El brillo de las nubes marinas, también conocido como siembra de nubes marinas e ingeniería de nubes marinas , es una técnica de ingeniería climática propuesta para la gestión de la radiación solar que haría que las nubes sean más brillantes, reflejando una pequeña fracción de la luz solar entrante de regreso al 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 pueden tener un impacto climático sustancial más factible. [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 , reduciría 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, siguen existiendo barreras técnicas para el brillo de las nubes marinas a gran escala. También existen riesgos con dicha modificación de los sistemas climáticos complejos.
El aclaramiento de las nubes marinas se basa en fenómenos que se observan actualmente en el sistema climático. Hoy en día, las partículas de emisiones se mezclan con las nubes en la atmósfera y aumentan la cantidad de luz solar que reflejan, reduciendo el calentamiento. Este efecto de "enfriamiento" se estima entre 0,5 y 1,5 °C, y es una de las incógnitas más importantes en el clima. [2] El aclaramiento 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 vuelta al espacio. Aumentar el albedo de las nubes aumentaría la porción de la radiación solar entrante que se refleja, lo que a su vez enfriaría el planeta. Las nubes están formadas por gotitas de agua, y las nubes con gotitas más pequeñas son más reflectantes (debido al efecto Twomey ). Los núcleos de condensación de las nubes son necesarios para la formación de gotitas 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 luego actuarían como núcleos de condensación de las nubes, aumentando el albedo de las nubes .
El aclaramiento de las nubes marinas a pequeña escala ya se produce de forma no intencionada debido a los aerosoles de los gases de escape de los barcos , que dejan huellas de ellos . [3] Se plantea la hipótesis de que los cambios en las normas de transporte marítimo promulgadas por la Organización Marítima Internacional (OMI) de las Naciones Unidas para reducir ciertos aerosoles están provocando una reducción de la cobertura de nubes y un mayor calentamiento oceánico, lo que proporciona un apoyo adicional a la posible eficacia del aclaramiento de las nubes marinas para modificar la temperatura del océano. [4] Es probable que los diferentes regímenes de nubes tengan una susceptibilidad diferente a las estrategias de aclaramiento, siendo las nubes estratocúmulos marinas (nubes bajas y en capas sobre regiones oceánicas) las más sensibles a los cambios de aerosoles. [5] [6] Por lo tanto, estas nubes estratocúmulos marinas se proponen típicamente 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 de condensación de nubes adicionales es la sal del agua de mar , aunque existen otras. [8]
Aunque en general se entiende bien la importancia de los aerosoles para la formación de nubes, aún quedan muchas incertidumbres. De hecho, el último informe del IPCC considera que las interacciones entre aerosoles y nubes son uno de los principales desafíos actuales en la modelización climática en general. [9] En particular, el número de gotitas 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 de los modelos 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/m2 de forzamiento negativo promedio global. Esto contrarrestaría el calentamiento causado por una duplicación de la concentración de dióxido de carbono atmosférico preindustrial , o un estimado de 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 de los barcos en la cuenca del Atlántico sudoriental, lo que sugiere que una prueba a escala regional de MCB en regiones dominadas por estratocúmulos podría ser exitosa. [14]
Los efectos climáticos del aumento de la luminosidad de las nubes marinas serían rápidamente receptivos y reversibles. Si la actividad de aumento de la luminosidad cambiara de intensidad o se detuviera por completo, la luminosidad de las nubes respondería en cuestión de días o semanas, a medida que las partículas de los núcleos de condensación de las nubes se precipitaran de forma natural. [1]
