Con el avión de investigación hacia las nubes tormentosas

Cuando Joachim Curtius habla del proyecto germano-brasileño CAFE-Brazil, el científico atmosférico se entusiasma. Permaneció 60 días en la ciudad tropical brasileña de Manaos, en la región amazónica, para realizar mediciones sobre la selva tropical con el avión de investigación HALO, junto con otros 70 científicos. Fue impresionante, asegura Curtius, profesor de la Universidad Goethe en Fráncfort del Meno. Y realmente ha merecido la pena: “Disponemos ahora de un fantástico banco de datos.”

Vuelos de investigación también sobre África Occidental y Australia

“CAFE-Brazil” no tiene nada que ver con el café, como uno podría pensar. Se trata de la abreviatura de la serie de expediciones “Chemistry of the Atmosphere Field Experiment”. Esta gran expedición, dirigida por el Instituto Max Planck de Química de Maguncia, consta de tres partes. La “campaña” en Brasil, como la denominan los investigadores, constituía ya la segunda parte. En 2018, el equipo recopiló datos sobre África Occidental y el Atlántico (CAFE-África), y a finales de 2023 comenzará desde Cairns, en el noreste de Australia, para observar más de cerca la atmósfera del Pacífico (CAFE-Pacífico).

Junto al Instituto Max Planck de Química y la Universidad Goethe de Fráncfort, también participan el Centro de Investigación de Jülich, el Instituto de Tecnología de Karlsruhe, el Centro Aeroespacial Alemán (DLR), así como la Universidad de São Paulo y el Instituto Brasileño de Investigaciones Espaciales. Con su serie de expediciones, los investigadores tratan de comprender con mayor precisión los procesos químicos naturales que se desarrollan en la atmósfera. Para ello sobrevuelan regiones con condiciones limpias y vírgenes: sobre el “Océano Azul” de los océanos del mundo y el “Océano Verde” de la mayor selva tropical del planeta.

Los resultados recopilados se comparan entre sí, y también con los datos obtenidos en condiciones de polución. De este modo se puede determinar, por ejemplo, cómo afecta a la atmósfera la contaminación atmosférica. Esta investigación de campo es importante para lograr una mayor precisión de los modelos climáticos con los que trabaja la investigación climática. “El proyecto también es muy importante para la protección de la selva tropical”, afirma el profesor de física Paulo Artaxo, de la Universidad de São Paulo.

El proyecto estaba previsto que comenzara en Brasil en 2020. Pero entonces estalló la pandemia de covid y hubo que aplazar la expedición. A finales de 2022 llegó el momento esperado. Era el momento ideal, porque diciembre marca el final de la temporada de incendios en Brasil, antes de que empiece la temporada de lluvias en enero. Esto significa que apenas se registran incendios forestales y, por tanto, que el aire que necesitan los investigadores está limpio. En otras épocas del año, con muchos incendios, puede haber tanta suciedad sobre el Amazonas como sobre una gran ciudad, debido a las partículas de hollín.

Hasta diez horas en el aire

El equipo contaba con el avión de investigación HALO (High Altitude and Long Range Research Aircraft), operado por el Centro Aeroespacial Alemán. El aparato puede permanecer en vuelo hasta diez horas y alcanzar altitudes de hasta 15 kilómetros. Esto les permitió realizar mediciones, tanto por encima de la línea de árboles, a 300 metros, como a altitudes muy elevadas. La aeronave realizó cuatro círculos a baja altura alrededor de la torre de investigación ATTO, donde se recopilan datos similares.

Para la misión CAFE-Brazil, HALO contó con 19 instrumentos de medición que enviaron a tierra 51 parámetros diferentes durante el vuelo, incluidos datos sobre aerosoles, compuestos orgánicos volátiles, óxidos de azufre y nitrógeno, monóxido de carbono, metano, ozono, radicales libres y agua. “Algunos aparatos los hemos desarrollado nosotros mismos”, comenta Joachim Curtius. “Están expuestos a condiciones extremas, como una elevada humedad, grandes diferencias de presión y frío intenso a gran altitud.” 

La gran cantidad de instrumentos no dejaba mucho espacio en la aeronave, por lo que sólo podían volar cuatro personas a la vez. Curtius se hizo cargo de la planificación del vuelo desde tierra. Fueron días muy largos para todos. Antes de despegar de Manaos para un vuelo de diez horas, hicieron falta cuatro horas de preparación para comprobar y preparar los instrumentos. Al vuelo siguieron dos horas de análisis. Para hacer frente a la carga de trabajo, los investigadores trabajaron en dos turnos y entremedias también pasaron varios días en tierra. En total, completaron 143 horas de vuelo, algunas de ellas durante la noche.

 Una de las áreas de interés fueron las tormentas eléctricas, que se producen casi todos los días durante la estación de lluvias en la región amazónica. Con la colaboración de los meteorólogos brasileños, todas las mañanas se realizaba un briefing meteorológico para poder dirigir el avión específicamente hacia las nubes de tormenta. Allí se producen corrientes ascendentes muy fuertes. Al igual que en un ascensor, las partículas de gases residuales emitidas por la selva tropical son impulsadas hacia arriba. “Nos interesaba especialmente este 'outflow'”, comenta Curtius. En la atmósfera, las partículas se modifican químicamente y se convierten en los llamados núcleos de condensación. Estos son necesarios para que se formen las gotas de lluvia. Esto es de gran importancia para comprender la biosfera de la selva tropical.

La evaluación de los datos continúa desde que el equipo regresara a finales de enero de 2023. Los primeros resultados se esperan para finales de año. El jefe de la campaña, el profesor Dr. Jos Lelieveld, del Instituto Max Planck de Química, está seguro: “Los datos de las mediciones proporcionarán nuevos conocimientos durante años.”