¿Qué es el material particulado y qué tiene que ver con los extremos climáticos?

Hay pruebas de un aumento de los fenómenos meteorológicos extremos, como las fuertes lluvias o las sequías de larga duración, en todo el mundo. Según los investigadores del Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT), esto podría estar influenciado por partículas ultrafinas en la atmósfera, el llamado material particulado.

Estas partículas ultrafinas se producen principalmente en la quema de combustibles fósiles con sistemas de depuración de gases de escape. Por ejemplo, en las centrales eléctricas y las refinerías, en el transporte marítimo o, especialmente, en grandes instalaciones de combustión con la última tecnología de gases de escape, según unanálisis publicado en Scientific Reports.

Es cierto que la depuración de los gases de escape reduce las partículas más gruesas y que el amoníaco, que se utiliza desde los años 90, evita la formación de óxidos de nitrógeno (NOx) en los gases de escape de las plantas industriales. Pero, en cambio, se liberan a la atmósfera enormes cantidades de nanopartículas.

Las nubes no pueden llover

Estas nanopartículas, a su vez, forman gotas de lluvia más pequeñas que se acumulan en una nube. Normalmente, el vapor de agua comienza su condensación en los núcleos de condensación de las nubes (CCN), que tienen un tamaño de 0,0002 milímetros. En dicho núcleo de condensación, se acumulan gotas de agua que tienen un diámetro de 0,01 mm. Este diámetro es demasiado pequeño para vencer la resistencia del aire y caer al suelo por gravedad.

“Para que la velocidad de caída sea mayor que la velocidad de ceñida bajo o en una nube, debe alcanzarse un tamaño de unos 1-2 mm. Se necesitan al menos algunas gotas de al menos 0,025 mm como ‘núcleo’ para las gotas de lluvia”, explica el investigador del KIT Wolfgang Junkermann.

La lluvia se retrasa cada vez más hasta que finalmente cae al suelo en forma de fuertes chaparrones.

Sin embargo, las partículas de polvo ultrafinas presentes en la atmósfera con un diámetro inferior a 0,00004 mm no son útiles como núcleos de condensación de nubes, porque la capa de agua en la superficie fuertemente curvada se evapora más rápido de lo que puede crecer, según Junkermann.

Las nanopartículas hacen que las gotas sean demasiado pequeñas. No se combinan, así que no pueden vencer la resistencia del aire y, en consecuencia, la lluvia no puede caer.

“Como resultado, el agua permanece mucho más tiempo en la atmósfera, la lluvia se suprime inicialmente y se crea un depósito de energía adicional en la troposfera media, que favorece las precipitaciones extremas. Esto puede ocurrir a cientos de kilómetros de distancia”, explica Junkermann. Así, la lluvia se retrasa cada vez más por las nanopartículas, hasta que finalmente cae al suelo en forma de chaparrones.

Aumento significativo de las nanopartículas en la atmósfera

Gracias a pruebas realizadas en todo el mundo, con pequeñas aeronaves, los investigadores del KIT pudieron demostrar que la proporción de partículas de polvo ultrafinas en la región mediterránea, por ejemplo, se ha multiplicado por 25 en los últimos 50 años. “Durante el mismo periodo, se han producido fuertes cambios en las precipitaciones, con menos lluvias regulares y dando paso a sequías y eventos más extremos”, afirma el investigador del KIT.

Con mejores datos las unidades especiales podrían ser advertidas de manera más específica.

Tras la comparación con un conjunto de datos recopilados a lo largo de 20 años en Europa, Asia, América Central y Australia, también se reconocieron patrones similares en Australia y Mongolia. En colaboración con el investigador del clima Jorg Hacker, del instituto de investigación independiente Airborne Research Australia (ARA), los investigadores del KIT pudieron elaborar un enfoque de investigación completamente nuevo.

¿Predicciones más precisas?

Hasta ahora, los modelos climáticos sólo pueden predecir que se avecina un clima extremo. Sin embargo, sigue siendo muy difícil predecir con exactitud dónde caerá finalmente la lluvia.

Hasta ahora los modelos climáticos no han tenido suficientemente en cuenta el drástico aumento de las partículas de polvo ultrafinas en la atmósfera. Según el instituto alemán KIT, los valores de polvo de los escenarios de emisión de principios de siglo siguen utilizándose como estándar en los cálculos hasta la fecha.

“Con datos más actualizados, la modelización del ciclo hidrológico, de los cambios en las precipitaciones y de los fenómenos meteorológicos extremos probablemente podría mejorarse de forma significativa”, considera Junkermann.

De este modo, sería posible predecir con mucha más precisión cuándo y dónde es probable que se produzcan lluvias intensas. Los residentes y las unidades especiales para catástrofes naturales podrían ser advertidos de una manera mucho más específica.