A diferencia de la inyección de aerosoles estratosféricos, el aclaramiento de las nubes marinas podría utilizarse regionalmente, aunque de manera limitada. [15] Las nubes estratocúmulos marinas son comunes en regiones particulares, específicamente en el Océano Pacífico oriental y 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 en el hielo marino polar. [13] [16] [17] [18] [19] Estudios recientes apuntan a hacer comparables los hallazgos de simulación derivados de diferentes modelos. [20] [21]
Existe cierto potencial de 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 más pequeños que los del calentamiento global antropogénico no controlado. [1]
Las implementaciones regionales de MCB deben tener cuidado para evitar causar posibles consecuencias adversas en áreas alejadas de la región a la que se pretende ayudar. Por ejemplo, un posible aumento de la intensidad de las nubes marinas destinado a enfriar el oeste de los Estados Unidos podría provocar un aumento del calor en Europa, debido a teleconexiones climáticas como la perturbación no deseada de la circulación de retorno meridional del Atlántico . [24]
El brillo de las nubes marinas fue sugerido originalmente por John Latham en 1990. [25]
Dado que las nubes siguen siendo una fuente importante de incertidumbre en el contexto del cambio climático, algunos proyectos de investigación sobre la reflectividad de las nubes en el contexto general del cambio climático han proporcionado información específica sobre el aclaramiento de las nubes marinas. Por ejemplo, un proyecto liberó humo detrás de los barcos en el océano Pacífico y monitoreó el impacto de las partículas en las nubes. [26] Aunque esto se hizo para comprender mejor las nubes y el cambio climático, la investigación tiene implicaciones para el aclaramiento de las nubes marinas.
Se formó una coalición de investigación llamada Proyecto de Brillo de Nubes Marinas 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 los aerosoles en las nubes y el brillo de las nubes marinas. El programa propuesto actualmente sirve como modelo para programas experimentales a nivel de proceso (ambientalmente benignos) en la atmósfera. [27] Formado en 2009 por Kelly Wanser con el apoyo de Ken Caldeira , [28] el proyecto ahora está alojado 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 no intencionado de aclaramiento de las nubes marinas debido a las emisiones de los barcos y haya provocado una reducción de la temperatura global de hasta 0,25 ˚C por debajo de lo que habría sido de otro modo. [29] Un estudio de 2020 encontró un aumento sustancial en la reflectividad de las nubes debido al transporte marítimo en la cuenca del Atlántico sudoriental, lo que sugiere que una prueba a escala regional de MCB en regiones dominadas por estratocúmulos podría tener éxito. [14]
Se está estudiando 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 consiste en generar una fina niebla de sal a partir del agua de mar y aplicarla a bancos específicos de nubes estratocúmulos marinas desde barcos que atraviesan el océano. Esto requiere una tecnología que pueda generar partículas de sal marina de tamaño óptimo (~100 nm) y aplicarlas con la fuerza y la escala suficientes para penetrar en las nubes marinas bajas. La niebla de pulverización resultante debe luego aplicarse de forma continua a 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 la niebla creada a partir del agua de mar en el aire. [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 oceánica de la Tierra. La energía para los rotores y el barco podría generarse a partir de turbinas submarinas. Salter y sus colegas propusieron usar hidroalas activas con paso controlado para la energía. [1]
Los investigadores posteriores determinaron que la eficiencia del transporte solo era relevante para el uso a gran escala y que, para los requisitos de investigación, se podían utilizar barcos estándar para el transporte. (Algunos investigadores consideraron la posibilidad de utilizar aviones, pero concluyeron que sería demasiado costoso). La tecnología de generación y distribución de gotitas 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 de la intensificación del brillo de las nubes marinas siguen siendo en gran medida desconocidos. Un artículo académico supuso unos costos 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 los Estados Unidos sugirió unos cinco mil millones de dólares estadounidenses anuales para un gran programa de implementación (reduciendo el forzamiento radiativo en 5 W/m2 ) [ 1] .
