Cuando las nubes se agrupan
Científicos están descubriendo que las nubes agrupadas intensifican las tormentas de forma sorprendente, provocando lluvias torrenciales y mortales, así como inundaciones
Caroline Muller ve las nubes de forma diferente a la mayoría de las personas. Mientras que otros ven esponjosos malvaviscos, algodón de azúcar u objetos grises y tormentosos que se ciernen sobre sus cabezas, Muller ve fluidos que fluyen por el cielo. Visualiza cómo el aire sube y baja, se calienta y se enfría, gira y se arremolina para formar nubes y crear tormentas.
Pero la urgencia con la que Muller, científica climática del Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria, en Klosterneuburg, considera estos enigmas atmosféricos ha aumentado en los últimos años. A medida que nuestro planeta se sofoca con el calentamiento global, las tormentas se vuelven más intensas, a veces descargando dos o incluso tres veces más lluvia de la esperada. Tal fue el caso en Bahía Blanca, Argentina, en marzo de 2025: casi la mitad de la precipitación media anual de la ciudad cayó en menos de 12 horas, provocando inundaciones mortales.
Los científicos atmosféricos llevan mucho tiempo utilizando simulaciones por computadora para estudiar cómo la dinámica del aire y la humedad puede producir diferentes tipos de tormentas. Sin embargo, los modelos existentes no habían explicado completamente la aparición de estas tormentas más intensas. Una teoría de hace aproximadamente 200 años describe cómo el aire más cálido retiene más humedad que el aire más frío: un 7% adicional por cada grado Celsius de calentamiento. Pero en los modelos y las observaciones meteorológicas, los científicos climáticos han observado precipitaciones que superan con creces este aumento previsto. Y esas tormentas pueden provocar graves inundaciones cuando las lluvias torrenciales caen sobre suelos ya saturados o siguen a olas de calor húmedas.
Las nubes, y la forma en que se agrupan, podrían ayudar a explicar lo que está sucediendo.
Un creciente número de investigaciones, iniciadas por Muller hace más de una década, está revelando varios procesos a pequeña escala que los modelos climáticos habían pasado por alto anteriormente. Estos procesos influyen en la forma en que las nubes se forman, se agrupan y persisten, de manera que pueden amplificar las fuertes lluvias y alimentar tormentas más grandes y duraderas. Las nubes tienen una "vida interna", dice Muller, "que puede fortalecerlas o ayudarlas a permanecer vivas durante más tiempo".
Otros científicos necesitan más pruebas convincentes, ya que las simulaciones por computadora que utilizan los investigadores para estudiar las nubes reducen el planeta Tierra a su forma más simple y uniforme, conservando sus características físicas esenciales, pero sin parecerse mucho al mundo real.
Ahora, sin embargo, se vislumbra una comprensión más profunda. Los modelos climáticos globales de mayor resolución pueden finalmente simular las nubes y las tormentas destructivas que forman a escala planetaria, lo que ofrece a los científicos una imagen más realista. Al comprender mejor las nubes, los investigadores esperan mejorar sus predicciones de lluvias extremas, especialmente en los trópicos, donde se producen algunas de las tormentas eléctricas más feroces y donde las proyecciones de precipitaciones futuras son más inciertas.
Primeras pistas sobre la agrupación de nubes
Todas las nubes se forman en aire húmedo y ascendente. Una montaña puede impulsar el aire hacia arriba, al igual que un frente frío. Las nubes también pueden formarse a través de un proceso conocido como convección: el vuelco del aire en la atmósfera que comienza cuando la luz solar, la tierra cálida o el agua templada calientan el aire desde abajo. A medida que el aire cálido asciende, se enfría y condensa el vapor de agua que transportaba hacia arriba en gotas de lluvia. Este proceso de condensación también libera calor, lo que alimenta las tormentas turbulentas.
Pero las nubes siguen siendo uno de los eslabones más débiles de los modelos climáticos. Esto se debe a que los modelos climáticos globales que utilizan los científicos para simular escenarios de calentamiento futuro son demasiado imprecisos para captar las corrientes ascendentes que dan lugar a las nubes o para describir cómo se arremolinan en una tormenta —y mucho menos para explicar los procesos microfísicos que controlan la cantidad de lluvia que cae de ellas a la Tierra—.
Para intentar resolver este problema, Muller y otros científicos con ideas afines recurrieron a simulaciones más sencillas del clima de la Tierra que son capaces de modelar la convección. En estos mundos artificiales, cada uno con la forma de una caja poco profunda, normalmente de unos cientos de kilómetros de ancho y decenas de kilómetros de profundidad, los investigadores jugaron con réplicas de atmósferas para ver si podían averiguar cómo se comportaban las nubes en diferentes condiciones.
