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Una explicación natural al agujero de la capa de ozono

Mundo | Ciencias y Tecnología
Publicada:2017-12-20
Por Agencias

El ozono atmosférico forma sobre la superficie de la Tierra una capa esférica de unos 90 km de espesor que retiene la radiación ultravioleta.





Investigadores de la Univeridad Federal rusa de Siberia (SFU), con sede en Krasnoyarsk, han analizado los niveles de ozono sobre el hemisferio norte a partir de los datos del satélite y han propuesto una nueva hipótesis para explicar el agujero en la capa de ozono sobre la Antártida.

Los resultados del estudio han sido publicados en la Revista de la Universidad Federal de Siberia.

El ozono atmosférico forma sobre la superficie de la Tierra una capa esférica de unos 90 km de espesor que retiene la radiación ultravioleta. Puesto que la radiación UV destruye las proteínas y los ácidos nucleicos, la disminución de la concentración de ozono en la atmósfera pone en peligro la vida en nuestro planeta.

La cantidad de ozono, en un punto concreto de la columna vertical de atmósfera, se mide a partir de la absorción y dispersión de radiación solar en la banda UV. Como unidad de medida del contenido total de ozono (CTO) se utiliza la unidad Dobson (UD). En total, 100 UD equivalen a 1 mm de espesor de capa de ozono, y la media del CTO en el planeta es de unas 300 UD.

Los niveles de ozono en la estratosfera varían durante el año. El ozono se genera en grandes cantidades en la estratosfera de las zonas tropicales y templadas gracias a reacciones fotoquímicas. En primavera, el ozono se desplaza de los trópicos hacia las latitudes medias y altas. Es por ello que en el hemisferio sur, por ejemplo, el máximo anual de ozono se registra entre octubre y noviembre.

De enero a julio los niveles de ozono son mínimos allí, ya que entre diciembre y abril las latitudes medias y altas son bien alumbradas por el sol, lo que facilita la destrucción del ozono mediante reacciones fotoquímicas que pueden ser catalizadas por distintos compuestos presentes en la atmósfera.

El interés global por el problema del ozono surgió en la segunda mitad del siglo XX. Los científicos detectaron una tendencia a largo plazo a la disminución del ozono total y a la aparición anual —en los meses de octubre y noviembre- del famoso Agujero de Ozono Antártico (AOA).

Esto llevó a la hipótesis de la destrucción antropogénica de la capa de ozono. En 1973, químicos estadounidenses descubrieron en un experimento de laboratorio que los productos de disociación de proclorofluorocarbonos (freones) pueden destruir el ozono, circunstancia a la que se atribuyó la aparicion del AOA.

Da la casualidad de que un problema geofísico como el estado de la capa de ozono de la Tierra no cayó en manos de geofísicos ni meteorólogos, sino de especialistas en química de la atmósfera y, hoy en día, aún se sigue considerando un problema puramente químico. Desafortunadamente, casi todos los estudios del fenómeno AOA están destinados a probar su origen antropogénico.

En 1987, las principales potencias mundiales suscribieron el Protocolo de Montreal, un acuerdo para dejar de fabricar y utilizar freones, cuya aplicación más conocida es la de refrigerante para los frigoríficos, lo que impulsó la sustitución global de frigoríficos. En 2016 se reveló que los nuevos refrigerantes también son gases de efecto invernadero, lo que generó una enmienda al protocolo y una nueva prohibición.

Aún antes de la firma del Protocolo de Montreal se conocían datos basados en la observación por satélite de la capa de ozono, que mostraban que el agujero de ozono sobre la Antártida es un fenómeno natural. Sin embargo, venció la hipótesis de la destrucción química antropogénica del ozono, aunque no pudo resolver el interrogante de por qué la anomalía del ozono se daba sobre el hemisferio sur, mientras que los freones se producían principalmente en el hemisferio norte.

Además, las teorías y modelos matemáticos de los químicos son imposibles de comprobar de forma experimental. Durante la firma del Protocolo de Montreal se aseguró que el agujero en la capa de ozono de la Antártida se cerraría completamente antes de 2010, pero sigue apareciendo anualmente hasta la fecha. En 2017, su superficie alcanzó los 22 millones de kilómetros cuadrados, una cifra habitual para los últimos 25 años.

Un nuevo método de observación del movimiento de masas de aire propuesto por investigadores de Krasnoyarsk ayuda a dar respuesta a una serie de preguntas relacionadas con el problema de formación de los agujeros de ozono. A partir de un análisis de fenómenos físicos, los científicos siberianos han elaborado su propia hipótesis de la formación de la anomalía del ozono sobre el hemisferio sur.

