Los paisajes urbanos y los aerosoles artificiales (partículas suspendidas en la atmósfera) tienen el potencial no solo de hacer que las ráfagas sean más fuertes y el granizo más grande; también pueden iniciar tormentas antes e incluso atraerlas hacia las ciudades, según una nueva investigación que explora el impacto del desarrollo urbano en el clima peligroso, dirigido por científicos del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico del Departamento de Energía de EE. UU.

Al modelar dos tormentas eléctricas, una cerca de Houston, Texas, y otro en Kansas City, Missouri. — El científico atmosférico Jiwen Fan descubrió los efectos separados y sinérgicos que los paisajes urbanos y los aerosoles causados ​​por el hombre pueden tener en las tormentas, lluvia y granizo.

En el caso de la tormenta de Kansas City, el suelo urbano y los aerosoles trabajaron juntos para amplificar la frecuencia de granizo en aproximadamente un 20 por ciento. En Houston, una sierra de tormenta por lo demás más suave amplificada, lluvias más duraderas que se desarrollaron antes, entre otros cambios.

Fan compartió sus hallazgos en la reunión de otoño de 2020 de la American Geophysical Union, el martes, 1 de diciembre y respondí preguntas virtualmente el martes, 15 de diciembre.

"La novedad de nuestro estudio es que consideramos tanto el suelo urbano como los aerosoles juntos, "dijo Fan, "en lugar de sus impactos separados".

En trabajos anteriores, Los investigadores han demostrado que la tierra urbana da forma al clima, tanto por su naturaleza topográfica como por el calor que produce. Las ciudades suelen ser más cálidas que sus alrededores, porque los edificios no solo absorben y retienen el calor del sol de manera diferente a los árboles y las tierras agrícolas, pero también bloquean el flujo del viento.

Sin embargo, muchos estudios se centran principalmente en cómo las ciudades y los aerosoles cambian la precipitación y la temperatura, o solo examinar la influencia de esos factores por separado, en lugar de su efecto conjunto.

Las tormentas simuladas revelan cambios en el clima peligroso

Fan modeló dos tipos de tormentas muy diferentes:la violenta de Kansas City, giratorio, tormenta llena de granizo, y el más suave de Houston, tormenta inducida por la brisa marina. Ella simuló múltiples versiones de las mismas tormentas, con y sin ciudades y aerosoles presentes, para aislar los efectos de estos dos factores distintos.

En Houston, Las lluvias de la tarde aumentaron a medida que el suelo urbano y los aerosoles trabajaron sinérgicamente para amplificar las lluvias. En comparación con las simulaciones sin ciudades, la lluvia empapó Houston aproximadamente media hora antes, aumentando su total en 1,5 milímetros más. Los vientos de la brisa marina también soplaron más fuerte, azotado por la influencia del suelo urbano.

Cuando más fresco, el aire más denso de la brisa marina fluyó hacia Houston, trajo humedad consigo y chocó con el calor, aire más ligero de la ciudad. Los dos se mezclaron al encontrarse, creando una convección más fuerte en comparación con las simulaciones sin suelo urbano.

Las nubes de tormenta de Houston comenzaron como nubes cálidas con solo gotas líquidas, pero la brisa marina reforzada provocó una transición acelerada a nubes de fase mixta, llamado así por su mezcla simultánea de vapor de agua, partículas de hielo y gotitas de agua sobreenfriada. Incluso después de que la brisa marina se disipara, dijo Fan, el calor residual de la ciudad continuó alimentando la convección de la tormenta durante toda la noche, causando lluvias más duraderas. Contraste eso con la simulación de Fan donde se eliminó la ciudad, mostrando una brisa marina más débil y una tormenta que se disipó antes.

Los aerosoles desempeñaron un papel más importante en la mejora de las precipitaciones que el suelo urbano en Houston. A medida que se formaban nubes de fase mixta y la convección se hacía más fuerte, numerosas partículas ultrafinas se transformaron en gotitas de nubes. Esta transformación mejoró la conversión de vapor de agua en condensados ​​de nubes, aumentando así el calentamiento latente y fortaleciendo aún más la tormenta.

En el caso de la tormenta de Kansas City, el calor de la ciudad fue llevado a favor del viento, donde se encontró con la tormenta ya formada en el límite norte urbano-rural. Cuando hace más calor, aire más seco se encontró con más frío, aire rural más húmedo, intensificó la convergencia, creando una mezcla turbulenta y una tormenta más violenta que se movió hacia el suelo urbano.

En contraste con la tormenta de Houston, Los aerosoles de Kansas City no influyeron en el inicio o propagación de tormentas, ni ellos, en su propia, gran influencia el granizo. Pero, cuando se simula junto con suelo urbano, los dos granizo amplificado, produciendo sinérgicamente una granizada más peligrosa. Debido a esta relación, dijo Fan, Es importante considerar tanto el suelo urbano como los aerosoles al explorar el impacto que las ciudades tienen sobre el clima y los peligros asociados.

El granizo solo inflige miles de millones de dólares en daños en los EE. UU. Y, según la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica, Es posible que granizos especialmente grandes caigan a más de 100 millas por hora.

Contabilidad de aerosoles

El suelo urbano y los aerosoles dan forma al clima de manera diferente, según Fan, dependiendo de otras condiciones ambientales, como si el aire ya está contaminado.

"El efecto de aerosol realmente depende de la concentración de fondo, "dijo Fan." Si el medio ambiente ya está contaminado, agregar más aerosoles no parece afectar mucho. Pero si ya está limpio y agrega aerosoles, puede producir un gran impacto ".

El concurrido canal de envío de Houston y las refinerías de petróleo cercanas, tres de los cuales están en su área metropolitana, descargar regularmente aerosoles a la atmósfera, dijo Fan. Humedad, también, ella añadió, Puede amplificar el efecto aerosol.

Fan espera que su trabajo pueda conducir a predicciones más precisas de condiciones meteorológicas peligrosas, mitigar la muerte y el daño causado por las tormentas. Ella planea explorar más profundamente cómo la urbanización en expansión dará forma a tormentas severas en escenarios climáticos futuros.