CARACTERIZACIóN DE NúCLEOS DE CONDENSACIóN Y DE HIELO
La formación de las gotas y los cristales de hielo en las nubes se inicia en el proceso de nucleación, en el cual algunos aerosoles se activan como núcleos de condensación o de hielo. Los aerosoles atmosféricos que actúan como nucleantes de hielo y de gotas de nube se denominan, respectivamente, IN (Ice Nuclei) y CCN (Cloud Condensation Nuclei). Las concentraciones naturales de los IN y CCN varÃan espacial y temporalmente en función de las propiedades quÃmicas y fÃsicas de los aerosoles que actúan como nucleantes. A modo de ejemplo, en trabajos recientes se ha encontrado que las partÃculas carbonáceas, el polen, las esporas de los hongos, las bacterias, las cenizas volcánicas y el polvo mineral pueden ser nucleantes muy efectivos. En este contexto, el objetivo de nuestra investigación es caracterizar quÃmica y morfológicamente a los aerosoles que actúan como IN y CCN. (Contacto: mlaulopez@gmail.com)
ELECTRIFICACIóN DE NUBES DE TORMENTA
Numerosos experimentos de laboratorio, donde se simulan las condiciones fÃsicas presentes en las nubes de tormenta, han determinado que las colisiones entre granizos y cristales de hielo, ya sea, en presencia de gotas de agua sobreenfriadas o en ausencia de estas, pueden ser consideradas como el principal mecanismo responsable de la electrificación de nubes de tormenta. El signo y la magnitud de la carga transferida durante la colisión dependen de la temperatura del entorno, del contenido efectivo de agua lÃquida presente en la nube, de la humedad relativa, de la velocidad de impacto, entre otros posibles factores. Nuestro grupo de investigación estudia experimentalmente las relaciones entre estos factores y como sus variaciones afectan a la electrificación de las partÃculas de nube. (Contacto: rodexebur@gmail.com).
Los rayos y relámpagos son fenómenos que tienen un gran impacto en los seres humanos y sus sociedades, principalmente debido a su imprevisibilidad, a los daños que producen en la vida humana, las estructuras terrestres, los vehÃculos aéreos, las lÃneas de alimentación eléctrica y de comunicaciones, los componentes electrónicos y al ser iniciadores de incendios forestales. Diversos estudios cientÃficos han demostrado que existe una relación entre distintas variables meteorológicas y la actividad eléctrica atmosférica, y que esta tiene un rol fundamental en distintos procesos tales como la producción de especies quÃmicas traza y el circuito global eléctrico. Las nubes de tormenta son la fuente más común de los rayos y relámpagos. Estas presentan en su interior regiones con cargas eléctricas de distintos signos, las cuales desarrollan campos eléctricos a gran escala tanto dentro de la nube, como entre la nube y superficie terrestre. Cuando estos campos alcanzan valores suficientemente altos se produce la ruptura dieléctrica del aire, generándose asà las descargas. La electrificación de las nubes de tormenta es explicada por el mecanismo no inductivo y por lo tanto, la actividad eléctrica de las nubes está relacionada a los procesos microfÃsicos que ocurren dentro de la nube y a la dinámica de la misma. De este modo, parece razonable suponer que las descargas eléctricas podrÃan ser un buen indicador para la detección de nubes de tormenta y para el estudio del clima terrestre. Para el estudio de la actividad eléctrica atmosférica se utilizan los datos de descargas eléctricas atmosféricas detectadas por sensores satelitales y por la red de detección de suelo: World Wide Lightning Location Network. Esta red se inició en el año 2004 y actualmente cuenta con más de 50 estaciones alrededor del mundo, 10 de las cuales están en Sudamérica. Desde 2005 el Grupo de FÃsica de la Atmósfera es parte de esta red, con una antena de detección ubicada en FaMAF. En base a los datos de descargas eléctricas atmosféricas se realizan análisis espaciales y temporales de la misma para distintas resoluciones con el fin de caracterizar la actividad eléctrica y relacionarla con distintos parámetros meteorológicos. (Contacto: rodexebur@gmail.com)
ANáLISIS DE LA CARGA ELéCTRICA ATMOSFéRICA
CRECIMIENTO Y EVOLUCIóN DE PARTÃCULAS DE HIELO EN NUBES
Las nubes actúan como un importante modulador del balance radiativo entre el sol y el sistema Tierra-Atmósfera; por un lado reflejan una parte de la radiación de longitud de onda corta provenientes del sol (albedo) y por otro, absorben y reflejan la radiación infrarroja emitida por la superficie de la tierra. Resultan, entonces de vital importancia para regular la circulación general de la atmósfera. También participan en otros procesos atmosféricos no menos importantes : regulan el ciclo hidrológico atmosférico a través de la precipitación, liberan calor latente durante su formación, mantienen el campo eléctrico terrestre a través de las descargas eléctricas, etc. Desde las últimas décadas, los modelos climáticos constituyen las herramientas fundamentales para investigar y predecir el cambio climático global del planeta y realizar pronóstico del clima en particular. La comunidad cientÃfica acuerda que la mayor fuente de incerteza que existe en este tipo de programas numéricos son las nubes (IPCC, 2007; 2014). debido al incompleto conocimiento de las caracterÃsticas dinámicas, microfÃsicas y radiativas de las mismas. A partir de las falencias notadas en estos modelos, surge la necesidad imperiosa de encontrar buenas parametrizaciones de algunas caracterÃsticas de las nubes, imprescindibles para que las mismas puedan ser incluidas en estos modelos de clima y pronóstico, de manera efectiva. Debido a la relevancia que el problema tiene para la sociedad en su conjunto, el presente plan de trabajo está orientado a los estudios relacionados con los procesos fÃsicos que ocurren dentro de las nubes en pequeñas escalas de longitud (procesos microfÃsicos). Particularmente, el contenido de hielo de las nubes es un parámetro que difiere en órdenes de magnitud entre los diferentes modelos climáticos. Esta discrepancia se debe principalmente a la pobre resolución de los procesos dinámicos que generan las nubes formadas sólo por partÃculas de hielo, al desconocimiento sobre el transporte del vapor de agua hacia la alta tropósfera y sobre la microfÃsica involucrada en la formación de las partÃculas de hielo y a las suposiciones realizadas sobre las tasas de sedimentación de estas partÃculas. Se realizan estudios experimentales del crecimiento de partÃculas de hielo y de su velocidad terminal de caÃda. Estos estudios se realizan en una cámara frÃa de temperatura regulable hasta -35°C, en la cual se genera una nube de gotas de agua sobreenfriada y cristales de hielo. Estas partÃculas son monitoreadas en el tiempo para estudiar su evolución temporal y determinar el crecimiento de la mismas. Además, utilizando una cámara rápida (1000 fps), los cristales de hielo se filman durante su caÃda y, a partir del análisis de las filmaciones, se determina la velocidad de caÃda y los tamaños de los mismos. Toda la información recabada es analizada y comparada con modelos numéricos. (Contacto: rodexebur@gmail.com; nesvitcas@gmail.com)
