Los científicos hacen las primeras observaciones directas de partículas biológicas en nubes a gran altura

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Las partículas biológicas – bacterias, polen, hongos – actúan como núcleos para la formación de hielo en las nubes.

El polvo ligado al aire y la materia microbiana parece desempeñar un gran papel en la formación de nubes

Un equipo de químicos atmosféricos se ha acercado a lo que se considera el “santo grial” de la ciencia del cambio climático: la primera detección directa de partículas biológicas en las nubes de hielo.

El equipo, liderado por Kimberly Prather y Kerri Pratt de la Universidad de California en San Diego y la Institución Scripps de Oceanografía, muestrearon una gota de agua y residuos de cristal de hielo a altas velocidades mientras vuelan en las nubes que surcan los cielos sobre Wyoming.

El análisis de los cristales de hielo revelaron que las partículas que empezaron su crecimiento estaban hechos casi por completo de polvo o materia biológica como bacterias, esporas fúngicas y material vegetal.

Aunque se sabía desde hace mucho tiempo que los microorganismos se unen al aire y viajan grandes distancias, este estudio es el primero en arrojar datos directos sobre cómo influyen en la formación de nubes.

El resultado del Experimento Hielo en las Nubes – Nubes en Capas (ICE-L), patrocinado por la Fundación Nacional de Ciencia (NSF), aparece en la edición on-line anticipada del 17 de mayo de la revista Nature Geoscience.

“Si comprendemos las fuentes de las partículas que hacen de núcleo para las nubes, y su abundancia relativa, podemos determinar su impacto en el clima”, dijo Pratt, autor principal del artículo.

Los efectos de las diminutas partículas aéreas llamadas aerosoles en la formación de nubes ha sido uno de los aspectos más difíciles de comprender para los climatólogos y meteorólogos.

En la ciencia del cambio climático, la cual deriva muchas de sus proyecciones a partir de simulaciones por ordenador de fenómenos climáticos, las interacciones entre los aerosoles y las nubes representan lo que los científicos consideran la mayor incertidumbre en el modelado de predicciones futuras.

“Muestreando las nubes en tiempo real desde un avión, estos investigadores fueron capaces de conseguir información sobre partículas de hielo con un nivel de detalle sin precedente”, dijo Anne-Marie Schmoltner de la División de Ciencias Atmosféricas de la NSF, que patrocinó la investigación.

“Determinando la composición química de los propios núcleos de partículas de hielo individual, descubrieron que tanto el polvo mineral como, sorprendentemente, las partículas biológicas, desempeñan un papel principal en la formación de nubes”.

Los aerosoles, variando desde el polvo, el hollín o la sal marina a los materiales orgánicos, algunos de los cuales viajan miles de kilómetros, forman el esqueleto de las nubes.

Alrededor de estos núcleos se condensa el agua y el hielo de la atmósfera y crece, llevando a precipitaciones. Los científicos están intentando comprender cómo se forman estos núcleos, dado que las nubes desempeñan un papel clave tanto en el enfriamiento de la atmósfera como en los procesos de precipitación local.

El equipo de ICE-L montó un espectrómetro de masas sobre un avión C-130 dirigido por el Centro Nacional de Investigación Atmosférica (NCAR) en Boulder, Colorado, y realizó una serie de vuelos a través de un tipo de nubes conocido como nube ola.

Los investigadores realizaron medidas in-situ de residuos de cristales de hielo en las nubes y encontraron que la mitad eran polvo mineral y aproximadamente un tercio estaba hecho de iones inorgánicos mezclados con nitrógeno, fósforo y carbono – los elementos clave de la materia biológica.

La velocidad del análisis segundo a segundo permitió a los investigadores distinguir entre las gotas de agua y las partículas de hielo. Los núcleos de hielo son más raros que los núcleos de las gotas.

El equipo demostró que tanto el materia biológico como el polvo formaban, de hecho, el núcleo de estas partículas de hielo, algo que antes sólo pudo ser simulado en experimentos de laboratorio.

“Esto es realmente el santo grial de las medidas para nosotros”, dijo Prather.

“Comprender qué partículas forman los núcleos de hielos, y cuáles tienen concentraciones extremadamente bajas y son inherentemente difíciles de medir, indican que puedes empezar a entender los procesos que dan como resultado las precipitaciones. Cualquier nueva pieza de información que logres es clave”.

Los hallazgos sugieren que las partículas biológicas que son barridas en las tormentas de polvo ayudan a inducir la formación de hielo en las nubes, y que su región de origen las hace diferentes. Las pruebas sugieren cada vez más que el polvo transportado desde Asia podría estar influyendo en las precipitaciones de Norteamérica, por ejemplo.

Los investigadores esperan usar los datos de ICE-L para diseñar estudios futuros sincronizados con eventos en los que tales partículas desempeñen un papel mayor en el disparo de lluvias o nevadas.

La investigación también fue patrocinada por NCAR.

Los coautores del artículo incluyen a Paul DeMott y Anthony Prenni de la Universidad Estatal de Colorado, Jeffrey French y Zhien Wang de la Universidad de Wyoming, Douglas Westphal del Laboratorio de Investigación Naval en Monterey, California, Andrew Heymsfield del Cetro Nacional de Investigación Atmosférica, y Cynthia Twohy de la Universidad Estatal de Oregón.


Autor: Cheryl Dybas / Rob Monroe / David Hosansky
Fecha Original: 17 de mayo de 2009
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