Friday, August 8, 2014

"Como un ascensor gigante a la estratosfera" (Traducción)


Alfred Wegener Institute
Potsdam, 3 de abril 2014
(Traducción libre por Oscar A. Escobar – 31 de Julio 2014)

Los resultados recientes de una investigación muestran que un agujero atmosférico sobre la zona tropical del Pacífico occidental está reforzando el agotamiento del ozono en las regiones polares y podría tener una influencia significativa sobre el clima de la Tierra.


Potsdam, 3 de abril 2014. Un equipo internacional de investigadores dirigidos por el científico Dr. Markus Rex del Instituto Alfred Wegener en Potsdam ha descubierto un fenómeno atmosférico hasta ahora desconocido en los Mares del Sur. Sobre la zona tropical del Pacífico occidental existe un agujero natural invisible, que se extiende por varios miles de kilómetros en la capa que, en virtud de su composición química,  impide el transporte de la mayoría de las sustancias naturales y de origen humano hacia la estratosfera. Como en un ascensor gigante, muchos compuestos químicos emitidos sobre tierra por lo tanto pasan sin ser filtrados a través de esta llamada "capa de detergente" de la atmósfera. Los científicos llaman a esta capa el "escudo OH". El fenómeno recién descubierto en los Mares del Sur aumenta el agotamiento del ozono en las regiones polares y podría tener una influencia significativa sobre el clima futuro de la Tierra - también por el aumento de la contaminación del aire en el sudeste asiático.  


Al principio el Dr. Markus Rex sospechaba que había una serie de mediciones erróneas. En octubre del 2009, el físico atmosférico del Instituto Alfred Wegener, Centro Helmholtz para la Investigación Polar y Marina (AWI) estaba a bordo del buque de investigación alemán "Sonne" para medir trazas de sustancias en la atmósfera en la zona tropical del Pacífico Occidental. Probado y comprobado mil veces, las sondas de ozono que envió hacia el cielo tropical con un globo de investigación cada 400 kilómetros reportaron - nada. O para ser más exactos: casi nada. Las concentraciones de ozono en sus mediciones se mantuvieron casi siempre por debajo del límite de detección de aprox. 10 ppbv * en todo el rango vertical desde la superficie de la Tierra hasta una altitud de alrededor de 15 kilómetros. Normalmente las concentraciones de ozono en esta parte de la atmósfera son de tres a diez veces superiores.


Aunque los valores bajos a una altitud de alrededor de 15 kilómetros se habían dado a conocer desde unas  mediciones anteriores en la zona periférica a la zona tropical del Pacífico Occidental, la ausencia total de ozono a todas las alturas fue sorprendente. Sin embargo, después de un corto período de dudas y varias pruebas a los instrumentos el especialista de ozono reconocido mundialmente se dio cuenta de que se encontraba frente un fenómeno todavía desconocido para la ciencia. Después de unos años más de investigación y después de la participación de otros colegas llegó la confirmación: Markus Rex y su equipo a bordo del "Sonne" habían encontrado un agujero natural gigante sobre los mares tropicales del Sur, situado en una capa especial de la atmósfera inferior conocida como el "escudo OH". Los resultados de la investigación sobre el mínimum del OH recién descubierto se publicarán en breve en la revista "Atmospheric Chemistry and Physics", con el Instituto de Física Ambiental de la Universidad de Bremen y otras instituciones de investigación internacionales como socios.


"A pesar de que para la mayoría de la gente el cielo parece ser un espacio ampliamente uniforme, está compuesto de capas química y físicamente muy diferentes," Markus Rex explica la compleja composición de la atmósfera. Las capas de aire cerca del suelo contienen cientos o incluso miles de compuestos químicos. Esta es la razón por la cual el invierno y la primavera, las montañas y el mar, la ciudad y los bosques tienen un olor característico. La gran mayoría de estas sustancias se reducen a compuestos solubles en agua en los kilómetros inferiores de la atmósfera y, posteriormente, son enjuagados por la lluvia. Puesto que estos procesos requieren la presencia de una cierta sustancia química, el hidroxilo llamado (= OH) radical, esta parte de la atmósfera se llama el "escudo OH". Actúa como una enorme lavadora atmosférica en la que OH es el detergente.


