*** Vapor de agua: retroalimentación radiativa

Descenso de la humedad específica; Estratosfera cada vez más fría?

En este artículo se muestran varias gráficas de los resultados preliminares de un estudio de la NASA, que muestra (según ellos con un 95% de certeza) un descenso contínuo del vapor de agua atmosférico (se hace mención a la alta troposfera en específico) desde finales de los 80.

“By examining the 12 year record [1988-1999], a decrease of TPW [total precipitable water vapor] at a rate of -0.29 mm / decade is observed. This relationship is significant at the 95 % but not at the 99 % level [since when do climate scientists insist on a 99% confidence level?]. A downward trend would be intriguing since there should be a positive slope if a global warming signal was present."

http://hockeyschtick.blogspot.com/2011/04/nasa-keeps-mum-on-data-that-could.html

Hola a todos.

   Hace mucho tiempo que este hilo está parado, así que vamos a animarlo un poco. Se trata de traer aquí la teoría de Ferenc Miskolczi (se puede buscar fácilmente en internet, aunque aquí sólo ha aparecido de pasada) y discutir sobre sus consecuencias.

   Su idea es que, en un planeta con suficiente cantidad de agua (como es el nuestro), el espesor óptico de la atmósfera para la radiación infrarroja tiende a mantenerse constante, en promedio, a lo largo del tiempo. De esta forma, si la proporción de un gas de efecto invernadero aumenta y la atmósfera tiende a calentarse, debe producirse una disminución de la cantidad de vapor de agua atmosférico que permita volver de nuevo al equilibrio. Y viceversa, si la cantidad de GEI,s distintos del agua disminuye, se producirá un aumento del vapor de agua presente en la atmósfera. Como el vapor de agua es, con mucho, el GEI más abundante, bastaría una variación relativa casi inapreciable en su proporción para anular el efecto debido a cualquier cambio en los demás. Por otra parte, resultaría bastante difícil detectar ese pequeño cambio relativo en la proporción media del vapor de agua atmosférico, dada su enorme y rápida variabilidad espacial y temporal.

   Esta teoría tiene muchos seguidores y detractores que siguen discutiendo desde que apareció en 2007. La mayor parte de las discusiones se centra en las premisas que permiten llegar teóricamente a la conclusión de que el espesor óptico atmosférico para la radiación infrarroja es constante, y tengo que reconocer que me pierdo un poco en ellas. De todas formas, estas premisas no han sido todavía refutadas en un artículo "peer reviewed", por lo que no se pueden rechazar rotundamente. Así que, dándolas, de momento, por válidas, me voy a centrar en otro aspecto de la discusión: ¿cómo es posible que en una atmósfera más cálida y, por tanto, con mayor capacidad para contener vapor de agua, se produzca una disminución, aunque sea pequeña, del mismo?

   La respuesta podría estar en una pequeña intensificación de la convección profunda. En un proceso de convección profunda, el vapor de agua presente en los niveles bajos de la atmósfera (donde es más abundante) se condensa y cae de nuevo a la superficie en forma de agua líquida o sólida. Aunque la estrecha columna de aire afectada por la tormenta pueda haber quedado más humedecida que antes, si tenemos en cuenta la gran cantidad de vapor que se ha quitado de capas bajas, vemos que, en conjunto, la porción de atmósfera afectada por la tormenta se ha desecado y la radiación de superficie puede escapar más fácilmente al exterior. Este efecto es más intenso cuanto mayor es la cantidad inicial de humedad en niveles bajos. Para ello basta comparar lo fresquita que es la noche siguiente a una tormenta con una buena cantidad inicial de vapor en niveles bajos y precipitación abundante frente a lo bochornosa que resulta la noche siguiente a una tormenta de las que se producen en las masas de aire saharianas, con poca humedad inicial en niveles bajos y que sólo dan cuatro gotas.

   En fin, la idea es que un pequeño calentamiento debido al incremento de los GEI,s provocaría inicialmente un aumento de la humedad absoluta en niveles bajos, pero, con más calor y humedad, la convección profunda se intensificaría un poco  y esto llevaría al efecto contrario, es decir, a una mayor pérdida de  calor por radiación desde superficie que restablecería el "equilibrio" inicial. Por supuesto, para que esto ocurra hace falta que haya una fuente de humedad en niveles bajos, es decir, que el planeta sea rico en agua. Al respecto, resulta interesante comprobar en el artículo de Miskolczi que prácticamente todos los sondeos estudiados, correspondientes a un periodo de 61 años, proporcionan un espesor óptico constante en promedio; la excepción son los sondeos correspondientes a áreas desérticas alejadas del mar.

   A ver si esto se mueve, aunque sea contra mí... skolczi

Saludos
     

En las distintas estaciones de Canarias ha experimentado un ligerísimo aumento de la presión de vapor desde 1970 hasta el 2000 (según los registros del antiguo INM).

Pero claro que puede aumentar en algunos sitios mientras que en otros disminuyen; por ejemplo: Aquí por Canarias podría haber aumentado la subsidencia por la Alta subtropical que nos afecta cuasi-permanentemente. Ni si quiera sería necesario que se hubiera reforzado, sino que se haya acercado. Esto nos hace suponer un descenso en la humedad absoluta y lo cierto es, que sí, pero siempre y cuando la estación se encuentre por encima de una capa límite, que sería algo más baja. Luego ocurre totalmente lo contrario dentro de la capa límite, ya que el ser más estrecha, podría saturarse con más facilidad.

