Evaluación de cenizas volcánicas como partículas nucleantes de hielo

VERÓNICA M. TUR; MALENA CONTIZANETTI; MARIA LAURA LOPEZ

Bahía Blanca

Congreso; 108º Reunión Nacional de Física de la Asociación Físic; 2023

Asociación Física Argentina

Los aerosoles afectan al clima de manera directa al dispersar y absorber radiación solar, pero también de manera indirecta al ejercer una fuerte influencia sobre las propiedades microfísicas de las nubes. Este efecto indirecto se debe a que los aerosoles, al actuar como núcleos de condensación de nubes (CCN) en la formación de gotas de agua líquida y como partículas nucleantes de hielo (INP) en la formación de cristales de hielo, modifican las propiedades dinámicas y microfísicas de las nubes. La formación de partículas de nube con la intervención de aerosoles es lo que se denomina nucleación heterogénea. La iniciación de la fase de hielo en las nubes se produce principalmente a causa de este tipo de nucleación, dentro de la cual se encuentra el modo de nucleación heterogénea por inmersión. En este mecanismo la congelación de una gotita de agua se produce cuando hay un aerosol, INP, sumergido en ella.La variabilidad espacial, temporal, morfológica y química de los aerosoles que actúan como nucleantes le confiere gran complejidad al estudio de la nucleación de partículas de nube. En general, los trabajos coinciden en la importancia de los aerosoles minerales y biológicos como INP, y en algunos trabajos, incluso, de aerosoles antropogénicos. El objetivo del presente trabajo fue evaluar el rol de cenizas volcánicas como INP en el modo de inmersión, y se planteó bajo la hipótesis de que tales cenizas afectan favorablemente la formación de hielo en las nubes. Para cumplimentar este objetivo se realizaron experimentos a nivel de laboratorio en una cámara fría aplicando la metodología de congelación de gotas de agua sobreenfriada. Se analizaron muestras de ceniza recolectadas de los volcanes Chaitén, Puyehue y Calbuco, las cuales fueron fraccionadas por tamaño de partícula considerando su distribución granulométrica. Se trabajó con suspensiones de cenizas con concentración 1 mg/ml y volumen de gota de 2,5 µl. En el caso de las cenizas del Chaitén, también se analizaron suspensiones con concentración 0,1 mg/L y 0,04 mg/L. Se consideraron nucleantes efectivos aquellas cenizas volcánicas que, suspendidas en las gotas de agua, provocaron su congelación a temperaturas mayores a las que se produciría la congelación de la gota de agua pura. Como resultado se encontró que las cenizas del volcán Chaitén fueron claramente INP por inmersión en los tamaños <30 µm y <10 µm, en todas las concentraciones analizadas. También resultaron INP las cenizas de volcán Calbuco en la fracción <20 µm y las cenizas del volcán Puyehue <50 µm, aunque en menor medida que las del volcán Chaitén. Mientras que las cenizas del volcán Puyehue en sus fracciones más finas, <10 µm y <20 µm, no resultaron INP. En todos los casos, las muestras más gruesas tuvieron mayor capacidad de nucleación.Estos resultados prueban la importancia de las emisiones de estas cenizas volcánicas como iniciadoras de la fase hielo en las nubes, y permitirán obtener parametrizaciones de las cenizas volcánicas como INP en función de su tamaño y concentración. De esta manera, el presente trabajo contribuye al avance en el conocimiento de la interacción de los aerosoles y las partículas de nube.