La capa de ozono en la Antártida
Una molécula de ozono consta de tres átomos de oxígeno en lugar de los dos habituales. Sólo existe en la atmósfera en cantidades ínfimas. Las moléculas de ozono se forman por la interacción de la radiación ultravioleta (UV) del sol con moléculas de oxígeno: Cuando una molécula de O2 se divide, los dos átomos de oxígeno libres se unen a otras moléculas de O2 para formar moléculas de O3.
Como la radiación UV es más intensa a mayor altitud, donde el aire es más fino, es en la estratosfera donde se produce la mayor parte del ozono: Los científicos han calculado que si la capa de ozono descendiera hasta el nivel del mar tendría 3 mm de espesor, mientras que en la Antártida el ozono puede llegar a tener 1 mm de espesor. El ozono de la estratosfera se está agotando a causa de diversos gases de origen humano y se está formando un "agujero" sobre la Antártida.
El agujero de ozono sobre la Antártida
Por NASA's Goddard Space Flight Center [Dominio público], vía Wikimedia Commons
El agujero de ozono es uno de los mayores impactos que el ser humano ha tenido sobre la Antártida. Desde la década de 1940 hasta la de 1990, la rápida industrialización y el aumento del nivel de vida han provocado que los clorofluorocarbonos, hidroclorofluorocarbonos, halones y bromuro de metilo hayan creado un "agujero" en el ozono sobre el continente antártico.
El agujero de ozono fue detectado por los científicos cuando compararon la cantidad de ozono encontrada a principios de la década de 1980 con mediciones que databan de 1956. El agujero varía de tamaño y se forma durante los meses de septiembre y octubre. Todos los inviernos se forma un vórtice polar en la estratosfera sobre la Antártida, con temperaturas que descienden hasta - 85° Celsius en la baja atmósfera. A estas bajas temperaturas se forman nubes de hielo que actúan como lugares donde las sustancias químicas que contienen cloro y bromo se convierten en compuestos que destruyen el ozono.
El estudio de las nubes, clave para entender el agujero de ozono
Concretamente, las nubes estratosféricas polares (PSC) proporcionan superficies para que se produzcan reacciones químicas en las que interviene el cloro, que destruye las moléculas de ozono. Las PSC se forman en torno a los 60º de latitud sur, a una altitud de entre 10 y 25 kilómetros, durante el invierno y principios de la primavera. Las nubes se clasifican en Tipo I y Tipo II en función del tamaño de sus partículas y de su temperatura de formación.
Las PSC de tipo I son mucho más finas que las de tipo II y tienen una temperatura umbral de formación de 5 a 8° Celsius por encima del punto de congelación. Estas nubes están formadas principalmente por gotas de ácido nítrico y ácido sulfúrico, mientras que las de tipo II, también conocidas como nubes nacaradas o de nácar, están compuestas por cristales de hielo y se forman cuando las temperaturas son inferiores al punto de congelación (normalmente por debajo de - 83° Celsius).
A pesar de décadas de investigación, todavía existen lagunas en el conocimiento de las PSC, por ejemplo, en el momento y la duración de los eventos de PSC, su extensión geográfica y distribuciones verticales, lo que afecta a la precisión de los modelos de agotamiento del ozono. En primavera, cuando la luz solar vuelve a la Antártida, comienza la destrucción del ozono en el vórtice polar, que alcanza un máximo a principios de octubre y luego disminuye hasta finales de diciembre.
La capa de ozono nos protege de las radiaciones nocivas
La mayor parte del ozono de la atmósfera terrestre se encuentra entre los 15 y los 30 km de altitud: en la estratosfera, donde absorbe las radiaciones nocivas del sol:
Alrededor del 2% de la luz que emite el sol es en forma de radiación ultravioleta (UV) de alta energía. Parte de esta radiación UV (UV-B) causa daños a los seres vivos, como quemaduras solares, cáncer de piel y lesiones oculares. La cantidad de radiación UV sola que llega a la Tierra en cualquier lugar depende de la posición del sol sobre el horizonte, la cantidad de ozono en la atmósfera y los niveles locales de nubosidad y contaminación. Con la formación de un agujero de ozono sobre la Antártida, los científicos registran grandes aumentos de UV-B durante la primavera antártica.
