El brillo de las nubes marinas, también conocido como siembra de nubes marinas e ingeniería de nubes marinas, es una técnica propuesta de ingeniería climática para el manejo de la radiación solar que haría que las nubes fueran más brillantes, reflejando una pequeña fracción de la luz solar entrante hacia el espacio para compensar el calentamiento global antropogénico . Junto con la inyección de aerosoles estratosféricos , es uno de los dos métodos de gestión de la radiación solar que más factiblemente pueden tener un impacto climático sustancial. [1] La intención es que el aumento del albedo de la Tierra , en combinación con la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero , la eliminación de dióxido de carbono y la adaptación , reduzca el cambio climático y sus riesgos para las personas y el medio ambiente . Si se implementa, se espera que el efecto de enfriamiento se sienta rápidamente y sea reversible en escalas de tiempo bastante cortas. Sin embargo, persisten barreras técnicas para el aclaramiento a gran escala de las nubes marinas. También existen riesgos con tal modificación de sistemas climáticos complejos.
El brillo de las nubes marinas se basa en fenómenos que se observan actualmente en el sistema climático. Hoy en día, las partículas de las emisiones se mezclan con las nubes en la atmósfera y aumentan la cantidad de luz solar que reflejan, lo que reduce el calentamiento. Este efecto de "enfriamiento" se estima entre 0,5 y 1,5 °C y es una de las incógnitas más importantes del clima. [2] El brillo de las nubes marinas propone generar un efecto similar utilizando material benigno (por ejemplo, sal marina) entregado a las nubes que son más susceptibles a estos efectos ( estratocúmulos marinos ).
La mayoría de las nubes son bastante reflectantes y redirigen la radiación solar entrante de regreso al espacio. El aumento del albedo de las nubes aumentaría la porción de radiación solar entrante que se refleja, enfriando a su vez el planeta. Las nubes están formadas por gotas de agua y las nubes con gotas más pequeñas son más reflectantes (debido al efecto Twomey ). Los núcleos de condensación de las nubes son necesarios para la formación de gotas de agua. La idea central que subyace al brillo de las nubes marinas es agregar aerosoles a los lugares atmosféricos donde se forman las nubes. Estos actuarían entonces como núcleos de condensación de nubes, aumentando el albedo de las nubes .
El medio marino tiene un déficit de núcleos de condensación de nubes debido a los niveles más bajos de polvo y contaminación en el mar, [ cita necesaria ] por lo que el brillo de las nubes marinas sería más efectivo sobre el océano que sobre la tierra. De hecho, el brillo de las nubes marinas a pequeña escala ya se produce de forma involuntaria debido a los aerosoles en los gases de escape de los barcos , que dejan huellas . [3] Se supone que los cambios en las regulaciones de transporte marítimo promulgadas por la Organización Marítima Internacional (OMI) de las Naciones Unidas para reducir ciertos aerosoles conducen a una reducción de la cobertura de nubes y un aumento del calentamiento oceánico, brindando apoyo adicional a la efectividad potencial del brillo de las nubes marinas en modificando la temperatura del océano. [4] Es probable que los diferentes regímenes de nubes tengan diferente susceptibilidad a las estrategias de brillo, siendo las nubes marinas estratocúmulos (nubes bajas y estratificadas sobre regiones oceánicas) las más sensibles a los cambios de aerosoles. [5] [6] Por lo tanto, estas nubes marinas estratocúmulos suelen proponerse como el objetivo adecuado. Son comunes en las regiones más frías de los océanos subtropicales y de latitudes medias, donde su cobertura puede superar el 50% en la media anual. [7]
La principal fuente posible de núcleos adicionales de condensación de nubes es la sal del agua de mar , aunque existen otras. [8]
Aunque en general se comprende bien la importancia de los aerosoles para la formación de nubes, persisten muchas incertidumbres. De hecho, el último informe del IPCC considera las interacciones entre aerosoles y nubes como uno de los principales desafíos actuales en la modelización climática en general. [9] En particular, el número de gotas no aumenta proporcionalmente cuando hay más aerosoles presentes e incluso puede disminuir. [10] [11] Extrapolar los efectos de las partículas en las nubes observados en la escala microfísica a la escala regional climáticamente relevante no es sencillo. [12]
La evidencia modelada de los efectos climáticos globales del brillo de las nubes marinas sigue siendo limitada. [1] La investigación de modelos actual indica que el brillo de las nubes marinas podría enfriar sustancialmente el planeta. Un estudio estimó que podría producir 3,7 W/m 2 de forzamiento negativo promedio a nivel mundial. Esto contrarrestaría el calentamiento causado por una duplicación de la concentración de dióxido de carbono atmosférico preindustrial , o aproximadamente 3 grados Celsius, [5] aunque los modelos han indicado una menor capacidad. [13] Un estudio de 2020 encontró un aumento sustancial en la reflectividad de las nubes debido al transporte marítimo en la cuenca del Atlántico sureste, lo que sugiere que una prueba a escala regional de MCB en regiones dominadas por estratocúmulos podría tener éxito. [14]
