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Cómo hacer nubes de pino: una receta de físicos

¿Quieres que llueva? Prueba los alfileres. Resulta que el delicioso aroma del árbol de Navidad puede conducir a los precursores de las nubes, según dos estudios del CERN. Además, puede significar que los científicos deban reducir ligeramente sus pronósticos actuales de cambio climático.

Esto es un poco complicado, pero aquí está la respuesta corta: cuando el vapor de los pines se combina con el oxígeno, las partículas resultantes pueden agruparse con la ayuda de partículas de alta energía del espacio que llueven sobre la atmósfera de la Tierra, llamadas rayos cósmicos. . Los científicos creen que los rayos cósmicos pueden desempeñar un papel importante en la determinación de nuestro clima, y ​​en experimentos han descubierto que estas interacciones pueden conducir a la formación de partículas de aerosol, que pueden crecer hasta convertirse en precursoras de las nubes, según los datos. dos estudios publicado en La naturaleza hoy dia.

Los científicos creían que el cielo estaba menos nublado antes de la revolución industrial.

Durante mucho tiempo, los científicos especularon que el cielo estaba menos nublado antes de la Revolución Industrial porque el aire estaba menos contaminado. Esto se debe a que, hasta ahora, los científicos creían que el ácido sulfúrico, que proviene de la contaminación por combustibles fósiles, es esencial para la formación de partículas de aerosol que conducen a los precursores de las nubes. Pero los hallazgos de hoy sugieren que puede que no sea correcto: el vapor de los pinos y otra vegetación también puede formarlos. Es por eso que los investigadores del CERN creen que el experimento podría afectar los modelos climáticos. Si es correcto, el descubrimiento significa que las nubes habrían sido más abundantes antes de que los humanos comenzaran a quemar una tonelada de combustibles fósiles de lo que se pensaba. A su vez, podría tener un efecto en algunos de los supuestos que subyacen a las estimaciones actuales de aumento de temperatura.

Los hallazgos son información nueva importante que indica una ligera reducción en las proyecciones de temperatura, dice Jasper Kirkby, físico de partículas del CERN y coautor de dos estudios sobre el tema publicados hoy en La naturaleza. «Digo fácil porque es muy importante no confundirse de que esto de alguna manera lo cancelará. Ciertamente no lo es. Pero está en la dirección de bajar las proyecciones de temperatura».

Sala CLOUD (CERN)

Estudiar cómo los rayos cósmicos interactúan con nuestra atmósfera no es fácil. Entonces, en 2009, los científicos del CERN lanzaron Experimento NUBE – un proyecto diseñado para simular las interacciones entre los rayos cósmicos y la atmósfera. Esto implicó la construcción de una gran cámara de acero inoxidable en la que los investigadores podrían imitar varias condiciones atmosféricas bajo condiciones estrictamente controladas.

Para comprender por qué el descubrimiento del experimento CLOUD podría cambiar las estimaciones del calentamiento global, es importante comprender primero cómo se forman las nubes. Las nubes están formadas por miles de millones de gotas de agua, que se forman cuando el agua se condensa alrededor de partículas en el aire. Estas partículas pueden provenir de fuentes como el polvo y el rocío de sal marina, pero muchas se componen de procesos químicos en el aire. Hasta hace poco, los científicos creían que al menos la mitad de las gotas de nubes del mundo se formaban mediante procesos químicos que implican ácido sulfúrico, que se deriva principalmente de las emisiones de combustibles fósiles. Y esta información se ha incluido en los modelos climáticos porque las nubes enfrían la Tierra al reflejar la luz solar. Entonces, cuando se libera ácido sulfúrico en el aire, las nubes resultantes compensan los efectos de calentamiento de los combustibles fósiles.

La contaminación puede no ser un factor clave para crear un cielo muy nublado

Aquí es donde entran los estudios de hoy: al crear un ambiente atmosférico en la cámara CLOUD del CERN que no contiene ácido sulfúrico, los investigadores han podido demostrar que se pueden formar importantes precursores de gotitas mediante procesos que involucran tanto vapor de pino como rayos cósmicos. Debido a esto, los científicos del CERN creen que la contaminación puede no ser un factor clave para crear un cielo muy nublado. «Todo lo que necesitas son árboles, había muchos en la atmósfera preindustrial, y resulta que necesitas rayos cósmicos», dice Kirkby.

