Estudio de los efectos de las tormentas en la atmósfera superior y el clima

Los científicos están apuntando a tormentas eléctricas en Alabama, Colorado y Oklahoma esta primavera para descubrir qué sucede cuando las nubes succionan aire a muchas millas de la atmósfera desde la superficie de la Tierra.


El Experimento Deep Convective Clouds & Chemistry (DC3), que comienza a mediados de mayo de 2012, explorará la influencia de las tormentas eléctricas en el aire justo debajo de la estratosfera, una región alta de nuestra atmósfera que influye en el clima y los patrones meteorológicos de la Tierra.

La química de los rayos y su papel en los procesos atmosféricos es fundamental para DC3. Crédito: NCAR


Los científicos utilizarán tres aviones de investigación, radares móviles, matrices de mapas de rayos y otras herramientas para reunir una imagen completa.

Los científicos de DC3 volarán al corazón de las tormentas eléctricas. Crédito: NOAA

Chris Cantrell, investigador principal de DC3, dijo:

Tendemos a asociar las tormentas eléctricas con lluvias intensas y relámpagos, pero también sacuden las cosas en la parte superior del nivel de las nubes.




Sus efectos en lo alto de la atmósfera, a su vez, tienen efectos sobre el clima que duran mucho después de que se disipa la tormenta.

El proyecto DC3 analizará en profundidad los detalles de la química y las tormentas, incluido el movimiento del aire, la física de las nubes y la actividad eléctrica.

Uno de los objetivos clave de DC3 es explorar el papel de las tormentas eléctricas en la formación de ozono en la atmósfera superior, un gas de efecto invernadero que tiene un fuerte efecto de calentamiento en la atmósfera.

Cuando se forman tormentas eléctricas, el aire cerca del suelo no tiene adónde ir más que hacia arriba. Mary Barth es investigadora principal del proyecto. Ella dijo:


Las tormentas eléctricas de primavera están en el horizonte para gran parte del medio oeste de EE. UU. Y otras áreas. Crédito: NOAA

De repente, tienes una masa de aire a gran altura que está llena de sustancias químicas que pueden producir ozono.

El ozono en la atmósfera superior juega un papel importante en el cambio climático al atrapar cantidades significativas de energía del sol.

Sin embargo, el ozono es difícil de rastrear porque, a diferencia de la mayoría de los gases de efecto invernadero, no es emitido directamente ni por fuentes de contaminación ni por procesos naturales. En cambio, la luz solar desencadena interacciones entre contaminantes como los óxidos de nitrógeno y otros gases, y esas reacciones crean ozono.


Estas interacciones se comprenden bien en la superficie de la Tierra, pero no se han medido en la parte superior de la troposfera, la capa más baja de la atmósfera justo debajo de la estratosfera. Las corrientes ascendentes en las nubes de tormenta oscilan entre 20 y 100 millas por hora, por lo que el aire llega a la parte superior de la troposfera, a unas 6 a 10 millas hacia arriba, con sus contaminantes relativamente intactos.

Las masas de aire contaminadas no siguen aumentando indefinidamente debido a la barrera entre la troposfera y la estratosfera, llamada tropopausa. Barth dijo:

Las tormentas eléctricas y los rayos juegan un papel clave en la química de nuestra atmósfera. Crédito: NOAA

En las latitudes medias, la tropopausa es como un muro. El aire choca con él y se esparce.

Los científicos de DC3 volarán a través de estas columnas para recopilar datos mientras se avecina una tormenta. Volarán de nuevo al día siguiente para encontrar la misma masa de aire, utilizando su firma química distintiva para ver cómo ha cambiado con el tiempo.

La contaminación no es la única fuente de óxidos de nitrógeno, el precursor del ozono. Los rayos también producen óxidos de nitrógeno.

Los investigadores de DC3 están analizando tres sitios muy separados en el norte de Alabama, el noreste de Colorado y el centro de Oklahoma hasta el oeste de Texas.

cLos múltiples sitios permitirán a los científicos estudiar diferentes tipos de entornos atmosféricos.

Alabama tiene más árboles y, por lo tanto, más emisiones naturales; el sitio de Colorado a veces está a favor del viento de la contaminación de Denver; el sitio de Oklahoma y el oeste de Texas puede ofrecer aire limpio. Barth dijo:

Cuantas más regiones diferentes podamos estudiar, más podremos comprender cómo las tormentas eléctricas afectan nuestro clima.

En pocas palabras: El Experimento Deep Convective Clouds & Chemistry (DC3), que comienza a mediados de mayo de 2012, explorará la influencia de las tormentas eléctricas en el aire justo debajo de la estratosfera, una región en lo alto de nuestra atmósfera que influye en el clima y los patrones meteorológicos de la Tierra.

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