La ‘radiografía’ de las nubes desde el espacio puede revolucionar la predicción del tiempo
Por sorprendente que parezca, lo que ocurre en el interior de las nubes sigue siendo un misterio en 2024. Estos procesos intrigan a los científicos desde finales del siglo XVIII, cuando los pioneros ascendían a las cumbres de las montañas para atrapar pedacitos de nube. Aunque continuaron sus pesquisas en globo, en aviones y finalmente desde el espacio, y los modelos han avanzado muchísimo, las nubes continúan siendo la principal fuente de incertidumbre a la hora de predecir el tiempo meteorológico y en cuanto a su influencia en el balance radiativo del planeta. Y la causa es que la mayoría de las tecnologías que se usan desde tierra o desde satélites apenas consiguen rascar su superficie.
Por este motivo, la primera imagen del interior de las nubes captada por el radar de perfilado de nubes (CPR) a bordo del satélite EarthCare, una misión conjunta de las agencias espaciales europea y japonesa (ESA y JAXA), es tan valiosa y potencialmente revolucionaria. La imagen está tomada sobre el océano al este de Japón el pasado 13 de junio y en ella se puede ver el perfil vertical de un grupo de nubes, como si les hubiéramos hecho una radiografía o hubiéramos cortado una tarta.
El radar muestra que la parte más densa, donde hay partículas de mayor tamaño, está en el centro de la nube, y el instrumento doppler revela las diferentes velocidades a las que se mueven las partículas que la componen: cristales de hielo y copos de nieve en la parte superior y gotas más grandes en la zona inferior, a unos 5.000 metros de altitud, donde se produce la lluvia. “Es la primera imagen de este tipo: nunca antes habíamos conseguido medir este tipo de información desde el espacio”, asegura el investigador japonés Takuji Kubota, responsable científico de la misión.
El satélite fue lanzado el 29 de mayo y esta es la primera de las miles de imágenes que ha tomado mientras escanea el la atmósfera global desde la órbita polar y obtiene datos simultáneamente a través de otros tres instrumentos que ayudarán a conocer también su papel en el cambio climático: un radiómetro de banda ancha para medir la radiación solar reflejada, el lidar atmosférico que capta la distribución vertical de aerosoles y una cámara que toma imágenes de alta resolución en múltiples bandas, tanto en el espectro visible como en el infrarrojo, que ayudará a poner la información en contexto.
Una mejor predicción de las lluvias
Los expertos coinciden en señalar que la aplicación de esta tecnología, en este y otros proyectos, abre la puerta a afinar más las predicciones de lluvia, que hasta ahora se quedan en el límite de los tres días de adelanto. Gracias a esta nueva información podremos definir mejor algunas incógnitas de los modelos, que ahora se estiman y no se saben, explica Francisco J. Tapiador, catedrático de Física de la Tierra en la Universidad de Castilla-La Mancha (UCLM) y especialista en nubes. “Podremos conocer mejor, por ejemplo, cuánto rebotan las gotas pequeñas en las grandes o cuánto se pegan las gotas de agua al hielo”, indica. “Conocer estos detalles nos va a permitir saber si va a llover más pronto o más tarde y ajustar la predicción un poco más allá de los tres días de horizonte”.
“Lo primero que tienes que tener en cuenta cuando ves una nube es si eso va a hacer llover, qué parte, qué cantidad y cuándo”, asegura José Luis Sánchez, catedrático de Física Aplicada de la Universidad de León que estudia el interior de las nubes, a menudo penetrando en ellas con sofisticados equipos a bordo de aviones. “Estas grandes preguntas se intentan resolver con una red de radares de tierra, pero siempre tienes zonas donde no llega”, relata. “Otros instrumentos desde el espacio te dan información puntual sobre precipitación, si es granizo, nieve o lluvia, pero no te ofrecen este grado de detalle”.
La principal diferencia, añade el meteorólogo de AEMET Xavier Calbet, está en las longitudes de onda. “Las microondas de otros instrumentos en la Banda C tienen unos 4 centímetros de longitud, mientras que EarthCare está empleando alrededor de 3 mm, una resolución mucho mayor”, asegura. “Para entenderlo, es la diferencia que notaría una persona ciega si estuviese tanteando un objeto con un bastón o palpándolo con las manos”.
