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El lector de nubes

La Razón
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La Estación Espacial Internacional (ISS) prepara la acogida de un aparato que detectará a qué distancia se encuentran las partículas, si son contaminantes y si reflejan el sol.

Las nubes y los aerosoles son parte de lo que constituye la atmósfera. Las primeras, compuestas de gotas de agua, se forman alrededor de partículas sólidas, los aerosoles. Éstos en realidad no son más que polvo, tanto natural como el que levanta el viento del desierto, las cenizas de los volcanes o la sal de las olas del mar, como los creados por el hombre en los procesos industriales y los motores. Ambos reflejan los rayos de sol y atrapan el calor de la Tierra simultáneamente. Tan fundamentales son para nuestra atmósfera como importante entender qué papel juegan en la predicción del cambio climático. No es de extrañar entonces que la NASA acabe de anunciar su intención de lanzar este mes un aparato para estudiar las nubes con dirección a la Estación Espacial Internacional. «Lo que hay que ver es si predomina un efecto u otro y cómo están distribuidos ambos compuestos verticalmente», explica Adolfo Comerón, profesor del departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones de la Universidad Politécnica de Cataluña.

«Las características del sol no han cambiado, pero sí lo ha hecho la atmósfera. Por ejemplo, está el caso de los cirrus, un tipo de nubes transparentes y finas compuestas por partículas de hielo cristalizado. Cuando abundan llega menos radiación a la Tierra, pero uno de los problemas es que no se sabe si han aumentado o no. Ni se entiende la relación entre aerosoles y nubes. Las partículas de polvo tienen tamaños que van de las 0,1 a las 10 micras. Hay mucha literatura acerca de ello, pero no se sabe de qué manera el tamaño y la composición química de los aerosoles afecta a la formación o por el contrario a la desaparición de nubes. También hay un tipo de nube que ha aparecido en la estratosfera, muy parecida al cirrus que, sin embargo, se compone de cristales de contaminantes. Estas formaciones han superado los dos kilómetros de altura. Han sido investigados, sobre todo en los Polos, pero sigue sin estar claro en qué sitios de la tierra o del mar se forman y está muy ligados al estudio del cambio climático», explica José Luis Sánchez, catedrático de Física Aplicada de la Facultad de Ciencias Ambientales de la Universidad de León. Además, lo que llega a la estratosfera es difícil de limpiar.

Lo que propone la NASA es un Lidar, o lo que es lo mismo, un láser en lugar de una señal radio. «La gracia de usar luz, que tiene una mayor frecuencia y una longitud de onda menor, es que la interacción entre las partículas o aerosoles y el nitrógeno y oxígeno que forman la atmósfera, sea más intensa, por lo que es más fácil obtener información», continúa Comerón. La luz lanzada se propaga por el espacio hasta que se encuentra con moléculas de nitrógeno, aerosoles y nubes y parte de la luz se refleja volviendo para atrás. Igual que los faros de un coche en la niebla. Al volver, la luz de esa capa de atmósfera densa, la que está a unos 20-30 km del suelo, se puede calcular a qué distancia se encuentra la nube, además de ver su espesor y la abundancia y tamaño de los aerosoles.

El relevo

El profesor recuerda que CATS, que es como se llama el aparato que se acoplará a la ISS, será el segundo Lidar que se lance al espacio. Desde 2006 el satélite Calipso mide con luz lo que pasa en las nubes. «El Lidar de Calipso emite dos ondas, una infrarroja y otra verde. CATS añade una tercera longitud de onda, lo que permitirá separar el efecto de los aerosoles del de las moléculas propias de la atmósfera, sin tener que hacer hipótesis, como sucedía con Calipso. Cuantas más longitudes, más información sobre las propiedades físicas de los aerosoles y más claridad para clasificar qué efecto produce cada uno de ellos. Además, Calipso estaba en una órbita heliosíncrona que pasa por lo polos (y a unos 800 km de altura), lo que significa que cada 16 días pasa por el mismo sitio a la misma hora. CATS irá acoplado a la ISS, (a 375-435 km) y en una órbita que consiente que pase varias veces al día por el mismo sitio y que nunca pase sobre los polos. Al estar más cerca de esos 20-30 km de la capa de la atmósfera que interesa, la señal que reciba será más intensa, lo que originará más información», continúa Comerón. Los datos que se obtengan, junto a los de Calipso y a los de decenas de Lidar situados en suelo terrestre consentirán que se obtenga una imagen más fiel de lo que ocurre en el planeta, además de mejorar los sistemas de predicción de tormentas de arena en el desierto o la evolución de las capas de cenizas de las erupciones volcánicas.

Como curiosidad, «en muchos aeropuertos del mundo existen sistemas horizontales que lanzan un láser de un punto emisor a un receptor situado a unos 15 o 20 metros. Una señal que llega atenuada al destino es sinónimo de que hay niebla. También hay sistemas verticales, los Ceilómetros, bastante más sencillos, ya que sólo consiguen posicionar la base de la nube, a diferencia del Lidar que ofrece datos sobre espesor y composición.

CATS cubrirá el espacio de Calipso, cuyo tiempo nominal de misión era de tres años y que lleva ocho dando vueltas, hasta que se inicie Earth Care, una nueva misión de la Agencia Espacial Europea y Japón planificada para el final de la década. Sánchez añade que uno de los datos llamativos es el poco tiempo en el que la NASA ha preparado el aparato y el hecho de que haya priorizado este lanzamiento frente a otro tipo de misiones a llevar a cabo en la ISS. Otro detalle que no le pasa inadvertido es el paso de CATS, nada menos que 490 kg, «cuando al espacio se suelen enviar instrumentos de menos de 10 kg», afirma el catedrático, y como ya es sabido, cada kilo que se manda al espacio supone un millón de euros de coste.