Desvelar los efectos de las transformaciones de fase de las nubes en el cambio climático
Las nubes desempeñan un papel fundamental en la regulación del clima de la Tierra, ya que reflejan la radiación solar hacia el espacio para evitar un calentamiento excesivo y, al mismo tiempo, atrapan la radiación infrarroja para mantener un clima estable. Sin embargo, el calentamiento global puede alterar las propiedades de las nubes y crear un bucle de retroalimentación que amplifica o atenúa los cambios de temperatura. «Este bucle de retroalimentación, denominado “retroalimentación de las nubes”, es la mayor fuente de incertidumbre en las proyecciones de los modelos sobre la sensibilidad climática de la Tierra a los cambios del dióxido de carbono atmosférico», afirma Casey Wall, coordinador del proyecto CPFC y profesor adjunto de Meteorología en la Universidad de Estocolmo. Esta investigación, llevada a cabo con el apoyo de las Acciones Marie Skłodowska-Curie, se propuso abordar esta laguna en la ciencia climática creando métodos cuantitativos para comprender uno de los mecanismos físicos clave que determinan la retroalimentación de las nubes.
Cuantificación de la respuesta de las nubes
El equipo del proyecto CPFC se centró en cuantificar la retroalimentación radiativa causada por la transformación de las partículas de hielo de las nubes en gotas líquidas a medida que se calienta la atmósfera. En la investigación se reveló que estos cambios representan aproximadamente el 19 % de la retroalimentación total de las nubes en los modelos climáticos. La conversión de hielo a líquido hace que las nubes se vuelvan ópticamente más gruesas, lo que hace que reflejen más radiación solar hacia el espacio. Anteriormente se creía que estos cambios en la opacidad de las nubes eran un mecanismo de retroalimentación negativa potencialmente poderoso, pero muy incierto, que podría reducir la sensibilidad del clima a los cambios en los niveles de CO2 atmosférico. «El equipo del proyecto CPFC descubrió que este mecanismo de retroalimentación no es tan fuerte como se había sugerido anteriormente. Por lo tanto, proporciona otra línea de pruebas de que la retroalimentación de las nubes no amortiguará sustancialmente el futuro calentamiento climático. Esto tiene implicaciones para el diseño de políticas sobre las emisiones de carbono en el futuro», explica Wall.
Creación de herramientas avanzadas de modelización climática
Para lograr estos avances, en el proyecto se crearon innovadores productos de datos de satélites y modelos climáticos que rastrean la altitud de las nubes, su espesor óptico y su composición, distinguiendo entre hielo y líquido en la cima de las nubes. Un avance fundamental fue el desarrollo de una nueva técnica matemática que utiliza estos datos para medir los efectos de la conversión de hielo en líquido sobre las propiedades radiativas de las nubes. En el proyecto CPFC también se mejoró el paquete del simulador de observación del proyecto Cloud Feedback Model Intercomparison Project (CFMIP), conocido como «software» COSP, un paquete de código abierto ampliamente utilizado en la modelización climática. Simula observaciones por satélite a partir de nubes generadas por modelos, lo que permite llevar a cabo comparaciones directas entre las simulaciones y los datos satelitales de la vida real. En CPFC se ampliaron las capacidades de COSP incorporando nuevas variables pertinentes para las transiciones de fase de las nubes. En el proyecto también se colaboró con el equipo científico del satélite MODIS para crear variables equivalentes en un conjunto de datos de observación. Además de sus contribuciones a los productos de datos satelitales y al «software» de modelos climáticos, el equipo del proyecto desarrolló técnicas de análisis que se han puesto gratuitamente a disposición de la comunidad científica para seguir explorando las interacciones entre las nubes y el clima.
El futuro de la climatología
El equipo de CPFC ha realizado importantes avances para desentrañar las complejidades de la retroalimentación de las nubes y sus efectos en la sensibilidad climática global. Aprovechando el éxito del proyecto, los investigadores están aplicando ahora su marco a otro ámbito fundamental de la climatología. «En la actualidad, estamos adaptando los métodos creados en CPFC para investigar el forzamiento radiativo del cambio climático, causado por las interacciones entre la contaminación por aerosoles de partículas y las nubes. Esta sigue siendo una de las principales incertidumbres de la ciencia climática», añade Wall. Comprender estas interacciones es crucial para perfeccionar las proyecciones climáticas y fundamentar las decisiones políticas del futuro.
Palabras clave
CPFC, retroalimentación de las nubes, cambio climático, calentamiento global, modelos climáticos
