Científicos quieren sembrar nubes para contrarrestar huracanes

Un grupo de científicos acaba de publicar una propuesta en la revista Atmospheric Science Letters para dominar los huracanes: sembrar nubes. Su argumento es que esto disminuiría la temperatura superficial del mar, lugar donde se origina este fenómeno meteorológico. Lo que esperan los investigadores es que con esta técnica se reduzca en una categoría su intensidad.

La metodología sería la siguiente: a través de vehículos no tripulados se pulverizarían gotas de agua de mar minúsculas, buscando que una parte de ellas se consoliden en las nubes, lo que aumentaría su humedad y al mismo tiempo su reflectividad y duración, según publicó EuropaPress. De esta manera, más luz solar sería reflejada de vuelta al espacio, lo que reduciría la temperatura de la superficie marina. Esta técnica es conocida como Marine Cloud Brightening (MCB).

“Los huracanes obtienen su energía del calor contenido en las aguas superficiales del océano. Si somos capaces de aumentar la cantidad de luz solar reflejada por las nubes por encima de la región de desarrollo de huracanes, entonces habrá menos energía para alimentar a los huracanes”, explicó el científico Alan Gadian, de la Universidad de Leeds, Reino Unido.

La motivación para esta investigación es clara: los huracanes son una de las fuerzas más destructivas de la naturaleza. Según Gadian en los últimos tres decenios su intensidad se ha incrementado en el Atlántico Norte, la India y el Océano Pacífico. Precisamente en estas regiones se ha simulado el impacto de la siembra de nubes, “con especial énfasis en los meses de agosto, septiembre y octubre, cuando se concentran los huracanes en el Atlántico”, explicó Gadian.

El científico apuntó además que una posible desventaja al utilizar esta técnica es que la siembra de nubes en el Atlántico podría dar lugar a una reducción significativa de las precipitaciones en la cuenca del Amazonas y otros lugares. "Mucha más investigación es necesaria. Tenemos claro que no se implementará esta técnica hasta que estemos seguros que no habrá consecuencias adversas sobre las precipitaciones”.

Este método se hizo célebre en China durante los Juegos Olímpicos de Beijing 2008. En esa ocasión el objetivo era influir directamente en las cantidades de lluvia.

Mecanismo de la coalescencia

Un proceso importante que permite el crecimiento de las gotitas nubosas basta el tamaño de gotas de lluvia, es la colisión directa y la coalescencia de gotitas de agua. Las gotitas arrastradas hacia arriba por las corrientes ascendentes caen, sin embargo, en relación con el aire que sube, y los mayores más rápidamente que sus vecinas más pequeñas.

Las gotitas más pequeñas son incapaces de colisionar, pero el choque es posible cuando el radio de una de las gotitas excede de 18 μ. La eficacia de las colisiones aumenta considerablemente para las gotas mayores.

Las colisiones y la coalescencia son necesarias para lo formación de precipitaciones en los nubes cálidas. La temperatura de estas nubes es superior a 0°c están formadas enteramente por gotitas de agua.

Igualmente hoy gotitas líquidas en las nubes, cuya temperatura es inferior a 0°c. Estas gotitas en subfusión, de esta clase de nubes, pueden crecer de la misma manera por colisión y coalescencia entre ellos.

Determinadas nubes contienen cristales de hielo. 

Crecimiento inicial de las gotitas nubosas

En el crecimiento de las gotitas nubosas interviene un determinado número de factores. Incluyen la humedad del aire que rodeo las gotitas, los efectos de la tensión superficial y la naturaleza de los núcleos. Es igualmente importante la velocidad con la que puede transferirse al aire envolvente el calor latente liberado por la condensación.

Al comienzo, la condensación del vapor sobre el núcleo es rápida. Las gotitas pueden crecer desde el tamaño del núcleo, hasta hacerse visibles en una fracción de segundo. El proceso se retarda en seguido y es poco probable que la condensación pueda, par sí sola, producir gotitas de un tamaño medio superior a 30 μ.

