Investigadores de la Universidad McGill han desarrollado un método innovador para detectar y estudiar cómo se forma el hielo en las nubes de fase mixta, lo que representa un avance significativo en la capacidad de los científicos para prever el tiempo y modelar el cambio climático. Estas nubes son fundamentales para el clima de la Tierra y el ciclo del agua, influyendo tanto en las precipitaciones como en el equilibrio energético del planeta.
Devendra Pal, investigador postdoctoral y docente en el Departamento de Ciencias Atmosféricas y Oceánicas de McGill, ha declarado: «Las nubes de fase mixta son difíciles de entender y modelar, en parte porque los investigadores aún no comprenden completamente cómo se forman o se comportan los cristales de hielo más pequeños en ellas». Esta falta de comprensión puede tener repercusiones amplias, afectando desde la agricultura hasta la planificación urbana y las políticas climáticas.
Avances en la observación de cristales de hielo
La investigación, publicada en la revista npj Climate and Atmospheric Science, se centra en los cristales de hielo a escala nanométrica, que hasta ahora eran demasiado pequeños para ser observados directamente. La formación de hielo en las nubes comienza con partículas que actúan como núcleos de nucleación de hielo (INPs), que son partículas microscópicas que provocan la congelación. Sin embargo, los científicos solo podían inferir la presencia de hielo a partir de su tamaño o mediante el análisis de cómo las partículas dispersaban la luz.
Para superar este desafío, el equipo desarrolló la Cámara de Nucleación de Hielo en Tiempo Real de McGill (MRINC), que simula condiciones de nube en un laboratorio mediante un control preciso de temperatura y humedad. Al introducir partículas de yoduro de plata (AgI), conocidas por inducir la formación de hielo, y ajustar el entorno para replicar las condiciones de la nube, los investigadores pudieron observar en tiempo real la formación de cristales de hielo.
Utilizando una técnica de imagen basada en láser llamada microscopía holográfica digital, el equipo pudo capturar imágenes holográficas que se analizaron con software impulsado por inteligencia artificial. Este software permite determinar instantáneamente si cada partícula es un cristal de hielo o una gota de líquido, así como evaluar su tamaño, forma y textura superficial. Según Pal, «es la primera vez que se ha capturado información microfísica tan detallada a esta escala».
Esta investigación no solo amplía la comprensión científica sobre la nucleación de hielo, sino que también tiene implicaciones para las observaciones satelitales de nubes, estudios de precipitaciones y técnicas de modificación del clima, como la siembra de nubes. El siguiente paso para el equipo consiste en adaptar el sistema MRINC para estudios en campo, utilizando aeronaves de investigación y observatorios en montañas, y refinando el instrumento para hacerlo más preciso y adaptable a diferentes condiciones atmosféricas.
El objetivo final de este trabajo es proporcionar datos en tiempo real que fortalezcan tanto la ciencia climática como la previsión meteorológica operativa, contribuyendo así a una mejor comprensión de los procesos que rigen el clima y sus variaciones.