Sobre lo que comentas de las tormentas, me hago a la idea de lo que quieres decir y lo entiendo.

Pero la pregunta es: ¿En serio que en la baja troposfera ha descendido el vapor de agua?
 

Hola, Néstor, y perdona el retraso.

 La verdad es que no sé si hay algún estudio de datos que avale ese descenso de la humedad en niveles bajos. De todas formas, me parece que medir correctamente la humedad media a nivel global es algo muy difícil, dada su gran variabilidad espacial y temporal, así como la alta velocidad a la que se producen esos cambios. Más difícil todavía me parece determinar una pequeña tendencia en un sentido u otro. De todas formas, si la teoría de Miskolczi es correcta, la respuesta a tu pregunta debería ser afirmativa.

Vamos a centrarnos en una tormenta aislada. Sabemos que la cantidad de precipitación que produce es mayor que la cantidad total de agua precipitable que dan los sondeos, y esto es porque el aire que pasa a formar parte de la tormenta siempre procede de niveles bajos y, por tanto, es bastante rico en humedad. Si por efecto de los gases de invernadero la temperatura es un poco más alta, el aire, si hay un suministro suficiente de agua, tendrá una humedad absoluta mayor. Con más calor y humedad, la tormenta que se produzca será más intensa y podrá transformar en precipitación una cantidad de vapor de agua de niveles bajos que será mayor que la cantidad de inicial. Por otra parte, habrá más tormentas, con lo que este efecto se acentúa. Como resultado, el ciclo del agua se hace más rapido e intenso y la humedad absoluta en niveles bajos sufre oscilaciones locales más intensas que antes del calentamiento. En estas condiciones, la medida de un valor medio global de humedad se hace todavía más difícil. Además, como el efecto de este proceso es volver al equilibrio inicial, la diferencia que pudiese  apreciarse nunca sería muy grande.

También podemos ver el proceso al revés, es decir, suponiendo que los gases de efecto invernadero han disminuido y que la temperatura desciende. En este caso, con aire más frío, hay menos contenido de humedad absoluta; entonces se producirán menos tormentas y menos intensas, con lo que el vapor de agua atmosférico no se renueva y tiende a mantenerse constante en un valor promedio algo mayor que  el inicial. El resultado es un ciclo del agua más lento y menos intenso. En este caso de menor variabilidad quizá sería más fácil determinar ese valor promedio de la humedad atmosférica global. De todas formas, como el proceso hace que se vuelva al equilibrio,  nunca sería posible encontrar una diferencia apreciable con los valores iniciales.
 

¿Y una posible expansión de la célula de Hadley aumentando así la subsidencia? Creo rotundamente que donde se encuentra la mayor sensibilidad en el contenido del Vapor de agua global es en latitudes subtropicales. Por una lado, más cerca al Ecuador, pocos cambios de temperatura; ya sea por forzamiento natural o supuestamente antropogénico. Mientras, cercano a los polos, más sensibilidad existe a los cambios climáticos, pero al mismo tiempo, menos contenido de vapor de agua habrá. Es más, si la célula de Hadley se ha expandido (en promedio), lo propio haría el frente polar. Por lo que más desplazado al más al Norte, menos vapor de agua.

Algo sobre tormentas: Una tormenta de convección elevada (mira, la primera vez que uso el término de Nimbus) está menos capacitada para que un embolsamiento de aire frío pueda expandirse hasta la superficie. Así son menos eficientes en magnitud y grado de organización. Deberían así contener menos agua precipitable en su sistema interno. Si una cantidad de vapor de agua lo capta la formación de tormentas de convección elevada, aumentaría el vapor de agua en los niveles altos y reduce el ciclo hidrológico (una pequeña fracción). Seca así las capas bajas, especialmente las continentales no demasiado alejado de costa. Pero es tan hipotético...

Opino que la clave está en las latitudes subtropicales. Incluso aumentando el vapor de agua global, puede no calentar la atmósfera, ya que si las latitudes sobtropicales a la vez se hubieran secado, como debe de ser ahí el lugar de mayor absorción del vapor de agua, la atmósfera se debería de haber enfriado, o al menos esa retroalimentación positiva del vapor de agua no se produciría (de hecho, creo que así está siendo).

Por si fuera poco. Si la célula de Hadley se ha expandido (como dice algún canario: "Ya no hay borrascas como las de antes (que yo no estoy del todo de acuerdo)") la presión de vapor de distintas estaciones de las islas ha aumentado ligeramente, como así ha sido. Esto concuerda con que la capa límite marina se podría haber comprimido, llegando antes a la saturación de la capa al ser más estrecha. Pero a la vez, puede descender el vapor de agua global, ya que esto es solo un mero hecho local (sin despreciar que ha ocurrido en capas bajas, nivel de mayor capacidad para contener vapor de agua).

Por cierto, lo del agua precipitable de los sondeos (PWAT), creo que se refiere a la cantidad de agua que precipitaría en una columna troposférica, si exprimiéramos todo el vapor de agua contenida en ella. Pero una nube, está continuamente abosorbiendo, condensando, evaporando y a veces, precipitando el vapor de agua.