Las partículas en el aire conocidas como "aerosoles" impactan fuertemente la forma en que se forman y cambian las nubes, pero capturar con precisión este efecto en los modelos climáticos de computadora ha demostrado ser notoriamente difícil. Un nuevo estudio en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias La edición temprana en línea del 26 de febrero sugiere por qué: los modelos no capturan con suficiente detalle los procesos en el trabajo en las nubes o los aerosoles ahora son tan penetrantes en la atmósfera gracias a la contaminación moderna que sus efectos específicos en las nubesson difíciles de precisar
Un problema clave es que generalmente no tenemos datos sobre las nubes de la era preindustrial, antes de que hubiera contaminación, en comparación con las nubes de hoy. Debido a que las nubes son una parte clave del sistema climático de la Tierra, averiguar cómo se comportaron antesla era industrial podría, en última instancia, ayudarnos a determinar mejor cuánto se calentará el mundo.
El estudio señala al menos dos formas de mejorar potencialmente cómo se simulan las nubes en los modelos climáticos. Una es diferenciar mejor los tipos de nubes en los modelos para tener en cuenta su variabilidad. Otra sería estudiar las nubes que no están influenciadas por la contaminaciónque los humanos han estado apagando desde que comenzó la era industrial.
"Podríamos tener que encontrar nubes lejos de la civilización", dijo el autor del estudio Steve Ghan, del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico del Departamento de Energía. "Pero, hay partes del mundo que están bastante limpias".
efecto nublado
Una de las preguntas más difíciles que persiguen a los científicos del clima es cuánto se calentará la tierra por todos los gases de efecto invernadero que los humanos están poniendo en la atmósfera. Los modelos de computadora ofrecen una gama de posibilidades, y cuanto menor sea el rango, más seguros estarán los científicosdel resultado
Por ejemplo, los científicos usan modelos para calcular una propiedad llamada sensibilidad climática, o cuán fácil es calentar la tierra con gases de efecto invernadero adicionales. En última instancia, la sensibilidad climática nos dirá la temperatura a la que terminaremos para que notenemos que esperar hasta que la tierra se adapte a los gases añadidos, lo que nos permite prepararnos o impedir el cambio climático.
Conceptualmente, la sensibilidad climática sería sencilla de estimar si uno se enfocara en unos pocos componentes limitados del sistema de la Tierra, a saber, los gases de efecto invernadero en la atmósfera, la luz solar que golpea la tierra y la Tierra que devuelve parte de la luz solar al espacio.Bajo este modelo muy simplificado, los científicos podrían estar bastante seguros de su valor de sensibilidad climática: lo más probable es que la Tierra se caliente aproximadamente tres cuartos de grado Celsius por cada unidad de energía solar atrapada en la atmósfera, con un posible rango de un cuartode un grado más o menos.
Pero la luz del sol que rebota en la atmósfera de la Tierra se complica por la presencia de nubes que cambian de manera poco conocida. Los científicos del clima quieren incorporar todas las piezas que componen el sistema terrestre para obtener un valor para la sensibilidad climática general.Por su parte, Ghan y sus colegas han estado explorando la contribución de las nubes y las pequeñas partículas de aerosol que influyen en las propiedades de las nubes.
"No es suficiente tener las emisiones de partículas y el balance de energía solar solo porque hay muchas cosas en el medio", dijo Ghan.
complejidad nublada
Actualmente, cuando los científicos usan modelos para calcular la medida en que los aerosoles, a través de las nubes, afectan el clima de la Tierra, obtienen un rango mucho más amplio y una mayor incertidumbre que los gases de efecto invernadero
¿Por qué? Las nubes son complejas: sus propiedades están influenciadas por pequeñas partículas de aerosol llamadas núcleos de condensación de nubes alrededor de las cuales se forman gotas de nubes; una mayor cantidad de partículas conduce a más gotas de nubes que a su vez afectan el brillo y la vida útil de la nube, ya que las nubes pequeñaslas gotas permanecen por horas, y las gotas de agua más grandes son más propensas a caer como lluvia, si son lo suficientemente pesadas. La física y la química que subyacen a estos y otros componentes significa que los científicos tienen que representar una complejidad desalentadora en los modelos.
