Paisajes urbanos y aerosoles artificiales tienen el potencial de no solo producir vendavales y granizadas más fuertes; también pueden iniciar tormentas antes e incluso atraerlas hacia las ciudades.

Es la conclusión de una nueva investigación que explora el impacto del desarrollo urbano en el clima peligroso, dirigida por científicos del Pacific Northwest National Laboratory del Departamento de Energía de Estados Unidos. Se publica en Atmospheric Chemistry and Physics.

Al modelar dos tormentas, una cerca de Houston, Texas, y otra en Kansas City, Missouri, el científico atmosférico Jiwen Fan descubrió los efectos separados y sinérgicos que los paisajes urbanos y los aerosoles causados por humanos pueden tener sobre las tormentas, la lluvia y el granizo.

En el caso de la tormenta de Kansas City, el suelo urbano y los aerosoles trabajaron juntos para amplificar la frecuencia de granizo en aproximadamente un 20 por ciento. En Houston, una tormenta por lo demás más suave vio lluvias amplificadas y más duraderas que se desarrollaron antes, entre otros cambios.

Fan compartió sus hallazgos en la reunión de otoño de 2020 de la American Geophysical Union. “La novedad de nuestro estudio es que consideramos tanto el suelo urbano como los aerosoles juntos”, dijo Fan, “en lugar de sus impactos separados”.

En trabajos anteriores, los investigadores han demostrado que la tierra urbana da forma al clima, tanto por su naturaleza topográfica como por el calor que produce. Las ciudades suelen ser más cálidas que sus alrededores, porque los edificios no solo absorben y retienen el calor del sol de manera diferente a los árboles y las tierras agrícolas, sino que también bloquean el flujo del viento.

Sin embargo, muchos estudios se centran principalmente en cómo las ciudades y los aerosoles cambian la precipitación y la temperatura, o solo examinan la influencia de esos factores por separado, en lugar de su efecto conjunto.

Fan modeló dos tipos muy diferentes de tormentas: la violenta, rotatoria y llena de granizo de Kansas City, y la más suave de Houston, inducida por la brisa marina. Simuló múltiples versiones de las mismas tormentas, con y sin ciudades y aerosoles presentes, para aislar los efectos de estos dos factores distintos.

En Houston, las lluvias vespertinas aumentaron a medida que el suelo urbano y los aerosoles trabajaban sinérgicamente para amplificar las lluvias. En comparación con las simulaciones sin ciudades, la lluvia empapó a Houston aproximadamente media hora antes, lo que aumentó su total en 1,5 milímetros adicionales. Los vientos de la brisa marina también soplaron con más fuerza, azuzados por la influencia del suelo urbano.

Cuando el aire más frío y más denso de la brisa marina fluyó hacia Houston, trajo humedad y chocó con el aire más cálido y ligero de la ciudad. Los dos se mezclaron al encontrarse, creando una convección más fuerte en comparación con las simulaciones sin suelo urbano.

Las nubes de tormenta de Houston comenzaron como nubes cálidas con solo gotas líquidas, pero la brisa marina fortalecida provocó una transición acelerada a nubes de fase mixta, llamadas así por su mezcla simultánea de vapor de agua, partículas de hielo y gotas de agua superenfriadas. Incluso después de que se disipara la brisa del mar, dijo Fan, el calor residual de la ciudad continuó alimentando la convección de la tormenta durante toda la noche, provocando lluvias más duraderas. Contrasta eso con la simulación de Fan donde se eliminó la ciudad, que muestra una brisa marina más débil y una tormenta que se disipó antes.

Los aerosoles jugaron un papel más importante en la mejora de las precipitaciones que el suelo urbano en Houston. A medida que se formaron nubes de fase mixta y la convección se hizo más fuerte, numerosas partículas ultrafinas se transformaron en gotas de nubes. Esta transformación mejoró la conversión de vapor de agua en condensados de nubes, aumentando así el calentamiento latente y fortaleciendo aún más la tormenta.

En el caso de la tormenta de Kansas City, el calor de la ciudad se llevó a favor del viento, donde se encontró con la tormenta ya formada en el límite norte urbano-rural. Cuando el aire más cálido y seco se encontraba con el aire rural más frío y húmedo, se intensificaba la convergencia, creando una mezcla turbulenta y una tormenta más violenta que se movía hacia la tierra urbana.

En contraste con la tormenta de Houston, los aerosoles de Kansas City no influyeron en el inicio o la propagación de la tormenta, ni tampoco, por sí mismos, influyeron mucho en el granizo. Pero, cuando se simula junto con el suelo urbano, los dos granizo amplificaron, produciendo sinérgicamente una tormenta de granizo más peligrosa. Debido a esta relación, dijo Fan, es importante considerar tanto el suelo urbano como los aerosoles al explorar el impacto que las ciudades tienen sobre el clima y los peligros asociados.

Fuente: EP