Para los climatólogos, esta información puede resultar valiosa. Hoy en día, los modelos climáticos asumen que las nubes se han vuelto mucho más abundantes desde la revolución industrial. Y esta hipótesis afecta directamente las estimaciones de los científicos sobre la sensibilidad del clima de la Tierra a las perturbaciones, como el aumento de los gases de efecto invernadero. Entonces, si los modelos climáticos tuvieran en cuenta este nuevo mecanismo para la formación de partículas de aerosol, el contraste entre la agitación actual y la preindustrial se reduciría. Y esto podría reducir la sensibilidad climática estimada y, a su vez, podría reducir las proyecciones de temperatura futuras. «Significa que el clima es menos sensible de lo que pensaba», dice Kirkby.

«Todavía tenemos que calentar mucho».

Las conclusiones de Kirkby sobre la importancia del descubrimiento para el modelado climático son especulativas. Su equipo no ha aplicado sus hallazgos a los modelos climáticos actuales, por lo que aún no está claro si este nuevo método de formación de partículas de aerosol tendrá un impacto o qué tan grande podría ser ese impacto. Pero incluso si esta información cambia los pronósticos del calentamiento global, este cambio será pequeño y no desacreditará las estimaciones actuales de aumento de temperatura, dice Kirkby. Más bien, el descubrimiento podría mover las proyecciones actuales de aumento de las temperaturas, que se elevan de 1,5 a 4,5 grados Celsius si la concentración de CO2 se duplica en la atmósfera, al extremo inferior del rango actual. «Todavía tenemos mucho que calentar», dice.

«Esto puede indicar que la ‘sensibilidad climática’ moderna, que aproximadamente significa un cambio en la temperatura de la superficie resultante de una duplicación del CO2, puede estar en el lado más bajo de las estimaciones actuales», dijo Christopher Cappa, ingeniero ambiental de la Universidad. de California a Davis, que no funcionó, no el experimento CLOUD. «Pero quiero enfatizar la naturaleza especulativa de este impacto potencial, ya que ninguno de estos estudios lo ha demostrado explícitamente».

Queda mucho por hacer para verificar los hallazgos. Pero algunas de las conclusiones del equipo de CLOUD ya están respaldadas por tercer estudio publicado hoy en Ciencias. En este caso, los científicos de la Estación de Investigación Jungfraujoch estudiaron la formación de partículas de aerosol en los Alpes suizos. Descubrieron que cuando la concentración de ácido sulfúrico en el aire es muy baja, aún es posible que se formen partículas de aerosol. «Es por eso que todos estos estudios están conectados», dice Federico Bianchi, científico atmosférico del Instituto Paul Scherrer y coautor de Ciencias estudio, que también trabajó en los dos estudios CLOUD. «En CLOUD, hicimos un experimento de laboratorio muy importante que, al mismo tiempo, fue probado por las observaciones ambientales que tuvieron lugar en paralelo en Jungfraujoch».

Los árboles «controlan realmente su propio clima»

Independientemente del impacto que estos tres estudios puedan tener en las proyecciones del cambio climático, sugieren algo más: que los árboles pueden ejercer cierto grado de control sobre la frecuencia con la que las nubes los riegan. «Estos vapores se emiten con más fuerza cuando los árboles se ven afectados por el sol». Entonces, de hecho, controlan su propio clima de una manera muy agradable ”, dice Kirkby.

Los estudios actuales muestran que cuando se trata de nubes e incluso pinos, los científicos todavía tienen mucho que aprender. Pero para Kirkby, el experimento CLOUD no se trata de cuánto desconocen los científicos; se trata de reducir el nivel de incertidumbre en torno a los modelos climáticos actuales. «Habrá una mejora continua en el conocimiento a medida que surjan más y más resultados de investigación», dice. «Esta es una pieza muy importante del rompecabezas».

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