Además, las nubes son criaturas efímeras. Las mediciones de nubes que los científicos ahora toman no tienen contrapartida en el registro geológico, a diferencia de los gases de efecto invernadero que se conservan en burbujas en los núcleos de hielo. Entre los núcleos de hielo, rocas, árboles y fósiles, los investigadores tienenuna buena idea de cuánto dióxido de carbono existía en la atmósfera preindustrial, pero no pueden decir con qué frecuencia los dinosaurios retozaron bajo un cielo nublado.
Para ver qué tan bien están representadas las mediciones de nubes y aerosoles en los modelos, Ghan y sus colegas compararon diferentes modelos entre sí y con las mediciones y examinaron cómo recrearon el pasado y el presente. Lo hicieron esencialmente desarmando las simulaciones y las pruebaslas piezas.
Comparación de modelos
Un modelo climático es como un tren que se precipita a través de un túnel: los científicos colocan datos sobre el tren en un extremo y el tren ofrece una vista del clima por el otro. En un mundo perfecto, el clima simulado tomaría un viaje suavea través de ese túnel. Pero es posible que una montaña rusa resida dentro, llevando la simulación a través de giros y vueltas que no se parecen a la realidad.
Para comparar los diferentes modelos, el equipo analizó los paseos realizados por los componentes individuales de las ecuaciones que componen las simulaciones. La relación entre los valores preindustriales y actuales de cualquier componente dado, por ejemplo, los cambios en elLas concentraciones de gotas de nubes resultantes de un cambio en los aerosoles, deberían ser las mismas en los nueve modelos de computadora diferentes que probaron y deberían reflejarse en los datos de las observaciones.
El equipo descubrió, sin embargo, que los valores pre y post industrial no estaban de acuerdo, y en algunos casos incluso hubo una diferencia en el signo es decir, un modelo arrojó un valor positivo mientras que otro arrojó uno negativo.
Eso indicaba que no podían modelar nubes preindustriales utilizando mediciones que se han recolectado en un mundo posindustrial.
"Es muy curioso. Con los gases de efecto invernadero, la sensibilidad climática no cambia en ochocientos mil años. Funciona. ¿Por qué no las nubes?", Dijo Ghan.
Se necesita investigación adicional para descubrir por qué las nubes preindustriales difieren de las nubes de hoy en día. Pero Ghan dijo que hay varias direcciones posibles a seguir.
Uno, las nubes pueden ser más complejas que las representadas actualmente en los modelos. Por ejemplo, las nubes podrían tener capas que los científicos no han tenido en cuenta en los modelos que complican la transferencia de luz solar dentro y fuera del sistema. En este caso, viejo y viejolas nubes actuales en realidad serían las mismas, pero significaría que a los modelos les falta la complejidad esencial necesaria para simular cómo interactúan los aerosoles y las nubes.
Dos, las nubes de hoy en regiones del mundo donde se hacen observaciones nunca son tan limpias como lo fueron en tiempos preindustriales.
"La variabilidad actual no se aplica a los tiempos preindustriales porque todo es diferente ahora que hemos estado poniendo gases de efecto invernadero y contaminantes en el aire durante tanto tiempo", dijo Ghan.
Los científicos pueden explorar esta opción estudiando las nubes en regiones vírgenes del mundo, como en el hemisferio sur entre las latitudes de 40 y 50 grados.
Una tercera explicación podría ser que las ecuaciones utilizadas para representar la interacción nube-aerosol no son del todo correctas y deben revisarse. En el futuro, distinguir entre estas opciones puede ayudar a los científicos a aclarar la historia nublada del modelado de nubes.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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