos patrones de panal también se encuentran en las regiones del Atlántico Norte y del Pacífico Norte durante el invierno. Por tanto, nuestro trabajo también ayudará a explicar cómo estas nubes eliminan los aerosoles, incluido el polvo y la contaminación, en estos lugares. Y nuestros hallazgos ayudarán a mejorar los modelos climáticos, permitiendo predicciones más precisas.
La lluvia elimina los aerosoles del cielo de la misma manera que una lavadora limpia la ropa.
Después de que pasa el frente frío, el aire está limpio. Si pasa el invierno en la costa sur de Australia, podrá respirar los beneficios del aire fresco que llega del Océano Austral.
Nos gustaría reconocer las valiosas contribuciones de CSIRO, ANSTO y la Oficina de Meteorología a esta investigación.
Más información: T. Alinejadtabrizi et al, Deposición húmeda en convección poco profunda sobre el Océano Austral, npj Climate and Atmospheric Science (2024). DOI: 10.1038/s41612-024-00625-1
Información de la revista: npj Climate and Atmospheric Science
Este artículo se vuelve a publicar desde The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original .