El blanqueamiento de las nubes marinas se regirá principalmente por el derecho internacional porque probablemente se produciría fuera de las aguas territoriales de los países y porque afectaría al 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 blanqueamiento de las nubes marinas que planteara un riesgo significativo de daño al medio ambiente de otros países o de los océanos, entonces ese país estaría obligado a minimizar este riesgo de conformidad con un estándar de diligencia debida . En este sentido, el país tendría que exigir autorización para la actividad (si fuera realizada por un actor privado), realizar una evaluación previa del impacto ambiental , 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 verían favorecidas por el derecho internacional del mar, y en particular por la Convención de las Naciones Unidas sobre el Derecho del Mar (UNCLOS). Las Partes en la UNCLOS están obligadas a "proteger y preservar el medio marino", lo que incluye la prevención, reducción y control de la contaminación del medio marino de cualquier origen. [34] [35] El "medio marino" no está definido, pero se interpreta ampliamente que incluye el agua del océano, las formas de vida y el aire que se encuentra sobre él. [36] La "contaminación del medio marino" se define de una manera que incluye el calentamiento global y los gases de efecto invernadero. [37] [38] Por lo tanto, la UNCLOS podría interpretarse como que obliga a las Partes involucradas a utilizar métodos como el aclaramiento de las nubes marinas si se determina que son eficaces y ambientalmente benignos. No está claro si el aclaramiento de las nubes marinas en sí mismo podría ser una contaminación del medio marino. Al mismo tiempo, al combatir la contaminación, las Partes "no deben transferir, directa o indirectamente, daños o peligros de una zona a otra ni transformar un tipo de contaminación en otro". [39] Si se determina que el blanqueamiento de las nubes marinas causa daños o peligros, la UNCLOS podría prohibirlo. Si las actividades de blanqueamiento 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 calificaciones. [40] [41] Al igual que todos los demás barcos, aquellos que realicen blanqueamiento de las 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 automatizado. [42] El estado del pabellón debe ejercer su jurisdicción sobre esos barcos. [43] Las implicaciones legales dependerían, entre otras cosas, de si la actividad se llevaría a cabo en aguas territoriales , una zona económica exclusiva (ZEE) o alta mar ; y si la actividad era investigación científica o no. Los estados costeros tendrían que aprobar cualquier actividad de blanqueamiento de las nubes marinas en sus aguas territoriales. En la ZEE, el barco debe cumplir con las leyes y regulaciones del estado costero. [44] Parece que el Estado que lleve a cabo actividades de aclaramiento de nubes marinas en la ZEE de otro Estado no necesitaría el permiso de este último, a menos que se trate de una actividad de investigación científica marina. En ese caso, el Estado ribereño debería conceder el permiso en circunstancias normales. [45]En general, los Estados tendrían libertad para realizar actividades de aclaramiento de nubes marinas en alta mar, siempre que lo hicieran teniendo "debidamente en cuenta" los intereses de otros Estados. Existe cierta falta de claridad jurídica en lo que respecta a los buques no tripulados o automatizados. [46]
El aclaramiento 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 relación con los daños causados por el cambio climático y la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero, actúa rápidamente y sus efectos climáticos directos son reversibles. Algunas ventajas y desventajas son específicas de este método, en relación con otras técnicas propuestas de gestión de la radiación solar.
En comparación con otros métodos propuestos para gestionar la radiación solar, como la inyección de aerosoles estratosféricos , el aclaramiento de las nubes marinas puede tener efectos parcialmente localizados. [15] Esto podría, por ejemplo, utilizarse para estabilizar la capa de hielo de la Antártida occidental . Además, el aclaramiento de las nubes marinas, tal como se prevé actualmente, utilizaría únicamente sustancias naturales (agua de mar y viento), en lugar de introducir sustancias creadas por el hombre en el medio ambiente.
Las posibles desventajas incluyen que las implementaciones específicas de MCB podrían tener un efecto variable a lo largo del tiempo; la misma intervención podría incluso convertirse en un contribuyente neto al calentamiento global algunos años después de su lanzamiento inicial, aunque esto podría evitarse con una planificación cuidadosa. [24]