Curiosamente, cuando los investigadores ejecutaron estos modelos, las nubes se agruparon espontáneamente, a pesar de que los modelos no tenían ninguna de las características que suelen empujar a las nubes a agruparse: ni montañas, ni viento, ni rotación terrestre, ni variaciones estacionales en la luz solar. "Nadie sabía por qué ocurría esto", afirma Daniel Hernández Deckers, científico atmosférico de la Universidad Nacional de Colombia, en Bogotá.
En 2012, Muller descubrió una primera pista: un proceso conocido como enfriamiento radiativo. El calor del Sol que rebota en la superficie de la Tierra se irradia de nuevo al espacio, y donde hay pocas nubes, se escapa más radiación —lo que enfría el aire—. Los puntos fríos crean flujos atmosféricos que empujan el aire hacia regiones más nubladas, atrapando más calor y formando más nubes. Un estudio de seguimiento realizado en 2018 demostró que, en estas simulaciones, el enfriamiento radiativo aceleraba la formación de ciclones tropicales. "Eso nos hizo darnos cuenta de que, para comprender las nubes, hay que fijarse también en lo que hay a su alrededor, fuera de las nubes", afirma Muller.
Una vez que los científicos comenzaron a observar no solo el exterior de las nubes, sino también su parte inferior y sus bordes, descubrieron otros procesos a pequeña escala que ayudan a explicar por qué las nubes se agrupan. Los diversos procesos, descritos por Muller y sus colegas en el Annual Review of Fluid Mechanics, reúnen o mantienen juntas bolsas de aire cálido y húmedo, de modo que se forman más nubes en regiones ya nubladas. Estos procesos a pequeña escala no se habían comprendido mucho antes porque a menudo quedan ocultos por patrones climáticos más amplios.
Hernández Deckers ha estado estudiando uno de estos procesos, denominado arrastre —que consiste en la turbulenta mezcla de aire en los bordes de las nubes—. La mayoría de los modelos climáticos representan las nubes como una columna constante de aire ascendente, pero en realidad "las nubes son como una coliflor", afirma. "Hay mucha turbulencia y hay burbujas (de aire) dentro de las nubes". Esta mezcla en los bordes afecta a la evolución de las nubes y al desarrollo de las tormentas eléctricas; puede debilitar o fortalecer las tormentas de diversas maneras, pero, al igual que el enfriamiento radiativo, favorece a que más nubes se formen en grupos en regiones que ya son húmedas.
Es probable que estos procesos sean más importantes en las tormentas de las regiones tropicales de la Tierra, donde existe mayor incertidumbre sobre las precipitaciones futuras. (Por eso Hernández Deckers, Muller y otros tienden a centrar sus estudios en esas regiones). Los trópicos carecen de los frentes fríos, las corrientes en chorro y los sistemas espirales de alta y baja presión que dominan los flujos de aire en latitudes más altas.
Desde los niveles más bajos de la atmósfera hasta las regiones más altas conocidas como troposfera libre, varios fenómenos contribuyen a la formación y agrupación de las nubes. Entre ellos se incluyen el enfriamiento radiativo (1), en el que el calor solar rebota desde la superficie de la Tierra a través de cielos despejados de vuelta al espacio, provocando el enfriamiento de partes de la atmósfera, así como la mezcla (2) en los bordes de las nubes, que mantiene las nubes unidas. Otros procesos (3 y 4) implican perturbaciones adicionales que pueden afectar al comportamiento de las nubes.
Sobrealimentación de las lluvias intensas
Hay otros procesos microscópicos que tienen lugar dentro de las nubes y que afectan a las precipitaciones extremas, especialmente en escalas de tiempo más cortas. La humedad es importante: las gotas condensadas que caen a través del aire húmedo y nublado no se evaporan tanto en su descenso, por lo que cae más agua al suelo. La temperatura también es importante: cuando las nubes se forman en atmósferas más cálidas, producen menos nieve y más lluvia. Dado que las gotas de lluvia caen más rápido que los copos de nieve, se evaporan menos en su descenso —produciendo, nuevamente, más lluvia—.
Estos factores también ayudan a explicar por qué se puede extraer más lluvia de una nube que el aumento del 7% por grado de calentamiento previsto por la teoría de hace 200 años. "Básicamente, se obtiene un impulso adicional… en nuestras simulaciones, fue casi el doble", afirma Martin Singh, científico climático de la Universidad Monash de Melbourne, Australia.
