Publicación en Science: Large-scale self-organisation in dry turbulent atmospheres

El profesor e investigador Pablo Mininni es autor de este trabajo, donde analiza cómo las fluctuaciones turbulentas en las atmósferas planetarias se organizan para crear estructuras más grandes, un proceso que los científicos han estado tratando de comprender durante décadas. En términos más simples, se trata de cómo los movimientos caóticos en la atmósfera se unen para formar patrones más grandes. Si bien la idea de que este proceso es como una cascada en donde la energía fluye de pequeña a gran escala se propuso hace mucho tiempo, no está claro si la idea es aplicable a atmósferas del mundo real, como la de nuestro planeta. 

Mediante simulaciones numéricas, los investigadores descubrieron que, en determinadas condiciones similares a las de la atmósfera terrestre, la energía puede fluir en ambas direcciones, favoreciendo la formación de estructuras más grandes. Este descubrimiento sugiere que incluso en atmósferas realistas existe una tendencia natural a que surja orden a gran escala, lo que proporciona información valiosa sobre cómo se equilibra la energía en la atmósfera de la Tierra y de otros planetas.

Los patrones observados en la atmósfera, que pueden extenderse por miles de kilómetros, son impulsados ​​por dos fuentes principales: el movimiento general del aire alrededor del globo, y la turbulencia en escalas más pequeñas y caóticas dentro de la atmósfera. Es un poco sorprendente porque en la experiencia cotidiana la turbulencia tiende a crear patrones desordenados y de pequeña escala. Pero bajo ciertas condiciones puede ocurrir el proceso opuesto, y el orden puede emerger del desorden. Por eso los científicos están tratando de descubrir cómo se forman estos grandes patrones organizados en la atmósfera terrestre y otros planetas, a pesar de la naturaleza caótica de la turbulencia. Es como intentar comprender cómo puede surgir una estructura grande y ordenada de un proceso caótico.

El profesor del Departamento de Física (UBA) y autor de la publicación, Pablo Mininni, lo explica así: Este es un problema del yin y el yang de la atmósfera, porque hay orden en el desorden, y desorden en el orden. La explicación clásica es que en la atmósfera las estructuras más grandes generan estructuras más chicas. La teoría permitiría que ocurra un proceso opuesto: que estructuras más pequeñas se ordenen y generen estructuras más grandes. Pero nunca se había observado este proceso teórico en situaciones que sean realistas en atmósferas planetarias. Lo que hacemos en este trabajo es mostrar que este proceso también ocurre, así que el orden y el desorden se alimentan entre sí. La ocurrencia de ambos procesos tiene impacto en la forma en la que los modelos de pronóstico tienen que trabajar, y también tiene un impacto en el balance de energía de la atmósfera, que es el equivalente a la ‘contabilidad’ de la energía en la atmósfera: cuánto entra, cuánto sale, y por dónde. Esto tiene un impacto en el entendimiento del cambio climático.