Los aerosoles afectan la condición climática directamente al reflejar la luz solar devolviéndola al espacio e indirectamente al aumentar el número de gotas dentro de las nubes. Estos efectos tienden a enfriar la Tierra, contrarrestando el efecto invernadero. Investigadores (D. Rosenfeld, Science, Vol. 287, 10 March 2000, pág. 1793) han suministrado evidencia obtenida mediante información satelital, que la contaminación por aerosoles suprime la precipitación, haciendo que este efecto indirecto de los aerosoles sea más sustancial que lo que se había pensado anteriormente.

No está claro si los aerosoles alteran el efecto invernadero ligeramente o lo cancelan totalmente; esta duda proviene de la dificultad inherente de cuantificar el impacto de los aerosoles sobre el clima. En contraste con los gases que producen el efecto invernadero, que en general permanecen en la atmósfera un largo tiempo y se encuentran casi uniformemente distribuidos, los aerosoles tienden a estar concentrados cerca de su fuente de origen y son muy variables en el espacio y en el tiempo. Sus tamaños van desde conglomerados constituidos por unas pocas moléculas hasta arena, esporas y partes de insectos; un rango equivalente de tamaño que va desde pelotas de tenis a planetas. Si agregamos a esto otras variables como concentración, composición, propiedades ópticas, solubilidad, actividad como formadores de núcleos de hielo y formas de la partícula, se comprende por qué a pesar de importantes avances, los aerosoles siguen siendo difíciles de caracterizar en cualquier parte de la atmósfera.

La comprensión de cómo los aerosoles modifican las propiedades de las nubes, fue propuesta por Twomey en 1974 (Atmos. Environ, Vol. 8, pág. 1251, 1974). La contaminación aumenta enormemente el número de partículas en la atmósfera (ver Figura 1). Cada gota en la nube se origina en una partícula pre-existente, por lo tanto aumentando el número de partículas aumenta el número de gotas en la nube. Por otra parte, la temperatura y los movimientos atmosféricos presentes en la formación de nubes, controlan más bien la masa de agua que se condensa en las nubes en vez del número de gotitas; así, si hay más gotitas en la nube, ellas serán en promedio más pequeñas. Una nube que contiene partículas más pequeñas tiene una mayor área de superficie sobre las gotitas que una nube con partículas mayores, para la misma cantidad de agua condensada. La densidad óptica de la nube, una medida de la reflectancia de la nube, es directamente proporcional al área de superficie y por lo tanto la contaminación debe llevar a la formación de nubes más reflectantes.

Las ideas de Twomey fueron ignoradas por los que hacen modelos climáticos, hasta que Coakley y colaboradores (Science, Vol 237, 1987, pág. 1020) les recordaron sobre las imágenes satelitales de las estelas de los barcos. Estas estelas se producen cuando los barcos agregan partículas a regiones de atmósferas muy límpidas sobre el océano, estelas (como nubes) que reflejan la luz hacia el espacio. Estas estelas de los barcos seguramente no tienen importancia por sí mismas en el clima, por la pequeña área que cubren, pero sirven para obtener información sobre el impacto potencial de la contaminación por aerosoles sobre las nubes. Los investigadores que hacen modelos han estimado la magnitud del impacto indirecto de los aerosoles sobre las nubes, pero mucho queda por aprender.

Rosenfeld ha demostrado ahora la existencia de una clara influencia de la contaminación por aerosoles sobre la precipitación continental. Hay varios mecanismos por los cuales los aerosoles pueden suprimir la precipitación: la lluvia se produce cuando las gotitas líquidas de las nubes chocan entre sí coalesciendo y formando gotas más grandes. Una gotita típica de nube formada a partir de vapor de agua tiene aproximadamente 10 (m de diámetro. Estas gotitas caen a una velocidad de unos pocos centímetros por segundo y viajan sólo unos pocos centímetros en aire seco antes de evaporarse, esta es la razón porque vemos las nubes suspendidas en la atmósfera. En contraste, una gota típica de lluvia tiene unos pocos milímetros de diámetro, cae a una velocidad de varios metros por segundo y puede caer varios kilómetros a través de aire seco antes de evaporarse. Aproximadamente 106 gotitas de nubes deben chocar y coalescer para formar una gota de lluvia. La velocidad a la cual la gota que cae se "traga" a otras gotitas depende de la velocidad de caída y del área transversal, y lo más probable es que al tocarse con otra en la caída, ambas coalescan. Cada uno de estos procesos varía aproximadamente con la raíz cuadrada del radio de la partícula (gota).

En el ejemplo de la Figura, las gotas de la atmósfera natural (sin contaminar) ocupan aproximadamente 64 veces el volumen de aire - que contiene a otras gotitas - que el que ocupan aquellas gotas de la atmósfera contaminada. Consecuentemente, la nube formada en atmósfera contaminada será mucho menos probable que llegue a formar lluvia.

Un factor complicante es la posible presencia de partículas gigantes solubles en la contaminación, que pueden actuar como semilla para formar gotas más grandes e iniciar el proceso de precipitación. Partículas gigantes solubles se usan como semillas para alimentar las nubes y producir precipitación y hay evidencia de lluvias inducidas por contaminación que contiene este tipo de partículas solubles.

La precipitación puede también formarse en nubes que se encuentran bajo el punto de congelación del agua si se forma hielo. El hielo tiene una presión de vapor más baja que la del agua líquida, así las partículas de hielo crecen rápidamente a grandes tamaños al "robar" vapor de las gotas de agua líquida que las rodean, de esta manera los grandes cristales de hielo coalescen con las gotas de agua y forman lluvia. Cristales de hielo en la baja atmósfera se forman sobre nucleantes de hielo, los que constituyen menos de 1 en 1000 partículas en la atmósfera; los nucleantes de hielo están a menudo compuestos de minerales de arcilla. Muchos aerosoles contaminantes, como los sulfatos, no son nucleantes para el hielo. Una fuente de contaminación podría agregar unos pocos nucleantes de hielo e inducir precipitación. Alternativamente, podría destruir nucleadores ambientales de hielo al cubrirlos con sulfato o agregar tantos nucleadores de hielo que se suprime la precipitación.

Las observaciones satelitales de Rosenfeld indican una reducción sustancial de la precipitación en las vecindades de las fuentes de contaminación. Mayores observaciones satelitales deberían determinar cuán extendida está la influencia de los aerosoles sobre la precipitación, cuánto varía con el tipo de contaminación o con las propiedades de las nubes, además dilucidar el mecanismo por el cual la contaminación afecta las nubes. Este conocimiento permitirá estimar cuán ampliamente extendida es la interacción de los aerosoles en la precipitación de las nubes en nuestro mundo globalmente contaminado.