Nube antropogénica - Anthropogenic cloud

Cumulus homogenitus producido por las emisiones de la central geotérmica ubicada en Nesjavellir (Islandia, agosto de 2009).

Una nube homogenitus , antropogénica o artificial es una nube inducida por la actividad humana. Aunque la mayoría de las nubes que cubren el cielo tienen un origen puramente natural, desde el inicio de la revolución industrial , el uso de combustibles fósiles y vapor de agua y otros gases emitidos por nucleares, térmicas y geotérmicas plantas de energía producir alteraciones significativas de los locales de tiempo condiciones. Por tanto, estas nuevas condiciones atmosféricas pueden mejorar la formación de nubes .

Se han propuesto varios métodos para crear y utilizar este fenómeno meteorológico . También se han realizado experimentos para diversos estudios. Por ejemplo, los científicos rusos han estado estudiando nubes artificiales durante más de 50 años. Pero, con mucho, la mayor cantidad de nubes antropogénicas son las estelas de los aviones ( estelas de condensación) y las estelas de los cohetes.

Antropogénesis

Se necesitan tres condiciones para formar una nube antropogénica:

1. El aire debe estar cerca de la saturación de su vapor de agua,
2. El aire debe enfriarse a la temperatura del punto de rocío con respecto al agua (o hielo ) para condensar (o sublimar ) parte del vapor de agua.
3. El aire debe contener núcleos de condensación , pequeñas partículas sólidas, donde comienza la condensación / sublimación.

El uso actual de combustibles fósiles mejora cualquiera de estas tres condiciones. Primero, la combustión de combustibles fósiles genera vapor de agua. Además, esta combustión también genera la formación de pequeñas partículas sólidas que pueden actuar como núcleos de condensación. Finalmente, todos los procesos de combustión emiten energía que potencia los movimientos verticales ascendentes.

A pesar de todos los procesos que involucran la combustión de combustibles fósiles, solo algunas actividades humanas, como centrales térmicas, aviones comerciales o industrias químicas modifican lo suficiente las condiciones atmosféricas para producir nubes que pueden utilizar el calificativo homogenitus debido a su origen antrópico.

Clasificación de nubes

El Atlas Internacional de Nubes publicado por la Organización Meteorológica Mundial recopila la propuesta realizada por Luke Howard a principios del siglo XIX, y todas las modificaciones posteriores. Cada nube tiene un nombre en latín y las nubes se clasifican según su género , especie y variedad :

• Hay 10 géneros (plural de género ) (por ejemplo , cúmulos , estratos , etc ...).
• Hay una serie de especies para estos géneros que describen la forma, las dimensiones, la estructura interna y el tipo de movimiento vertical (por ejemplo, stratus nebulosus para los estratos que cubren todo el cielo). Las especies se excluyen mutuamente.
• Las especies se pueden dividir además en variedades que describen su transparencia o su disposición (por ejemplo, stratus nebulosus opacus para estratos gruesos que cubren todo el cielo).

Se pueden agregar más términos para describir el origen de la nube. Homogenitus es un sufijo que significa que una nube se origina en la actividad humana. Por ejemplo, los cúmulos originados por la actividad humana se denominan cúmulos homogenitus y se abrevian como CUh . Si una nube de homogenitus de un género cambia a otro tipo de género, se denomina nube de homomutatus .

Proceso de generación

La clasificación internacional de nubes divide los diferentes géneros en tres grupos principales de nubes según su altitud:

• Nubes altas
• Nubes medias
• Nubes bajas

Las nubes de homogenitus serán generadas por diferentes fuentes en esos diferentes niveles.

Alto homogenito

Estelas de condensación con Cirrocúmulos homogenitus ( Cch ) y Cirroestratos homogenitus ( Csh ) observaron a Barcelona (España, noviembre de 2010).

Secuencia de fotos que muestra cómo una estela se convierte en un cirrocúmulo homogenitus

A pesar de que los tres géneros de nubes altas, Cirrus , Cirrocumulus y Cirrostratus , se forman en la parte superior de la troposfera , lejos de la superficie terrestre, pueden tener un origen antropogénico. En este caso, el proceso que provoca su formación es casi siempre el mismo: vuelo de aviones comerciales y militares. Los productos de escape de la combustión del queroseno (oa veces gasolina ) expulsado por los motores proporcionan vapor de agua a esta región de la troposfera.

Además, el fuerte contraste entre el aire frío de las capas altas de la troposfera y el aire cálido y húmedo expulsado por los motores de los aviones provoca una rápida sublimación del vapor de agua, formando pequeños cristales de hielo . Este proceso también se ve potenciado por la presencia de abundantes núcleos de condensación producidos como resultado de la combustión. Estas nubes se conocen comúnmente como estelas de condensación ( estelas de condensación ), y son inicialmente cirros lineales que podrían denominarse Cirrus homogenitus ( Cih ). La gran diferencia de temperatura entre el aire expulsado y el aire ambiente genera procesos de convección a pequeña escala , que favorecen la evolución de las estelas de condensación a Cirrocumulus homogenitus ( Cch ).

Dependiendo de las condiciones atmosféricas en la parte superior de la troposfera, donde vuela el avión, estas nubes altas desaparecen o persisten rápidamente. Cuando el aire está seco y estable, el agua se evapora rápidamente dentro de las estelas y solo se puede observar hasta varios cientos de metros desde el avión. Por otro lado, si la humedad es lo suficientemente alta, existe una sobresaturación de hielo y el homogenitus se ensancha y puede existir durante horas. En el último caso, dependiendo de las condiciones del viento, Cch puede evolucionar a Cirrus homogenitus ( Cih ) o homogenitus Cirrostratus ( Csh ). La existencia y persistencia de estos tres tipos de nubes antropogénicas altas pueden indicar la aproximación de la estabilidad del aire. En algunos casos, cuando hay una gran densidad de tráfico aéreo, estos altos homogenitos pueden inhibir la formación de nubes altas naturales, porque las estelas capturan la mayor parte del vapor de agua.

