¿Qué es la nucleación?
La nucleación es el paso inicial e imprescindible para que se formen las gotículas de nube y, posteriormente, la precipitación. En la atmósfera, el vapor de agua raramente condensa de forma espontánea (nucleación homogénea) porque necesitaría sobresaturaciones extremas, del orden del 400-500 %. En la práctica, la condensación ocurre sobre partículas sólidas o líquidas microscópicas suspendidas en el aire, denominadas núcleos de condensación de nubes (CCN), que reducen la barrera energética necesaria. Este proceso se conoce como nucleación heterogénea y ocurre con sobresaturaciones modestas, del 0,1-1 %.
Tipos de nucleación atmosférica
Existen dos grandes categorías de nucleación en la atmósfera. La nucleación de fase líquida produce gotículas de agua cuando el vapor condensa sobre CCN (partículas de sal marina, sulfatos, polvo, hollín). La nucleación de fase sólida (nucleación de hielo) produce cristales de hielo y puede ocurrir de varias formas: deposición directa de vapor sobre un núcleo de hielo (IN), congelación por contacto cuando un IN toca una gotícula sobreenfriada, congelación por inmersión cuando un IN está inmerso en una gotícula, o congelación homogénea a temperaturas muy bajas (por debajo de -38 °C) sin necesidad de núcleo.
Importancia para la precipitación y el clima
La nucleación determina cuántas gotículas se forman en una nube y de qué tamaño inicial. Un aire rico en CCN (como el contaminado de zonas urbanas) produce muchas gotículas pequeñas, lo que dificulta la coalescencia y puede inhibir la precipitación. Un aire limpio con pocos CCN (como el oceánico) produce menos gotículas pero más grandes, facilitando la lluvia. Esta relación entre aerosoles y precipitación es un área activa de investigación climática, ya que afecta al balance radiativo de la Tierra a través del efecto indirecto de los aerosoles sobre las nubes.
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