El laboratorio natural de nubes en Atacama

Cuando Edward Lorenz estableció las bases de la predicción meteorológica durante la segunda mitad del siglo XX, a partir de la teoría del caos y de la visión de la atmósfera como un sistema caótico, el conocimiento a futuro de la meteorología en un lugar dado quedó reducido a un límite de sólo un par de semanas, aún con los mejores modelos y observaciones, dado que los errores de las predicciones crecen de manera exponencial conforme aumentan los días de pronóstico. Lorenz lo sintetizó al postular el famoso “efecto mariposa” en su célebre conferencia ante la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia en 1972, bajo la consigna: ¿puede el aleteo de una mariposa en Brasil desencadenar un tornado en Texas?.

A nivel climático, es decir el promedio a largo plazo de la meteorología en una determinada región y época del año, los comportamientos de tipo estacional son más previsibles. Sin embargo, hay contadas regiones en el mundo donde los patrones climáticos tienen su base en una regularidad diaria. Para quienes trabajamos en ciencias atmosféricas, las mismas constituyen verdaderos laboratorios naturales, y esa es la sensación cuando uno visita la región costera del desierto de Atacama en Sudamérica a lo largo del océano Pacífico Sur.

Allí, las nubes tipo estratocúmulos que se forman durante cada noche producen amaneceres totalmente nublados, como extensión de los estratocúmulos sobre el mar, iniciándose un proceso de reducción de la nubosidad durante la mañana que concluye con su total disipación hacia el mediodía, dando como consecuencia tardes con cielo mayormente despejado. La repetición de un patrón diario de comportamiento meteorológico lleva espontáneamente a preguntarse: ¿tendrá ese patrón diario una representación matemática a través de ecuaciones simples, que den cuenta de dicha regularidad a través de la evolución matutina de parámetros representativos?. Desde luego, aun bajo condiciones tan regulares la fenomenología del comportamiento diario de las nubes es sumamente compleja y de alta variabilidad, por lo cual ese patrón observable a simple vista en el proceso de disipación diurno debería verse reflejado en el comportamiento promedio de dichos parámetros durante las mañanas.

Secuencia de fotografías que muestran como ejemplo el proceso disipativo de las nubes en la región de Atacama durante la mañana del día 18/10/2017 (arriba-izquierda: 08:33 hs, arriba-derecha: 11:03 hs, abajo-izquierda: 12:38 hs), y fotografía aérea que muestra el típico tope de nubes plano-horizontal en la región (abajo-derecha).

Para responder a esas incógnitas, una colaboración entre investigadores de CONICET y de Universidad de Tarapacá en Arica, Chile, emprendió inicialmente el análisis que permitió establecer los parámetros ópticos de nubes sobre la base de mediciones de radiación solar en dos sitios del desierto de Atacama: Arica (sobre la costa) y Poconchile (unos 30 km hacia el interior). El análisis de su evolución durante el transcurso de las mañanas culminó en una reciente publicación donde se estableció la cinemática y un modelo simple para la dinámica del proceso medio de disipación de nubes.

Para ello fue necesario definir conceptos y parámetros nuevos en ciencias atmosféricas como la “velocidad de disipación” y la “aceleración de disipación” de nubes, con su equivalente geométrico para la extensión vertical de la capa de nubes, que establecen la cinemática del proceso promedio. La pregunta inmediata es: sobre la base del método planteado, ¿se pueden inferir indicios sobre las causas del mismo, es decir sobre su dinámica?. Es obvio y conocido que la radiación solar tiene un rol preponderante sobre este comportamiento diurno, pero… ¿hasta qué punto?.

El estudio revela que la dinámica del proceso promedio se puede asociar a un modelo simple puramente radiativo, donde una fracción absorbida de la irradiancia solar que incide sobre el tope de las nubes explica por completo el proceso disipativo medio. Como uno de los resultados de la próspera cooperación internacional durante más de 20 años en el campo de la física atmosférica, este estudio permite proyectar futuros desafíos que amplíen el conocimiento sobre la fenomenología de nubes en la región de Atacama y establece nuevos conceptos para el estudio de nubes en general.

Referencias bibliográficas:

Luccini Eduardo, and Miguel Rivas. Kinematics and dynamics of the stratocumulus average diurnal dissipation process at Atacama Desert. Atmospheric Research, 255, 105523, https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2021.105523. 2021.

 Luccini Eduardo, Miguel Rivas, and Elisa Rojas. Cloud optical depth from total and UV solar irradiance measurements at two sites of the Atacama Desert in Chile. Atmospheric Research, 175, 18–30, doi: 10.1016/j.atmosres.2016.01.007, 2016.

Luccini Eduardo, Miguel Rivas, Elisa Rojas, and Pablo Canziani, Cloud effective transmittance at two sites of the Atacama Desert, Chile. J. Geophys. Res., 116, D20205, doi: 10.1029/2011JD015905, 2011