El enigma de la llovizna resuelto

El estudio ofrece una vía para mejorar la precisión en los tratamientos de lluvias de los modelos meteorológicos y climáticos, reconocidos como uno de los mayores desafíos para mejorar las previsiones meteorológicas a corto plazo y las proyecciones climáticas a largo plazo.

La investigación realizada por científicos del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California; UCLA; y la Universidad de Tokio encontró que las nubes bajas sobre el océano producen más gotitas de llovizna que el mismo tipo de nubes sobre la tierra. Los resultados se publican en línea en el Quarterly Journal de la Royal Meteorological Society.

Las gotitas de agua en las nubes se forman inicialmente sobre partículas microscópicas en el aire, o aerosoles. Los científicos han estado estudiando el papel de los aerosoles en las nubes y la lluvia durante décadas. Hay más aerosoles sobre la tierra que sobre el océano, y los científicos habían pensado que los aerosoles adicionales tenderían a formar más llovizna sobre la tierra también. El nuevo estudio muestra que la presencia de aerosoles solo no puede explicar dónde se produce la llovizna.

Para entender qué más desempeña un papel, el líder del equipo de investigación Hanii Takahashi, del JPL y el Instituto Conjunto de la UCLA para la Ciencia y la Ingeniería Regional del Sistema Terrestre, analizó las corrientes ascendentes - las columnas de aire caliente que subían de la Tierra calentada por energía solar. Dentro de altas nubes de tormenta, fuertes corrientes ascendentes juegan un papel en la formación de lluvia. En las nubes bajas, sin embargo, se sabe que las corrientes ascendentes son mucho más débiles, y no han recibido mucha atención científica en relación con la lluvia.

"Hubo una hipótesis previa de que las corrientes ascendentes podrían ser importantes", dijo Takahashi. "Pero la hipótesis nunca había sido probada, y no se estaba seguro de si las corrientes ascendentes eran lo suficientemente fuertes como para afectar el tamaño de las gotas de lluvia".

Dentro de altas nubes de tormenta, las fuertes corrientes ascendentes juegan un papel en la formación de lluvia. En las nubes bajas, sin embargo, se sabe que las corrientes ascendentes son mucho más débiles, y no han recibido mucha atención científica en relación con la lluvia.

Los sistemas de medición existentes luchan para medir directamente las velocidades de la corriente ascendente. Para inferir estas velocidades, el equipo de Takahashi combinó las mediciones de los satélites CloudSat y Aqua de la NASA y otras fuentes con datos de radar a nivel del suelo de un sitio de observación del Departamento de Energía de los Estados Unidos en las Azores.

Encontraron que las corrientes ascendentes en las nubes bajas sobre la tierra, que son más débiles que las corrientes ascendentes en altas nubes de tormenta, eran todavía bastante fuertes como para mantener gotitas de la llovizna en el alto. Mientras las gotitas flotaban dentro de las nubes, continuaban creciendo hasta que las corrientes ascendentes no podían sostenerlas más. Luego cayeron como gotas de lluvia de tamaño completo.

En las nubes similares que se formaron sobre el océano, las corrientes ascendentes eran aún más débiles que sobre la tierra. Como resultado, las gotas cayeron de las nubes como llovizna, antes de que tuvieran la oportunidad de crecer en gotas de lluvia de tamaño completo. Esto ayuda a explicar la preponderancia de la llovizna sobre el océano.

Este hallazgo da una nueva perspectiva del proceso atmosférico básico de la formación de lluvia, algo que es útil tanto en la predicción del tiempo como en el modelado del clima. Takahashi espera que ayude a sus compañeros modelos climáticos a mirar más allá de los aerosoles en sus suposiciones acerca de las nubes bajas. Estas nubes tienen un fuerte efecto en las proyecciones de las futuras temperaturas terrestres de la Tierra. En la mayoría de los modelos, los supuestos utilizados actualmente para obtener temperaturas superficiales realistas dan como resultado un mundo poco realísticamente lluvioso.

"Si hacemos que las velocidades de corriente ascendente sean más realistas en los modelos, podríamos obtener una llovizna más realista y proyecciones de temperatura superficial más realistas como resultado", dijo.

ANEXO

El tamaño del agua: un recordatorio

Las moléculas de vapor de agua en el aire se condensan sobre partículas de aerosoles llamadas núcleos de condensación de las nubes y crecen en gotitas de diferentes tamaños. Estos son algunos diámetros relevantes:

• Un núcleo de condensación de nubes típico es de 0,0002 milímetros, o milímetro (aproximadamente 1,000 veces más grande que una molécula de agua).
• Una gota de nube típica es de alrededor de 0,02 mm (100 veces mayor que el núcleo de condensación de la nube). Las gotitas de la nube no tienen suficiente masa para caer.
• Una gotita típica de la llovizna es 0.5 mm (25 veces más grande que una gotita de la nube). La llovizna es lo suficientemente pesada como para caer.
• Una gota de lluvia típica es de aproximadamente 2 mm (100 veces más grande que una gotita de nubes y 4 veces más grande que la llovizna).

Alan Buis
Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, California

Carol Rasmussen
Equipo de Noticias de Ciencias de la Tierra de la NASA