Las partículas de aerosol marino desempeñan un papel fundamental en el clima
La sal y el azúcar procedentes del mar pueden ascender hasta la troposfera libre, influyendo así tanto en la formación de nubes como en el clima ártico. Esta es la conclusión de las mediciones realizadas con globos sonda por un equipo de investigadores en Spitsbergen durante el otoño de 2021 y la primavera de 2022.
A medida que el Ártico se va desprendiendo cada vez más hielo, una cantidad cada vez mayor de estos componentes formadores de nubes procedentes del agua de mar podrían entrar en la atmósfera y afectar al balance de radiación. Por lo tanto, estos nuevos hallazgos contribuyen a una mejor comprensión de las complejas interacciones que conducen en el Ártico a un calentamiento superior al promedio.
En el estudio, liderado por el Instituto Leibniz de Investigación Troposférica (TROPOS), también participaron investigadores de la Universidad de Colonia, el Instituto Alfred Wegener, el Centro Helmholtz de Investigación Polar y Marina (AWI), el Instituto Max Planck de Microbiología Marina, la Universidad de Oldenburg y la Universidad de Bremen.
Forma parte del programa Transregios 172 de la Fundación Alemana de Investigación (DFG), que investiga el cambio climático en el Ártico desde 2016 bajo la dirección de la Universidad de Leipzig.
El creciente papel de los aerosoles marinos en el cambio climático
El Ártico central es un océano cubierto de hielo marino en invierno que presenta áreas de aguas abiertas cada vez mayores en verano. Por consiguiente, las partículas de aerosol marino desempeñan un papel fundamental en el clima, ya que son una importante fuente de formación de nubes en esta región. A medida que se intensifica el calentamiento global y retrocede el hielo marino, la importancia de estas partículas marinas aumentará aún más.
Estas partículas se liberan del agua de mar a la atmósfera superior por la acción de las olas al romper y las burbujas de aire que estallan. Bajo ciertas condiciones meteorológicas, pueden ascender aún más en la atmósfera.
Consisten en iones de sal marina inorgánica, como sodio y cloruro, junto con material orgánico procedente de la película superficial y del agua de mar subyacente. La materia orgánica también incluye carbohidratos marinos.
La mayoría de estos compuestos similares al azúcar son polisacáridos complejos y altamente ramificados, producidos y liberados por algas y bacterias. En 2025, un estudio de TROPOS, que utilizó datos de laboratorio y de campo, demostró que la actividad nucleadora de hielo de las partículas de aerosol marino está significativamente influenciada por los polisacáridos que contienen.
Imagen: Carbohidratos marinos y otros componentes de aerosoles de rocío marino a diferentes altitudes en la troposfera inferior de Ny-Ålesund, Svalbard. Crédito: Atmospheric Chemistry and Physics (2026). DOI: 10.5194/acp-26-7235-2026
Las simulaciones de modelos mostraron que la actividad nucleadora de hielo de los polisacáridos marinos es particularmente significativa en el rango de temperatura de -20 °C a -15 °C en regiones oceánicas remotas donde la contribución de partículas nucleadoras de hielo terrestres es mínima o inexistente. Las partículas de aerosol con capacidad de nucleación de hielo promueven la formación de hielo en las nubes y, por lo tanto, influyen en sus propiedades radiativas y en la formación de precipitaciones.
Una perspectiva que faltaba desde las alturas
Si bien la importancia de estos azúcares provenientes del agua de mar ya se reconoce en la investigación, hasta ahora no se han realizado mediciones que confirmen su presencia en las capas superiores de la atmósfera.
Aparte de las mediciones realizadas desde barcos a nivel del mar, solo se han llevado a cabo unas pocas mediciones en las cimas de las montañas, y hasta ahora no se habían realizado mediciones con resolución vertical utilizando plataformas móviles. En consecuencia, seguía sin estar claro cuán significativa es realmente la influencia de los azúcares marinos en la atmósfera.
Muestras tomadas con globos sobre Spitsbergen
Investigadores polares alemanes han subsanado esta deficiencia. En otoño de 2021 y primavera de 2022, recogieron muestras de aire a altitudes de entre 300 y 1.000 metros (980 y 3.280 pies) cerca de Ny-Ålesund, en Spitsbergen, el asentamiento habitado permanentemente más septentrional del mundo. Las muestras de filtro fueron analizadas posteriormente en los laboratorios TROPOS junto con muestras de agua de mar y de la película superficial del océano en Kongsfjorden, cerca de Ny-Ålesund.
"La combinación de las mediciones de aerosoles tomadas a nivel del suelo y a diversas altitudes con las muestras de agua de Kongsfjorden nos ha permitido, por primera vez, rastrear directamente el transporte de azúcares marinos desde el océano a la atmósfera", explica la Dra. Manuela van Pinxteren de TROPOS, quien, junto con el Dr. Sebastian Zeppenfeld, fue responsable de las mediciones de aerosoles y agua de la expedición.
Imagen: El globo cautivo BELUGA durante la campaña HALO-(AC)³ en marzo/abril de 2022 en Spitsbergen, en el Ártico. Crédito: Sebastian Zeppenfeld, TROPOS
Las muestras de aire fueron recogidas por el globo cautivo BELUGA de la expedición TROPOS. En julio de 2020, el globo de helio de 12 metros de largo (39 pies) y 90 metros cúbicos (24.000 galones) ya había sido desplegado en la expedición MOSAiC, durante la cual el rompehielos de investigación alemán Polarstern, operado por el Instituto Alfred Wegener, navegó a la deriva por el Ártico central durante un año.
Los azúcares también pueden formarse en las nubes
Además, observaciones recientes de laboratorio y de campo sugieren que se está produciendo una transformación molecular o una formación adicional de estos azúcares en la atmósfera, desencadenada por actividades químicas y biológicas.
"En condiciones de mucha humedad, particularmente en nubes con precipitaciones, también pudimos observar la formación de estos azúcares directamente en la atmósfera, lo que puede estar relacionado con el metabolismo de los microorganismos en el aire. Estos son los primeros indicios de que los azúcares en la atmósfera no provienen únicamente del mar, sino que también podrían producirse mediante procesos biológicos dentro de las propias nubes".
"Junto con la evidencia de su transporte vertical, esto demuestra que la materia orgánica marina desempeña un papel mucho más dinámico en el sistema climático del Ártico de lo que se creía anteriormente. Por lo tanto, la atmósfera está mucho más viva de lo que habíamos pensado durante mucho tiempo", concluye Zeppenfeld.
Los efectos de las nubes se extienden más allá de la superficie
El hecho de que estos azúcares se transporten a altitudes relevantes para la formación de nubes tiene implicaciones para la microfísica de las nubes. Con el calentamiento del Ártico y el retroceso del hielo marino, aumentará aún más la importancia de los azúcares provenientes del mar.
Dado que aún no existen mediciones comparables de la Antártida, el equipo BELUGA tiene previsto utilizar las expediciones Polarstern de 2028, en el marco de Antarctica-Insync, para recopilar también datos del Océano Austral.
La investigación se ha publicado en la revista Atmospheric Chemistry and Physics: Marine carbohydrates and other sea spray aerosol constituents across altitudes in the lower troposphere of Ny-Ålesund, Svalbard
