Los árboles crean nubes liberando pequeñas cantidades de unos vapores llamados sesquiterpenos; los científicos están aprendiendo más sobre lo que hace que los modelos climáticos sean tan confusos

Cada año, entre septiembre y diciembre, la climatóloga Lubna Dada fabrica nubes. Se reúne con decenas de colegas para realizar experimentos en una cámara de acero inoxidable de 26,000 litros (7,000 galones) en la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN, por sus siglas en francés) de Suiza. “Es como un campamento científico”, señala Dada, quien estudia la forma en que las emisiones naturales reaccionan con el ozono para crear aerosoles que afectan al clima.

Las nubes son la mayor fuente de incertidumbre en las predicciones meteorológicas. Dependiendo de su ubicación, la capa de nubes es capaz de reflejar la luz solar lejos de la tierra y el océano, que de otro modo absorberían su calor, lo que supone una ayuda poco frecuente en un mundo que se calienta. Pero las nubes también atrapan el calor sobre el hielo del Ártico y el Antártico. Los científicos quieren saber más sobre las causas de la formación de nubes y si ese efecto provoca enfriamiento o calentamiento. Y sobre todo, comenta Dada, “queremos comprender el modo en que los humanos hemos alterado las nubes”.

Nubes que crecen en los árboles

En el cielo, las partículas de aerosol atraen vapor de agua o hielo. Cuando los diminutos glóbulos húmedos crecen lo suficiente, se convierten en materia que origina las nubes. La mitad de la capa nubosa de la Tierra se crea alrededor de elementos como la arena, la sal, el hollín, el humo y el polvo. La otra mitad forma un núcleo alrededor de vapores liberados por seres vivos o máquinas, como el dióxido de azufre que se genera al quemar combustibles fósiles.

En las instalaciones de la CERN, los científicos replican ese proceso inyectando en la cámara de acero vapores que representan entornos específicos; se llama cámara CLOUD, por las iniciales de Cosmics Leaving Outdoor Droplets. Por ejemplo, imitan los gases que se encuentran sobre las ciudades. Pero Dada, quien normalmente trabaja en el Instituto Paul Scherrer de Suiza, acudió a la CERN para escudriñar en el pasado. Su equipo de científicos, procedentes de partes de todo el mundo, querían recrear el aire que había sobre los bosques, porque una atmósfera “prístina” indica cómo era la formación de las nubes antes de la industrialización. “Necesitamos esta comparación con la época en que no había emisiones humanas”, destaca, “para corregir nuestros modelos climáticos”.

En un artículo publicado este mes en Science Advances, el equipo de Dada establece un nuevo peso pesado en cuanto a la generación de nubes: un tipo de sustancia química liberada por los árboles. Estos emiten compuestos volátiles naturales como el isopreno y los monoterpenos, que llegan a desencadenar reacciones químicas que intervienen en la formación de nubes. El nuevo trabajo de Dada se centra en una clase ignorada de compuestos volátiles menos abundantes llamados sesquiterpenos, que huelen a madera, tierra, cítricos o especias, según la molécula y el tipo de planta o microbio que los desprenda.

El equipo demuestra que los sesquiterpenos son más eficaces de lo esperado para originar nubes. Una proporción de 1 a 50 entre sesquiterpenos y otros compuestos volátiles duplicó su formación.

El papel de los árboles en la creación de nubes es importante porque sugiere el aspecto que tendría el cielo de algunas regiones si los gobiernos consiguen reducir las emisiones de azufre. En un mundo con menos contaminación, las plantas y los árboles se convertirán en motores dominantes para la formación de nubes, un eco del mundo premoderno.

Esta investigación contribuiría a perfeccionar las estimaciones acerca del estado de la atmósfera antes de la industrialización. Quizá hayamos estado subestimando la población mundial de aerosoles al pasar por alto una gran parte de los que proceden de los árboles. Si es así, habrá que reajustar los modelos climáticos.

“La formación de nuevas partículas es un tema bastante interesante en estos momentos”, declara Paquita Zuidema, climatóloga de la Universidad de Miami que no participó en el estudio. “Cada vez más nos damos cuenta de que en realidad no sabemos exactamente cómo es una atmósfera prístina”.

El efecto de los sesquiterpenos de los árboles en la formación de nubes

Mientras que las emisiones antropogénicas, aquellas generadas por los humanos, predominan en la formación de nubes en las zonas pobladas, los compuestos volátiles vegetales imperan en otras tierras más vírgenes. Los instrumentos de laboratorio apenas alcanzaron recientemente la sensibilidad suficiente para determinar cuáles son los que más contribuyen a este proceso.

Muchos descubrimientos sobre los sesquiterpenos son relativamente nuevos. En 2010, unos investigadores los detectaron cerca del suelo forestal del Amazonas. Más arriba, en las copas de los árboles, eran más difíciles de localizar. Esto sugería que el ozono los estaba convirtiendo en aerosoles que alimentaban las nubes. Dada informó el año pasado de un fenómeno similar en los bosques y pantanos finlandeses. “Cada vez vemos más porque nuestros instrumentos son mucho mejores actualmente”, afirma. “No solo están en el Amazonas”.

