Se revela el “mágico” misterio sobre cómo las gotas de agua en las nubes se convierten en lluvia

Resulta "mágico" pensar en cómo el vapor de agua de las nubes puede convertirse en lluvia que cae sobre la superficie de nuestro planeta. Este proceso también ha sido un tanto esquivo para la ciencia, pero una nueva investigación revela sus detalles más sutiles que pueden conducir a mejores pronósticos.

gota sobre una superficie de agua
Una gota de lluvia es el resultado del crecimiento de una gota de agua en una nube, pero ¿cómo esto ocurre?

Aunque nuestra comprensión de la meteorología y los sistemas naturales ha avanzado, durante mucho tiempo ha existido un misterio sobre cómo las pequeñas gotas en las nubes dan lugar a la lluvia. "¿Cómo pueden crecer lo suficiente como para caer a la superficie de la Tierra en forma de lluvia?", se han preguntado los investigadores.

Esta transformación se denomina en la ciencia el "cuello de botella de la formación de lluvia". Comprender sus detalles puede ayudar a mejorar las simulaciones de modelos del tiempo y el clima, lo que conduce a pronósticos mejores y más precisos.

Los pronósticos mejorados son beneficiosos para las industrias y las personas por muchas razones, por lo que los investigadores siempre están interesados en encontrar formas de mejorar las predicciones meteorológicas. Si bien algunos están desarrollando mejores pronósticos utilizando sistemas de inteligencia artificial complejos, la simple comprensión de la transición natural de una gota a una gota de lluvia también es valiosa.

Modelado informático y observaciones de nubes

El equipo de investigación aplicó modelos informáticos avanzados a los detalles de los datos de gotas tomados durante una campaña de campo de la NASA. Al observar las gotas en los cúmulos estudiados durante la campaña, descubrieron que era el movimiento turbulento del aire en las nubes lo que realmente ayudaba a dar forma al crecimiento de estas gotas, lo que conducía a la formación de lluvia.

En las simulaciones que tuvieron en cuenta la turbulencia, la lluvia se formó unos 20 minutos antes que en las simulaciones realizadas sin el factor de turbulencia. Claramente, fue un factor de influencia importante en los resultados del pronóstico, ya que la masa de agua de lluvia fue al menos siete veces mayor en las simulaciones que incluyeron turbulencia.

El Centro Nacional de Investigación Atmosférica (NSDF NCAR) y la Corporación Universitaria para la Investigación Atmosférica colaboraron en esta investigación, financiada por la NASA, el Departamento de Energía de los EE. UU. y la NSF.

"Esta investigación muestra que los efectos turbulentos en la coalescencia de las gotas son críticos para la evolución de los tamaños de las gotas y el inicio de la lluvia", dijo el autor principal y científico de NSF NCAR Kamal Kant Chandrakar. "La turbulencia en los cúmulos acelera sustancialmente la lluvia y da lugar a cantidades mucho mayores de lluvia".

La transición en pocas palabras

La lluvia comienza cuando las pequeñas gotas de agua en las nubes se condensan alrededor de partículas diminutas como la sal o el polvo. Millones de gotitas pueden colisionar entre sí y combinarse para formar gotitas más grandes que se vuelven tan pesadas que caen de la nube en forma de lluvia. La formación puede variar según las diferentes condiciones, como las nubes, el movimiento del aire, el vapor y el tamaño de las partículas.

Incorporar estas consideraciones a los modelos numéricos que generan predicciones y pronósticos meteorológicos es importante para mejorar su fiabilidad y precisión. También ayuda a comprender las nubes e incluso los efectos del calentamiento global, ya que reflejan el calor hacia el espacio junto con el efecto Coriolis.

Fuentre y referencias de la noticia:

Kamal Kant Chandrakar, Hugh Morrison, Wojciech W. Grabowski, and Paul Lawson “Are turbulence effects on droplet collision-coalescence a key to understanding observed rain formation in clouds?”. Proceedings of the National Academy of Sciences.