Acuerdo mundial para detener las sustancias químicas destructoras de la capa de ozono
Desde la firma del Protocolo de Montreal en 1989, en el que se fijaron plazos para reducir y eliminar la producción y el uso de sustancias que agotan la capa de ozono, se ha producido una reducción significativa de las sustancias químicas destructoras de la capa de ozono en la atmósfera, y se espera que la capa de ozono sobre la Antártida vuelva a los niveles de 1980 en algún momento de la segunda mitad del sigloXXI. No obstante, el momento de la recuperación es incierto debido a la incertidumbre de los modelos utilizados para proyectar los cambios futuros.
El agujero de ozono cada vez más pequeño
Según un estudio reciente, el agujero de ozono que se encuentra sobre su cabeza durante una expedición a la Antártida muestra indicios de una disminución de tamaño basada en 15 años de observaciones terrestres y por satélite, con un tamaño del agujero de ozono en 2014 menos grave en comparación con la media de 1995-2005. Según el estudio, el agujero de ozono era de 20,9 kilómetros cuadrados, el sexto más pequeño del periodo 1991-2004, y los datos muestran que desde 1998 el agujero de ozono se está reduciendo a un ritmo de 0,17 kilómetros cuadrados al año.
Sin embargo, no está claro cuál es la causa de la reducción del agujero de ozono. Las sustancias que agotan el ozono estratosférico antártico se estiman utilizando el cloro estratosférico efectivo equivalente (CESE), que es una combinación de cloro y bromo. Para calcular el EESC se utiliza una media de 5,2 años y, desde el pico alcanzado en 2000-2002 de 3,70 partes por billón (ppb), el EESC ha disminuido a 3,49 ppb: un descenso de 0,34 ppb o del 9%. Esto significa que los niveles del CESE han descendido un 20% hasta el nivel de 2,05 ppb de 1980, año considerado por los investigadores como el "periodo anterior al agujero de ozono".
La relación entre la capa de ozono y el clima
La División Antártica Australiana ha estado investigando cómo la recuperación de la capa de ozono producirá importantes retroalimentaciones en el clima de la superficie de la Antártida y del hemisferio sur durante el resto del sigloXXI, en términos de cambios en los ciclos estacionales y en las tendencias a largo plazo de la temperatura y el viento.
Para comprender mejor este fenómeno, la Australian Antarctic Division está desarrollando un modelo climático químico a través del Australian Community Climate Earth System Simulator (ACCESS). ACCESS incorpora el modelo de Química y Aerosoles del Reino Unido (UKCA). El principal objetivo del proyecto ACCESS de Australia es proporcionar análisis y asesoramiento sobre los efectos de la retroalimentación de la recuperación del ozono en el clima del hemisferio sur. Concretamente, el proyecto pretende incorporar plenamente el modelo químico UKCA al modelo ACCESS y comparar los resultados con escenarios estándar con observaciones históricas a escala regional.
Investigación australiana sobre la capa de ozono
Los resultados previstos del programa ACCESS son la implantación de una nueva capacidad de modelización del sistema terrestre para Australia y la realización de análisis revisados por expertos sobre los cambios en los procesos climáticos de la Antártida y el Hemisferio Sur para revistas científicas y asesoramiento a organismos gubernamentales.
Además, se espera que el proyecto fomente una mayor cooperación trans-tasmana entre Australia y Nueva Zelanda: El NIWA de Nueva Zelanda ha estado investigando el agujero de ozono de la Antártida, ya que tiene un efecto importante en el clima local, que a su vez influye en el clima global y en los cambios del nivel del mar.
En concreto, la modelización que realiza el NIWA de la química atmosférica de los procesos de retroalimentación entre el ozono estratosférico y el clima antártico aumentará la precisión de los modelos de cambio climático global. Hasta entonces, el modelo australiano se centraba en predicciones meteorológicas y proyectos climáticos y no incorporaba la química estratosférica interactiva.
Además, ACCESS pretende aumentar la cooperación entre científicos australianos e internacionales sobre la modelización química-climática y los efectos regionales de la recuperación del ozono en el hemisferio sur. Por otra parte, la División Antártica Australiana ha estado investigando los PSC con el LIDAR de la Estación Davis, que se utiliza desde 2001 para estudiar las nubes estratosféricas. Las mediciones se están utilizando para investigar la climatología de las nubes y su relación con la estructura de la temperatura de la estratosfera.