Para explicar la presencia de gotas mayores en las nubes, es necesario hacer intervenir las interacciones entre gotitas individuales. Resulta un proceso importante de crecimiento la colisión y reunión de gotitas de velocidades diferentes de caída (coalescencia).

Procesos de precipitación

Es necesario, para que se formen nubes, que el vapor de agua de la atmósfera se transforme en gotitas de agua o en cristales de hielo. Sin embargo, estas partículas nubosas deben adquirir mayor masa para que se produzcan precipitaciones.

Tamaño de las gotitas nubosas

Lo determinación del tamaño de las gotitas de agua de las nubes ha sido objeto de importantes esfuerzos de investigación. La mayor parte de las experiencias de medida han sido hechas desde aviones, pero determinados estudios se han realizado en montaña.

Los tamaños de las gotitas, medidos en diferentes partes del mundo, son muy variables. Estas gotitas se forman alrededor de núcleos de condensación de dimensiones, naturaleza y concentración variables.

Las partículas en suspensión en la atmósfera se clasifican frecuentemente en función de sus dimensiones:

A) núcleos de aitken (< 0,1 μ);

B) grandes núcleos (0,1 - 1,0 μ);

C) núcleos gigantes (> l μ ).

Las cifras entre paréntesis indican los límites aproximados de los radios de los núcleos.

La mayor parte de los núcleos de aitken son muy pequeños y exigen una sobresaturación importante para llegar a ser activos en la condensación. En la atmósfera son, pues, los grandes núcleos y los núcleos gigantes los que se apoderan antes del vapor de agua disponible. Los grandes núcleos, mucho más numerosos que los núcleos gigantes, juegan un papel muy importante en la formación da nubes.

Los gotitas de agua se reparten el vapor de agua disponible, y de ello resulta que, si es elevada la concentración de núcleos, las gotitas son más numerosas pero sus dimensiones medias son menores.

En general, las mayores concentraciones de núcleos de condensación se producen sobre las regiones continentales más bien que sobre los océanos. En cambio, las gotitas de nubes continentales son más pequeñas, sus radios oscilan habitualmente entre 2 μ y 10 μ. Las dimensiones de las gotitas de nubes marítimas se sitúan entre 3 μ y 22 μ de radio.

Sin embargo, hay a menudo núcleos salinos gigantes que provocan la formación de gotitas de 20 y 30 μ o más. Su concentración no es, normalmente, sino de núcleo por litro de aire, pero se los encuentro tanto en las nubes marítimas como en las continentales.

Las gotitas pueden finalmente alcanzar un tamaño tal que se desprende de las nubes y de las corrientes ascendentes que las sostienen. Con frecuencia, se hace una separación arbitraria entre gotitas nubosas y las gotas de lluvia para un radio de 100 μ. Esta separación, elegida frecuentemente por comodidad, tiene, sin embargo, una razón de orden físico. La velocidad límite de caída de las gotas de 100 μ de radio es próxima a 1 ms^-2, lo que hace que puedan desprenderse de las corrientes ascendentes que se encuentran generalmente en las nubes.

Disipación de las nubes

El desarrollo de las nubes va siendo más lento, evidentemente, cuando el proceso que las origina deja de producirse. Pero otros factores pueden intervenir para provocar la desaparición de las gotitas de agua o cristales de hielo de las nubes tales como el recalentamiento del aire, las precipitaciones y la mezcla con el aire circundante más seco.

Una nube se puede calentar por absorción de le radiación solar o terrestre pero uno y otro fenómeno son relativamente débiles en comparación con el recalentamiento adiabático.

Esto es lo que puede producirse si el aire en que la nube se sitúa está sometido a subsidencia. A medida que la temperatura del aire asciende, su humedad relativa baja y el aire puede dejar de estar saturado; entonces, partículas nubosas se evaporan para transformarse en vapor de agua invisible.

La insolación provoca, con frecuencia, lo disipación de las nubes creadas por turbulencia. Si penetra hasta el suelo suficiente radiación solar, recalentando el aire vecino a la superficie, el nivel de condensación de mezcla se eleva y, por lo tanto, la base del stratus o stratocumulus se eleva también. Entonces, el espesor de la nube limitado por la inversión de turbulencia disminuye y la nube acaba por desaparecer completamente.