Homogenito medio

Las capas intermedias de la troposfera son las regiones con menor influencia de la actividad humana. Esta región está lo suficientemente lejos de la superficie como para no verse muy afectada por las emisiones superficiales. Además, los vuelos comerciales y militares solo atraviesan esta región durante las maniobras ascendentes o descendentes. Además, en esta región existen dos tipos de nubes con una gran extensión horizontal: Nimbostratus y Altostratus , que no pueden tener su origen en la actividad humana. En consecuencia, se asume que no existen nubes antropogénicas de estos dos géneros. Sin embargo, lo que puede ocurrir es la mejora de Nimbostratus o Altostratus existentes debido al vapor de agua adicional o núcleos de condensación emitidos por una planta de energía térmica, por ejemplo.

Las únicas nubes antropogénicas que existen en la región media de la troposfera son Altocúmulos homogenitus ( Ach ) de las estelas de condensación en esta región.

Homogenito bajo

Stratus homogenitus ( Sth ) se formó debido a las emisiones de una fábrica de productos lácteos cerca de Gurb (España, febrero de 2011).

Cumulus homogenitus ( Cuh ) formado por las emisiones de la central térmica de Sant Adrià del Besós (España, diciembre de 2008).

La parte más baja de la atmósfera es la región más influenciada por la actividad humana, a través de la emisión de vapor de agua, aire caliente y núcleos de condensación. Cuando la atmósfera es estable, la contribución adicional de aire cálido y húmedo de las emisiones mejora la formación de niebla o produce capas de Stratus homogenitus ( Sth ). Si el aire no es estable, este aire cálido y húmedo emitido por las actividades humanas crea un movimiento convectivo que puede alcanzar el nivel de condensación elevado , produciendo un cúmulo de nubes antropogénicas o cúmulos homogenitus ( Cuh ). Este tipo de nubes también se pueden observar sobre el aire contaminado que cubre algunas ciudades y áreas industriales en condiciones de alta presión.

Los estratocúmulos homogenitus ( Sch ) son nubes antropogénicas que pueden formarse por la evolución de Sth en una atmósfera ligeramente inestable o de Cuh en una atmósfera estable.

Finalmente, los grandes y altísimos Cumulonimbus ( Cb ) presentan un desarrollo vertical tan grande que solo en algunos casos particulares pueden ser creados por causas antrópicas. Por ejemplo, grandes incendios pueden causar la formación de nubes de flammagenitus , que pueden evolucionar a Cumulonimbus flammagenitus ( CbFg o CbFgh si es antropogénico); Las explosiones muy grandes, como las nucleares , producen nubes en forma de hongo , un subtipo distintivo de cumulonimbus flammagenitus.

Experimentos

La nube antropogénica se puede generar en laboratorio o in situ para estudiar sus propiedades o utilizarla para otro propósito. Una cámara de nubes es un ambiente sellado que contiene un vapor sobresaturado de agua o alcohol . Cuando una partícula cargada (por ejemplo, una partícula alfa o beta ) interactúa con la mezcla, el fluido se ioniza. Los iones resultantes actúan como núcleos de condensación , alrededor de los cuales se formará una neblina (porque la mezcla está a punto de condensarse). La siembra de nubes, una forma de modificación del clima , es el intento de cambiar la cantidad o el tipo de precipitación que cae de las nubes , mediante la dispersión de sustancias en el aire que sirven como condensación de nubes o núcleos de hielo , que alteran los procesos microfísicos dentro de la nube. La intención habitual es aumentar las precipitaciones (lluvia o nieve), pero la supresión del granizo y la niebla también se practica ampliamente en los aeropuertos.

Se han realizado numerosos experimentos con esos dos métodos en la troposfera . En altitudes más altas, la NASA estudió la inducción de nubes noctilucentes en 1960 y 2009. En 1984, satélites de tres naciones participaron en un experimento de nubes artificiales como parte de un estudio de los vientos solares y los cometas. En 1969, un satélite europeo liberó y encendió bario y óxido de cobre a una altitud de 43.000 millas en el espacio para crear una columna verde y malva de 2.000 millas visible durante 22 minutos. Formaba parte de un estudio de campos eléctricos y magnéticos .

Los planes para crear nubes artificiales sobre los torneos de fútbol en el Medio Oriente se sugirieron en 2011 como una forma de ayudar a dar sombra y enfriar la Copa Mundial de la FIFA 2022 de Qatar .

Influencia en el clima

Hay muchos estudios que abordan la importancia y los efectos de las nubes antrópicas altas (Penner, 1999; Minna et al., 1999, 2003-2004; Marquart et al., 2002-2003; Stuber y Foster, 2006, 2007), pero no sobre las nubes antrópicas en general. Para el caso particular de Cia debido a las estelas de condensación, el IPCC estima un forzamiento radiativo positivo alrededor de 0.01 Wm ⁻² .

Al anotar los datos meteorológicos, utilizar el sufijo que indica el origen de la nube permite diferenciar estas nubes de las de origen natural. Una vez establecida esta notación, después de varios años de observaciones, se analizará claramente la influencia del homogenitus en el clima terrestre .

Ver también

• Estela
• Teoría de la conspiración de estelas químicas
• Impacto ambiental de la aviación
• Oscurecimiento global

Referencias

Bibliografía

• Howard, L. 1804: Sobre la modificación de las nubes y los principios de su producción, suspensión y destrucción: siendo la sustancia de un ensayo leído ante la Sociedad Askesiana en la sesión 1802–03. J. Taylor. Londres.
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