El destino de la Antártida en un hilo, o el doble papel de las nubes en el calentamiento global

A medida que las olas de calor nos recuerdan cada vez más que el calentamiento global ya está afectando nuestra vida diaria, los modelos climáticos indican que cuanto mayor sea el calentamiento global, mayores serán los cambios en la Antártida. Esto es importante, porque el derretimiento de la capa de hielo de la Antártida es actualmente una de las principales causas del aumento del nivel del mar.

Pero, como un equilibrista, el futuro de la Antártida es incierto: la balanza podría inclinarse hacia un lado o hacia el otro, según predomine el derretimiento del casquete polar o la acumulación de nieve.

Nuestro nouvelle étude, actualmente en proceso de publicación, muestra que las nubes son una fuente importante de incertidumbres, además de las que ya conocemos. Bajo ciertas condiciones, las nubes podrían aumentar considerablemente el derretimiento de la superficie y provocar una rápida desestabilización de la capa de hielo antártica, atacándola desde la superficie (y contribuyendo al derretimiento desde abajo, debido a la calentamiento del océano. En el "mejor" de los casos, frenarían un poco el derretimiento del hielo antártico sirviendo de "parasol" y favoreciendo la acumulación de nieve.

Muchas incógnitas

En la ciencia del clima, hay muchas fuentes de incertidumbre, en el cambio climático en sí mismo, pero también en la forma en que los modelos representan el clima. Por lo tanto, es particularmente complicado predecir el derretimiento de la Antártida asociado con un aumento de la temperatura.

Estas incertidumbres también dificultan el establecimiento de estrategias políticas dirigidas a definir un objetivo de calentamiento máximo (como los de los acuerdos de París, por ejemplo), según las tasas de calentamiento y los riesgos asociados inferidos por observaciones y modelos.

Las nubes juegan un doble papel.

Además de traer humedad y precipitaciones al continente antártico (cuyo centro es un desierto muy seco), las nubes afectan la energía disponible para enfriar o calentar la superficie.

En las regiones polares, la nieve blanca sobre el suelo refleja la energía solar hacia el espacio, en particular las longitudes de onda cortas, y en particular el visible. Mientras la nieve sea blanca y no se derrita, la superficie apenas absorbe la energía del sol. Pero tan pronto como se derrite, este efecto disminuye y la superficie absorbe la energía solar.

Debido a que son blancas, las nubes reflejan parte de la energía solar hacia el espacio. Quand il y a des nuages, plus d'énergie est renvoyée vers l'espace que lorsqu'il n'y en a pas : ils font alors l'effet d'un parasol et limitent l'énergie solaire qui arrive à la surface de la tierra.

La nieve en la superficie de la Antártida, cuyo comportamiento se asemeja a un "cuerpo negro", emite radiación infrarroja hacia el espacio. En ausencia de nubes, la radiación infrarroja emitida por la superficie se pierde en el espacio. Pero cuando hay nubes, pueden absorber parte de esta energía y emitirla a su vez hacia la superficie. Esta energía infrarroja emitida por las nubes tiene el efecto de calentar la superficie. Este principio se puede observar fácilmente aquí en invierno: siempre hace mucho más frío por la noche cuando no hay nubes que cuando las hay.

La energía emitida por las nubes hacia la superficie aumenta la energía disponible para derretir la capa de hielo antártica. Es similar al efecto de los gases de efecto invernadero. Además, el agua en sus diversas formas es responsable del 75% del efecto invernadero.

Dependiendo de las condiciones, las nubes pueden enfriar la superficie, por el efecto sombrilla, y calentarla, por el efecto invernadero.

El futuro de la Antártida

La ley de Clausius-Clapeyron relaciona el contenido de humedad del aire con la temperatura. La relación es bastante simple: cuanto más cálido es el aire, más humedad contiene. Esto aumenta la cantidad de nubes y, en última instancia, las nevadas en la Antártida. Aumentará el efecto sombrilla, pero también la potencia del efecto invernadero. Es el equilibrio entre estos efectos antagónicos lo que determinará el papel de las nubes.

Este equilibrio depende de las propiedades de las nubes. Por ejemplo, las que contienen agua líquida inducen un mayor efecto invernadero, mientras que las que contienen hielo y nieve tienen un mayor efecto sombrilla.

Como resultado del calentamiento global, la nieve en la Antártida se derretirá. Esto desencadenará un proceso adicional que influirá en el balance energético: a medida que se derrite, la nieve se vuelve más oscura y refleja menos energía directa del sol (decimos que su albedo disminuye). Se absorbe más y se derrite más. Es un ciclo de retroalimentación positiva que se fortalece con el tiempo. Dependiendo del efecto predominante de las nubes, estas pueden ralentizar un poco la retroalimentación positiva (efecto paraguas) o acentuarla fuertemente.

Según nuestro estudio, una de las principales fuentes de incertidumbre en las proyecciones es saber qué nubes serán más frecuentes en el futuro y por tanto en qué dirección se inclinará la balanza. Todas las proyecciones apuntan a un aumento de nubes con fuerte efecto invernadero (que contienen agua líquida) con las consecuencias de aumentar el derretimiento, pero en diferentes proporciones, lo que genera una gran incertidumbre en las proyecciones sobre las cantidades de hielo derretido.

¿Cómo se ingresa una nube en un modelo climático?

Un modelo climático es un conjunto de ecuaciones matemáticas de las leyes físicas de la atmósfera. A estas ecuaciones, se agregan parametrizaciones para representar procesos para los cuales (todavía) no tenemos leyes físicas. Y entre estos procesos se encuentran la formación de nubes y su transformación en precipitación. Es en las parametrizaciones de las nubes donde más divergen los modelos, y donde la incertidumbre es mayor. Por lo general, la mayoría de los modelos climáticos tienen dificultades para representar las nubes en las regiones polares.

Al aumentar el derretimiento, las nubes podrían permitir que se alcancen puntos de inflexión que conduzcan a la destrucción de las plataformas de hielo que estabilizan la Antártida. Estas mismas nubes también han contribuido en gran medida al reciente récord de temperatura en la Antártida Oriental y su papel podría ser aún más decisivo en el futuro. Sin embargo, todavía están muy mal representados por los modelos climáticos. Ninguna proyección es más probable que otra, pero todo indica que cuanto mayor sea el calentamiento, mayor será la probabilidad de alcanzar puntos de inflexión.

Christoph Kittel, Investigadora postdoctoral en climatología, Universidad de Grenoble Alpes (UGA)

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