Las fuertes tormentas de verano envían humo de incendios forestales a la estratosfera previamente prístina

Dan Cziczo, experto en tormentas de la Universidad de Purdue, descubrió que las fuertes tormentas de verano en el Medio Oeste están impulsando el humo de los incendios forestales hacia la estratosfera, una parte previamente prístina de la atmósfera.

Sean como sean, el verano en el Medio Oeste no es verano sin fuertes tormentas repentinas con nubes imponentes. Si bien el subcontinente indio es famoso por su temporada de monzones, lo que mucha gente desconoce es que el Medio Oeste de Estados Unidos tiene su propia temporada de monzones, casi igual de intensa.

Y esos monzones del Medio Oeste, cada vez más, están rompiendo el techo del cielo y llegando a la estratosfera, una capa de la atmósfera generalmente inalterada, introduciendo biomasa ardiente y aerosoles de los incendios forestales del oeste, con consecuencias potencialmente preocupantes para la capa de ozono y el clima.

Como un agujero en el casco de un barco que deja escapar agua de mar sucia, estas tormentas permiten la entrada de aerosoles y partículas de la atmósfera inferior, según muestra una nueva investigación.

La investigación se llevó a cabo en colaboración con la NASA mediante una aeronave de investigación de gran altitud que tomó mediciones en las zonas más remotas de la estratosfera. Dan Cziczo, profesor del Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias de la Facultad de Ciencias de Purdue, dirigió el equipo junto con la científica investigadora Xiaoli Shen. El artículo se publicó en Nature Geoscience.

“En verano, sobre todo aquí en el Medio Oeste, recibimos todas estas alertas sobre la calidad del aire debido a los incendios forestales porque el clima se está calentando y la tierra se está volviendo más seca”, dijo Cziczo. “Esto se está volviendo más común, pero todo ocurre cerca de la superficie del planeta, donde creíamos que se mantenía. Volamos con este avión de investigación hasta la estratosfera, la capa inmediatamente superior de la atmósfera, que debería estar separada. Estratosfera significa estratificada; debería estar separada. Pero lo que descubrimos es que durante estas grandes temporadas de incendios forestales, la parte inferior de la estratosfera está simplemente llena de estas partículas de biomasa”.

Un desgarro en la bóveda del cielo

Las grandes tormentas y nubes normalmente no pueden expandirse más allá de la capa de presión y viento que marca el cambio entre la troposfera, la capa de la atmósfera más cercana al suelo, y la estratosfera; es por eso que muchas nubes parecen colinas o mesetas con cimas planas.

Pero eso no siempre es cierto. Como un coloso que se abre paso a través de la capa de nubes, la cima de la tormenta puede volverse demasiado poderosa para ser contenida y estallar en la estratosfera en una formación llamada cima o torreón de tormenta (overshooting top). Es una fuente de nubes, un géiser de tormenta que irrumpe en la pacífica capa protectora de la estratosfera. Al ascender, arrastra consigo una ráfaga de aire, junto con corrientes de aerosol y cualquier elemento en el aire debajo, incluyendo contaminantes, aerosoles y biomasa en combustión.

Algunas tormentas son tan poderosas que se desbordan hacia la estratosfera, donde la mayoría de las tormentas nunca llegan. Estas zonas de las tormentas, llamadas "torreones convetivos", impulsan biomasa en llamas hacia esta capa de la atmósfera, que normalmente no se ve afectada por volcanes ni impactos de meteoritos de gran tamaño.

Normalmente, las únicas partículas que llegan a la estratosfera provienen de eventos inusuales, globalmente notables y dramáticos: volcanes violentos y meteoritos masivos. Las incursiones que los científicos encontraron en este estudio no son necesariamente grietas en la armadura del planeta, todavía. Pero podrían ser microfracturas. Y los científicos aún no están seguros de qué tipo de efectos podrían tener estas alteraciones.

“Esto podría ser un gran problema por varias razones”, dijo Cziczo. “Por un lado, durante mucho tiempo hemos asumido que la estratosfera es una zona prístina. Pero lo que esto demuestra es que el impacto humano a través del cambio climático puede afectar la química y la capacidad radiativa de la estratosfera.

No se trata solo de las tormentas de verano. A veces, los propios incendios forestales alcanzan tal magnitud que generan su propio tiempo, generando directamente sus propias nubes de tormenta, llamadas pirocúmulos, tan fuertes que catapultan sus cenizas y biomasa ardientes directamente a la estratosfera, sobre el incendio. Cziczo señala que observaron esto en los incendios sobre Australia durante la temporada de incendios forestales de 2019, pero que, a medida que la temporada de tormentas se calienta, se seca y se vuelve más intensa, este efecto se está volviendo más frecuente.

“En realidad, hay dos maneras de que se produzca esta perforación de la estratosfera”, dijo Cziczo. “Puede tratarse de un solo incendio grave, pero también puede tratarse de varios incendios menores que perturban constantemente la estratosfera de una forma que no habíamos detectado antes”.

Arriba y lejos, hacia el azul salvaje que hay más allá

La estratosfera es un lugar alto y solitario, generalmente dominio exclusivo de aviones militares, globos meteorológicos y de investigación, el Concorde en tierra y naves espaciales que pasan por allí en su camino hacia arriba o hacia abajo, así como algunos fenómenos meteorológicos notables, incluidos los duendes rojos y los relámpagos azules.

Para estudiarlo, la NASA construyó una variante del avión Lockheed Martin U-2, denominado ER-2 (Recursos Terrestres 2). Equipado para detectar aerosoles, partículas y variaciones de presión, temperatura, humedad y viento, en lugar de fuerzas y recursos adversos, el avión puede alcanzar altitudes de 21.000 metros, una altitud superior al 95 % de la atmósfera terrestre, con un horizonte efectivo de 480 kilómetros. .

El ER-2, abreviatura de Earth Resources 2, es un laboratorio móvil capaz de alcanzar alturas de la estratosfera hasta ahora inaccesibles. Está equipado para medir aerosoles, así como variaciones de temperatura, presión, humedad, y velocidad y dirección del viento.

El ER-2, que ha estado activo desde la década de 1980, está equipado para medir pequeños cambios en la calidad y la química del aire, lo que permite a Cziczo y su equipo rastrear las huellas de las tormentas de verano y los incendios a través de la estratosfera.

“Usando estas herramientas tan sofisticadas, pudimos determinar que no se trata simplemente de arrojar un montón de aire troposférico a la estratosfera”, dijo Cziczo. “Poner estas partículas en la estratosfera cambia la dinámica; cambia la química y cambia el funcionamiento de esa parte de la atmósfera. Cambia la forma en que gestiona el calor: la calienta más rápido. Y eso es lo que nos preocupa. Eso es lo que realmente necesitamos investigar, comprender. Nos tomamos tantas molestias para salvar la capa de ozono”.

Fuente: Universidad de Purdue

Referencia

X. Shen et al, Stratospheric aerosol perturbation by tropospheric biomass burning and deep convection, Nature Geoscience (2025). DOI: 10.1038/s41561-025-01821-1