Un estudio revela por qué las erupciones volcánicas tropicales pueden enfriar el planeta durante años

Durante décadas, la comunidad científica sostuvo que las erupciones volcánicas producidas fuera de los trópicos (la franja ecuatorial comprendida entre los 23° norte y los 23° sur), en latitudes medias y altas, generaban hasta 7,5 veces más enfriamiento regional que las de igual magnitud ocurridas en zonas tropicales.

Un nuevo estudio elaborado por científicos de la Universidad de Columbia y la Administración Nacional de Aeronáutica y el Espacio (NASA) reduce drásticamente esa brecha: la diferencia real es, a lo sumo, el doble, y las erupciones tropicales son, en definitiva, el principal motor del enfriamiento volcánico en el Hemisferio Norte.

Cuando un volcán entra en erupción de forma explosiva, lanza enormes cantidades de dióxido de azufre a la estratosfera, la capa de la atmósfera situada entre los 12 y los 50 kilómetros de altitud.

En esa capa, el gas reacciona con vapor de agua y oxígeno para formar minúsculas gotitas de ácido sulfúrico. Esas partículas, llamadas aerosoles, actúan como un escudo reflectante que dispersa la radiación solar y reduce la energía que llega a la superficie terrestre, lo que puede mantener el planeta más frío durante meses o incluso años. La incógnita era si la ubicación del volcán, más cerca o más lejos del ecuador, amplificaba o no ese efecto sobre el Hemisferio Norte.

La respuesta la aportó un equipo liderado por Zachary McGraw, investigador del Departamento de Física Aplicada y Matemáticas Aplicadas de la Universidad de Columbia, en Nueva York, y de la NASA, en un estudio publicado en la revista Geophysical Research Letters, junto con sus colegas Benjamin O. Goldman y Lorenzo M. Polvani. McGraw también está afiliado a la Universidad de Viena.

Las erupciones tropicales enfrían más el Hemisferio Norte que las de latitudes medias y altas

El estudio utilizó un modelo climático de la NASA para simular un gran conjunto de erupciones, tanto tropicales como de latitudes medias y altas (entre los 30° y 70° de latitud norte), con distintas cantidades de azufre liberado a la estratosfera y en condiciones de verano e invierno.

Los resultados fueron consistentes: según se detalla en el estudio, la proporción de enfriamiento entre ambos tipos de erupción se mantiene dentro de un factor de dos como máximo, muy por debajo de las estimaciones anteriores, que llegaban a 7,5 veces.

La única razón física que el equipo identificó es de orden geométrico: los aerosoles de una erupción de zonas templadas quedan confinados en el Hemisferio Norte, mientras que los vientos dispersan los de una erupción tropical hacia ambos hemisferios, lo que amplía su alcance pero reduce su concentración en la región.

La frecuencia profundiza esa diferencia. Las erupciones de latitudes medias son comparativamente raras, y esa menor recurrencia hace que su peso acumulado sobre el clima regional sea secundario al de las tropicales, independientemente de cuánto enfríe cada evento individual.

Las partículas de las erupciones templadas duran menos en la atmósfera

Además de la frecuencia, el equipo detectó una diferencia notable en cuánto tiempo permanecen los aerosoles en la atmósfera según el origen de la erupción. Según destaca el artículo de divulgación del estudio publicado en Phys.org, los generados por erupciones de latitudes medias persisten en la estratosfera hasta nueve meses, mientras que los de origen tropical pueden mantenerse activos hasta tres años.

Tres factores explican la diferencia: el azufre se libera a alturas menores en las erupciones de zonas templadas, las partículas son arrastradas por la lluvia y la nieve, más abundantes en esos climas fríos y húmedos, y el transporte de material hacia los polos acelera su salida de la estratosfera. El resultado combinado de esos tres elementos es una ventana de influencia climática mucho más acotada que la de sus pares tropicales.

El registro del pasado confirma lo que muestran los modelos

Para validar sus simulaciones, McGraw y sus colaboradores recurrieron a registros paleoclimáticos, es decir, archivos naturales que conservan información sobre climas pasados, y en particular a los anillos de crecimiento de los árboles.

Cada año, un árbol forma un nuevo anillo: más ancho en temporadas cálidas o húmedas, más estrecho cuando el frío o la sequía generan mayor tensión ambiental. Esos patrones permiten reconstruir cómo variaron las temperaturas en el pasado.

El equipo analizó anillos de árboles asociados a tres erupciones históricas de latitudes medias y altas: la ocurrida en Islandia en 1783, una erupción datada en 536 d. C. en algún punto de las latitudes medias y otra registrada en Alaska en 43 a. C.

Esos datos se compararon con los patrones de numerosas erupciones tropicales posteriores al año 750 d. C. Además, los investigadores simularon 100.000 erupciones similares para compensar la escasez de eventos de este tipo en tiempos modernos.

El registro histórico apuntó a una estimación central cercana a 2, coherente con las simulaciones del modelo climático de la NASA, según indica el estudio. Eso confirma que las erupciones de latitudes medias producen un enfriamiento moderadamente mayor por unidad de azufre, pero dentro de un rango que no justifica la idea de un efecto multiplicador de gran escala.

El hallazgo mejora la capacidad de anticipar riesgos climáticos globales

Descartar la hipótesis del enfriamiento amplificado por erupciones de zonas templadas tiene consecuencias prácticas para la ciencia del clima. Con ese resultado establecido, los modelos climáticos pueden perfeccionar sus proyecciones sobre cómo los aerosoles se distribuyen a escala planetaria tras una erupción de gran magnitud, y atribuir con mayor precisión qué parte del enfriamiento volcánico observado en el Hemisferio Norte corresponde a cada tipo de evento.

El estudio abre además la posibilidad de desagregar con mayor precisión los efectos temporales de las erupciones volcánicas de las tendencias de largo plazo en el clima, impulsadas principalmente por las emisiones de gases de efecto invernadero de origen humano.