Las erupciones volcánicas provocan la formación de hielo en las nubes por procesos poco conocidos

Cuando un volcán entra en erupción, puede expulsar cenizas a gran altura en la atmósfera, generando aerosoles justo donde suelen formarse las nubes. El impacto exacto de estos aerosoles en la formación de nubes ha sido durante mucho tiempo un misterio para los científicos atmosféricos.

En un estudio publicado en Science Advances, investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) analizaron 10 años de datos satelitales para determinar que las partículas de ceniza volcánica pueden desencadenar la formación de nubes al proporcionar una superficie para que el hielo se fusione.

Nubes volcánicas y aerosoles

"Nuestra investigación contribuye a cerrar una brecha significativa en el conocimiento sobre si las erupciones volcánicas influyen en la formación de nubes y cómo lo hacen", afirmó Lin Lin, científico y autor del LLNL. "Demostramos que las partículas de ceniza volcánica pueden desencadenar la formación de nubes de hielo al actuar como sitios para la nucleación del hielo".

Las nubes reflejan la luz solar y retienen el calor, y dado que cubren aproximadamente el 70 % de la superficie terrestre en un momento dado, desempeñan un papel crucial en el equilibrio energético del planeta. Para obtener modelos atmosféricos precisos, los investigadores deben comprender las nubes y los aerosoles que las afectan.

Los científicos examinaron datos de radar y lidar de dos misiones de la NASA, CloudSat y CALIPSO. Al utilizar múltiples conjuntos de datos e instrumentos, lograron reconstruir una imagen coherente.

Tras erupciones volcánicas ricas en cenizas, el equipo observó cambios claros y consistentes en los datos satelitales. Las nubes albergaban menos cristales de hielo, pero de mayor tamaño, y los cirros (nubes altas y tenues compuestas principalmente de hielo) eran más frecuentes. No ocurrió lo mismo en las erupciones con poca ceniza.

"Al principio del estudio, esperábamos que las nubes afectadas por erupciones volcánicas tuvieran un aspecto diferente al de las nubes naturales, pero no de la forma en que finalmente lo descubrimos", dijo Lin. "Anticipábamos que los aerosoles volcánicos provocarían un aumento en la cantidad de cristales de hielo en las nubes. Pero, para nuestra sorpresa, los datos mostraron lo contrario".

El grupo inicialmente planteó la hipótesis de que el hielo se formaría mediante la condensación espontánea de gotitas de agua muy frías, un proceso denominado nucleación homogénea. En cambio, observaron que el agua se acumulaba en la superficie de los aerosoles de ceniza mediante el mecanismo opuesto, la nucleación heterogénea. Tras una erupción de ceniza, el agua se adhirió a los aerosoles antes de alcanzar temperaturas lo suficientemente bajas como para congelarse espontáneamente.

"Los resultados superaron por completo nuestras expectativas iniciales", afirmó Lin. "Abandonar nuestra idea inicial y desarrollar una nueva explicación basada en hallazgos inesperados fue la parte más difícil y, a la vez, la más gratificante del proceso".

Mientras esperan la próxima gran erupción volcánica —y, por lo tanto, la próxima oportunidad de probar y validar su trabajo— el equipo del LLNL se ha centrado en explorar las nubes árticas y su papel en los modelos atmosféricos globales.

Referencia

Lin Lin et al, Ice nucleation by volcanic ash greatly alters cirrus cloud properties, Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.ads0572