Contribuyen a la formación de nubes de hielo a temperaturas inesperadamente altas
Comprender la formación de nubes en las regiones polares es esencial para discernir la influencia de la radiación solar en los casquetes polares. Sin embargo, los modelos numéricos existentes tienen dificultades para replicar las nubes de hielo con precisión.
Ahora, utilizando observaciones del mundo real y datos climáticos, investigadores de Japón han descubierto que los bioaerosoles marinos transportados por corrientes de aire cálido y cargado de humedad desde latitudes más altas contribuyen a la formación de nubes de hielo sobre la región de latitudes altas del Océano Austral.
Las nubes, que consisten en pequeñas gotas de agua, partículas de hielo o una combinación de ambas, son componentes dinámicos del sistema climático de nuestro planeta. Desempeñan un importante papel en la regulación de la cantidad de luz solar absorbida o reflejada en las cimas de sus nubes. Dependiendo de su composición, las nubes se forman a diferentes altitudes y ejercen distintos efectos sobre el clima. Comprender la formación de nubes en regiones polares vulnerables al cambio climático es particularmente vital. Nos proporcionará información clave para luego estudiar su impacto en las capas de hielo.
Si bien los modelos numéricos han mejorado significativamente nuestra capacidad para simular la formación de nubes, no explican con precisión cómo las partículas de aerosol, que actúan como puntos de partida para la formación de cristales de hielo en las nubes, influyen en el proceso de formación de nubes de hielo. Estos sesgos pueden provocar errores en la forma en que estos modelos predicen el comportamiento de las nubes de hielo en la atmósfera.
Para mejorar la precisión de los modelos numéricos en la representación de la formación de nubes, el profesor asistente Kazutoshi Sato junto con Jun Inoue, ambos del Instituto Nacional de Investigación Polar de Japón, recurrieron a observaciones del mundo real y a datos climáticos y satelitales para descubrir los mecanismos detrás de la formación de nubes de hielo en el Océano Austral debido a los bioaerosoles emitidos por los océanos.
"Desarrollar conocimientos sobre la formación de nubes de hielo asociadas con bioaerosoles marinos podría ayudar a mejorar el rendimiento de la fase de nubes en modelos numéricos", explica el Dr. Inoue.
Imagen: Cómo se forman las nubes de hielo sobre el Océano Austral. Las bacterias marinas transportadas por ríos atmosféricos cálidos y cargados de humedad contribuyen a la formación de nubes de hielo a temperaturas inesperadamente altas en regiones de altas latitudes, sugiere una investigación japonesa. Crédito de la imagen: Kazutoshi Sato del Instituto Nacional de Investigación Polar, Japón.
Comenzó con una expedición al Océano Austral que rodea la Antártida entre noviembre de 2022 y marzo de 2023. Mientras estaban allí, los investigadores observaron que se formaban nubes de hielo en la troposfera media a temperaturas superiores a –10°C. Al mismo tiempo, observaron nubes de agua líquida en la troposfera superior a temperaturas inferiores a –20°C. Normalmente, las nubes de hielo se forman a temperaturas más frías, por lo que los investigadores estaban interesados en comprender por qué estas nubes de hielo aparecían a temperaturas más suaves.
Utilizando un análisis de trayectoria hacia atrás, rastrearon una corriente de aire cálido y húmedo procedente del sur de África. Luego, utilizando datos satelitales, los investigadores descubrieron que la masa de aire encontró regiones con una alta concentración de clorofila-a, un pigmento asociado con el fitoplanctonfitoplancton, mientras cruzaba el Océano Austral de latitud media. También descubrieron que la cantidad de sulfuro de dimetilo (DMS) en el aire era mayor en las regiones donde había poderosas e intensas olas en el agua.
¿Por qué es destacable aquí la presencia de DMS?
El DMS, un compuesto que contiene azufre a menudo vinculado a la actividad del fitoplancton, es reconocido por su papel como núcleo en la formación de nubes de agua líquida. Su presencia en la atmósfera también sirve como indicador de bacterias marinas. Estas bacterias pueden liberarse a la atmósfera debido al rocío marino generado por las condiciones de olas fuertes. Según los investigadores, las bacterias marinas en esta corriente de aire húmedo y cálido procedente del Océano Austral de latitudes medias actúan como partículas nucleadoras de hielo, contribuyendo a la formación de nubes de hielo a temperaturas superiores a las esperadas en las zonas de latitudes altas del Océano del Sur.
"Usando una sonda sensora de partículas de nubes, detectamos nubes de hielo en una latitud alta con temperaturas superiores a -10°C, cerca de una corriente de aire cálido y húmedo proveniente de latitudes medias. Estas corrientes a menudo se denominan ríos atmosféricos (AR, atmospheric river)", dice el Dr. Sato.
"El AR recibió bioaerosoles marinos del océano de latitud media en condiciones de olas altas. Estos bioaerosoles alcanzaron la capa de formación de nubes de hielo. Nuestras observaciones sugieren que estos bioaerosoles marinos, que han viajado a través del AR, contribuyen a la formación de nubes de hielo en condiciones de temperatura relativamente alta".
Los modelos climáticos han encontrado dificultades para simular con precisión la formación de nubes de hielo en condiciones de mayor temperatura. Los hallazgos de este estudio experimental podrían permitir una modelización numérica más precisa de las condiciones climáticas, especialmente en áreas polares vulnerables.
Los hallazgos se publicaron recientemente en la revista Geophysical Research Letters: Ice Cloud Formation Related to Oceanic Supply of Ice‐Nucleating Particles: A Case Study in the Southern Ocean Near an Atmospheric River in Late Summer