Los impactos climáticos del brillo de las nubes marinas responderían rápidamente y serían reversibles. Si la actividad de brillo cambiara en intensidad, o se detuviera por completo, entonces el brillo de las nubes respondería en unos pocos días o semanas, a medida que las partículas de los núcleos de condensación de las nubes se precipitan de forma natural. [1]
Una vez más, a diferencia de la inyección de aerosoles estratosféricos, el brillo de las nubes marinas podría utilizarse a nivel regional, aunque de manera limitada. [15] Las nubes estratocúmulos marinas son comunes en regiones particulares, específicamente en el Océano Pacífico oriental y en el Océano Atlántico Sur oriental. Un hallazgo típico entre los estudios de simulación fue un enfriamiento persistente del Pacífico, similar al fenómeno de "La Niña" y, a pesar de la naturaleza localizada del cambio de albedo, un aumento del hielo marino polar. [13] [16] [17] [18] [19] Estudios recientes tienen como objetivo hacer comparables los resultados de simulación derivados de diferentes modelos. [20] [21]
Existe cierta posibilidad de que se produzcan cambios en los patrones y la amplitud de las precipitaciones, [17] [22] [23], aunque los modelos sugieren que los cambios probablemente sean menores que los de la inyección de aerosoles estratosféricos y considerablemente menores que los del calentamiento global antropogénico no disminuido. [1]
El brillo de las nubes marinas fue sugerido originalmente por John Latham en 1990. [24]
Dado que las nubes siguen siendo una fuente importante de incertidumbre en el cambio climático, algunos proyectos de investigación sobre la reflectividad de las nubes en el contexto general del cambio climático han proporcionado información sobre el brillo de las nubes marinas específicamente. Por ejemplo, un proyecto liberó humo detrás de barcos en el Océano Pacífico y monitoreó el impacto de las partículas en las nubes. [25] Aunque esto se hizo para comprender mejor las nubes y el cambio climático, la investigación tiene implicaciones para el brillo de las nubes marinas.
Se formó una coalición de investigación llamada Marine Cloud Brightening Project para coordinar las actividades de investigación. Su programa propuesto incluye modelado, experimentos de campo, desarrollo de tecnología e investigación de políticas para estudiar los efectos de las nubes y los aerosoles y el brillo de las nubes marinas. El programa propuesto sirve actualmente como modelo para programas experimentales a nivel de proceso (ambientalmente benignos) en la atmósfera. [26] Formado en 2009 por Kelly Wanser con el apoyo de Ken Caldeira , [27] el proyecto ahora se encuentra en la Universidad de Washington. Sus codirectores son Robert Wood, Thomas Ackerman, Philip Rasch, Sean Garner (PARC) y Kelly Wanser (Silver Lining). El proyecto está dirigido por Sarah Doherty.
Es posible que la industria naviera haya estado llevando a cabo un experimento involuntario para aclarar las nubes marinas debido a las emisiones de los barcos y provocar una reducción de la temperatura global de hasta 0,25 ˚C menos de lo que habría sido de otra manera. [28] Un estudio de 2020 encontró un aumento sustancial en la reflectividad de las nubes debido al transporte marítimo en la cuenca del Atlántico sureste, lo que sugiere que una prueba a escala regional de MCB en regiones dominadas por estratocúmulos podría tener éxito. [29]
Se está examinando el brillo de las nubes marinas como una forma de dar sombra y enfriar los arrecifes de coral como la Gran Barrera de Coral . [30]
El principal método propuesto para aclarar las nubes marinas es generar una fina niebla de sal a partir del agua de mar y distribuirla en bancos específicos de nubes estratocúmulos marinos desde barcos que atraviesan el océano. Esto requiere tecnología que pueda generar partículas de sal marina de tamaño óptimo (~100 nm) y entregarlas con fuerza y escala suficientes para penetrar las nubes marinas bajas. Luego, la niebla pulverizada resultante debe distribuirse continuamente hacia las nubes objetivo sobre el océano.
En los primeros estudios publicados, John Latham y Stephen Salter propusieron una flota de alrededor de 1500 barcos Rotor no tripulados , o barcos Flettner, que rociarían al aire una niebla creada a partir de agua de mar. [5] [31] Los barcos rociarían gotas de agua de mar a una velocidad de aproximadamente 50 metros cúbicos por segundo sobre una gran parte de la superficie del océano de la Tierra. La energía para los rotores y el barco podría generarse a partir de turbinas submarinas. Salter y sus colegas propusieron utilizar láminas hidráulicas activas con paso controlado para obtener energía.[1]
Investigadores posteriores determinaron que la eficiencia del transporte solo era relevante para su uso a escala y que, para los requisitos de investigación, se podían utilizar barcos estándar para el transporte. (Algunos investigadores consideraron los aviones como una opción, pero concluyeron que sería demasiado costoso). La tecnología de generación y entrega de gotas es fundamental para el progreso, y la investigación tecnológica se ha centrado en resolver este difícil problema.
