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La NUBE se despeja

Prof. Nir Shaviv

Science Bits.com
Agosto 26, 2011


Nota de FAEC: Nir Shaviv hace en el título un juego de palabras en inglés: “The CLOUD is clearing”, refiriéndose al experimento CLOUD que se llevó a cabo en el Sincrotón de Protones del CERN (Organización Europea de Investigaciones Nucleares), en Suiza, que usa una cámara de nubes para estudiar la posible relación entre los rayos cósmicos y la formación de nubes. Esta es la primera vez que un acelerador físico de gran energía se ha usado para estudiar la ciencia atmosférica y del clima; los resultados pueden modificar enormemente nuestra comprensión de las nubes y el clima. “Cloud” significa en inglés “nube” pero también es la sigla inglesa de “Cosmic Leaving OUtdoor Droplets”, el nombre del experimento que quiere decir: “Dejando Afuera Gotas Cósmicas”.

Prof. Nir Shaviv, PhD, físico de
  la Universidad de Jerusalén.

La colaboración del CLOUD del CERN finalmente ha dado sus resultados publicados en Nature, mostrando que la ionización aumenta la tasa de nucleado de los núcleos de condensación. Los resultados son muy hermosos y demuestran, una vez más, la manera en que los rayos cósmicos (que gobiernan la cantidad de ionización atmosférica) puede, en principio, tener un efecto sobre el clima.

¿Qué quiero decir? Primero, es bien conocido que la variabilidad solar tiene una gran efecto sobre el clima. De hecho, el efecto puede ser cuantificado y se muestra que es 6 o 7 veces más grande que lo que uno, ingenuamente, podría esperar de pequeños cambios en la radiación solar total. Esto se demostró usando a los océanos como un inmenso calorímetro (por ej.: como se describe aquí). Concretamente, tienen que estar operando un mecanismo de amplificación.

Un mecanismo que fue sugerido, y que ahora tiene amplia evidencia apoyándolo, es la modulación solar del flujo de rayos cósmicos, que es sabido que gobierna la cantidad de ionización de la atmósfera. Esto modifica a su vez la formación de núcleos de condensación de nubes, cambiando en consecuencia las características de las nubes (por ej.: su reflectividad y largo de vida). Para un resumen de pocos años de escrito, eche una ojeada aquí

De manera que, ¿cómo sabemos que este mecanismo opera realmente? Bien, sabemos que los rayos cósmicos tienen un efecto sobre el clima a causa claras correlaciones entre variaciones únicas del flujo de rayos cósmi-cos y las diferentes variabilidades climáticas. Un lindo ejemplo (y no es porque yo lo haya descubierto?) es el nexo entre las variaciones del flujo de rayos cósmicos a lo largo de escalas de tiempo geológico (causadas por pasajes a través de los brazos de la espiral de la galaxia) y la aparición de glaciaciones (más acerca de eso aquí). También sabemos empíricamente que el efecto de los rayos cósmicos es a través de interferir con las propiedades de las nubes. Esto es a través del estudio de las disminuciones Forbush que son disminuciones del flujo de rayos cósmicos que llegan a la tierra y que tienen una duración de varios días. A continuación de dichos eventos, se ve claramente un cambio en las propiedades de los aerosoles y las nubes (más sobre esto aquí)

De modo que, ¿Qué hay de nuevo?

Bien, los nuevos resultados recién publicados en Nature por Kirby y compañía son los resultados del experimen-to CLOUD. Este experimento imita las condiciones encontradas en la atmósfera (es decir, aire, vapor de agua, gases traza como el ácido sulfúrico y amoníaco). Es una repetición del experimento Danés SKY realizado por Henrik Svensmark y sus colegas (léalo aquí), y produce los mismos resultados –concreatamente, muestran que un aumento en la tasa de ionización atmosférica aumenta la tasa de formación de los núcleos de condensa-ción. La única diferencia es que el experimento CLOUD, con su presupuesto considerablemente mayor, tiene un mejor control sobre los diferentes parámetros del conjunto. Además, esos parámetros pueden ser medidos s lo largo de un rango más amplio. Esto permite que el experimento CLOUD vea los efectos más vívidamente.

