Nubes en el Invernadero

Tan importunas como hermosas, las nubes juegan un papel importante en el invernadero planetario de la Tierra.

Abril 22, 2002:  Las nubes pueden ser encantadoras para los niños recostados sobre el pasto un día de verano, cuando dejan que su imaginación moldee las sutiles figuras hasta convertirlas en patos, botes o dinosaurios.

Pero las nubes pueden ser también una verdadera molestia para los investigadores del clima.

Derecha: Nubes cirros sobre Finlandia © Pekka Parviainen. [más información]

Para comprender por qué, regresemos a ese cálido día de verano: Si una enorme y mullida nube cumulus se aproxima, esto generalmente significa buenas noticias. Las nubes bajas y espesas forman una sombra refrescante y reflejan la luz solar nuevamente hacia el espacio. Enfrían el planeta y a las personas que se encuentran debajo de ellas.

Por otro lado, las delgadas nubes que se desplazan en lo alto son menos refrescantes. Éstas forman escasa sombra y, debido a que son frías en sí mismas, atrapan el calor que irradia el planeta ubicado allá abajo. La temperatura del aire que se encuentra cerca del suelo, en efecto podría aumentar.

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Las nubes son una parte importante del invernadero planetario de la Tierra. Los gases de invernadero, como el anhídrido carbónico y el metano, son investigados quizás más extensamente, pero las nubes pueden provocar el mismo efecto: calientan nuestro planeta atrapando el calor que se encuentra debajo de ellas. A diferencia de los gases de invernadero, sin embargo, las nubes que reflejan los rayos solares también poseen una influencia refrigerante. Además, la temperatura del aire, que se ve afectada por las nubes, a su vez afecta la formación de las propias nubes. Es una relación circular que hace que la investigación del clima sea mucho más compleja.

"Las nubes continúan siendo una de las mayores incógnitas en los efectos de los cambios de temperatura sobre el sistema climático," se lamenta Bruce Wielicki, un científico del Centro de Investigaciones Langley, de la NASA. "Necesitamos más información para entender cómo se comportan las nubes reales."

Izquierda: El complejo papel de las nubes en el equilibrio energético de la Tierra. Haga un clic en la imagen para ver una versión más fácil de analizar. Crédito: NASA/Langley.

¿Cuánta luz solar reflejan las diferentes clases de nubes? ¿Cuánto calor absorben? ¿Y cómo responden a los cambios de temperatura en el ambiente? Wielicki es el principal investigador de un instrumento en órbita que responderá algunas de estas preguntas. "Se llama CERES," dice, "que es la sigla en inglés para Cloud and the Earth's Radiant Energy System (Sistema de Energía Radiante de las Nubes y de la Tierra)."

CERES es un instrumento compuesto por tres telescopios que observan nuestro planeta desde la órbita de la Tierra. "Un telescopio es sensible a la luz solar común," afirma Wielicki. "Nos dice cuánta radiación solar se refleja desde las nubes o desde el hielo." Los otros dos telescopios perciben el calor infrarrojo de longitud de onda más larga. Ellos revelan cuánto calor atrapan las nubes y qué cantidad de dicho calor se escapa nuevamente hacia el espacio.

Ahora, CERES se encuentra girando en órbita alrededor de la Tierra, a bordo del satélite Terra, de la NASA. El instrumento estaba rastreando nuestro planeta el verano pasado cuando una ola de calor azotó California y produjo un considerable aumento en la radiación infrarroja emitida desde esa región. CERES reveló no solamente el resplandor infrarrojo sobre el suelo, sino también qué cantidad de ese calor absorbió la atmósfera -- información clave para los estudios sobre el calentamiento global.

Arriba: California está brillando en esta imagen de calor infrarrojo que es irradiado desde la Tierra. CERES, a bordo de Terra, capturó la información durante la ola de calor que tuvo lugar en California, en 2001.

El satélite Aqua, de la NASA, cuyo lanzamiento está programado para el 26 de abril, pronto colocará en órbita otro grupo de telescopios CERES. "Tener a CERES a bordo de dos satélites (Aqua y Terra) nos ayudará a cubrir todo el planeta -- para estudiar, por ejemplo, las variaciones del equilibrio energético de la Tierra entre el día y la noche," explica Wielicki.

CERES es un adelanto bien acogido por los científicos que con frecuencia se ven forzados a probar sus ideas sobre el cambio climático, utilizando simulaciones por computadora -- simulaciones que pueden o no representar fielmente a nuestro complicado planeta. Con la ayuda de CERES, los investigadores pueden ahora examinar algunas de esas teorías en el mundo real.

Derecha: Nubes en el Pacífico tropical. [más información]

Por ejemplo, recientemente un grupo de científicos propuso una teoría denominada "hipótesis iris." Ellos sugirieron que la cubierta de nubes ubicada sobre el Océano Pacífico tropical, retrocede cuando aumenta la temperatura de la superficie del agua. Una menor cantidad de nubes abriría una ventana a través de la cual podría escapar el calor hacia el espacio y así enfriar el planeta. La Tierra, sostuvieron, posee una respuesta natural que contrarresta las temperaturas en ascenso -- semejante a lo que sucede cuando el iris del ojo humano se dilata para adaptarse a la luz tenue.

