Encontraron la respuesta a un misterio de 50 años sobre los hemisferios de la Tierra

*Este contenido fue producido por expertos del Instituto Weizmann de Ciencias, uno de los centros más importantes del mundo de investigación básica multidisciplinaria en el campo de las ciencias naturales y exactas, situado en la ciudad de Rejovot, Israel.

Al observar la Tierra desde el espacio, los hemisferios (norte y sur) parecen igualmente brillantes. Esto es particularmente inesperado porque el hemisferio sur está cubierto en su mayor parte por océanos oscuros, mientras que el hemisferio norte tiene una vasta área terrestre que es mucho más brillante que estos océanos.

Durante años, la simetría del brillo entre los hemisferios fue un misterio. En un estudio de 2023, publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), investigadores del Instituto de Ciencias Weizmann de Israel y sus colaboradores revelan una fuerte correlación entre la intensidad de las tormentas, la nubosidad y la tasa de reflexión de la energía solar en cada hemisferio. Ofrecen una solución al misterio, junto con una evaluación de cómo el cambio climático podría alterar la tasa de reflexión en el futuro.

Ya en la década de 1970, cuando los científicos analizaron los datos de los primeros satélites meteorológicos, se sorprendieron al descubrir que los dos hemisferios reflejan la misma cantidad de radiación solar. La reflectividad de la radiación solar se conoce en la jerga científica como “albedo”. Para comprender mejor qué es el albedo, piense en conducir de noche: es fácil detectar las líneas blancas intermitentes, que reflejan bien la luz de los faros del automóvil, pero es difícil discernir el asfalto oscuro.

Lo mismo sucede cuando se observa la Tierra desde el espacio: la relación entre la energía solar que llega a la Tierra y la energía reflejada por cada región está determinada por varios factores. Uno de ellos es la relación entre los océanos oscuros y la tierra brillante, que difieren en reflectividad, al igual que el asfalto y las líneas blancas intermitentes.

La superficie terrestre del hemisferio norte es aproximadamente el doble de grande que la del sur y, de hecho, cuando se mide cerca de la superficie de la Tierra, cuando el cielo está despejado, hay más de un 10 por ciento de diferencia en el albedo. Aun así, ambos hemisferios parecen ser igualmente brillantes desde el espacio.

En este estudio, el equipo de investigadores, dirigido por el profesor Yohai Kaspi y Or Hadas del Departamento de Ciencias Planetarias y de la Tierra de Weizmann, se centró en otro factor que influye en el albedo, uno que se encuentra en altitudes elevadas y refleja la radiación solar: las nubes.

El equipo analizó datos derivados de las bases de datos más avanzadas del mundo, incluidos los datos de nubes recopilados a través de los satélites de la NASA (CERES), así como datos de ERA5, que es una base de datos meteorológica global que contiene información recopilada utilizando una variedad de fuentes en el aire y en la tierra, que se remonta a 1950. Los datos de ERA5 se utilizaron para completar los datos de las nubes y correlacionar 50 años de estos datos con información sobre la intensidad de los ciclones y anticiclones.

A continuación, los científicos clasificaron las tormentas de los últimos 50 años en tres categorías, según su intensidad. Descubrieron una relación directa entre la intensidad de las tormentas y la cantidad de nubes que se forman alrededor de ellas. Mientras que el hemisferio norte y las áreas terrestres en general se caracterizan por tormentas más débiles, por encima de los océanos en el hemisferio sur predominan las tormentas moderadas y fuertes.

El análisis de los datos mostró que la relación entre la intensidad de las tormentas y la nubosidad explica la diferencia de nubosidad entre los hemisferios.

“Se descubrió que el albedo de las nubes que surge de las tormentas fuertes sobre el hemisferio sur es un agente compensador de alta precisión para la gran área terrestre en el hemisferio norte, y por lo tanto se conserva la simetría”, dice Hadas, y agrega: “Esto sugiere que las tormentas son el factor de enlace entre el brillo de la superficie de la Tierra y el de las nubes, resolviendo el misterio de la simetría”.

La Tierra ha estado sufriendo cambios rápidos en los últimos años debido al cambio climático. Para examinar si esto podría afectar a la simetría del albedo hemisférico y de qué manera, los científicos utilizaron CMIP6, un conjunto de modelos ejecutados por centros de modelado climático de todo el mundo para simular el cambio climático.

Una de las principales deficiencias de estos modelos es su capacidad limitada para predecir el grado de nubosidad. Sin embargo, la relación encontrada en este estudio entre la intensidad de las tormentas y la nubosidad permite a los científicos evaluar la cantidad de nubes futuras, basándose en las predicciones de tormentas.

Los modelos predicen que el calentamiento global resultará en una disminución de la frecuencia de todas las tormentas sobre el hemisferio norte y de tormentas débiles y moderadas sobre el hemisferio sur. Sin embargo, las tormentas más fuertes del hemisferio sur se intensificarán.

La causa de estas diferencias previstas es la “amplificación del Ártico”, un fenómeno en el que el Polo Norte se calienta dos veces más rápido que la tasa media de calentamiento de la Tierra.

Se podría especular que esta diferencia debería romper la simetría del albedo hemisférico. Sin embargo, la investigación muestra que un mayor aumento en la intensidad de las tormentas podría no cambiar el grado de nubosidad en el hemisferio sur porque las cantidades de nubes alcanzan la saturación en tormentas muy fuertes. Por lo tanto, la simetría podría preservarse.

“Todavía no es posible determinar con certeza si la simetría se romperá ante el calentamiento global”, dice Kaspi. “Sin embargo, la nueva investigación resuelve una cuestión científica básica y profundiza nuestra comprensión del balance de radiación de la Tierra y sus efectores. A medida que continúe el calentamiento global, las soluciones de geoingeniería serán vitales para que la vida humana continúe junto con él. Espero que una mejor comprensión de los fenómenos climáticos básicos, como la simetría del albedo hemisférico, ayude a desarrollar estas soluciones”.

Otros colaboradores en la realización de este estudio incluyen al Dr. George Datseris y al Prof. Bjorn Stevens del Instituto Max Planck de Meteorología, Alemania; al Dr. Joaquín Blanco y al Prof. Rodrigo Caballero de la Universidad de Estocolmo, Suecia; y a la Dra. Sandrine Bony de la Universidad de la Sorbona, Francia.