Redacción (febrero de 2025).
La revista científica de la Asociación de realistas noruegos Science of Climate Change, publica en su número de enero el último artículo de William van Wijngaarden y Will Happer titulado: «Radiation Transport in Clouds», del que hemos realizado el siguiente resumen.
1. Introducción
El estudio analiza el papel dominante de las nubes en el clima terrestre, comparándolo con el efecto de los gases de efecto invernadero. Se destaca que, aunque el CO₂ influye en la radiación, su impacto es pequeño en comparación con las nubes. Un aumento del 100% en la concentración de CO₂ solo reduce la radiación emitida al espacio en aproximadamente un 1%, mientras que una ligera disminución en la cobertura de nubes bajas puede incrementar el calentamiento solar de la Tierra significativamente.
2. El Papel de las Nubes en el Clima Terrestre
Desde el siglo XIX, experimentos como los de John Leslie mostraron que las nubes afectan enormemente la transferencia radiativa. Leslie utilizó un “aethrioscopo”, un instrumento que detectaba la variabilidad en la radiación descendente según la cobertura nubosa.
Se diferencian dos tipos de radiación en la atmósfera:
1. Luz solar (onda corta): Energía visible proveniente del Sol.
2. Radiación térmica terrestre o “resplandor terrestre” (onda larga): Energía emitida por la superficie y la atmósfera terrestre.
Figura 2: La densidad espectral de probabilidad para la luz solar de onda corta, Ps, se muestra como la curva azul y para el resplandor terrestre de onda larga, Pe, como la curva roja.
Las nubes afectan ambas radiaciones al reflejar la luz solar y absorber/emiten radiación térmica.
3. Instrumentación y Medición
Para medir estos efectos se utilizan instrumentos como:
• Piranómetros: Miden la radiación solar entrante.
• Pirgeómetros: Miden la radiación térmica descendente de la atmósfera.
Las mediciones muestran que las nubes pueden incrementar o reducir la radiación solar recibida en la superficie según su densidad y posición. Por ejemplo, en un día parcialmente nublado, la dispersión de la luz en los bordes de las nubes puede aumentar la radiación en ciertas áreas.
Estudios en Groenlandia han mostrado que la radiación térmica descendente es más intensa en días nublados (340 W/m²) que en días despejados (260 W/m²), debido a la emisión térmica de las nubes.
Figura 7: Comparación de la irradiancia de onda larga descendente medida en el Observatorio Atmosférico del Alto Ártico de Thule (THAAO), Groenlandia, en 2016, utilizando dos pirgeómetros calibrados en 2012 (rojo) y 2014 (azul). La radiación descendente de los cielos nublados es solo un 30 % mayor que la de los cielos despejados.
4. Transferencia Radiativa y el Efecto de los Gases de Efecto Invernadero
Los datos satelitales confirman que la Tierra emite radiación en el espectro infrarrojo, con diferencias entre regiones despejadas y cubiertas por nubes. Se utiliza la ecuación de Schwarzschild para describir cómo la radiación interactúa con la atmósfera y cómo el CO₂ afecta la emisión al espacio.
Al modelar distintos niveles de CO₂, se encontró que duplicar la concentración de 400 ppm a 800 ppm solo reduce la emisión térmica en 3.0 W/m², lo que refuerza la idea de que los cambios en la cobertura nubosa tienen un impacto mucho mayor en el balance energético del planeta.
Figura 9: Comparación de un modelo para un cielo despejado con datos observados por satélite sobre el desierto del Sahara, el Mediterráneo y la Antártida. El forzamiento radiativo es negativo durante el invierno en la Antártida, ya que los gases de efecto invernadero relativamente cálidos de la troposfera, principalmente CO2, O3 y H2O, irradian más al espacio que la superficie de hielo fría a una temperatura de T = 190 K, podría irradiar a través de una atmósfera transparente.
5. Teoría de Transferencia Radiativa 2n-Stream
Para modelar la dispersión y absorción de la radiación en nubes se usa la teoría 2n-Stream, una versión mejorada del modelo de transporte de radiación. Este modelo permite calcular cómo la luz y la radiación térmica interactúan dentro y fuera de las nubes, teniendo en cuenta factores como:
• Albedo de dispersión única: Fracción de radiación dispersada en lugar de absorbida.
• Funciones de fase de dispersión: Cómo se redirige la radiación tras impactar partículas de nube.
Los resultados muestran que la radiación dentro de las nubes es menos relevante que la que escapa a la atmósfera o alcanza la superficie terrestre. La absorción y emisión dentro de la nube dependen de la estructura y composición de las partículas de agua o hielo.
6. Conclusiones
• La influencia del CO₂ en el balance energético de la Tierra es pequeña en comparación con la variabilidad de las nubes.
• Un ligero aumento en la cobertura de nubes bajas podría contrarrestar completamente el calentamiento por CO₂.
• La teoría de transferencia radiativa 2n-Stream es útil para modelar nubes, pero aún se necesita más precisión en las mediciones de sus propiedades ópticas.
• Es fundamental comprender mejor la variabilidad de las nubes para mejorar las proyecciones climáticas.