Cuando Dada y sus colegas iniciaron el nuevo estudio, pretendían comprobar la capacidad de los sesquiterpenos para crear nubes imitando el aire de un bosque que no hubiera sido alterado por las emisiones antropogénicas. Empezaron con un punto de referencia: medir lo que ocurre tras ionizar una mezcla atmosférica de los compuestos volátiles “biogénicos” más comunes: isopreno y α-pineno, un monoterpeno. Esta combinación originó nubes, como era de esperar. A continuación, el equipo hizo lo mismo y mezcló un sesquiterpeno llamado β-cariofileno, que procede de los pinos y los cítricos, y huele a pimienta molida.

Dada planteó la hipótesis de que el β-cariofileno reaccionaría químicamente, formando aerosoles y, finalmente, una nube. Ella y su equipo estaban en la sala de control, monitoreando 15 pantallas que mostraban lecturas en tiempo real de datos como el tamaño y la concentración de los aerosoles. Sabrían que estaba en lo cierto si el gráfico del tamaño de las partículas de una de las pantallas cambiaba de color. Crecía y pasaba de azul a amarillo a medida que las partículas de las nubes se hacían más numerosas.

En la primera prueba, el gráfico se volvió amarillo. Dada tenía razón en cuanto a que añadir solo un 2% en volumen de β-cariofileno a la mezcla duplicó la formación de nubes e hizo que las partículas crecieran más deprisa. Fue el primer experimento que confirmó que los sesquiterpenos generan nubes. Dada indica que demostró que, aunque únicamente son una fracción de los compuestos que exhalan los árboles, “la contribución es enorme”.

“Un poco de sesquiterpeno añadido tiene un efecto de gran magnitud”, afirma Jiwen Fan, climatóloga del Laboratorio Nacional de Argonne (EE UU) que no fue parte del estudio. Incluso cuando los sesquiterpenos crean aerosoles “ultrafinos” que no son lo bastante grandes como para originar nubes, también llegan a afectar al clima. En 2018, Fan demostró que cuando las nubes grandes de lluvia “ingieren” aerosoles ultrafinos, forman nuevas gotas que estimulan las tormentas eléctricas.

Para Fan, la nueva información sugiere que los sesquiterpenos ayudarían a explicar mejor el flujo global de aerosoles, que hacen que las nubes desvíen más calor de la Tierra, un efecto conocido como “forzamiento radiativo”. Esa es la idea que sustenta los planes de geoingeniería de la atmósfera con aerosoles: alimentar artificialmente nubes que enfríen el suelo. Más aerosoles equivalen a más nubes reflectantes que lucen más blancas, duran más y arrojan menos lluvia.

Pero los científicos tienen problemas para simular la cantidad de aerosoles que debe incluirse en los modelos. “Es un problema que viene de tiempo atrás”, opina Fan. “Muchos modelos meteorológicos sobrestiman el forzamiento antropogénico por aerosoles”. Quizá se deba a que subestiman la prevalencia de los aerosoles naturales, procedentes de microbios, plantas y árboles, antes de la revolución industrial. “Quizá lo que utilizamos como punto de referencia no sea realmente un aerosol tan escaso como pensábamos”, coincide Zuidema.

Al cuantificar la manera en que los árboles crean nubes, los científicos podrían predecir mejor el futuro y el pasado del clima. Las emisiones industriales reducen parte del calentamiento mediante el forzamiento radiativo, ya que los aerosoles de azufre producen nubes reflectantes. Pero si los aerosoles biogénicos eran más abundantes de lo esperado antes de la industrialización, entonces las contribuciones de la industria son menos relevantes.

Es difícil predecir qué nos indicará este nuevo cálculo sobre el calentamiento global, porque existen muchos elementos cambiantes en un ambiente dinámico. Por ejemplo, el estrés térmico, el clima extremo y las sequías hacen que las plantas liberen más compuestos volátiles biogénicos, que originan más nubes. La deforestación y el estrés térmico obligan a los árboles a una migración a mayores altitudes y latitudes. Y esto afecta al lugar donde se forman las nubes.

“Es un ciclo de retroalimentación”, resalta Dada. “El clima afecta la formación de nubes y las nubes repercuten en el clima”.

Unos modelos climáticos mejores ayudarán a los científicos a predecir las medidas más adecuadas para disminuir el daño: “si necesitamos más o menos [cantidad de ] nubes”, señala Dada. El problema, sin embargo, es que estos modelos son increíblemente exigentes desde el punto de vista computacional. Quizá no sea sencillo incorporar la física de algo tan diminuto como estos aerosoles procedentes de los árboles.

Dada vuelve a la CERN este otoño para realizar más pruebas. Su equipo quiere ver ahora cómo afectan las emisiones antropogénicas, como el dióxido de azufre, la capacidad de las plantas para generar nubes: podrían ralentizarse o acelerarse mutuamente. Su objetivo es extender sus conclusiones a regiones que no sean tan vírgenes como un bosque, donde hay muchos tipos de emisiones entremezcladas. “Intentamos añadir factores antropogénicos, para tener una visión más realista de casi todo el mundo”, afirma.

Fuente: es.wired.com