Tres milímetros de protección

Si la capa de ozono desapareciera de un plumazo, la radiación ultravioleta solar absorbida por el ozono llegaría totalmente a la superficie. "Además de causar cáncer de piel, la radiación sería capaz de dañar las moléculas de ADN. Se podrían producir mutaciones a largo plazo y se darían gran cantidad de cánceres de piel en los seres humanos". En el planeta, los efectos atmosféricos serían extremos. Cuando se habla de capa de ozono, solemos pensar en una inmensa tela que nos protege del sol, pero ¿qué es exactamente y qué implicaciones tiene en el cambio climático?

El experto Manuel López Puertas, del Instituto de Astrofísica de Andalucía, explica que si comprimiéramos el ozono de todas las capas de la atmósfera en una sola en la superficie de la Tierra "tendría el espesor del grosor de un lápiz (unos tres milímetros). Mucho menor que si hiciéramos lo mismo con toda la atmósfera, que tendría un espesor de siete a ocho kilómetros". Estas pequeñas cantidades, sin embargo, "son suficientes para proteger la vida en la Tierra de la dañina radiación ultravioleta solar".

Científicos del IAA colaboran con un grupo alemán del Instituto de Meterología y Climatología de Karlsruhe (KIT) midiendo el agujero de la capa de ozono a través de un instrumento denominado MIPAS. En nueve años su estudio ha contribuido con hallazgos de gran importancia: en 2002 fueron testigos de la casi desaparición del agujero de ozono en la primavera austral: "un suceso único desde que se viene midiendo". El resto de los años ha vuelto a tener un comportamiento típico aunque, señala el científico, "se nota una leve recuperación". En este 2011 han visto cómo el agujero de ozono en el ártico, dentro de su gran variabilidad, ha alcanzado un mínimo histórico la pasada primavera.

Qué es el ozono

El ozono, que significa oler en su origen etimológico griego, es una molécula compuesta por tres átomos de oxígeno, O3, que en condiciones normales de presión y temperatura es un gas incoloro, de color acre y puede ser tóxico si se respira en grandes cantidades. Se encuentra de forma natural en la atmósfera principalmente en dos regiones: el 10% en la troposfera (región que se extiende desde la superficie hasta los 10-16 kilómetros) y el 90% en la estratosfera (capa que se extiende desde la parte superior de la trosposfera hasta los 50 kilómetros). A la capa con concentración de ozono de la estratosfera se le conoce comúnmente como la capa de ozono. Su concentración, comparada con los principales gases nitrógeno (N2) y oxígeno (O2) moleculares es muy baja.

El ozono se forma en la estratosfera de manera natural en dos pasos, a partir del O2 y en presencia de radiación ultravioleta solar. "Primero, la radiación UV rompe la molécula de O2 en dos átomos de oxígeno y, éstos se recombinan posteriormente con dos moléculas de oxígeno para formar dos moléculas de ozono". Asimismo, el ozono también se destruye en la atmósfera mediante reacciones químicas en las que intervienen compuestos naturales (como los óxidos del nitrógeno) y compuestos producidos por el hombre, como los compuestos de cloro y bromo.

En la troposfera, cerca de la superficie terrestre, además de la producción natural, el ozono también se produce por reacciones con gases contaminantes, por ejemplo hidrocarburos y óxidos de nitrógeno, que también requieren la presencia de luz. La combustión de combustibles fósiles es la principal fuente de polución en la producción del ozono troposférico.

El ozono estratosférico absorbe parte de la radicación ultravioleta solar (UV-B, 280-315 nm), perjudicial para la vida en la superficie terrestre. Por esta razón, al ozono de la estratosfera se le considera ozono bueno. Por el contrario, "un exceso de ozono en la superficie, formado a partir de los gases contaminantes, es considerado ozono malo porque es perjudicial para el hombre, las plantas y los animales".

El ozono no se encuentra distribuido uniformemente sobre todo el globo. "Aun produciéndose principalmente en el ecuador y en los trópicos (necesita de la presencia de luz para formarse), la mayor cantidad total de ozono se encuentra en latitudes medias y cercanas a los polos (salvo en las condiciones del agujero de ozono, primavera austral), debido al régimen de vientos ecuador-polo reinante en la estratosfera. Esto produce un fuerte cambio con la latitud.

Agujero de ozono

En 1995 se concedió el Premio Nobel de Química a los investigadores Mario Molina, Sherwood Roland y Paul Crutzen por sus trabajos sobre la destrucción del ozono atmosférico. "Hoy sabemos que el agujero de ozono se produce por la emisión a la atmósfera de compuestos de cloro y bromo (los clorofluorocarbonos) empleados en las industrias de refrigeración y aire acondicionado. Estos gases -químicamente inertes e insolubles en la lluvia y nieve en la baja atmósfera- se acumulan en la atmósfera y se transportan a la estratosfera donde, en presencia de luz UV, se convierten en gases reactivos (ClO, BrO) que, mediante reacciones catalíticas, destruyen al ozono.