Para ello se proponen diversas reacciones químicas y fotoquímicas, se construyen modelos matemáticos. Al mismo tiempo, se ignora una cantidad significativa de datos de índole geofísica", comenta Valentín Kashkin, uno de los autores del estudio y catedrático del Instituto de Ingeniería Física y Radioelectrónica de la Universidad Federal de Siberia.

Según la hipótesis alternativa de la formación del Agujero de Ozono Antártico, es un fenómeno natural causado por procesos dinámicos en la estratosfera. Para justificar esta hipótesis, bastó con utilizar datos sobre el contenido total de ozono registrado por los satélites artificiales de la Tierra desde 1978.

Al igual que otros fenómenos atmosféricos, el ozono tiene una estructura nubosa. Si se comparan los datos satelitales obtenidos sucesivamente en dos días, la dirección y la velocidad de las masas de ozono se pueden estimar a partir del movimiento de las nubes de ozono.

A principios de septiembre, las masas de ozono se desplazan desde el Polo Sur hacia el ecuador. El ozono se mueve en una trayectoria helicoidal girando rápidamente de oeste a este, y como resultado se acumula formando un anillo cerca de la latitud 45°. Se produce una redistribución de ozono entre el agujero de ozono y el anillo. La cantidad de ozono en el anillo aumenta, y el CTO en su interior disminuye, lo que contribuye a la aparición del Agujero de Ozono Antártico.

¿Qué es entonces un agujero de ozono? Es un hueco en la capa de ozono de las latitudes polares del hemisferio sur con valores anormalmente bajos del CTO. El AOA está rodeado por un anillo de varios miles de kilómetros de diámetro con un contenido de ozono inusualmente alto para el hemisferio sur (hasta 450 UD).

A partir de mediados de octubre, el agujero de ozono comienza a llenarse de ozono, que retrocede desde el anillo y desde las latitudes tropicales. El análisis de mapas digitales permitió a los científicos observar visualmente el movimiento del ozono desde el polo hacia el ecuador y viceversa, así como en dirección este y oeste, y estimar la velocidad de movimiento.

Los meses de septiembre y octubre en el hemisferio sur son el momento en que el ozono comienza a llegar desde los trópicos hasta las latitudes medias. Los científicos descubrieron un anillo adicional a 35° S relacionado con este desplazamiento del ozono. El anillo pasa cerca de la latitud de Buenos Aires y Ciudad del Cabo. Finalmente, el movimiento del ozono hacia el polo forma un tercer anillo a 80° S.

Los investigadores de la SFU desarrollaron una nueva metodología para analizar los llamados promedios zonales que permite predecir con mayor precisión el contenido total de ozono en los próximos años. Las tablas de promedios zonales están disponibles en internet y se forman de la siguiente manera: la superficie del globo terrestre se divide de polo a polo en anillos de 5° de ancho y se calcula el valor medio del CTO en cada uno de ellos.

"Al emplear el análisis de los promedios zonales un año antes de entrar en vigor el Protocolo de Montreal, los investigadores de la NASA descubrieron que el contenido total de ozono entre 1979 y 1982 apenas cambiaba de agosto a noviembre desde la latitud 44° S hacia el Polo Sur, y su disminución en septiembre cerca del Polo Sur se compensaba por el aumento en las latitudes medias.

Estos resultados evidenciaban que las variaciones en el CTO se deben a la redistribución dinámica del ozono, y de ningún modo a procesos químicos. Sin embargo, esto socavaba la teoría antropogénica del agotamiento de la capa de ozono y la aparición de agujeros. La comunidad científica de entonces rechazó mayoritariamente tal conclusión, con lo que prácticamente se dio carpetazo al asunto.

Pero la historia de la teoría dinámica no termina ahí. Hemos logrado dar respuesta a una serie de interrogantes relacionados con el problema de la formación de agujeros de ozono. En particular, hemos mostrado a partir de un gran volumen de datos que la cantidad de ozono atrapado en la zona del vórtice circumpolar coincide, con una precisión de entre el 5% y el 7% por lo menos, con la cantidad que falta en el AOA. Nuestro equipo ha presentado estos resultados no solo en artículos de revistas, sino también los hemos resumido en una monografía publicada por la Universidad Federal de Siberia ", concluye Valentín Kashkin.

Fuente/Sputnik.com


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