Los inusuales rayos del Ártico son cada vez más frecuentes... y podrían redefinir la región

Los rayos del Ártico solían ser tan inusuales que las personas podían pasar su vida entera sin ver ninguno. Sin embargo, a medida que la región se calienta rápidamente, podrían volverse cada vez más comunes y tener efectos que podrían ir mucho más allá del Ártico.

Un estudio reciente proyecta que la ocurrencia de los rayos en el Ártico podría duplicarse para finales de siglo. Otro estudio sugiere que la cantidad de relámpagos en el Ártico podría haberse triplicado solo en la última década, aunque algunos investigadores dudan de ese resultado.

Los científicos establecen que el incremento de los rayos es una señal preocupante de la rápida aceleración actual del cambio climático, pero también les preocupa el futuro: mayor cantidad de rayos podría desencadenar una cascada de cambios ecológicos que liberaría grandes reservas árticas de carbono en la atmósfera, lo que aceleraría el calentamiento aún más.

“Las cantidades previas [de relámpagos] han sido pequeñas, pero podrían tener un efecto climático realmente grande”, señala Yang Chen, investigador de University of California, Irvine, y autor principal de uno de los nuevos estudios, publicado en Nature Climate Change.

Cada vez más incendios provocados por rayos

En 2002, cuando los investigadores entrevistaron a algunos ancianos de una las comunidades indígenas del Ártico en el noroeste de Canadá, ninguno de los entrevistados pudo recordar haber presenciado más de unas pocas tormentas eléctricas en toda su vida. Una anciana recordó haber visto una única tormenta en la década de 1930 cuando solo tenía cinco años.

Además, en ese entonces, los científicos tampoco pensaban demasiado en los rayos del Ártico. Era tan inusual que hasta los investigadores que habían pasado muchos veranos, décadas, en la región no habían visto ni un rayo.

"La primera vez que llegué a Fairbanks, veía una tormenta eléctrica y me sorprendía", cuenta Uma Bhatt, meteoróloga de University of Alaska, Fairbanks, que ha estudiado el aumento de los rayos en el Ártico y ha vivido en el estado por 22 años.

En 2014 y 2015, algunos de los incendios más grandes que se hayan registrado quemaron vastos sectores de Alaska y de los Territorios del Noroeste en Canadá. Estos incendios fueron provocados por rayos, como más del 90 por ciento de todos los incendios en el Ártico.

A medida que el Ártico se calienta y se seca, las plantas del lugar se vuelven más inflamables. Pero, después de los años 2014 y 2015, Sander Veravebeke, climatólogo en Vrije Universitat de Ámsterdam y coautor de uno de los estudios recientes, se preguntó si a la historia le faltaba una parte: ¿los rayos que provocaban los incendios se estaban volviendo cada vez más comunes?

"Revisé la información de esos años relacionada con los rayos y vi que no era una coincidencia", explica Veravebeke. "Un aumento de los rayos conduce, casi inmediatamente, a mayores incendios".

En un informe de 2017, Veravebeke y sus colegas hallaron que la cantidad de incendios provocados por rayos en Alaska y los Territorios del Noroeste se habían duplicado con creces desde 1975, y, en ambos lugares, se habían alcanzado cantidades récord de igniciones durante las devastadores temporadas de 2014 y 2015.

¿Hay más rayos?

¿Pero realmente había más rayos en el Ártico? Esa resulta ser una pregunta difícil de responder porque no existen registros uniformes y de medición constantes del fenómeno que abarquen todo el Ártico.

Un satélite lanzado en 1995 registró relámpagos polares, pero se retiró en el 2000. Los satélites más nuevos de detección de rayos solo alcanzan las latitudes medias tanto en el norte como en el sur y no llegan hasta los polos.

Las redes terrestres, que utilizan sensores que detectan ondas de radio producidas por los rayos de tormenta, ahora registran los rayos que se producen en casi todo el mundo. Con una red regional en Alaska, Bhatt halló un aumento en la actividad de los rayos de un 17 por ciento entre 1986 y 2015.

Pero los registros de todo el Ártico son escasos, solo abarcan menos de 20 años y, según los climatólogos, todavía no son lo bastante concluyentes para documentar una tendencia sólida.

Hace poco, un equipo de University of Washington examinó los datos de World Wide Lightning Location Network (Red Mundial de Localización de Rayos), una red de sensores terrestres operativa desde 2004. Descubrieron que la cantidad de rayos registrados al norte de los 65 grados aumentó de menos de 50.000 en 2010 hasta aproximadamente 250.000 en 2020. Los investigadores afirman que parte de esta cantidad podría atribuirse al aumento de la cantidad de sensores, pero estiman que los rayos en la región se han triplicado en la última década.

No obstante, otra red mundial de detección de rayos operada por la empresa Vaisala no ha captado este dramático aumento. Global Lightning Database 360, GLD360, (Base de datos mundial de rayos 360) se puso en marcha en 2012, por lo que su registro es más escueto que el del equipo de Washington, pero la red es más sensible, entonces registra más y más débiles rayos que las otras.

A pesar de esto, entre 2012 y 2020, no registraron ningún aumento evidente de la actividad de los rayos, señala Ryan Said, ingeniero de investigación en Vaisala. Y agrega que eso no implica necesariamente que no sea una tendencia, solo que se necesitarán más años de observación para averiguar realmente cómo están cambiando los patrones.

"Este es solo el principio de ese camino", asegura.