Los resultados se pueden ver en este gráfico:

¿Qué significa?

Lo primero a saber es que cuando se alcanza el 100% de humedad en aire puro, las nubes no se forman así como así. Esto es porque hay una barrera de energía para la formación de las gotas. Para superar esta barrera, el vapor de agua se condensa en pequeñas partículas llamadas “núcleos de condensación de nubes” (o CCNs, del inglés “Cloud Condensation Nuclei”). Algunos de estos CCNs pueden ser partículas que ocurren naturalmen-te como polvo, partículas producidas biológicamente, polución, o sal marina. Sin embargo, en gran parte del mundo, la mayoría de los CCNs tienen que ser criados desde constituyentes básicos, en particular, clústeres de ácido sulfúrico y moléculas de agua. Como lo demuestran los experimentos SKY y CLOUD, la ionización ayuda a estabilizar a los clústeres, de tal manera que pude crecer con mayor facilidad para hacerse “núcleos de condensación estables” (CNs). Estos CN pueden más tarde fusionarse para convertirse en CCNs sobre los que el vapor de agua puede condensarse.

Además, el número de densidad de los CCNs pueden claramente tener un efecto en diferentes propiedades de las nubes. Esto pude comprobarse rápidamente haciendo una búsqueda Google “ship tracks” conde más CCNs (en la forma de partículas de escape) sirven como CCNs extras (También puede leerlo aquí).

Tiene que hacerse énfasis que, aunque los resultados son extremadamente impresionantes (es una medición difícil por causa del muy preciso control sobre las condiciones que ello requiere), esos resultados no son nada nuevo, sino que son un mejoramiento formidable. Esto implica que cualquiera que elija ignorar toda la evidencia que liga a la actividad solar, a través del nexo de los rayos cósmicos con el cambio climático, y la evidencia que demuestra que el nexo puede ser explicado naturalmente como “nucleado inducido por iones), lo seguirá ignorando ahora. Por ejemplo, usted verá que los tipos en Real Climate lo estarán degradando lo más que puedan.

OK, entonces qué implican estos resultados?

El primer punto fue esencialmente expuesto más arriba. Los resultados muestran de manera inequívoca que la ionización atmosférica puede afectar muy fácilmente la formación de núcleos de condensación (CNs). Dado que muchas regiones de la Tierra carecen de fuente naturales de CCNs (por ejemplo, polvo), los CCNs tienen que crecer de CNs más pequeños, por ello la densidad de los CCN será afectada naturalmente por la ionización, y por consiguiente, por el flujo de rayos cósmicos. Esto implica que el nucleado inducido por iones es la explica-ción más natura que conecta a las variaciones observadas de los rayos cósmicos y el clima. Tiene tanto a los resultados empíricos y experimentales para apoyarlo.

Segundo, dado que la relación entre el flujo de los rayos cósmicos y el clima puede ser explicado naturalmente, el argumento escuchado con frecuencia “no hay mecanismo demostrado y por consiguiente tiene que ser desechado,” debe ser guardado y archivado. De hecho, vista la evidencia de laboratorio, debería haber sido extraño si no hubiese una relación empírica entre Rayos Cósmicos Galácticos y el clima!

Finalmente, dado que el nexo RCG/clima está vivo y pataleando, explica de manera natural los grandes nexos Sol/clima. Como consecuencia, cualquiera que intente comprender el cambio climático pasado (y futuro) tiene que considerar al efecto total que el Sol tiene sobre el clima y no sólo las relativamente pequeñas variaciones en la radiación solar total (que es la única influencia solar que la mayoría de los modelos consideran). Esto implica, a su vez (y escribiré sobre esto en un futuro próximo), que algo del calentamiento del Siglo 20 debe ser atribuido al Sol, y que la sensibilidad climática está en lado bajo (alrededor de 1ºC para una duplicación del CO2).

Ah, por supuesto, felicitaciones y muchas gracias para Jasper Kirby y sus amigos!



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