Lavador de barrancos. Ahogador de patos. Estrangulador de sapos. Flotador de mazorcas. Empapador de césped. Sean como sean, el verano en el Medio Oeste no es verano sin fuertes tormentas repentinas con nubes imponentes. Si bien el subcontinente indio es famoso por su temporada de monzones, lo que mucha gente desconoce es que el Medio Oeste de Estados Unidos tiene su propia temporada de monzones, casi igual de intensa.
por Brittany Steff, Universidad de Purdue
Y esos monzones del Medio Oeste, cada vez más, están rompiendo el techo del cielo y llegando a la estratosfera, una capa de la atmósfera generalmente inalterada, introduciendo biomasa ardiente y aerosoles de los incendios forestales del oeste, con consecuencias potencialmente preocupantes para la capa de ozono y el clima.
Como un agujero en el casco de un barco que deja escapar agua de mar sucia, estas tormentas permiten la entrada de aerosoles y partículas de la atmósfera inferior, según muestra una nueva investigación.
La investigación se llevó a cabo en colaboración con la NASA mediante una aeronave de investigación de gran altitud que tomó mediciones en las zonas más remotas de la estratosfera. Dan Cziczo, profesor del Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias de la Facultad de Ciencias de Purdue, dirigió el equipo junto con la científica investigadora Xiaoli Shen.
El artículo fue publicado en Nature Geoscience .
«En verano, particularmente aquí en el Medio Oeste, recibimos todas estas advertencias sobre la calidad del aire debido a los incendios forestales porque el clima se está volviendo más cálido y la tierra se está volviendo más seca», dijo Cziczo.
Esto se está volviendo más común, pero todo ocurre cerca de la superficie del planeta, donde creíamos que se alojaba. Volamos con este avión de investigación hasta la estratosfera, la capa inmediatamente superior de la atmósfera, que debería estar separada. Estratosfera significa estratificada; debería estar separada. Pero lo que descubrimos es que, durante estas grandes temporadas de incendios forestales, la parte inferior de la estratosfera está repleta de partículas de biomasa.
Un desgarro en la bóveda del cielo
Cziczo y su equipo estudian la mecánica atmosférica, especialmente cómo, por qué, cuándo y dónde se forman las nubes y las tormentas. Les interesa especialmente cómo el aire cálido y húmedo asciende desde el Golfo de México, choca contra las Montañas Rocosas y genera fuertes tormentas y lluvias de verano, de forma similar a como se forma el monzón de verano en la India cuando los vientos cálidos y húmedos chocan con el Himalaya.
Las grandes tormentas y nubes generalmente no pueden expandirse más allá de la capa de presión y viento que marca el cambio entre la troposfera, la capa de la atmósfera más cercana al suelo, y la estratosfera; es por eso que muchas nubes parecen colinas o mesetas con cimas planas.
Pero eso no siempre es cierto. Como un coloso que se abre paso a través de la capa de nubes, la cima de la tormenta puede volverse demasiado poderosa para ser contenida y estallar en la estratosfera en una formación llamada cima de sobrevuelo. Es una fuente de nubes, un géiser de tormenta que irrumpe en la pacífica capa protectora de la estratosfera. Al ascender, arrastra consigo una ráfaga de aire, junto con corrientes de aerosol y cualquier elemento en el aire debajo, incluyendo contaminantes, aerosoles y biomasa en combustión.
La atmósfera terrestre es la burbuja que protege nuestro planeta como una bola de nieve. La estratosfera es el reino de la capa de ozono, el amortiguador que absorbe gran parte de la radiación solar y ayuda a evitar que la Tierra se convierta en un invernadero venusiano.
Normalmente, las únicas partículas que llegan a la estratosfera provienen de eventos raros, globalmente notables y dramáticos: volcanes violentos y meteoritos masivos.
Las incursiones que los científicos encontraron en este estudio no son necesariamente grietas en la armadura del planeta, todavía. Pero podrían ser microfracturas. Y los científicos aún no están seguros de qué tipo de efectos podrían tener estas alteraciones.
«Esto podría ser muy importante por varias razones», dijo Cziczo. «Por un lado, durante mucho tiempo hemos asumido que la estratosfera es una zona prístina. Pero lo que esto demuestra es que el impacto humano, a través del cambio climático, puede afectar la química y la capacidad radiativa de la estratosfera.
