Artículos - Planeta Tierra

NOTA: esta sección fue discontinuada, contiene artículos antiguos, permanece sólo por si alguien busca este tipo de información.

Clima

El ciclo magnético solar y los cambios climáticos

14/06/2002

Mukul Sharma, científico del Darmouth College, ha descubierto una relación sorprendente. La actividad magnética del Sol varía en ciclos de unos 100.000 años, una cifra que recuerda mucho la extensión de los ciclos climáticos terrestres. Esto ayudará a los investigadores a entender pasadas tendencias climáticas y a pronosticar otras futuras.

El estudio de Sharma combinó información sobre los ritmos variables de producción de berilio 10 (un isótopo que se puede encontrar en nuestro planeta y que se genera cuando los rayos cósmicos de alta energía bombardean nuestra atmósfera) con datos acerca de las pasadas variaciones de la intensidad del campo magnético terrestre. Con todo ello, el científico calculó las variaciones de la actividad magnética solar durante los últimos 200.000 años.

Durante el último millón de años, el clima de la Tierra ha pasado por una serie de ciclos de 100.000 años, oscilando entre condiciones relativamente frías (eras glaciales) y relativamente cálidas. Sharma ha visto que la actividad magnética del Sol se corresponde con estos ciclos.

Hasta ahora conocíamos ciclos solares mucho más cortos, pero quizás éstos sean ciclos dentro de otro mucho mayor. Que los períodos glaciales e interglaciales hayan coincidido durante los últimos 200.000 años con la actividad solar es algo a tener muy en cuenta, porque nos aporta pistas sobre cómo será el clima a largo plazo.

Según los cálculos, cuando el Sol se muestra magnéticamente más activo, la Tierra pasa por un período climático cálido, y viceversa, cuando el Sol está menos activo, nuestro planeta pasa por un período glacial. Ahora mismo, la Tierra se encontraría en un período interglacial que empezó hace 11.000 años. Efectivamente, la actividad solar es más elevada en estos momentos.

El berilio 10 es útil para este tipo de investigaciones porque su vida media es de entre 1 millón y medio millón de años. Durante los últimos 200.000 años, la producción de berilio 10 se ha visto afectada por el campo magnético terrestre y la actividad magnética solar. Así, cuando hay muchas tormentas magnéticas solares, más partículas cargadas interaccionan con los rayos cósmicos, produciéndose menos berilio 10. También influye la intensidad del campo magnético terrestre, que actúa impidiendo la llegada de los rayos cósmicos (gracias a la formación de la magnetosfera). Conociendo el ritmo de producción de este isótopo durante el período considerado y la historia magnética terrestre, se puede pues conocer la actividad magnética solar y relacionarla con los ciclos climáticos.

Los efectos de las islas urbanas de calor

21/06/2002

Por primera vez, científicos de la NASA han confirmado que las "islas urbanas de calor" producen en verano una mayor cantidad de lluvia sobre las grandes ciudades, afectando también a las zonas más cercanas. Su presencia altera la meteorología local.

Las islas de calor pueden encontrarse en áreas urbanas con altas concentraciones de edificios, carreteras y otras superficies artificiales, las cuales retienen el calor y hacen que las temperaturas aumenten en las ciudades. Este calor suplementario ayuda a elevar el aire y a cambiar la meteorología habitual.

Las mediciones indican que las ciudades suelen estar entre 0,56 y 5,6 grados Celsius más calientes que los suburbios y las áreas rurales. El calor excesivo desestabiliza la capa de aire y produce cambios en su circulación alrededor de las ciudades. Su ascenso produce nubes que a menudo resultan en más precipitaciones en el área urbana afectada.

Los investigadores han utilizado el radar espacial del satélite TRMM (Tropical Rainfall Measuring Mission) para medir la cantidad de lluvia que cae sobre un área particular. Los índices de precipitación mensuales dentro de los 30 a 60 primeros kilómetros alrededor de las grandes ciudades, a favor de viento, son un 28 por ciento superiores a los de las regiones desde las que sopla el viento (y que por tanto no han sido afectadas por la isla de calor). En algunos casos, los incrementos son de hasta el 51 por ciento.

