La reducción de la contaminación del aire hace que las nubes reflejen menos luz solar

Se acerca el invierno en todo el hemisferio norte, y con él los días fríos y nublados de invierno. Las nubes desempeñan un papel vital en el medio ambiente, ya que proporcionan lluvia pero también reflejan la luz del sol antes de que llegue a la superficie de la Tierra.

Pero entre 2003 y 2022, las nubes sobre el Atlántico Norte y el Pacífico Noreste se volvieron menos reflectantes, lo que permitió que llegara más luz solar a la superficie del océano y provocó un aumento de la temperatura de la superficie del mar.

Mis colegas y yo realizamos recientemente una investigación que muestra que los esfuerzos globales para mejorar la calidad del aire han acelerado inadvertidamente el calentamiento climático al modificar las nubes.

Si bien un aire más limpio tiene importantes beneficios para la salud, la reducción de la cantidad de partículas contaminantes también ha reducido el efecto de enfriamiento de las nubes, acelerando el calentamiento climático.

Disminución de las nubes y aumento de la temperatura.

Nuestro estudio se basó en dos décadas de datos satelitales para analizar los impactos de los cambios en la contaminación por partículas y el calentamiento climático en las nubes. Los datos muestran que las nubes bajas en el hemisferio norte han disminuido rápidamente desde 2003.

En particular, la reflectividad de las nubes sobre el Atlántico Norte y el Pacífico Noreste ha disminuido casi un tres por ciento por década. Durante el mismo período, las temperaturas de la superficie del mar aumentaron alrededor de 0,4 C, exacerbando las olas de calor marinas que dañaron los ecosistemas y la pesca.

Esperábamos que un clima más cálido debido a un aumento de los gases de efecto invernadero provocaría una disminución de las nubes bajas sobre el océano. Sin embargo, los cambios observados fueron demasiado grandes para ser explicados por este proceso o por la variabilidad climática natural, lo que sugiere una causa adicional de calentamiento que muchos modelos climáticos han subestimado.

El factor clave resultaron ser los aerosoles: partículas diminutas que actúan como semillas de las gotas de las nubes. Cuando hay menos aerosoles, las nubes contienen menos gotas pero más grandes. Esas gotas reflejan menos luz solar y es más probable que la lluvia caiga rápidamente, creando nubes más oscuras y de vida más corta. Este proceso debilita el efecto de enfriamiento que tienen las nubes bajas sobre las zonas marinas.

El efecto surge de dos mecanismos conocidos: el efecto Twomey, en el que una menor cantidad de aerosoles hace que las nubes sean menos reflectantes, y el efecto Albrecht, en el que las gotas más grandes acortan la vida útil de las nubes. Juntos, estos cambios reducen la reflectividad general del planeta.

Una vista de los cielos nublados desde la costa cerca de Ogunquit, Maine. Con menos aerosoles en el aire, las nubes se vuelven menos reflectantes, lo que permite que llegue más luz solar a la superficie del océano. (Unsplash/Logan Hughes) Atmósfera más limpia, planeta más cálido

En última instancia, nuestro estudio revela una paradoja: un aire más limpio beneficia la salud humana y al mismo tiempo revela todo el poder de calentamiento de los gases de efecto invernadero, que históricamente ha estado “enmascarado” por el efecto refrescante de las partículas contaminantes.

Las emisiones de dióxido de azufre (SO₂), la principal fuente de aerosoles de sulfato, han disminuido drásticamente a medida que los países han adoptado regulaciones más estrictas sobre la calidad del aire. Sólo las emisiones de SO₂ de China han disminuido en alrededor de 16 millones de toneladas métricas por década desde 2003, con reducciones similares en Estados Unidos y Europa. Un aire más limpio significa menos partículas de aerosol disponibles para formar nubes brillantes y reflectantes.

Nuestro estudio mostró una caída del cinco al 10 por ciento en la concentración de gotas de las nubes, particularmente en las regiones donde el brillo de las nubes disminuyó más. La estrecha correspondencia entre la reducción de los aerosoles, el mayor tamaño de las gotas y el oscurecimiento de las nubes confirmó que el aire más limpio está impulsando el calentamiento regional.

Analizamos 24 modelos del Sistema Terrestre y descubrimos que la mayoría subestima la magnitud y el alcance de los cambios observados en las nubes. Sólo los modelos que representaban con precisión cómo los aerosoles afectan a las nubes coincidían con las observaciones del mundo real, lo que pone de relieve una importante debilidad del modelado.

En nuestro estudio, separamos los efectos de las reducciones en la contaminación del aire por partículas de los cambios en las nubes causados ​​por el calentamiento general. Los resultados mostraron que los aerosoles descendentes representaron el 69 por ciento de la pérdida de reflectividad de las nubes, mientras que el calentamiento explicó el 31 por ciento. Nuestras simulaciones muestran que los cambios en la vida útil de las nubes en respuesta a gotas más grandes (el efecto Albrecht) son más influyentes que el cambio en el tamaño de las gotas de las nubes en sí (el efecto Twomey).

El brillo reducido de las nubes en estas regiones oceánicas añadió alrededor de 0,15 vatios por metro cuadrado (V/m²) por década al desequilibrio energético global de la Tierra, a pesar de que las regiones cubren sólo el 14 por ciento de la superficie del planeta. Los crecientes niveles globales de CO₂ agregaron aproximadamente 0,31 W/m² por década durante el mismo tiempo, lo que significa que un aire más limpio produjo casi la mitad de calentamiento adicional que el CO₂ solo en esas áreas.

El hallazgo plantea un desafío político: las mejoras en la calidad del aire que salvan vidas también eliminan el escudo de enfriamiento que ha enmascarado una parte importante del calentamiento de los gases de efecto invernadero. Dado que se prevé que las emisiones de aerosoles sigan disminuyendo hasta mediados de siglo, este “desenmascaramiento” podría seguir contribuyendo a tasas más rápidas de calentamiento durante décadas.

Aparecen nubes sobre Crater Lake, Oregon. Un aire más limpio beneficia la salud humana al tiempo que revela todo el poder de calentamiento de los gases de efecto invernadero. (Foto AP/Jenni Kane) La importancia de la observación continua

Los satélites que observan nubes y aerosoles están llegando al final de sus misiones y se espera que se eliminen gradualmente en 2026. La vigilancia satelital a largo plazo ha demostrado ser esencial para revelar el vínculo entre un aire más limpio, nubes más débiles y el calentamiento regional, y seguirá siendo esencial para comprender el calentamiento futuro.

Nuestros resultados sugieren que muchos modelos climáticos pueden subestimar el calentamiento regional a corto plazo a medida que disminuye la contaminación del aire por partículas. Una mejor representación en modelos de cómo los aerosoles afectan a las nubes y observaciones globales continuas serán fundamentales para realizar proyecciones más precisas.

Resolver la paradoja del aire más limpio descubriendo el calentamiento oculto requiere integrar políticas climáticas y de calidad del aire y acelerar las reducciones de gases de efecto invernadero, la única forma duradera de enfriar el planeta.