Los cumulus de buen tiempo, que se forman sobre las tierras sometidas a la influencia de la insolación, son un fenómeno diurno. Aparecen, generalmente, durante la mañana, alcanzando su máximo desarrollo en el transcurso de la tarde y desapareciendo rápidamente cuando el suelo se vuelve a enfriar al final de la jornada.

El aire que rodea una nube e menudo no está saturado. La mezcla de este aire con la nube puede hacer que la humedad del aire nuboso llegue a ser inferior al 100 por ciento, produciéndose cierta evaporación y la nube parece sufrir una erosión que puede disiparla.

El proceso de mezcla con el aire ambiente actúa de manera sensible sobre la base de los cumulas de buen tiempo donde la erosión se manifiesta poco después de su formación y de que se eleve. En el interior de las tierras, el máximo desarrollo de las cumulus de buen tiempo se produce al principio de la tarde. A esta hora, la base no se ha elevado todavía demasiado mientras que las cimas alcanzan el máximo de su altitud.

Nubes asociadas a una ascendencia de gran extensión horizontal a lo largo de una zona frontal

Uno de los elementos de la circulación general es el frente polar. Las perturbaciones se forman a lo largo del frente polar, que separa el aire cálido tropical del aire más frío de las latitudes altas.

Las depresiones que acompañan las perturbaciones del frente polar están asociadas, con frecuencia, a extensos movimientos ascendentes que afectan a la atmósfera en un gran espesor.

Las interacciones entre las masas de aire cálidas y frías se pueden presentar de diferentes maneras. En el curso del desarrollo de una perturbación del frente polar es posible, a menudo, distinguir dos tipos principales de frentes: un frente cálido y un frente frío. En ambos casos, la superficie frontal está inclinada, con el aire frío por debajo y el cálido encima.

Cuando el movimiento de la zona de transición entre las dos mases de aire es tal que el aire cálido reemplaza al frío, se denomina frente cálido. La pendiente de un frente es, generalmente, débil y el aire cálido se eleva lentamente por encima de la masa de aire frío. Durante este movimiento se pueden formar nubes estratiformes en el aire cálido, si contiene humedad suficiente. Nimbostratus, altostratus, cirrostratus y cirrus se pueden formar en los diferentes pisos de la atmósfera. 

Cuando el movimiento de la zona de transición entre las masas de aire se desplaza de manera que el aire frío reemplaza al aire cálido, es un frente frío. Las formaciones nubosas asociadas a un frente frío se diferencian, según la estabilidad y la humedad del aire cálido, así como en función de la pendiente del frente. En general, la pendiente de un frente frío es mayor que la de un frente cálido.

Cuando la pendiente del frente frío es débil, las formaciones nubosas pueden ser análogas a las de un frente cálido pero los diversos tipos de nubes se presentan en orden inverso cuando llegan o un lugar dado, es decir que las nubes más bajas aparecen en primer lugar, seguidas de nubes cada vez más altas, según se aleje el frente. El tipo de nubes que se forman, depende en la realidad, de la estabilidad y de la humedad del aire que asciende.

A veces, la pendiente de un frente frío puede ser relativamente fuerte. En este caso, puede provocar fenómenos violentos, sobre todo si el aire cálido elevado es ya húmedo e inestable. Se caracteriza, entonces, por el desarrollo de grandes cumulus y de cumulunimbus en el aire cálido que pueden producir grandes chubascos, vientos turbulentos con ráfagas y a veces tormentas.

En general, la ascendencia del aire cálido se produce en el interior de una zona estrecha debido a la fuerte pendiente del frente. Las nubes y los diversos fenómenos asociados a un frente frío de fuerte pendiente están habitualmente limitados a una región estrecha inmediata a la zona frontal. 

Otros tipos de formaciones nubosas son también posibles en función de las características de las masas de aire presentes y del estado de desarrollo de las perturbaciones del frente polar, que se estudiarán más detalladamente en los capítulos siguientes.