El fenómeno se produce sobre todo en los meses más cálidos, cuando el calor adicional modifica la circulación de los vientos y permite la ascensión de aire para reforzar las nubes existentes o la creación de otras nuevas. Bajo las condiciones adecuadas, dichas nubes pueden llegar a producir precipitaciones.

Teniendo en cuenta que en 2025 el 80 por ciento de los habitantes del mundo vivirán en ciudades, se hace necesario estudiar el impacto que el uso urbano del suelo tendrá sobre el ciclo del agua.

En este sentido, los sistemas espaciales permiten una cobertura completa y simultánea de muchas ciudades, y proporcionan información adicional de gran interés para los meteorólogos.

Una nueva generación

24/06/2002

Europa se prepara para inaugurar una nueva generación de satélites meteorológicos. El primer MSG (Meteosat Second Generation), promete mejorar aún más el rendimiento de sus ilustres antecesores, piedra capital de la meteorología en el Viejo Continente. Los MSG, más sofisticados, producirán datos más precisos en menos tiempo, facilitando la predicción del tiempo por parte de los profesionales.

Los MSG son satélites geoestacionarios muy avanzados. Tres de ellos proporcionarán datos meteorológicos y climáticos durante los próximos 12 años, aunque un cuarto podría prolongar aún más este período.

En su desarrollo han colaborado la Agencia Espacial Europea y el consorcio EUMETSAT (European Organisation for the Exploitation of Meteorological Satellites), gestor del sistema. Alcatel Space Industries, junto a más de 50 subcontratistas de 13 países europeos, ha construido los satélites.

El primer MSG volará al espacio el próximo mes de agosto. Situado desde la posición geoestacionaria 0 grados, sobre el golfo de Guinea, cubrirá Europa, Africa, parte del océano Indico y el océano Atlántico. En este último se generan la mayor parte de los fenómenos meteorológicos que afectan a Europa.

El MSG-1 proporcionará 20 veces más información que su predecesor. Tendrá una resolución espacial de 1 km en el espectro visible (actualmente dicha resolución es de 2,5 km), de manera que sus imágenes serán mucho más claras. Además, las enviará una vez cada 15 minutos, frente a los 30 minutos actuales. Su sistema de observación dispone de 12 canales (en vez de los tres de los Meteosat utilizados hoy en día). Todo ello ayudará a mejorar las predicciones del tiempo a corto y medio plazo.

El MSG-2 será lanzado unos 18 meses después del MSG-1, actuando como reserva. El MSG-3 quedará almacenado en tierra hasta que el MSG-1 llegue al final de su vida operativa. Sus actividades serán controladas y gestionadas desde el centro de Darmstadt, en Alemania. Aquí se procesarán los datos y se distribuirán a los usuarios. Además de las imágenes de la capa nubosa, estará disponible información sobre los vientos, las temperaturas superficiales y la humedad atmosférica.

Algunos cambios meteorológicos rápidos, como las tormentas, pueden desarrollarse en menos de media hora. El envío más frecuente de fotografías permitirá realizar predicciones más ajustadas.

El sistema MSG también aportará información científica. El instrumento Geostationary Earth Radiation Budget (GERB) observará el equilibrio entre la radiación solar que llega a la Tierra y la reflejada por ésta al espacio.

Los satélites incorporan asimismo un repetidor para búsqueda y rescate que retransmitirá mensajes de emergencia en la frecuencia de los 406 MHz, procedentes de barcos o aviones en peligro. Las estaciones receptoras se encuentran en España y Gran Bretaña.

Nuevo modelo climático

05/07/2002

Después de dos años de investigaciones llevadas a cabo por más de 100 científicos, está por fin disponible una nueva versión de un modelo por ordenador del clima de la Tierra. Incorpora el impacto de variables como las corrientes oceánicas y los cambios en las temperaturas superficiales en tierra firme.

El modelo, llamado CCSN-2 (Community Climate System Model, versión 2), será empleado por los expertos en climatología, que podrán experimentar escenarios alternativos para averiguar cómo podría ser nuestro clima en el futuro. También servirá para mirar hacia el pasado, permitiendo realizar una simulación de los cambios ocurridos en el equilibrio climático durante varios siglos consecutivos.