Calibrar los instrumentos
“Además de poder estudiar la física de la nube de forma más precisa, otro aspecto importante es que va a permitir calibrar otros satélites”, asegura Calbet, en referencia a que los datos tomados por EarthCare se compararán con las imágenes de la nubosidad desde los satélites meteorológicos y se comprenderá mejor qué es lo que hay debajo de esa capa superficial que se capta desde la órbita geoestacionaria. “En zonas marítimas oceánicas es donde se va a ganar muchísimo porque es más difícil tener esa información”, comenta Juan Jesús González Alemán, investigador en modelización meteorológica y tormentas convectivas y meteorólogo de AEMET. “Las islas Canarias, por ejemplo, probablemente se vean mucho más beneficiadas que la península en ese aspecto, porque los sistemas que las afectan vienen del océano”.
Francisco J. Tapiador no solo cree que este puede ser el futuro de la predicción, sino que ha participado en diversos proyectos de NASA y ESA en los que se trabaja con la idea de captar el interior de las nubes con radares desde una órbita geoestacionaria, es decir, con una frecuencia y perspectiva mucho mayor, como lo hacen los satélites meteorológicos como Meteosat. “En la ESA empezamos un trabajo junto a China para conseguirlo, pero no continuó, ya que había desafíos técnicos como el tamaño de las antenas”, asegura. “Pero se está trabajando en conseguir una imagen con radar de microondas desde la órbita geoestacionaria y eso sería una gran revolución”, asegura.
Conocer estos detalles nos va a permitir saber si va a llover más pronto o más tarde y ajustar la predicción un poco más allá de los tres días de horizonte
El especialista recuerda que antes de EarthCare se han diseñado proyectos para estudiar la formación de nubes convectivas desde el satélite (INCUS) y se ha visto el interior de las nubes con radar en programas como CloudSat o Calipso y constelaciones como los satélites GPM, que captan las precipitaciones. “La principal novedad es que ahora podemos ver la velocidad con que caen las gotas, vamos a poder saber mucho mejor la distribución del tamaño de gota o de partícula, en el caso del hielo, y eso permite mejorar los modelos con un información muy difícil de conseguir”, asegura. “Saber si en Alpedrete va a llover más o menos va a depender de lo que conocemos de las nubes; esto va a permitir mejorar las predicciones”.
Incógnitas sobre el cambio climático
El segundo aspecto en el que el satélite EarthCare puede ser revelador es el papel de las nubes en el calentamiento global y el equilibrio radiativo. “Lo que más interesa, de cara a las proyecciones climáticas, es conocer el papel de las nubes en el balance radiactivo terrestre”, explica José Miguel Viñas, meteorólogo de Meteored. “Esto sigue dando mucho quebraderos de cabeza a los modelizadores, por ejemplo, saber a partir de qué cantidad de aerosoles se pasa de potenciar el crecimiento nuboso y la precipitación a inhibirlo”.
Al recoger información simultánea de la cantidad de aerosoles presentes en zonas despejadas y la cantidad de luz reflejada y absorbida en las zonas con nubes, se podrá conocer con más detalle cómo están afectando a la energía del planeta. Los expertos coinciden en que la herramienta proporcionará datos para determinar hasta qué punto el espectacular pico de temperatura global registrado en los dos últimos años se debe en parte a factores como la erupción del volcán Tonga o la retirada de los combustibles con azufre de los barcos, que han reducido notablemente la nubosidad en sus rutas.
Es una cuestión primordial conocer adecuadamente y con mayor precisión la influencia de las nubes en el balance energético de la Tierra
“Es una cuestión primordial conocer adecuadamente y con mayor precisión la influencia de las nubes en el balance energético de la Tierra”, asegura el meteorólogo Ángel Rivera. “Y ello es muy difícil sin un conocimiento mucho más profundo de los procesos físicos que ocurren en ellas y de su estructura interna”. Con la información que se obtenga también es posible que se puedan matizar los escenarios predichos por el panel del IPCC en función de los distintos ritmos de emisión de gases a la atmósfera. “Cuanto mejor conozcamos cómo son, mejor entenderemos como podrán evolucionar en los distintos escenarios de emisiones que se contemplan”, sentencia Viñas.
“La clave de la misión es que los cuatro instrumentos trabajen juntos para ofrecernos una comprensión global de las interacciones altamente complejas entre nubes, aerosoles, radiación solar incidente y radiación térmica saliente para ayudar a predecir mejor las tendencias climáticas futuras”, resume Simonetta Cheli, directora de Programas de observación de la Tierra de la ESA. La primera imagen lanzada por EarthCare, sostiene, es el mejor ejemplo real de lo que podemos esperar en el futuro, cuando el satélite y todos sus instrumentos estén completamente calibrados y se hayan puesto en servicio. Y un primer paso en el camino para monitorizar el interior de las nubes de forma continua desde el espacio.