El escudo OH es parte de la troposfera, como es llamada la parte inferior de la atmósfera. "Sólo unos pocos compuestos, de vida extremadamente larga se las arreglan para encontrar un camino a través del escudo OH", dice Rex ", entonces también pasan a través de la tropopausa y entran en la estratosfera." La tropopausa se ​​refiere a la capa límite entre la troposfera y la siguiente capa de la atmósfera por encima de ella, la estratosfera. Particularmente las sustancias que entran en la estratosfera desarrollan un impacto global. La razón de esto es que una vez que han alcanzado la estratosfera, sus productos de degradación se mantienen allí durante muchos años y se extienden por todo el globo.
Los compuestos químicos de vida extremadamente larga encuentran forma de llegar a la estratosfera, incluso cuando el escudo OH está intacto. Estos incluyen el metano, el óxido nitroso ("gas de la risa"), halones, bromuro de metilo y los clorofluorocarbonos (CFC), los cuales son conocidos como "asesinos de ozono", ya que juegan un papel importante en la reducción del ozono en las regiones polares.


Después de muchos años de investigación los científicos  ahora comprenden muy bien el complicado proceso del agotamiento del ozono estratosférico. "Aun así las medidas de las tasas de agotamiento del ozono  eran a menudo un poco mayores de lo que se calculaba teóricamente en nuestros modelos", un problema sin resolver a lo largo de la investigación atmosférica señala Markus Rex. "A través del descubrimiento del agujero de OH en la zona tropical del Pacífico occidental, presumiblemente hemos hecho una contribución a la solución de este rompecabezas." Y al mismo tiempo, descubrimos un fenómeno que plantea una serie de preguntas nuevas para la política climática. Los investigadores ahora están abordando estas cuestiones en un nuevo proyecto de investigación financiado por la UE con alrededor de 9 millones de euros, es decir, "StratoClim", que es coordinado por el Instituto Alfred Wegener. Dentro de este proyecto junto con el Instituto de Física Ambiental de la Universidad de Bremen se establecerá una nueva estación de vigilancia en la zona tropical del Pacifico este.


"Tenemos que darnos cuenta", nos recuerda el físico atmosférico de Potsdam ", que los compuestos químicos que entran en la estratosfera siempre tienen un impacto global." Gracias al agujero en la OH que los investigadores descubrieron sobre el Pacífico tropical, mayores cantidades de hidrocarburos bromados pueden llegar a la estratosfera que en otras partes del mundo. Aunque su ascenso tiene lugar en la zona tropical del Pacífico occidental, estos compuestos amplifican el agotamiento del ozono en las regiones polares. Desde que los científicos identificaron el fenómeno y lo tomaron en cuenta en el modelado de la disminución del ozono estratosférico, sus modelos han correspondido excelentemente con los datos de medidas actuales.


Sin embargo, no son sólo los hidrocarburos bromados los que entran en la estratosfera sobre la zona tropical del Pacífico Occidental. “Esta región se puede imaginar como un ascensor gigante hacia la estratosfera", afirma Markus Rex usando una acertada comparación. Otras sustancias también suben aquí en grado aún desconocido, mientras que son interceptadas en mayor medida por el escudo OH en otras partes del planeta. Un ejemplo es el dióxido de azufre, que tiene un impacto significativo en el clima.  


Las partículas de azufre en la estratosfera reflejan la luz solar y por lo tanto actúan antagónicamente a los gases atmosféricos de efecto invernadero como el CO2, que capturan el calor del sol en la Tierra. En pocas palabras, mientras que los gases de invernadero en la atmósfera calientan el planeta, las partículas de azufre en la estratosfera tienen un efecto de enfriamiento. "El sudeste asiático se está desarrollando rápidamente en términos económicos", explica Markus Rex un problema dado poca atención hasta la fecha. “Sin embargo, al contrario de la mayoría de los países industrializados, hasta ahora se ha invertido poco en la tecnología de filtración. Es por eso que en la actualidad las emisiones de dióxido de azufre están aumentando considerablemente en esta región”.


 Si se tiene en cuenta que el dióxido de azufre también puede llegar a la estratosfera a través del agujero de OH en la zona tropical del Pacífico occidental, rápidamente se hace evidente que el ascensor atmosférico sobre los mares del Sur no sólo aumenta el agotamiento del ozono, sino que puede influir en el clima de toda la Tierra . De hecho, la capa de aerosol en la estratosfera, que también se compone de partículas de azufre, parece haberse hecha más gruesa en los últimos años. Los investigadores no saben todavía si aquí existe una conexión.

Pero ¿no sería un golpe de suerte, si los contaminantes del aire provenientes del sudeste asiático fueran capaces de mitigar el calentamiento climático? "De ninguna manera", Markus Rex sacude  vigorosamente la cabeza. "El agujero de OH en los Mares del Sur es, sobre todo, una prueba más de lo complejo que son los procesos climáticos. Y todavía estamos muy lejos de estar en condiciones de evaluar las consecuencias de una mayor entrada de azufre a la estratosfera. Por lo tanto, debemos hacer lo mejor que podamos todo lo posible para entender los procesos en la atmósfera y evitar cualquier forma de manipulación consciente o inconsciente que tendría un resultado desconocido”. 