Sus capacidades aumentadas ayudarán a realizar nuevos tipos de estudios, como el seguimiento de las emisiones de carbono, que son disueltas en los océanos, y después liberadas otra vez hacia la atmósfera.

El modelo ha sido financiado por la National Science Foundation y el Department of Energy, y está basado en el National Center for Atmospheric Research. Quienes han participado en su definición creen que es mejor que la versión anterior en la simulación de fenómenos que tienen implicaciones climáticas mundiales, como El Niño. Dispone de una mayor resolución espacial tanto en los océanos como en el hielo marino, y la atmósfera está representada por un número superior de capas verticales.

El sistema permite a los científicos sopesar el impacto climático de acontecimientos como las erupciones volcánicas, las fluctuaciones en la salinidad oceánica, los cambios en la vegetación terrestre, o el grosor del hielo marino.

El modelo ya está disponible libremente para los científicos en la página web del proyecto. Se sustituye así al CCSM original, creado en 1998.

La simulación climática global mejora

02/08/2002

Científicos atmosféricos del Lawrence Livermore National Laboratory han realizado, mediante supercomputadores, las primeras simulaciones climáticas globales con resoluciones espaciales de unos 50 km. Esta capacidad permitirá investigar el cambio climático y su impacto en la sociedad.

Las simulaciones globales típicas utilizan resoluciones de unos 300 km, lo cual limita la habilidad de reproducir correctamente el clima y los cambios climáticos en una escala regional. Existen territorios relativamente pequeños en los que conviven diversas regiones climáticas muy variables, y una simulación general no permite estudiar los efectos de los cambios que experimentan de una manera correcta.

Las nuevas simulaciones se han ejecutado en varios grandes ordenadores del Lawrence Livermore National Laboratory y del National Energy Research Supercomputer Center. El modelo global de 50 km posee 32 veces más celdillas y requiere una potencia de computación 200 veces superior a los modelos que sólo utilizan una resolución de 300 km.

Anteriormente ya se habían utilizado resoluciones más altas para predicciones meteorológicas, pero sólo cubrían períodos de unos pocos días, explica Philip Duffy, el responsable del grupo investigador (Climate System Modeling Group). Los científicos han comparado algunas de las simulaciones realizadas con los datos reales procedentes de observaciones, y han podido comprobar que reflejan con mayor exactitud el clima global, o al menos mucho mejor que las simulaciones de menor resolución. Queda así claro que una resolución superior aporta grandes mejoras en la habilidad del modelo de simular las características a gran escala del clima.

Para mostrar los efectos de los gases invernadero en el clima futuro, los investigadores usaron modelos con resoluciones de 300 y 75 km. Naturalmente, aún no se puede determinar cuál de los dos es más exacto, ya que no hay observaciones para corroborarlo, pero los resultados indican que los cambios climáticos generales son muy similares en ambos. En cambio, los cambios ocurridos en regiones geográficas específicas adoptan una forma muy distinta bajo una resolución más fina.

Las simulaciones ayudarán a considerar los efectos que los cambios climáticos tendrán en la sociedad, por ejemplo, en los recursos acuáticos, la agricultura o la salud humana. El objetivo es continuar aumentando la resolución y el realismo de las predicciones, a medida que se disponga de mayor capacidad de computación.

El clima de los próximos 1.000 años

06/09/2002

Para poder predecir el cambio climático global, los meteorólogos utilizan modelos matemáticos complejos que precisan de los mejores supercomputadores disponibles. Uno de estos modelos, el CCSM2, acaba de ser utilizado durante 200 días para simular el clima del próximo milenio.

El modelo, llamado Community Climate System Model, ha sido desarrollado por especialistas del NCAR (National Center for Atmospheric Research), en Boulder, Colorado. Utilizando este programa con un superordenador IBM SP, situado en el NERSC (National Energy Research Scientific Computing Center), se ha obtenido una primera aproximación de cómo variará el clima durante los próximos mil años.

Este tipo de predicciones tienen una gran importancia social, ya que pueden provocar cambios de política ambiental, pero son al mismo tiempo muy difíciles de realizar. El problema científico de la predicción climática debe tener en cuenta las complejas interacciones existentes entre la atmósfera, el océano, el suelo/la vegetación y la criosfera. A medida que conocemos mejor la naturaleza de dichas interacciones, los modelos también son mejorados y las predicciones son más precisas.

