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El plancton marino respira cada año más de 20 millones de toneladas de azufre en el aire, sobre todo en forma de sulfuro de dimetilo (DMS). En el aire, esta sustancia química puede transformarse en ácido sulfúrico, que ayuda a producir nubes al dar lugar a la formación de gotas de agua. A escala de los océanos del mundo, este proceso afecta a todo el clima.
Pero una nueva investigación de la Universidad de Wisconsin-Madison, la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica y otras entidades revela que más de un tercio del DMS emitido por el mar nunca puede ayudar a la formación de nuevas nubes porque se pierde en las propias nubes. Los nuevos descubrimientos alteran significativamente la comprensión predominante de cómo la vida marina influye en las nubes y pueden cambiar la forma en que los científicos predicen cómo la formación de nubes responde a los cambios en los océanos.
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| El primer autor del estudio, Gordon Novak, fotografiado con el equipo de detección química de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica utilizado en el estudio. Crédito: Cortesía de Gordon Novak |
Al reflejar la luz solar hacia el espacio y controlar las precipitaciones, las nubes desempeñan un papel importante en el clima mundial. Predecirlas con exactitud es esencial para entender los efectos del cambio climático.
"Resulta que esta historia de la formación de las nubes estaba realmente incompleta", dice Tim Bertram, profesor de química de la UW-Madison y autor principal del nuevo informe.
"En los últimos tres o cuatro años, hemos cuestionado partes de esa historia, tanto mediante experimentos de laboratorio como con experimentos de campo a gran escala. Ahora podemos conectar mejor los puntos entre lo que se emite desde el océano y cómo se forman estas partículas que favorecen la formación de nubes."
Hace unos años, este grupo de colaboradores, dirigido por Patrick Veres en la NOAA, descubrió que en su camino para convertirse en ácido sulfúrico, el DMS se convierte primero en una molécula conocida como HPMTF, que nunca había sido identificada. Para el nuevo estudio, el equipo utilizó un avión cargado de instrumentos, propiedad de la NASA, para captar mediciones detalladas de estas sustancias químicas sobre el océano abierto, tanto dentro de las nubes como bajo cielos soleados.
"Se trata de un enorme avión DC-8. Es un laboratorio volante. Básicamente se han quitado todos los asientos y se ha colocado una instrumentación química muy precisa que permite al equipo medir, en concentraciones muy bajas, tanto las moléculas emitidas en la atmósfera como todos los productos químicos intermedios", explica Bertram.
A partir de los datos del vuelo, el equipo descubrió que el HPMTF se disuelve fácilmente en las gotas de agua de las nubes existentes, lo que elimina permanentemente ese azufre del proceso de nucleación de las nubes. En las zonas sin nubes, sobrevive más HPMTF para convertirse en ácido sulfúrico y ayudar a formar nuevas nubes. Descubrieron que el 36% del azufre del DMS se pierde en las nubes de esta manera. Otro 15% del azufre se pierde a través de otros procesos, por lo que el resultado es que menos de la mitad del azufre que el plancton marino libera como DMS puede contribuir a la formación de nubes.
"Esta pérdida de azufre en las nubes reduce la tasa de formación de pequeñas partículas, por lo que reduce la tasa de formación de los propios núcleos de las nubes. El impacto en el brillo de las nubes y otras propiedades tendrá que ser explorado en el futuro", dice Bertram.
"Este trabajo ha reabierto realmente esta área de la química marina", dice Bertram.
Fuentes, créditos y referencias:
"Rapid cloud removal of dimethyl sulfide oxidation products limits SO and
cloud condensation nuclei production in the marine atmosphere” Gordon
A. Novak, Charles H. Fite, Christopher D. Holmes, Patrick R. Veres, J.
Andrew Neuman, Ian Faloona, Joel A. Thornton, Glenn M. Wolfe, Michael P.
Vermeuel, Christopher M. Jernigan, Jeff Peischl, Thomas B. Ryerson,
Chelsea R. Thompson, Ilann Bourgeois, Carsten Warneke, Georgios I.
Gkatzelis, Mathew M. Coggon, Kanako Sekimoto, T. Paul Bui, Jonathan
Dean-Day, Glenn S. Diskin, Joshua P. DiGangi, John B. Nowak, Richard H.
Moore, Elizabeth B. Wiggins, Edward L. Winstead, Claire Robinson, K. Lee
Thornhill, Kevin J. Sanchez, Samuel R. Hall, Kirk Ullmann, Maximilian
Dollner, Bernadett Weinzierl, Donald R. Blake and Timothy H. Bertram, 11
October 2021, Proceedings of the National Academy of Sciences.
DOI: 10.1073/pnas.2110472118
Imagen: La vista desde el avión de investigación DC-8 mientras vuela a través de la capa límite marina, la porción de la atmósfera cercana a la superficie del océano donde éste afecta a procesos como la formación de nubes. Crédito: Sam Hall