La agrupación de nubes se suma a este efecto al mantener unido el aire cálido y húmedo, por lo que caen más gotas de lluvia. Un estudio realizado por Muller y sus colaboradores descubrió que las nubes agrupadas intensifican las lluvias extremas de corta duración entre un 30% y un 70%, en gran parte porque las gotas de lluvia se evaporan menos dentro de las nubes empapadas.
Otras investigaciones, entre ellas un estudio dirigido por Jiawei Bao, investigador postdoctoral del grupo de Muller, han descubierto igualmente que los procesos microfísicos que tienen lugar dentro de las nubes influyen considerablemente en los aguaceros rápidos e intensos. Estos aguaceros repentinos se están intensificando mucho más rápidamente con el cambio climático que las lluvias torrenciales prolongadas, y a menudo provocan inundaciones repentinas.
El futuro de las lluvias extremas
Los científicos que estudian la agrupación de las nubes quieren saber cómo cambiará ese comportamiento a medida que el planeta se calienta —y qué significará eso para la incidencia de lluvias torrenciales e inundaciones—.
Algunos modelos sugieren que las nubes (y la convección que las origina) se agruparán más con el calentamiento global —y producirán más precipitaciones extremas que a menudo superarán con creces lo que predice la teoría—. Pero otras simulaciones sugieren que las nubes se congregarán menos. "Parece que todavía hay una variedad de respuestas posibles", afirma Allison Wing, científica climática de la Universidad Estatal de Florida en Tallahassee, que ha comparado varios modelos.
Los científicos están empezando a intentar conciliar algunas de estas inconsistencias utilizando potentes simulaciones por computadora denominadas modelos globales de resolución de tormentas. Estos modelos pueden captar las estructuras finas de las nubes, las tormentas eléctricas y los ciclones, al tiempo que simulan el clima global. Aportan un salto de 50 veces en realismo con respecto a los modelos climáticos globales que suelen utilizar los científicos —pero exigen 30.000 veces más potencia de cálculo—.
Utilizando uno de estos modelos en un artículo publicado en 2024, Bao, Muller y sus colaboradores descubrieron que las nubes en los trópicos se concentraban más a medida que aumentaban las temperaturas, lo que provocaba tormentas menos frecuentes, pero más grandes, más duraderas y que, a lo largo de un día, descargaban más lluvia de lo que se esperaba según la teoría.
Sin embargo, ese trabajo se basó en un solo modelo y simuló condiciones de un único momento futuro: el año 2070. Según Bao, los científicos necesitan realizar simulaciones más largas utilizando modelos que resuelvan mejor las tormentas, pero muy pocos equipos de investigación pueden permitírselo. Son tan intensivas desde el punto de vista computacional que suelen ejecutarse en grandes centros informáticos centralizados, y los científicos organizan ocasionalmente "hackatones" para procesar y compartir datos.
Los investigadores también necesitan más observaciones del mundo real para resolver algunas de las mayores incógnitas sobre las nubes. Aunque una serie de estudios recientes que utilizan datos satelitales relacionaron la agrupación de nubes con lluvias más intensas en los trópicos, existen grandes lagunas de datos en muchas regiones tropicales. Esto debilita las proyecciones climáticas y deja a muchos países mal preparados. En junio de 2025, las inundaciones y los deslaves en Venezuela y Colombia arrasaron edificios y causaron la muerte de al menos una docena de personas, pero los científicos no saben qué factores agravaron estas tormentas porque los datos son muy escasos. "Nadie sabe realmente qué fue lo que lo provocó", afirma Hernández Deckers.
Se están obteniendo nuevos datos granulares. Wing está analizando las mediciones de precipitaciones de un buque de investigación alemán que atravesó el océano Atlántico tropical durante seis semanas en 2024. El radar del barco cartografió los cúmulos de convección asociados a las tormentas por las que pasó, por lo que el trabajo debería ayudar a los investigadores a ver cómo se organizan las nubes sobre vastas extensiones del océano.
Y se vislumbra una visión aún más global. La Agencia Espacial Europea tiene previsto lanzar dos satélites en 2029 que medirán, entre otras cosas, los vientos cercanos a la superficie que agitan los océanos de la Tierra y rozan las cimas de las montañas. Quizás, esperan los científicos, los datos que envíen estos satélites permitan finalmente comprender mejor la agrupación de nubes y las lluvias más intensas que caen de ellas.
Este artículo apareció originalmente en Knowable en español , una publicación sin ánimo de lucro dedicada a poner el conocimiento científico al alcance de todos. Suscríbase al boletín de Knowable en español.