Antecedentes:

¿Por qué hay un agujero OH sobre el Pacífico Occidental?

El aire en la zona tropical del Pacífico Occidental es extremadamente limpio. Las masas de aire en esta área son transportadas por los vientos alisios a través de la enorme extensión del Pacífico y durante mucho tiempo no tienen contacto con los bosques y otros ecosistemas terrestres que producen innumerables hidrocarburos  de vida corta y los sueltan en el aire. Bajo estas condiciones de aire limpio el OH se forma a partir del ozono en gran parte a través de una transformación química. Si no existe casi ningún ozono en la atmósfera inferior (= troposfera), como es el caso en el Pacífico occidental, solo poco OH puede producirse. El resultado es un agujero de OH.


El ozono, a su vez, se forma en la atmósfera inferior sólo si allí existe suficiente óxido de nitrógeno.  Grandes cantidades de compuestos de óxido de nitrógeno son producidas, en particular, por las intensas tormentas eléctricas sobre la tierra. Sin embargo, las masas de aire en la zona tropical del Pacífico Occidental no son expuestas a ningunas tormentas tropicales continentales por mucho tiempo durante su transporte a través del gran océano. Y la actividad de los rayos en las tormentas sobre el océano es relativamente pequeña. A la misma vez, el tiempo de vida del ozono atmosférico es corto debido a las condiciones excepcionalmente cálidas y húmedas en la zona tropical del Pacífico Occidental. En esta región del Mar del Sur las temperaturas de la superficie del océano son más altas que en cualquier otro lugar en nuestro planeta, lo que hace que el aire no sólo sea bastante cálido, sino  también bastante húmedo. El ozono se pierde de este modo de forma rápida, en especial directamente encima del agua. Y debido a la falta de compuestos de óxido de nitrógeno se forma posteriormente poco ozono. La Mezcla rápida en columna vertical en las áreas de convección que existe en todas partes sobre el océano cálido  donde el aire caliente asciende se encarga del resto. Al final, no queda ozono en toda la columna de aire en la troposfera. Y sin ozono (véase más arriba) la formación de OH es suprimida.

 ¿Qué impacto tiene el agujero OH sobre el Pacífico Occidental?

La molécula OH también es llamada el detergente de la atmósfera. Casi la totalidad de las miles de diferentes sustancias químicas producidas por la gente, animales, plantas, hongos, algas o microorganismos en el suelo o en los océanos reaccionan rápidamente con el OH y se descomponen en este proceso. Por lo tanto, prácticamente ninguna de estas sustancias llega a la estratosfera. Sin embargo, en la zona del agujero OH, una parte mayor de esta variada mezcla química puede entrar en la estratosfera.

Y las emisiones locales pueden desplegar un impacto global, sobre todo si llegan a la estratosfera. Allí se extienden a nivel mundial y pueden influir en la composición del aire durante muchos años - con consecuencias de largo alcance para la química del ozono, la formación de aerosoles y el clima.  

¿Por qué no fue descubierto el agujero OH antes?

La zona tropical del Pacífico Occidental es una de las regiones más remotas de nuestro planeta. Esa es la razón por la que extensas mediciones de la composición del aire aún tienen que llevarse a cabo en este lugar. Aquí  también hay mucho más espacio que en lo que de otra forma es una densa red de estaciones de medición de ozono a nivel mundial. Incluso en las últimas mediciones de las secciones periféricas de la región que ahora son investigadas se mostraron valores mínimos de ozono en la zona de la troposfera superior, pero no los valores constantemente bajos que ahora han sido encontrados a través de toda la profundidad de la troposfera. El fenómeno recién descubierto se revela en toda su magnitud sólo a través de las mediciones que se realizaron por primera vez a tal grado de extensión y  por lo tanto anteriormente no fue capaz de ser captado en lo absoluto.

* Una parte de ozono por billón por volumen (ppbv) significa que hay una molécula de ozono por cada mil millones de moléculas de aire.

El articulo completo en inglés:
“Like a giant elevator to the stratosphere”

Fotos y graficas: Markus Rex, Alfred Wegener Institute
Gráfica “Air mass elevator to the stratosphere” de Yves Nowak, Alfred Wegener Institute

Gráficas y fotos con descripciones en inglés, disponibles en:


Esta traducción está disponible en Academia.edu:
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