El humo de algunos incendios forestales dan la vuelta al mundo
Las conclusiones de una investigación reciente indica que algunos incendios australianos produjeron una neblina estratosférica que se extiende alrededor del mundo y que rivaliza con la de una erupción volcánica a la hora de bloquear el ingreso de radiación.
Durante la temporada de incendios extremos en Australia que comenzó al inicio de 2019 y se extendió hasta 2020, se liberaron a la atmósfera millones de toneladas de partículas de humo. La mayoría de esas partículas emitidas siguieron un patrón típico, asentándose en el suelo después de un día o una semana. Sin embargo, las creadas en los incendios que ardían en un rincón del país lograron cubrir todo el hemisferio sur durante meses. Tal como lo indica EurekAlert!, lo importante no es solo la intensidad de los incendios, sino también dónde arden.
Ahora, un par de científicos israelíes lograron rastrear los desconcertantes picos de enero y febrero de 2020, y en un artículo publicado recientemente en Science, descubrieron la "tormenta perfecta" de circunstancias que arrastraron las partículas emitidas por estos incendios a la atmósfera superior y las extendieron por todo el hemisferio sur.
Las partículas que llegan a la estratosfera suelen hacerlo a través de erupciones volcánicas. La ceniza emitida en las erupciones más extremas atenúa el Sol y enfría el planeta, además de producir espectaculares puestas solares. El profesor Ilan Koren, del Departamento de Ciencias de la Tierra y Planetarias del Instituto Weizmann de Ciencias, realizó un estudio junto con el Dr. Eitan Hirsch, actual jefe de la División de Ciencias Medioambientales del Instituto Israelí de Investigación Biológica de Ness Tziona, y observaron un aumento extremo de una medida de la carga de partículas en la atmósfera basada en satélites, denominada AOD (profundidad óptica de los aerosoles).
El papel de la tropopausa
En enero de 2020, esas mediciones, trazadas en desviaciones estándar, mostraron una desviación tres veces superior a la normal: unas de las lecturas más altas jamás obtenidas, superiores incluso a las del Monte Pinatubo en 1991. Pero el momento no coincidió con ninguna actividad volcánica, el origen era otro. Se preguntaron si los incendios podrían ser los responsables, aunque es raro que el humo de los incendios salga de la capa inferior de la atmósfera, la troposfera, en cantidades significativas. Si las partículas de humo consiguen subir tan alto, chocan con una capa de inversión, la tropopausa, que actúa como una especie de techo entre la troposfera y la estratosfera.
Utilizando varias herramientas y analizando información con datos de diferentes satélites, incluyendo, además de la AOD, lecturas de LIDAR que revelaban cómo las partículas se distribuían verticalmente en "rebanadas" de la atmósfera, fueron capaces de demostrar que la fuente de los picos eran los incendios forestales, y específicamente los que ardían en el sureste de Australia. Un análisis más detallado de los datos de los satélites reveló que la amplia banda de niebla en la estratosfera se extendía hasta cubrir el hemisferio sur, alcanzando su punto máximo de enero a marzo y persistiendo hasta julio; llegando hasta la costa occidental de Australia.
La pregunta a responder era cómo penetraron estas partículas de humo a través del techo de la tropopausa y por qué procedían de estos incendios y no de los demás. Una pista estaba en otro incendio forestal distante que había ocurrido hace varios años en Canadá. También en ese caso se habían registrado altos niveles de AOD. Ambos incendios se produjeron en latitudes altas, lejos del ecuador. El nivel de la tropopausa era parte de la clave.
La convección ayuda al proceso
La altura de la troposfera se reduce en latitudes medias. Sobre los trópicos su techo superior puede alcanzar hasta 18 kilómetros por encima de la superficie, mientras que por encima del paralelo 45º -Norte y Sur- da un brusco paso hacia abajo, hasta unos 8-10 km de altura en las latitudes más alejadas. Así pues, el primer elemento que permitió el vuelo hacia la estratósfera de las partículas fue simplemente tener menos atmósfera que atravesar.
Las nubes pirocúmulos, alimentadas por la energía de los incendios, se consideraron un medio de transporte de humo a la estratosfera. Sin embargo, al examinar los datos de los satélites, Hirsch y Koren observaron que las nubes pirocúmulos sólo se formaron durante una pequeña fracción de la duración de los incendios, y se observaron sobre todo en los incendios que ardían en la parte central de la costa. En otras palabras, estas nubes no podían explicar las grandes cantidades que se encontraron transportadas a la estratosfera, y faltaba un mecanismo adicional para elevar el humo a favor del viento desde las fuentes.
Y aquí entran a jugar los patrones meteorológicos en la franja conocida como cinturón de ciclones de latitudes medias que atraviesa el extremo sur de Australia, una de las regiones más tormentosas del planeta. El humo fue primero advectado (desplazado horizontalmente) por los vientos dominantes en la baja atmósfera hacia el Océano Pacífico, y luego parte de él convergió en las profundas nubes convectivas de allí y fue elevado en el núcleo de las nubes hacia la estratosfera.
Un interesante mecanismo de retroalimentación conocido como "vigorización de las nubes por los aerosoles" puede profundizar aún más las nubes. En un estudio anterior, los autores habían demostrado que en condiciones como las del entorno sobre el Océano Austral, las nubes convectivas están "limitadas por los aerosoles". Por tanto, los elevados niveles de humo podrían actuar como núcleos de condensación de las nubes, permitiendo que éstas se desarrollen a mayor profundidad y aumentando así el número de nubes que pueden penetrar en la tropopausa e inyectar el humo en la estratosfera.
En la estratosfera, las partículas se encuentran en un mundo diferente al que acaban de abandonar. Si abajo estaban a merced de las corrientes de aire que se mezclan y agitan, arriba el aire se mueve de forma constante y lineal. Es decir, había una sola corriente fuerte, y los movía hacia el este sobre el océano hacia América del Sur y de vuelta sobre el Océano Índico hacia Australia, y lentamente se asentaba alrededor de todo el hemisferio. "La gente en Chile respiraba las partículas de los incendios australianos", dice Hirsch. Al navegar en una corriente de aire sin fin, estas partículas permanecieron en el aire durante mucho más tiempo que las partículas de humo de la atmósfera inferior.