¿Pero, en verdad la Tierra responde de esta manera?

Wielicki y otros científicos de la NASA utilizaron el CERES para probar la teoría. El resultado fue que esas nubes efectivamente atraparon el calor infrarrojo. Pero más aún, reflejaron la luz solar visible nuevamente hacia el espacio. Una menor cantidad de nubes significaría un mayor (y no menor) calentamiento global.

La hipótesis iris era incorrecta.

Otro problema que abordará CERES está relacionado con los aerosoles. Los aerosoles son pequeñas partículas, como el polvo volcánico, la contaminación e incluso el rocío del mar, suspendidas en el aire. Los aerosoles reflejan la luz solar. Asimismo, ayudan para que se formen las nubes, actuando como "sitios de nucleación" alrededor de los cuales las gotas de agua crecen en tamaño. Nadie sabe si el aumento del número de aerosoles enfriará o calentará nuestro planeta.

Arriba: Las nubes que contienen muchos aerosoles (izquierda) también tienen muchas gotas de agua. Esas nubes reflejan bien la luz. Las nubes que contienen una menor cantidad de aerosoles (derecha) tienden a albergar gotas de agua más grandes; transmiten más energía solar al planeta que se encuentra debajo de ellas. [más información]

"Los aerosoles son un problema," afirma Thomas Charlock, un científico de alto nivel del Centro de Investigaciones Langley, de la NASA, que además es co-investigador de CERES. "No sabemos cuánta cantidad hay, y cada bendita partícula de aerosol se ve diferente de las demás. En consecuencia, nosotros simplemente no podemos estimar su influencia sólo con cálculos."

"Lo que sí podemos hacer es investigar el equilibrio de energía en un área polvorienta y en otra sin polvo," continúa Charlock. "Es allí en donde CERES y MODIS (un instrumento de Terra que puede percibir propiedades de los aerosoles), utilizados en forma conjunta, serán muy valiosos."

Derecha: Huellas en la atmósfera de la Tierra marcadas por ... ¡buques oceanográficos! Las nubes que aquí se muestran, se formaron cuando los aerosoles del escape de los barcos provocaron humedad en el aire para condensarse y convertirse en nubes. [más información]

Cuando Aqua se una a Terra en órbita, llevará su propio equipo especial de herramientas para utilizar en la investigación del clima. Charlock sostiene: "Podemos llevar a cabo, de mejor manera, una parte de nuestra misión con [los instrumentos a bordo de] Aqua -- tareas relacionadas con la humedad y con las nubes de agua."

Los científicos esperan que la superioridad sin precedentes de estos dos satélites para "espiar las nubes," revele valiosa información acerca del funcionamiento interno de los cambios climáticos. No obstante, no espere dibujos de patos o de dinosaurios. Ninguno de los dos satélites tiene tal imaginación. Sin embargo, a su modo, revelarán la compleja belleza de las nubes como nunca antes pudo hacerse.

Cambios en la Nubosidad Global -- artículo detallado sobre las nubes y el cambio climático, información suministrada por el Observatorio de la Tierra

Los Aerosoles y el Cambio Climático -- un completo artículo acerca de las preguntas que los científicos se formulan sobre el papel que juegan los aerosoles en el cambio climático, información suministrada por el Observatorio de la Tierra, de la NASA.

Brillo de la Tierra: Nuestro planeta refleja aproximadamente un 30% de la luz solar que recibe, y las nubes son las responsables de la mayor parte de esa luz reflejada. Vea una animación 2 MB mpeg del calor de onda larga que sale de la Tierra y su luz solar reflejada.

Izquierda:  La energía que adquiere la Tierra de la luz solar que le llega es prácticamente equilibrada por la energía reflejada o irradiada hacia el espacio. Haga un clic sobre la imagen para obtener un detalle del equilibrio de la energía. Imagen cortesía de NASA.

Acontecimientos Recientes con Aerosoles -- mapa global de acontecimientos de polvo y de humo que se produjeron recientemente. Las imágenes fueron captadas por satélites de la NASA

Las Nubes y el Cambio Climático -- breve referencia de los esfuerzos que realizan los científicos a fin de comprender el papel que juegan las nubes en el cambio climático. Información suministrada por el Instituto Goddard para Estudios Espaciales de la NASA.

Cambio Climático 2001: las bases científicas -- índice del informe completo del Grupo Intergubernamental sobre Cambios Climáticos.

CERES -- Portal para el sensor del Sistema de Energía Radiante de las Nubes y de la Tierra.

CERES a bordo de Terra -- información acerca del sensor de equilibrio de energía ubicado a bordo del satélite Terra.

Portales para Terra y Aqua

Cuadro de las clases de nubes -- obtenido del Portal del proyecto de verificación Aqua de S'COOL.