El bromo también destruye al ozono de forma similar que el cloro (mediante reacciones catalíticas) pero su efecto total sobre la pérdida de ozono es menor que la del cloro porque se encuentra en menores cantidades en la atmósfera (aunque es mucho más eficiente en la destrucción). Por otra parte, el bromo tiene fuentes naturales (la contribución humana es del 40%), mientras el cloro es producido principalmente por la actividad humana.

En 1987 un total de 193 países acordaron el Protocolo de Montreal para tratar de reducir los peligros de estas industrias. "Hoy en día ya no se usan estos compuestos". No obstante, la vida media de una molécula como el cloro en la atmósfera es de casi un siglo, de ahí que sigan produciéndose todavía agujeros de ozono en las regiones polares. "Sus niveles", advierte López Puertas, siguen siendo bastante altos".

Invierno frío

Según las últimas investigaciones, el agujero de ozono había crecido por un invierno especialmente frío: "En efecto, se debe a un invierno frío, pero no en la superficie, sino en los niveles donde el ozono tiene su máximo (alrededor de 20-30 km)".

¿Por qué se destruye más ozono cuando las temperaturas son más frías? Explica el científico que la razón "está en el origen de la formación del agujero de ozono: éste se produce por las bajas temperaturas reinantes en la estratosfera del invierno polar (principalmente el antártico y en menor medida en el ártico) producidas por un potente anticiclón que se forma en la baja estratosfera (30 kilómetros), denominado vórtice polar. Estas bajas temperaturas favorecen la formación de nubes (nubes estratosféricas polares o PSCs). En la superficie de los cristales de hielo tienen lugar durante el invierno polar reacciones químicas que transforman los productos del cloro en otros que, tras la llegada de la luz en la primavera, producen los productos clorados reactivos (ClO, BrO) que destruyen al ozono. A temperaturas más bajas, se producen más nubes, lo que produce una mayor transformación de los productos del cloro. A mayor cloro reactivo, mayor pérdida de ozono.

¿Por qué este invierno ha sido más frío en dichas capas (20-30 km)? "Conviene recordar que el agujero de O3 aparece cada año de forma habitual (sólo el 2002 no fue intenso) con mayor intensidad en la primavera austral (Hemisferio Sur), y es mucho menos intenso y más variable en la primavera del Hemisferio Norte. La razón es que la temperatura no es tan elevada en el norte, porque el vórtice polar (anticiclón) es menos intenso. Esto a su vez se debe a una mayor propagación de ondas planetarias desde la superficie hacia la alta atmósfera en el Hemisferio Norte es más intensa, debilitando así al vórtice polar. La razón de esa mayor actividad de ondas está en última instancia en la más abrupta orografía (cadenas montañosas) y la diferente distribución océanos/continentes". De esta forma, siendo mucho más variables las temperaturas de la estratosfera en el Norte que en el Sur, "ocasionalmente (como ha ocurrido este año) hay una menor actividad de ondas, mayor vórtice polar, temperaturas más bajas y menos ozono. Estos episodios forman parte en gran medida de la variabilidad natural del agujero de ozono en el hemisferio Norte, aunque este año hemos alcanzado un récord". López Puertas cuenta que últimamente se estudian con gran intensidad las posibles interacciones cambio climático/cambios en la composición química de la estratosfera (incluido el O3). "Si este récord ha sido producido, en parte por dicha interacción, es aún una cuestión abierta".

Cambio climático

"El efecto del agujero de ozono sobre el cambio climático es muy pequeño. Lo poco que afecta, muy débilmente, es que, dado que el O3 es también un gas de efecto invernadero, su menor concentración da lugar a una mayor emisión de la radiación terrestre y, por tanto, a un menor aumento de la temperatura de la superficie". Sí resulta curioso sin embargo que, para limitar el aumento del agujero de O3, se limitaron con los diversos tratados, la emisión de CFC's a la atmósfera. Los CFCs son unos super-eficientes gases de efecto invernadero. Así que "con su limitación se ha contribuido a que el aumento de temperatura global en la superficie (cambio climático) sea menor".

López Puertas destaca lo interesante del efecto contrario: o sea el posible efecto del cambio climático sobre la evolución del agujero de ozono. "Este es un tema de investigación muy en boga". De hecho la próxima misión de exploración de ESA (Agencia Europea del Espacio), PREMIER, dedicará especial atención a este tema.

"La atmósfera se comporta como un sistema global con una fuerte interacción entre los distintos procesos que la gobiernan. Por ejemplo, un aumento del CO2, produce un aumento de la temperatura en la superficie, pero un enfriamiento de la región atmosférica donde está la capa de ozono (~30 km). El O3 se forma mediante la reacción O+O2 que depende fuertemente con la temperatura, inversamente. Esto es, a más CO2, temperatura estratosférica menor y más ozono".

Sin embargo, "hemos visto también que, si la temperatura es menor, se formarían mas nubes estratosféricas polares que induciría un agujero de ozono más pronunciado. No son estos los únicos mecanismos. Está por ver si un aumento de la temperatura de la superficie da lugar a una mayor o menor intensidad en la propagación de ondas o, si la circulación de Brewer-Dobson (que transporta el O3 de los trópicos a los polos) se intensifica o se debilita. Se sabe que existen muchos procesos interconectados y que tienen efectos opuestos pero no se conocen con exactitud su efecto neto global".