La complejidad de las nubes, la circulación y el clima

Vox de los editores es un blog del Departamento de Publicaciones de la AGU.

Las nubes son un elemento influyente y complejo del sistema climático de la Tierra. Evolucionan rápidamente en el tiempo y existen en pequeñas escalas espaciales, pero también afectan el equilibrio radiativo global y las circulaciones a gran escala. Con modelos más potentes y extensas observaciones a nuestra disposición, el impacto climático de las nubes está recibiendo cada vez más atención en la investigación.

Un nuevo libro de AGU en el Serie de monografías geofísicas, Las nubes y su impacto climático: radiación, circulación y precipitación, presenta una visión general de nuestro conocimiento actual sobre varios tipos de nubes y sistemas de nubes y su papel multifacético en el presupuesto radiativo, los patrones de circulación y las precipitaciones. Les pedimos a los editores que nos contaran sobre su libro.

¿Cómo empezó su interés por las nubes?

Corinna: Desde mis estudios universitarios en física, me ha intrigado el enorme desafío de comprender y predecir las nubes. La física de las nubes une escalas que van desde partículas de aerosol de tamaño nanométrico hasta regímenes de nubes a gran escala e impactos climáticos a escala global, lo que la hace realmente interesante.

Sylvia: Soy ingeniera de formación, pero siempre me fascinaron los sistemas medioambientales. Existen paralelos interesantes entre los sistemas naturales y antropogénicos, por ejemplo, el modelado de la formación de hielo en las nubes versus la nucleación dentro de cristalizadores industriales. Creo que para ambos, la belleza de las nubes fue otra motivación, junto con su relevancia y familiaridad para los profanos.

¿Cuáles son las principales formas de categorizar las nubes y los sistemas de nubes?

Ya en 1803, un meteorólogo británico llamado Luke Howard había publicado un clasificación de nubes que todavía se utiliza hoy en día.

El usó cúmulos, estratos, y cirro para describir nubes líquidas bajas y aisladas, nubes en capas y nubes de hielo altas y aisladas, respectivamente. Inspirándose en las clasificaciones animales con reinos, filos y otras subdivisiones, también propuso subclases de nubes como cirrostrato, cumulonimboy estratos de nubes.

Esta descomposición de las nubes tanto en altitud como en profundidad ha sobrevivido más de dos siglos después y es utilizada, por ejemplo, por los Proyecto internacional de climatología de nubes de satélites.

¿Por qué las nubes han planteado históricamente tal desafío para las proyecciones climáticas?

Imagina que estás tomando el sol en la playa. Hace calor y tienes arena entre los dedos de los pies. Mientras miras al cielo desde tu toalla, puedes ver los cúmulos cambiando activamente de forma y moviéndose por el cielo. En algún momento, uno grueso rueda frente al sol y de repente te sientes fresco a la sombra.

Esta pequeña escena ilustra que las nubes evolucionan rápidamente, a veces sobre pequeñas porciones del cielo, pero que aún influyen fuertemente en la superficie. Esta complejidad hace que las nubes sean difíciles de capturar en nuestros modelos atmosféricos de resolución gruesa, pero siguen siendo un componente esencial del equilibrio energético de la Tierra.

¿Cómo está organizado el material de su libro?

Hay tres secciones principales que exploran la radiación, la circulación y la precipitación como tres formas importantes en que las nubes influyen en el clima. Las nubes absorben la radiación infrarroja de la superficie de la Tierra y reflejan la luz del sol (¡como cuando estás en la playa!), cambiando las temperaturas atmosféricas y superficiales. Esta absorción y reflexión, junto con la liberación de calor latente por las nubes, cambia los gradientes de presión atmosférica y el flujo desde la corriente en chorro hasta la celda Hadley. Finalmente, las nubes son la fuente de precipitación. Los diferentes capítulos se concentran en la investigación motivada por estos tres impactos. También centramos algunos capítulos en ciertos tipos de nubes para los cuales estos impactos son particularmente fuertes, incluidas las nubes de fase mixta (tanto líquidas como de hielo) en el Ártico y cúmulos y estratocúmulos sobre los océanos tropicales.

¿Cuáles son algunos de los avances recientes que han impulsado el progreso en la comprensión de las nubes y su impacto en el clima?

Estamos en una era muy rica en datos para estudiar las nubes y el clima, tanto en términos de observaciones como de resultados de modelos. Como algunos ejemplos, la NASA NubeSat satélite y CALIOP El instrumento ha estado midiendo las propiedades globales de las nubes desde 2006, y el ESA/JAXA Cuidado de la Tierra El próximo año se lanzará un satélite para recuperar datos de nubes, aerosoles y radiación.

La sexta iteración del Proyecto de intercomparación de modelos acoplados (CMIP6) involucró la producción de aproximadamente 100 modelos y 50 centros de modelado en todo el mundo. Además, una nueva generación de marcos de resolución mucho mayor, llamados resolución de tormentas o modelos que permiten la convección, ahora facilitan simulaciones más realistas de nubes y sistemas de nubes. Esta gran cantidad de resultados desplaza nuestras necesidades de investigación de la recopilación de datos hacia la curación, el intercambio y el análisis de datos.

¿Qué nuevas perspectivas aporta su libro a la literatura sobre las nubes y el clima?

Debido a que la investigación sobre las nubes y el clima es tan activa, ya se han publicado varios volúmenes. Comenzamos nuestro libro con un análisis del abrumador crecimiento de la investigación en esta área durante las últimas décadas. Para distinguir nuestro esfuerzo, queríamos organizar capítulos en torno a los impactos como se mencionó anteriormente.

También buscamos autores principales que iniciaran su carrera. Casi todos nuestros autores principales escribieron sus capítulos en puestos postdoctorales o de profesores asistentes, y nuestros colaboradores procedían de más de 15 países diferentes. Estos investigadores impulsarán el campo en las próximas décadas y queríamos resaltar sus perspectivas sobre los avances recientes más importantes y los desafíos futuros.

¿Quién es el público objetivo de este libro?

Nuestro objetivo es proporcionar una “visión del terreno” para los nuevos estudiantes de posgrado en este campo de investigación diverso y en rápida evolución. Para aquellos que están adquiriendo independencia como investigadores, nuestra esperanza es dirigir su tiempo y energía hacia problemas de alto impacto. Y para aquellos que se encuentran aún más avanzados en su trayectoria profesional, deseamos facilitar colaboraciones entre subcampos y resaltar los enfoques de los investigadores más jóvenes.

Las nubes y su impacto climático: radiación, circulación y precipitación, 2023. ISBN: 978-1-119-70031-9. Precio de lista: $215,95 (tapa dura)

El capítulo 1 está disponible gratuitamente. Visita el página del libro en Wiley.com y haga clic en “Leer un extracto” debajo de la imagen de portada.

—Sylvia C. Sullivan ([email protected], 0000-0003-0203-3052), Universidad de Arizona, EE.UU. y Instituto de Tecnología de Karlsruhe, Alemania; y Corinna Hoose ([email protected], 0000-0003-2827-5789), Instituto Tecnológico de Karlsruhe, Alemania

Nota del editor: Es política de Publicaciones AGU invitar a los autores o editores de libros recién publicados a escribir un resumen para Eos Editors’ Vox.

Citación: Sullivan, SC y C. Hoose (2023), La complejidad de las nubes, la circulación y el clima, Éos, 104, https://doi.org/10.1029/2023EO235038. Publicado el 21 de diciembre de 2023.

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Texto © 2023. Los autores. CC BY-NC-ND 3.0
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