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:
