El estado de la capa de ozono

Miguel Boned Pérez
Palabras clave: capa de ozono, evolución, CFC, polos.
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El presente artículo trata de exponer qué esta ocurriendo con la capa de ozono, tanto globalmente, como en sus zonas más débiles situadas sobre las zonas polares.

El ozono es un gas cuya molécula está formada por tres átomos enlazados de oxígeno. Se encuentra mayormente en la estratosfera, (entre 15 y 35 km de altura). Aunque solo es una muy pequeña parte de la atmósfera, tiene una gran importancia para los seres vivos, porque detiene parte de la radiación ultravioleta más energética que viene del Sol (Figura 1). En la historia de la Tierra no siempre la atmósfera tuvo la misma composición. El oxígeno fue creado por las bacterias fotosintéticas marinas. No fue hasta hace 580 millones de años que hubo bastante oxígeno, y parte de él en forma de ozono, para que pudieran desarrollarse los animales.

Los CFCs, compuestos formados por átomos de carbono, de cloro y de flúor, son gases muy inertes. Descubiertos en 1929, tenían diversos usos: como fluidos refrigerantes, como impulsores en los aerosoles, para la fabricación de espumas aislantes, como disolventes industriales y como agentes limpiadores (sobre todo en la industria microelectrónica). A comienzos de los años 70 se fabricaban alrededor de un millón de toneladas de CFCs. Por no reaccionar con otras sustancias se consideraba que su vertido a la atmósfera era inocuo.

En 1970 y 1971 el británico James Lovelock detectó, con un instrumento desarrollado por él, CFC-11 en lugares alejados de las zonas industrializadas, como el Atlántico Norte y el Atlántico Sur.

En 1974 Frank S. Rowland y Mario Molina propusieron que, al ascender en la atmósfera, los CFCs eran descompuestos por la radiación solar, liberándose átomos de cloro y flúor, que son muy reactivos y descomponen el ozono.

Esta hipótesis se vio confirmada a principios de los años 80 por el descubrimiento por los británicos de un agujero de ozono sobre el continente antártico, que se ha venido produciendo desde entonces. No es que no hubiese nada de ozono, sino que había bastante menos, se considera agujero de ozono por debajo de 220 unidades Dobson de ozono total en columna, (esas 220 unidades Dobson llevadas a las condiciones normales del nivel del suelo harían una capa de ozono de 2,2 mm de espesor). Cada año, durante unos tres meses, disminuye alrededor de un 50% el ozono en un área máxima del tamaño aproximado de Norteamérica.

El proceso de la formación anual del Agujero de Ozono Antártico es éste: hacia el final del invierno, y conforme la noche polar se va retirando de las latitudes más al norte, las bajas temperaturas de la estratosfera han posibilitado que se formen nubes estratosféricas, que están formadas por cristalitos de agua y pueden tener también ácido nítrico, e incluso ácido sulfúrico. Estas nubes se sitúan a alturas entre 15 y 25 kms y hacen de plataforma para las reacciones de destrucción del ozono: la llegada de la luz solar tras la noche polar descompone las moléculas de CFCs en las nubes estratosféricas, liberando átomos de cloro y flúor, con la particularidad de que cada átomo de cloro o flúor puede descomponer muchos miles de moléculas de ozono.

Cada año se mide el ozono sobre la Antártida: con instrumentos situados en el suelo en las diversas estaciones de la Antártida, con globos atmosféricos (ozonosondeos) y mediante satélites. El área afectada por el agujero de ozono tuvo una extensión máxima de 28 millones de km? en 2003 y en 2006, (en el año 2011 se alcanzaron los 25 millones de km?). (Figura 2).

En 1987 se firmó en la ONU el Protocolo de Montreal, que prohibió la fabricación y el uso mundiales de los CFCs, pero a pesar de él y dada la larga vida de los CFCs emitidos a la atmósfera, se calcula que puede producirse agujero de ozono en la Antártida durante unos 50 años más.

Al haber menos ozono en la atmósfera, la cantidad de radiación ultravioleta B que llega al suelo es mayor. El incremento de la exposición a esta radiación provoca en las personas un aumento de los casos de cáncer de piel y de cataratas en los ojos. También produce daños en el sistema inmunológico, con el ascenso asociado del riesgo de infecciones. Las afecciones al resto de animales son equiparables, y el exceso de ultravioleta B afecta a las plantas retrasando su crecimiento.

En cuanto al océano Ártico, se pensaba que en él no se producían agujeros de ozono porque no ocurre como en la Antártida donde la atmósfera, debido a los océanos y los vientos que la circundan, queda aislada de la circulación general, las temperaturas disminuyen en invierno en el interior del continente y en la estratosfera se forman nubes estratosféricas. Las nubes estratosféricas se forman aproximadamente a una temperatura inferior a 78 grados bajo cero. En la estratosfera antártica se alcanzan en julio y agosto los 90 grados bajo cero en un año promedio, mientras que en la atmósfera ártica no se alcanzan temperaturas tan bajas, llegando a los 80 grados bajo cero en enero o febrero, y no todos los años (Figura 3). El Ártico no está tan aislado de la circulación general y los descensos ocasionales de ozono se pueden compensar por la entrada de aire de otras latitudes mediante las llamadas ondas planetarias.