La red de rayos de Vaisala ha detectado actividades inusuales en los últimos años. En los veranos de 2019 y 2020, GLD360 registró más de 100 rayos al norte de 85 grados, incluido un aluvión de rayos muy inusuales dentro de las 300 millas náuticas del Polo Norte.

Un futuro con más rayos

Independientemente de si ya hay modificaciones o no, el cambio climático implica que es casi seguro que habrá más rayos en el Ártico, afirma Chen.

Para que se formen rayos, se necesitan algunos ingredientes muy específicos que han sido bastante extraños en el extremo norte, pero que el cambio climático puede convertirlos en más comunes.

En primer lugar, el aire en la superficie tiene que ser cálido y estar cargado de humedad, listo para flotar rápidamente. El aire que se encuentra por encima de este debe ser lo suficientemente frío como para que, cuando el aire caliente salga disparado hacia arriba, su humedad se congele y se convierta en diminutas partículas de hielo. El sistema en su totalidad tiene que ser tan turbulento que el aire se arremoline, se agite y arroje las partículas de hielo con tanta fuerza que desprendan a los electrones y se carguen eléctricamente. Y luego, finalmente, se produce la gran descarga, ya sea dentro de la nube, o entre la nube y el suelo.

Históricamente, la atmósfera del Ártico, fría y relativamente estable, no ha sido propicia para las tormentas eléctricas. Pero las temperaturas del aire en la región han aumentado uno o dos grados centígrados solo en las últimas tres décadas, más rápido que en cualquier otro lugar del planeta. 

Chen y sus colegas, Veravebeke incluido, querían calcular cuántos rayos más podrían provocar las condiciones climáticas cambiantes para finales de siglo. Compararon los datos del satélite que había registrado los rayos en el Ártico en la década de 1990 con los datos meteorológicos del mismo periodo para averiguar qué condiciones atmosféricas se ajustaban mejor a las raras apariciones de rayos en la región.

Los modelos climáticos proyectaron esas condiciones específicas favorables para los rayos y, por extensión, era probable que los rayos (cuya probabilidad es ligeramente diferente de las tormentas eléctricas) se produjeran con una frecuencia casi 1,5 veces mayor sobre la tundra en el futuro y que casi se duplicaran sobre los bosques del norte. Es un cambio relativo mucho mayor que el incremento del 50 por ciento previsto para Estados Unidos continental. A nivel mundial, algunas investigaciones sugieren que podría darse una disminución de la actividad total de rayos para 2100, en parte, porque los trópicos, donde abundan estos fenómenos, podrían calentarse tanto que los cristales de hielo se formarían con menor frecuencia.

No es posible equiparar los datos satelitales que utilizaron Chen y sus colegas para estimar los rayos con las redes terrestres utilizadas para detectar el reciente aumento de la actividad, por lo que los dos resultados no pueden compararse ni integrarse directamente. Sin embargo, ambos ponen de manifiesto que "los rayos son cada vez más importantes en el Ártico", señala Veravebeke.

Pero la preocupación más grande no se centra en los rayos sino en lo que pueden ocasionar. Los incendios forestales pueden liberar el carbono almacenado en los bosques y los suelos. Por ejemplo, los incendios forestales que se dieron en Australia en 2020 emitieron más de 800 millones de toneladas métricas de dióxido de carbono, casi 1,5 veces más que el total anual del país.

Los incendios no solo queman madera que está en la superficie. "La quema es tridimensional", explica Michelle Mack, ecóloga y experta en el Ártico en Northern Arizona University. Queman la materia orgánica del suelo debajo de las llamas de la superficie y el carbono es mucho más abundante en el suelo del Ártico que en otras partes del mundo.  Solo en los pocos centímetros más altos, suele haber décadas de carbono acumulado. Veravebeke indica que los incendios que arrasan con la superficie de estos suelos árticos pueden liberar al menos el doble de carbono que los suelos de California cuando pasan por el mismo fenómeno.

La investigación sugiere que, para finales de siglo, si más rayos provocasen más incendios, la superficie quemada y el carbono emitido por el Ártico podrían aumentar más de un 150 por ciento en relación a las emisiones medias anuales actuales vinculadas a los incendios, que son de aproximadamente 3,4 millones de toneladas métricas de carbono.

Pero la situación podría ser aún peor. Los incendios modifican el ecosistema y facilitan el desplazamiento al norte de los bosques y los arbustos al abrir nuevas áreas para que crezcan.  A su vez, eso incrementa las probabilidades de incendios, porque el material leñoso prende mejor que la tundra. 

Los bosques también son más cálidos y, por consiguiente, más propensos al fuego que la tundra, ya que son más oscuros y absorben más luz solar. Según Chen y sus colegas, si incrementaran los incendios provocados por los rayos y aceleraran la extensión de los bosques hacia el norte, las emisiones de carbono podrían aumentar un 570 por ciento respecto a las actuales, y agregarían unas 23 millones de toneladas métricas de CO2 a la atmósfera cada año, o aproximadamente una quinta parte de lo que se produjo en los incendios catastróficos de California en 2020.

El equipo describió la preocupante cuestión del carbono, aunque no hizo cálculos al respecto: los incendios causados por los rayos también podrían dejar expuesto el permahielo abundante en carbono que subyace a lo largo de 13 millones de kilómetros cuadrados en el Ártico, lo que aceleraría el deshielo y liberaría sus inmensos almacenamientos de carbono. En otras palabras, estaríamos hablando de ese aumento del 570 por ciento en las emisiones de carbono. "Ese es el límite más bajo de los cálculos", concluye Chen.