La Influencia de los árboles en la Formación de las Nubes
Los científicos del PSI han descubierto que los sesquiterpenos, hidrocarburos gaseosos emitidos por las plantas, contribuyen significativamente a la formación de nubes en el marco del proyecto CLOUD del centro de investigación nuclear del CERN. El descubrimiento podría reducir las incertidumbres de los modelos climáticos y mejorar la precisión de las predicciones. Los resultados de la investigación se han documentado en la revista Science Advances.
Según las proyecciones más recientes del IPCC, se espera que la temperatura mundial aumente entre 1,5 y 4,4 grados centígrados de aquí a 2100 en comparación con los niveles preindustriales. Este intervalo depende de varios escenarios de emisiones futuras de gases de efecto invernadero. En la hipótesis más optimista, una reducción significativa y rápida de las emisiones permitiría cumplir el objetivo de 1,5 grados del Acuerdo de París.
El proyecto CLOUD aborda las incertidumbres climáticas
No obstante, en el peor de los casos, las temperaturas podrían superar ese objetivo. Las incertidumbres de estas proyecciones se deben a nuestro conocimiento incompleto de los procesos atmosféricos, en particular de las interacciones entre diversos gases y aerosoles. En el proyecto CLOUD, una colaboración internacional en la que participan investigadores atmosféricos del CERN, se pretende resolver estas incertidumbres.
Un importante aspecto que sigue sin estar claro es cómo evolucionará la nubosidad en el futuro. En las predicciones climáticas, las nubes desempeñan un papel crucial, ya que reflejan la radiación solar y enfrían la superficie terrestre. Las gotículas de nubes se forman cuando el vapor de agua se condensa en núcleos de condensación, que son diminutas partículas sólidas o líquidas de la atmósfera. Las partículas pueden proceder de fuentes naturales, como la sal marina y la arena del desierto, o de actividades humanas, como las emisiones industriales y los contaminantes del tráfico.
Pero aproximadamente la mitad de estos núcleos se forman en el aire cuando las moléculas gaseosas se combinan y se transforman en sólidos, un proceso conocido como nucleación o formación de nuevas partículas (NPF). En un principio, estas partículas son extremadamente pequeñas, de apenas unos nanómetros, pero pueden crecer con el tiempo gracias a la condensación de moléculas gaseosas y servir como núcleos de condensación.
La formación de nubes y las predicciones climáticas se ven afectadas por las moléculas perfumadas
Las moléculas aromáticas de los gases de efecto invernadero desempeñan un papel importante en la formación de nubes. Entre los gases antropogénicos, el dióxido de azufre, procedente principalmente de la combustión de carbón y petróleo, es el que más contribuye a la formación de partículas. En el frente natural, los isoprenos, monoterpenos y sesquiterpenos, liberados por la vegetación, son cruciales. Estos compuestos son responsables de los olores familiares que encontramos cuando se corta la hierba o durante los paseos por el bosque. Cuando estos compuestos interactúan con el ozono en la atmósfera, forman aerosoles.
Aunque las concentraciones de dióxido de azufre en el aire han disminuido debido a una normativa medioambiental más estricta, los terpenos, especialmente los sesquiterpenos, aumentan a medida que las plantas liberan más en condiciones de estrés como el aumento de las temperaturas y las sequías.
Desvelando el papel de los sesquiterpenos en la formación de partículas
La dificultad de las predicciones climáticas radica en comprender cómo afectan estos factores a la formación de nubes. Para conseguirlo, necesitamos desentrañar cómo contribuye cada sustancia a la formación de partículas. Mientras que el ácido sulfúrico y ciertos terpenos han sido muy estudiados, los sesquiterpenos se han pasado por alto debido a su escasez y a su rápida reacción con el ozono.
Aunque su presencia es limitada (24 millones de toneladas métricas frente a 465 millones de toneladas métricas de isoprenos y 91 millones de toneladas métricas de monoterpenos liberados anualmente), está demostrado que los sesquiterpenos desempeñan un papel importante en la formación de nubes. De hecho, generan diez veces más partículas que las otras dos sustancias orgánicas en concentraciones equivalentes.
Unos investigadores realizaron experimentos en la exclusiva cámara CLOUD del CERN, simulando condiciones preindustriales en las que no existían emisiones antropogénicas de dióxido de azufre. Los experimentos revelaron que la oxidación de una mezcla natural de terpenos y sesquiterpenos en aire puro produce compuestos orgánicos de volatilidad ultrabaja (COVU) que forman partículas de forma eficaz y acaban convirtiéndose en núcleos de condensación.
Un poderoso catalizador para la formación de nuevas partículas
En este estudio se destaca el profundo impacto de los sesquiterpenos. Incluso una simple adición del dos por ciento de sesquiterpenos a una mezcla de monoterpenos e isoprenos duplicó la tasa de formación de nuevas partículas, lo que se atribuye al mayor contenido de átomos de carbono de los sesquiterpenos.
La investigación subraya el papel de la vegetación en la meteorología y el clima. Por otra parte, aboga por incluir los sesquiterpenos como un factor distinto en los futuros modelos climáticos, junto con los isoprenos y los monoterpenos, para mejorar la precisión de las predicciones. Dada la disminución del dióxido de azufre y el aumento de las emisiones biogénicas debido al estrés climático, comprender estos compuestos es crucial para nuestro clima futuro.
Los estudios futuros ahondarán en el impacto de los gases antropogénicos en la atmósfera natural durante la industrialización. Los investigadores ya están planeando nuevas investigaciones para mejorar las predicciones de formación de nubes en el Laboratorio de Química Atmosférica.
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