Se propusieron y descartaron otros métodos, entre ellos:
Los costos del brillo de las nubes marinas siguen siendo en gran medida desconocidos. Un artículo académico implicaba costes anuales de aproximadamente 50 a 100 millones de libras esterlinas (aproximadamente entre 75 y 150 millones de dólares estadounidenses ). [5] Un informe de las Academias Nacionales de Estados Unidos sugirió aproximadamente cinco mil millones de dólares estadounidenses al año para un gran programa de despliegue (reducir el forzamiento radiativo en 5 W/m 2 ). [1]
El brillo de las nubes marinas se regiría principalmente por el derecho internacional porque probablemente tendría lugar fuera de las aguas territoriales de los países y porque afectaría el medio ambiente de otros países y de los océanos. En su mayor parte, se aplicaría el derecho internacional que rige la gestión de la radiación solar en general. Por ejemplo, según el derecho internacional consuetudinario , si un país llevara a cabo o aprobara una actividad de aclaramiento de nubes marinas que plantearía un riesgo significativo de daño al medio ambiente de otros países o a los océanos, entonces ese país estaría obligado a minimizar este riesgo. de conformidad con un estándar de diligencia debida . En esto, el país necesitaría exigir autorización para la actividad (si fuera realizada por un actor privado), realizar una evaluación de impacto ambiental previa , notificar y cooperar con los países potencialmente afectados, informar al público y desarrollar planes para una posible emergencia.
Las actividades de aclaramiento de las nubes marinas se impulsarían y se regirían por el derecho internacional del mar y, en particular, por la Convención de las Naciones Unidas sobre el Derecho del Mar (UNCLOS). Las Partes de la UNCLOS están obligadas a "proteger y preservar el medio marino", incluso previniendo, reduciendo y controlando la contaminación del medio marino de cualquier fuente. [34] El "ambiente marino" no está definido, pero se interpreta ampliamente que incluye el agua del océano, las formas de vida y el aire de arriba. [35] La "contaminación del medio marino" se define de manera que incluye el calentamiento global y los gases de efecto invernadero. [36] [37] Por lo tanto, la CONVEMAR podría interpretarse en el sentido de que obliga a las Partes involucradas a utilizar métodos como el de aclarar las nubes marinas si se determina que son eficaces y ambientalmente benignos. No está claro si el brillo de las nubes marinas podría ser tal contaminación del medio marino. Al mismo tiempo, al combatir la contaminación, las Partes "no transferirán, directa o indirectamente, daños o peligros de una zona a otra ni transformarán un tipo de contaminación en otro". [38] Si se descubriera que el brillo de las nubes marinas causa daños o peligros, la Convención sobre el Derecho del Mar podría prohibirlo. Si las actividades de aclaramiento de las nubes marinas fueran "investigación científica marina" (también un término indefinido), entonces las Partes de la UNCLOS tienen derecho a realizar la investigación, sujeto a algunas reservas. [39] Como todos los demás barcos, aquellos que realicen aclaraciones de nubes marinas deben llevar la bandera del país que les ha dado permiso para hacerlo y con el que el barco tiene un vínculo genuino, incluso si el barco no está tripulado o está automatizado. [40] El Estado del pabellón debe ejercer su jurisdicción sobre esos buques. [41] Las implicaciones legales dependerían, entre otras cosas, de si la actividad se llevaría a cabo en aguas territoriales , una zona económica exclusiva (ZEE) o en alta mar ; y si la actividad era investigación científica o no. Los estados costeros tendrían que aprobar cualquier actividad de aclaramiento de nubes marinas en sus aguas territoriales. En la ZEE, el barco debe cumplir con las leyes y reglamentos del estado ribereño. [42] Parece que el estado que lleva a cabo actividades de aclaramiento de nubes marinas en la ZEE de otro estado no necesitaría el permiso de este último, a menos que la actividad fuera investigación científica marina. En ese caso, el estado ribereño debería otorgar el permiso en circunstancias normales. [43] Los Estados serían generalmente libres de realizar actividades de aclaramiento de las nubes marinas en alta mar, siempre que esto se haga con "la debida consideración" por los intereses de otros Estados.Existe cierta falta de claridad jurídica respecto de los buques no tripulados o automatizados.[44]
El brillo de las nubes marinas parece tener la mayoría de las ventajas y desventajas de la gestión de la radiación solar en general. Por ejemplo, actualmente parece ser económico en comparación con los daños causados por el cambio climático y la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero, de acción rápida y reversible en sus efectos climáticos directos. Algunas ventajas y desventajas son específicas de ella, en relación con otras técnicas propuestas de gestión de la radiación solar.
En comparación con otros métodos propuestos de gestión de la radiación solar, como la inyección de aerosoles estratosféricos , el brillo de las nubes marinas puede localizarse parcialmente en sus efectos. [15] Esto podría utilizarse, por ejemplo, para estabilizar la capa de hielo de la Antártida occidental . Además, para aclarar las nubes marinas, como se prevé actualmente, se utilizarían únicamente sustancias naturales, agua de mar y viento, en lugar de introducir sustancias creadas por el hombre en el medio ambiente.