Estas partículas pueden interactuar con la luz solar y calentar la estratosfera. Esto podría afectar su estabilidad, vital para el planeta.
No se trata solo de las tormentas de verano. A veces, los propios incendios forestales alcanzan tal magnitud que generan su propio clima, generando directamente sus propias nubes de tormenta, llamadas pirocúmulos , tan fuertes que catapultan sus cenizas y biomasa ardientes directamente a la estratosfera, sobre el incendio. Cziczo señala que observaron esto en los incendios sobre Australia durante la temporada de incendios forestales de 2019, pero que, a medida que la temporada de tormentas se calienta, se seca y se vuelve más intensa, este efecto se está volviendo más frecuente.
«En realidad, hay dos maneras de que se produzca esta perforación de la estratosfera», dijo Cziczo. «Puede tratarse de un solo incendio grave, pero también puede tratarse de varios incendios menores que perturban constantemente la estratosfera de una forma que no habíamos detectado antes».
Arriba y lejos, hacia el azul salvaje de allá lejos
La estratosfera es un lugar alto y solitario, generalmente dominio exclusivo de aviones militares, globos meteorológicos y de investigación, el Concorde en tierra y naves espaciales que pasan por allí en su camino hacia arriba o hacia abajo, así como algunos fenómenos meteorológicos notables, incluidos los duendes rojos y los relámpagos azules.
Para estudiarlo, la NASA construyó una variante del avión Lockheed Martin U-2, llamada ER-2 (Earth Resources 2) .
Equipado para detectar aerosoles, partículas y variaciones de presión, temperatura, humedad y viento, en lugar de fuerzas y recursos adversarios, el avión puede alcanzar altitudes de 21.000 metros, superior al 95 % de la atmósfera terrestre, con un horizonte efectivo de 480 kilómetros. (En comparación, las aeronaves de gravedad reducida, también llamadas «cometas vómito», que suelen ayudar a entrenar a astronautas y realizar experimentos científicos de baja gravedad, solo alcanzan altitudes de unos 10.600 metros).
Esos dos aviones tienen su base en el Centro de Investigación de Vuelo Armstrong de la NASA en California, y las tormentas estaban ocurriendo en el Medio Oeste, lo que obligó a uno a trasladarse temporalmente a Kansas.
«Lo interesante de esto, y es una de esas cosas que no estoy seguro de que todo el mundo conozca, es que América del Norte tiene un monzón», dijo Cziczo.
La mayoría de nosotros hemos oído hablar del monzón asiático sobre el subcontinente indio; estas poderosas tormentas que impactan contra el Himalaya y dejan caer una lluvia torrencial. El Medio Oeste tiene algo similar: el monzón norteamericano. El aire cálido y húmedo del Golfo de México asciende y se queda atrapado en las Montañas Rocosas.
Eso es lo que genera muchas de esas poderosas tormentas eléctricas en el Medio Oeste y la zona de las Grandes Llanuras. Por eso queríamos estar en Kansas durante el verano; desde allí se puede llegar a todos estos sistemas. Volamos a Wisconsin, Illinois, Indiana, el Alto Medio Oeste, las Grandes Llanuras y por todas partes. Creo que incluso llegamos hasta Texas.
El ER-2, que ha estado activo desde la década de 1980, está equipado para medir pequeños cambios en la calidad y la química del aire, lo que permite a Cziczo y su equipo rastrear las huellas de las tormentas de verano y los incendios a través de la estratosfera.
«Usando estas herramientas tan sofisticadas, pudimos determinar que no es que simplemente estemos arrojando un montón de aire troposférico y poniéndolo en la estratosfera», dijo Cziczo.
Introducir estas partículas en la estratosfera altera la dinámica; altera la química y el funcionamiento de esa parte de la atmósfera. Altera su gestión del calor: la calienta más rápido. Y eso es lo que nos preocupa. Eso es lo que realmente necesitamos investigar, comprender. Nos tomamos tantas molestias para salvar la capa de ozono .
Más información: X. Shen et al., Perturbación de aerosoles estratosféricos por combustión de biomasa troposférica y convección profunda, Nature Geoscience (2025). DOI: 10.1038/s41561-025-01821-1
