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Ilustración artística de un radar de precipitaciones ubicado en el espacio. Créditos: Walter A. Petersen, NSSTC/UAH

Marzo 2, 2007: La gente ha vivido con lluvia y nieve por milenios y los científicos han estudiado el clima durante más de un siglo. Usted podría pensar que, después de transcurrido todo este tiempo, ya habríamos descifrado bastante bien la precipitación atmosférica. Y estaría usted equivocado.

'Es sorprendente todo lo que desconocemos acerca de los patrones globales de la lluvia y la nieve', comenta Walt Petersen, científico atmosférico del Centro Nacional de Ciencia Espacial y Tecnología (NSSTC, por sus siglas en inglés) y la Universidad de Alabama (UAH) en Huntsville.

Por ejemplo, ¿cuánta nieve cae en el mundo diariamente – y dónde? ¿Qué cantidad de agua se precipita en la Tierra en forma de llovizna leve?

'Estas son sólo algunas de las cuestiones pendientes', señala. Darles contestación llenaría vacíos significativos en nuestro conocimiento del sistema climático de la Tierra. ¿Qué debemos hacer? “El mejor método para el estudio de las precipitaciones globales es desde el espacio”.

Por tal razón, recientemente la NASA financió una serie de 59 proyectos de investigación que patrocina a través de su Misión de Medición de Precipitaciones actualmente en funcionamiento. Los estudios examinarán los métodos para mejorar las mediciones de lluvia y nieve desde la órbita de la Tierra. Petersen se encuentra entre los ganadores y una de las cuestiones que va a estudiar es la nieve:

'La nieve es un problema enorme', comenta Petersen. Resulta que es muy difícil hacer el cálculo de la cantidad de nevadas mediante radar. Calcular la cantidad de lluvia es más fácil porque siempre consta de simples gotitas llenas de líquido. Los ecos de radar provenientes de las nubes de lluvia pueden traducirse en porcentajes de precipitaciones con bastante precisión. Por ejemplo, un radar a bordo del satélite de la Misión de Medición de Precipitaciones Tropicales de la NASA (TRMM, por sus siglas en inglés) mide las precipitaciones mensuales con un margen de error de ±10%.

Pero las precipitaciones heladas como la nieve son mucho más variables. Como es de todos conocido, no existen dos copos de nieve iguales. Las diferencias en tamaños, formas y densidades de cada copo de nieve significa que no caerán a la misma velocidad, complicando los trabajos de estimación de los porcentajes de las nevadas. Además, los copos de nieve tienen muchos ángulos peculiares y “superficies” planas, los cuales pueden producir ecos problemáticos en los radares.

Partículas de nieve en el suelo de Canadá. Créditos: Walter A. Petersen, NSSTC/UAH [Ampliar imagen]

Los problemas no acaban ahí. “El hielo y la nieve tienen un comportamiento dieléctrico variable dependiendo de la cantidad de hielo y aire que contiene cada partícula”, añade. (Nota: La constante dieléctrica de una sustancia nos revela la intensidad con que interactuará la sustancia con la onda de radar). “Con las gotas de lluvia, uno trata principalmente con agua, la cual tiene una constante dieléctrica conocida y fija. En cuanto a la nieve, conocemos la constante dieléctrica del hielo puro y la constante dieléctrica del aire, pero tanto la masa del aire como la del hielo pueden variar bastante de un copo de nieve a otro. Además, los copos de nieve también se escarchan y se funden. Esto significa que también se puede encontrar agua en la superficie – ¡otra complicación más!

Por estas razones, “nuestros cálculos sobre las nevadas globales son muy inciertos”, explica Petersen. Esto aplica tanto a los radares con base en tierra como a los radares del espacio. Solamente en áreas en donde la profundidad de la nieve se mide habitualmente mediante métodos de “sondeo en el suelo”, los científicos consiguen cálculos correctos sobre la cantidad de agua que cae en forma de nieve. El problema es que “hay relativamente pocos de estos sitios de medición comparados con la vasta extensión que se necesita medir”.

Nivómetros situados en tierra. Créditos: Gail Skofronick-Jackson, NASA/GSFC. [Ampliar imagen]

La nieve juega un gran papel en el clima. Cuando el agua se evapora, transporta mucho calor (razón por la cual la piel se refresca con el sudor mientras éste se evapora). Después, cuando esa humedad se condensa dentro de las nubes para formar copos de nieve, libera este calor almacenado, calentando el aire. Conforme más nieve se cristaliza, más calor se libera, lo cual, a su vez, genera viento. Cuando la nieve cae, ésta extrae agua de la atmósfera, secándola más. La nieve que ha caído también refleja la luz del sol al espacio, lo cual contribuye a enfriar el planeta. Por lo consiguiente, es de importancia fundamental aprender a representar correctamente la caída de nieve a nivel global en simulaciones climáticas computarizadas para predecir con exactitud el futuro comportamiento del clima real.

Muchos de los estudios recientemente financiados desarrollarán métodos de cálculo de porcentajes de las caídas de nieve a partir de la información proporcionada mediante radar.

Esto es conveniente ya que en el año 2013 la NASA planea lanzar un nuevo radar a bordo del satélite de la Misión de Precipitaciones Globales (GPM, por sus siglas en inglés). GPM ampliará las observaciones de TRMM observando las precipitaciones más allá de los trópicos por vez primera, orbitando a un ángulo que lo llevará casi hasta el Círculo Ártico (65 grados de latitud). En estas altas latitudes, GPM encontrará mucha nieve.

Junto con la nieve, GPM podrá detectar lluvia más sutil que el TRMM no puede registrar. Si la cantidad de lluvia es inferior a 1 milímetro por hora, TRMM no puede detectarla. Esto casi nunca representa un problema en los trópicos, pero en latitudes más altas, la llovizna leve es algo habitual. Aunque sea ligera, esta lluvia puede durar días, moviendo grandes volúmenes de agua y liberando mucho calor en la atmósfera.

En las naciones industrializadas con grandes redes de medición pluvial se llevan buenos registros de esta lluvia leve. Pero en la mayor parte del mundo, la llovizna no se registra, dejando un gran vacío en nuestro conocimiento sobre el ciclo hídrico global. GPM podrá detectar lluvia de hasta 2/10 mm por hora.

Aguaceros fuertes, llovizna, nieve – “todo es agua”, enfatiza Petersen. “Debemos mantener registros del agua en todas sus formas para verdaderamente entender el clima de la Tierra”.

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Autores: Patrick Barry, Dr. Tony Phillips