Las ondas planetarias forman parte de la circulación general en la estratosfera entre la zona ecuatorial y las altas latitudes, son más frecuentes en el Hemisferio Norte a causa de de las mayores diferencias de relieve que hay en él. Según Angus Fergusson: los estudios realizados con modelos climáticos indican que el calentamiento global de la baja troposfera, y los cambios de circulación asociados, podrían debilitar las ondas planetarias y con ello disminuir el calentamiento que provocan en la estratosfera polar.

Ha habido episodios de disminución del ozono Ártico durante la primavera, por ejemplo en los años 1995, 1996, 2000 y 2005. Pero en el año 2011, en la segunda parte del invierno, hacia el 10 de febrero, los niveles de ozono en el Ártico bajaron y se mantuvieron bajos durante unos 55 días (Figura 4). A partir del 5 de abril los bajos niveles de ozono se desplazaron hacia la vecina Siberia. Sobre todo fue notable, no tanto el descenso de los niveles de ozono, sino su desviación respecto a los valores normales.

Un estudio, publicado el 2 de octubre de 2011 en la revista Nature por un grupo internacional, con la participación de científicos de 19 instituciones de nueve países, consideró que en el 2011 se había producido el primer agujero de ozono en el Ártico. Según este trabajo el descenso de ozono en el Ártico fue comparable a la disminución que hubo en los primeros agujeros antárticos (Figura 5)

No es que en la primavera del 2011 hubiese un récord de temperaturas bajas en la estratosfera ártica, sino que hubo un periodo más largo de temperaturas bajas. Se formaron nubes estratosféricas y en las zonas donde empezó a llegar la luz solar en febrero ocurrió la destrucción de ozono por el cloro y el flúor, y el consiguiente descenso del nivel de ozono.

Los investigadores consideraron que el agujero de ozono que se ha formado sobre el Ártico no fue tan profundo como el antártico y lo esperable es que tampoco lo sea si vuelve a haberlo en el futuro. Además el agujero del Ártico fue más móvil y también lo será si se repite. Esta movilidad puede llevar a que en zonas vecinas al Círculo Polar Ártico haya temporalmente bajos niveles de ozono, y algunas de esas zonas están densamente pobladas por el hombre (Norte América, Europa, Japón). El agujero de la Antártida se mueve menos, y el continente helado está más alejado de zonas muy pobladas.

En España, AEMET mide en varias estaciones el ozono total en columna todos los días. A partir del final de este agujero Ártico, en abril de 2011, la gráfica de la media diaria de ozono en las estaciones españolas fue inferior a la media la mayor parte del resto del año 2011 (Figura 6). Asimismo, las medidas de radiación ultravioleta, expresadas como UVI (Índice Ultravioleta, que mide el riesgo para la salud de la radiación ultravioleta que llega al suelo) en las estaciones de AEMET fueron superiores a las normales entre abril y septiembre de 2011. En ese periodo, en España hubo más días en que se superaron los valores medios de UVI, y más días en que se alcanzaron valores muy altos de UVI.

A fecha de hoy, 19 de marzo de 2012, este año no se ha producido hasta ahora el agujero que hubo el año pasado en el ozono ártico. Sí hubo bajos niveles de ozono entre el 20 de noviembre y el 20 de diciembre de 2011, hasta un 30 % menores que los valores normales sobre parte del Ártico algunos días. Hubo un calentamiento de la estratosfera ártica en diciembre y los niveles de ozono pasaron a ser más normales, hasta el día de hoy.

En cuanto al ozono global, el resultado de las medidas de ozono en columna en toda la Tierra con instrumentos basados en el suelo y a bordo de satélites, según La Evaluación Científica de la Reducción de Ozono publicada por la Organización Meteorológica Mundial (OMM) en 2010, la evolución ha sido la siguiente (Figura 7): entre los años 1980 y 1993 hubo un descenso del 6 % respecto a la media de 1964-1980. Entre 1993 y 1998 se recuperó un 2,5 % respecto a la media 1964-1980, y entre 1980 y 2009 permaneció bastante estable: alrededor de un 3,5 % menor que la media 1964-1980. El descenso, a partir de 1980, parece coincidir con la formación del Agujero de Ozono Antártico. Si se repite el Agujero del Ártico, tal vez haya un descenso del ozono global, o una demora en la recuperación de los niveles previos a los años 80.

Bibliografía

• “La atmósfera, materia y radiación” María Jesús Mediavilla Pérez. Ed. Equipo Sirius, Madrid, 2004.
• “Pérdida récord de ozono estratosférico en el Ártico durante la primavera de 2011. Implicaciones sobre España” Alberto Cansado, María López, José Montero y José María Sanatanasio. Calendario Meteorológico 2012. AEMET.

Páginas web:

https://www7.nationalacademies.org/spanishbeyonddiscovery/env_007545.html#TopOfPage (Frank S. Rowland, uno de los descubridores de la destrucción del ozono por los CFCs cuenta como se gestó el descubrimiento)

“Scientific Assessement of Ozone depletion: 2010” OMM, UNEP, NASA, CEE y NOAA (517 páginas):
https://www.wmo.int/pages/prog/arep/gaw/ozone_2010/ozone_asst_report.html

“El ozono estratosférico” Manuel Gil Ojeda (INTA), Número 3 de la revista Tethys, editada por la ACAM:
https://www.divulgameteo.es/uploads/Ozono-estratosf%C3%A9rico.pdf

“Ozone Depletion and Climate Change: Understanding the Linkages”. Angus Fergusson. Meteorological Service of Canada:
https://exp-studies.tor.ec.gc.ca/e/ozone/OzoneDepletionClimateChange.pdf