Cuando se observa la Tierra desde el espacio, sus hemisferios -septentrional y meridional- aparecen igualmente brillantes. Esto resulta especialmente inesperado porque el hemisferio sur está cubierto en su mayor parte por océanos oscuros, mientras que el hemisferio norte tiene una vasta superficie terrestre mucho más brillante que estos océanos.

Durante años, la simetría de brillo entre hemisferios ha sido un misterio. En un nuevo estudio, publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), investigadores del Instituto Weizmann de Ciencias y sus colaboradores revelan una fuerte correlación entre la intensidad de las tormentas, la nubosidad y la tasa de reflexión de la energía solar en cada hemisferio. Ofrecen una solución al misterio, junto con una evaluación de cómo el cambio climático podría alterar la tasa de reflexión en el futuro.

Ya en la década de 1970, cuando los científicos analizaron los datos de los primeros satélites meteorológicos, se sorprendieron al comprobar que los dos hemisferios reflejan la misma cantidad de radiación solar. La reflectividad de la radiación solar se conoce en la jerga científica como “albedo”. Para comprender mejor qué es el albedo, piense en conducir de noche: es fácil distinguir las líneas blancas intermitentes, que reflejan bien la luz de los faros del coche, pero es difícil discernir el asfalto oscuro.

Los hemisferios Sur y Norte se ven igual de brillantes en esta icónica imagen de la Tierra, titulada The Blue Marble, que la tripulación de la nave espacial Apolo 17 tomó el 7 de diciembre de 1972 | Foto NASA

Lo mismo ocurre al observar la Tierra desde el espacio: La relación entre la energía solar que incide sobre la Tierra y la energía reflejada por cada región viene determinada por varios factores. Uno de ellos es la relación entre los océanos oscuros y la tierra brillante, que difieren en su reflectividad, al igual que el asfalto y las líneas blancas intermitentes. La superficie terrestre del hemisferio norte es aproximadamente el doble que la del sur y, de hecho, cuando se mide cerca de la superficie de la Tierra, cuando el cielo está despejado, hay más de un 10 por ciento de diferencia en el albedo. Aun así, ambos hemisferios parecen igual de brillantes desde el espacio.

En este estudio, el equipo de investigadores, dirigido por los profesores Yohai Kaspi y Or Hadas, del Departamento de Ciencias Planetarias y de la Tierra de Weizmann, se centró en otro factor que influye en el albedo, uno situado a gran altitud y que refleja la radiación solar: las nubes. El equipo analizó datos procedentes de las bases de datos más avanzadas del mundo, incluidos datos sobre nubes recogidos a través de satélites de la NASA (CERES), así como datos de ERA5, que es una base de datos meteorológica mundial que contiene información recogida mediante diversas fuentes en el aire y en tierra, que se remonta a 1950. Los datos del ERA5 se utilizaron para completar los datos sobre las nubes y para establecer una correlación cruzada entre 50 años de estos datos y la información sobre la intensidad de los ciclones y anticiclones.

A continuación, los científicos clasificaron las tormentas de los últimos 50 años en tres categorías, según su intensidad. Descubrieron una relación directa entre la intensidad de la tormenta y el número de nubes que se forman alrededor de ella. Mientras que el Hemisferio Norte y las zonas terrestres en general se caracterizan por tormentas más débiles, por encima de los océanos, en el Hemisferio Sur, predominan las tormentas moderadas y fuertes. El análisis de los datos mostró que el vínculo entre la intensidad de la tormenta y la nubosidad explica la diferencia de nubosidad entre los hemisferios. Se descubrió que el albedo de las nubes derivado de las fuertes tormentas sobre el Hemisferio Sur es un agente compensador de alta precisión de la gran superficie terrestre del Hemisferio Norte, por lo que se mantiene la simetría, afirma Hadas, y añade: Esto sugiere que las tormentas son el factor de enlace entre el brillo de la superficie terrestre y el de las nubes, resolviendo el misterio de la simetría.

¿Podría el cambio climático oscurecer uno de los hemisferios?

En los últimos años, la Tierra ha experimentado rápidas transformaciones debido al cambio climático. Para examinar si esto podría afectar a la simetría hemisférica del albedo, y cómo, los científicos utilizaron el CMIP6, un conjunto de modelos elaborados por centros de modelización climática de todo el mundo para simular el cambio climático. Uno de los principales defectos de estos modelos es su limitada capacidad para predecir el grado de nubosidad. No obstante, la relación hallada en este estudio entre la intensidad de las tormentas y la nubosidad permite a los científicos evaluar las cantidades futuras de nubes, basándose en las predicciones de las tormentas.

Mapa mundial de la nubosidad, basado en datos recogidos por el satélite de investigación Aqua durante más de una década (2002-2015). Las nubes no se distribuyen uniformemente, sino que se concentran en puntos calientes | Foto NASA

Los modelos predicen que el calentamiento global provocará una disminución de la frecuencia de todas las tormentas sobre el Hemisferio Norte y de las tormentas débiles y moderadas sobre el Hemisferio Sur. Sin embargo, las tormentas más fuertes del Hemisferio Sur se intensificarán. La causa de estas diferencias previstas es la “amplificación ártica”, un fenómeno en el que el Polo Norte se calienta el doble de rápido que el ritmo medio de calentamiento de la Tierra. Podría especularse que esta diferencia rompería la simetría hemisférica del albedo. Sin embargo, la investigación demuestra que un mayor aumento de la intensidad de las tormentas podría no cambiar el grado de nubosidad en el hemisferio sur, ya que las cantidades de nubes alcanzan la saturación en las tormentas muy fuertes. Así pues, la simetría podría mantenerse.

Aún no es posible determinar con certeza si la simetría se romperá ante el calentamiento global, afirma Kaspi. Sin embargo, la nueva investigación resuelve una cuestión científica básica y profundiza nuestra comprensión del equilibrio de radiación de la Tierra y sus efectores. A medida que continúe el calentamiento global, las soluciones de geoingeniería serán vitales para que la vida humana siga su curso. Espero que una mejor comprensión de fenómenos climáticos básicos, como la simetría hemisférica del albedo, ayude a desarrollar estas soluciones.

Otros colaboradores en la realización de este estudio son el Dr. George Datseris y el Prof. Bjorn Stevens, del Instituto Max Planck de Meteorología (Alemania); el Dr. Joaquín Blanco y el Prof. Rodrigo Caballero, de la Universidad de Estocolmo (Suecia); y la Dra. Sandrine Bony, de la Universidad de la Sorbona (Francia).


Fuentes

Weizmann Institute of Science | Or Hadas, George Datseris, Joaquín Blanco, Yohai Kaspi, The role of baroclinic activity in controlling Earth’s albedo in the present and future climates. PNAS January 27, 2023,120 (5) e2208778120, doi.org/10.1073/pnas.2208778120


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