Gracias a los resultados obtenidos para periodos a largo plazo, los científicos pueden discernir la influencia ejercida por el Hombre en el clima, separándola de la variabilidad natural y/o cíclica.

La iniciativa CCSM2 reúne cuatro modelos complejos, y por eso sus resultados se estiman más próximos a la realidad que otros conseguidos en otros centros. Los datos obtenidos estarán disponibles libremente para el resto de la comunidad investigadora estadounidense.

La simulación más reciente se inició el pasado mes de enero y duró 200 días. Los científicos esperan que les ayude a determinar patrones de variabilidad climática en escalas de tiempo de décadas o siglos. Anteriores simulaciones realizadas con otros modelos tenían una precisión inferior. Los cambios de temperatura calculados variaban demasiado como para ser útiles. La simulación del CCSM2, en cambio, sólo ha sufrido una desviación de medio grado Celsius, dos o tres veces mejor.

Conexión Tierra-Sol

06/09/2002

Los meteorólogos ya no contemplan nuestro planeta como un sistema aislado. Tanto los cambios climáticos a largo plazo como el tiempo diario parecen relacionados con la actividad solar. Por tanto, los científicos deben estudiar intensamente la naturaleza de esta conexión. La información enviada por vehículos espaciales como el SOHO, los Clusters o la sonda Ulysses nos ayudará a ello.

Para que el Sol afecte al tiempo meteorológico terrestre, el comportamiento del Sol debe variar de alguna forma. En las frecuencias visibles, nuestra estrella tiene un aspecto bastante constante, pero si miramos más allá, encontraremos cambios mucho más dramáticos. Por ejemplo, sabemos que el Sol emite un "viento" de partículas cargadas, y que este viento es variable. La radiación ultravioleta liberada por el Sol también cambia.

Se ha acuñado el término "tiempo espacial" para designar una nueva ciencia que estudia la interacción entre la variabilidad solar y el medio ambiente terrestre. Dicha variabilidad está causada por el siempre cambiante comportamiento magnético solar. Este último evoluciona en un ciclo de 11 años, pasando de un "mínimo solar" a un "máximo solar". El año pasado transcurrió durante un pico de este ciclo: el viento solar se mostró ciertamente alterado debido al mayor número de explosiones que afectaron a la superficie de la estrella, y a su superior intensidad. La energía liberada durante tales explosiones puede alcanzar los mil millones de megatones, o 66.000 millones de veces la energía liberada por la bomba atómica de Hiroshima. Estos acontecimientos son también la fuente de emisiones ultravioleta variables.

Gracias a la flota de vehículos espaciales de la Agencia Europea del Espacio (ESA), podemos efectuar un seguimiento de todos estos procesos y predecir con una cierta antelación cómo afectará la actividad solar sobre la Tierra, y con ello, mejorar nuestras predicciones meteorológicas locales. La información que se obtiene se almacena para su uso por la comunidad científica.

En ella se están estudiando los tres mecanismos principales que podrían explicar la mencionada conexión Tierra/Sol, en cuanto al tiempo y al clima se refiere. En primer lugar, las emisiones variables de radiación ultravioleta afectan a la producción de ozono en la atmósfera terrestre. Esto modifica la capa del ozono y a la circulación del aire a gran escala. En segundo lugar, las ráfagas del viento solar afectan a las propiedades eléctricas de la atmósfera superior de la Tierra, que de alguna forma afectan a su vez a las capas inferiores. En tercer lugar, durante el mínimo solar, el viento solar es más débil, y permite que los rayos cósmicos galácticos penetren en la atmósfera terrestre más fácilmente. Estos rayos cósmicos podrían generar condiciones que propiciarían la formación de nubes de baja altitud. Todos estos mecanismos tienen unas consecuencias aún inciertas. Por eso, los científicos esperan continuar utilizando las herramientas que tienen a su alcance, y mejorar aún más si cabe su sensibilidad. Los próximos años prometen ser apasionantes en el nuevo campo de la "meteorología" espacial.