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Hoy en día, estamos experimentando los dramáticos impactos que incluso un pequeño aumento de las temperaturas globales puede tener en el clima de un planeta. Imaginemos una Tierra entre 11 y 17 grados centígrados más caliente que la actual. Es probable que la Tierra haya experimentado estas temperaturas en distintos momentos del pasado lejano y que las vuelva a experimentar dentro de cientos de millones de años a medida que el sol siga brillando.
Se sabe poco sobre cómo se comportaron la atmósfera y el clima durante estos periodos llamados de invernadero("Hothouse Earth"). En un nuevo estudio publicado en Nature, investigadores de la Universidad de Harvard descubrieron que durante estas épocas de calor extremo, la Tierra pudo haber experimentado ciclos de sequedad seguidos de enormes tormentas de lluvia de cientos de kilómetros de ancho que podían arrojar más de 30 centímetros de lluvia en cuestión de horas.
"Si se observa una gran zona de los trópicos profundos en la actualidad, siempre llueve en alguna parte", explica Jacob Seeley, becario postdoctoral en Ciencia e Ingeniería Medioambiental de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard (SEAS) y del Departamento de Ciencias de la Tierra y Planetarias de Harvard, y primer autor del trabajo. "Pero descubrimos que, en climas extremadamente cálidos, podía haber varios días sin lluvia en ninguna parte de una gran parte del océano. Entonces, de repente, una tormenta masiva estallaría sobre casi todo el dominio, vertiendo una tremenda cantidad de lluvia. Luego se quedaría tranquilo durante un par de días y se repetiría".
"Este ciclo episódico de diluvios es un estado atmosférico nuevo y completamente inesperado", ha dicho Robin Wordsworth, profesor Gordon McKay de Ciencia e Ingeniería Medioambiental en SEAS y autor principal del estudio.
"La investigación no solo arroja luz sobre el pasado lejano y el futuro lejano de la Tierra, sino que también puede ayudar a comprender los climas de los exoplanetas que orbitan alrededor de estrellas lejanas".
En un modelo atmosférico, Seeley y Wordsworth aumentaron la temperatura de la superficie del mar de la Tierra hasta unos abrasadores 130 grados Fahrenheit (54 C), bien añadiendo más CO₂ -unas 64 veces la cantidad que hay actualmente en la atmósfera- o bien aumentando el brillo del sol en un 10%.
A esas temperaturas, empiezan a ocurrir cosas sorprendentes en la atmósfera. Cuando el aire cerca de la superficie se vuelve extremadamente cálido, la absorción de la luz solar por el vapor de agua atmosférico calienta el aire por encima de la superficie y forma lo que se conoce como "capa de inhibición", una barrera que impide que las nubes convectivas suban a la atmósfera superior y formen nubes de lluvia.
En su lugar, toda esa evaporación se queda estancada en la atmósfera cercana a la superficie.
Al mismo tiempo, se forman nubes en la atmósfera superior, por encima de la capa de inhibición, a medida que el calor se pierde en el espacio. La lluvia producida en esas nubes de nivel superior se evapora antes de llegar a la superficie, devolviendo toda esa agua al sistema.
"Es como cargar una enorme batería", dijo Seeley. "Tienes una tonelada de enfriamiento en lo alto de la atmósfera y una tonelada de evaporación y calentamiento cerca de la superficie, separados por esta barrera. Si algo puede romper esa barrera y permitir que el calor y la humedad de la superficie irrumpan en la fría atmósfera superior, va a causar una enorme tormenta."
Eso es exactamente lo que ocurre. Al cabo de varios días, el enfriamiento por evaporación de las tormentas de la atmósfera superior erosiona la barrera, desencadenando un diluvio de horas. En una simulación, los investigadores observaron más precipitaciones en un periodo de seis horas que las que dejan caer algunos ciclones tropicales en Estados Unidos durante varios días.
Tras la tormenta, las nubes se disipan y las precipitaciones cesan durante varios días, mientras la batería atmosférica se recarga y el ciclo continúa.
"Nuestra investigación demuestra que todavía hay muchas sorpresas en el sistema climático", dijo Seeley. "Aunque un aumento de 30 grados en las temperaturas de la superficie del mar es mucho más de lo que se prevé para el cambio climático provocado por el hombre, empujar los modelos atmosféricos a un territorio desconocido puede revelar destellos de lo que la Tierra es capaz de hacer".
Fuentes, créditos y referencias:
Jacob Seeley, Episodic deluges in simulated hothouse climates, Nature (2021). DOI: 10.1038/s41586-021-03919-z.
Fuente: Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences