La próxima gran erupción volcánica podría desencadenar reacciones químicas que dañarían seriamente la capa de ozono ya asediada del planeta.

La extensión del daño a la capa de ozono que resulta de una gran erupción explosiva depende de la química atmosférica compleja, incluidos los niveles de emisiones antropogénicas en la atmósfera. Usando modelos químicos sofisticados, Investigadores de la Universidad de Harvard y la Universidad de Maryland exploraron lo que sucedería con la capa de ozono en respuesta a erupciones volcánicas a gran escala durante el resto de este siglo y en varios escenarios diferentes de emisión de gases de efecto invernadero. La investigación fue publicada recientemente en Cartas de investigación geofísica .

La estratosfera de la Tierra todavía se está recuperando de la liberación histórica de clorofluorocarbonos (CFC) y otras sustancias químicas que agotan la capa de ozono. Aunque los CFC fueron eliminados por el Protocolo de Montreal hace 30 años, los niveles de moléculas que contienen cloro en la atmósfera todavía están elevados. Las erupciones volcánicas explosivas que inyectan grandes cantidades de dióxido de azufre en la estratosfera facilitan la conversión química del cloro en formas más reactivas que destruyen el ozono.

Los investigadores saben desde hace mucho tiempo que cuando las concentraciones de cloro de los CFC producidos por humanos son altas, El agotamiento de la capa de ozono se producirá después de una erupción volcánica. Cuando los niveles de cloro de los CFC son bajos, De hecho, las erupciones volcánicas pueden aumentar el grosor de la capa de ozono. Pero desde hace mucho tiempo no se sabe con certeza cuándo ocurre exactamente esta transición, de erupciones que agotan el ozono a erupciones que aumentan el espesor de la capa de ozono. Investigaciones anteriores han puesto la ventana de la transición entre 2015 y 2040.

Los investigadores de Harvard encontraron que las erupciones volcánicas podrían resultar en el agotamiento del ozono hasta 2070 o más allá. a pesar de la disminución de las concentraciones de CFC artificiales.

"Los resultados de nuestro modelo muestran que la vulnerabilidad de la columna de ozono a las grandes erupciones volcánicas probablemente continuará a finales del siglo XXI, significativamente más tarde que las estimaciones anteriores, "dijo David Wilmouth, quien dirigió la investigación y es científico del proyecto en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard y en el Departamento de Química y Biología Química.

Entonces, ¿Por qué este cambio ocurre mucho más tarde de lo que se pensaba?

"Las estimaciones anteriores no tenían en cuenta ciertas fuentes naturales de gases halógenos, como los bromocarbonos de vida muy corta que se originan a partir del plancton marino y las microalgas, "dijo Eric Klobas, autor principal y candidato a doctorado en física química de Harvard.

Tener en cuenta estas emisiones ajusta el momento del cambio de erupciones que causan el agotamiento del ozono a erupciones que aumentan el espesor de la capa de ozono. Estas fuentes naturales de bromo se vuelven especialmente importantes en la estratosfera inferior después de que han disminuido las concentraciones de CFC emitidos por humanos.

"Descubrimos que la concentración de bromo natural, los compuestos orgánicos de vida muy corta son de importancia crítica, "dijo Klobas." Incluso pequeño, Los cambios de partes por billón en la cantidad de bromo de estas fuentes pueden significar la diferencia entre una erupción volcánica de finales del siglo XXI que resulta en el agotamiento de la columna de ozono o una mejora de la columna de ozono ".

Luego, los investigadores exploraron cómo un evento volcánico del tamaño de la erupción del Monte Pinatubo, que disparó alrededor de 20 millones de toneladas métricas de dióxido de azufre a la estratosfera en 1991, impactaría la capa de ozono en 2100. El equipo modeló cuatro escenarios diferentes de emisión de gases de efecto invernadero, desde muy optimistas hasta lo que comúnmente se considera el peor de los casos.

El equipo descubrió que la proyección más optimista de las concentraciones futuras de gases de efecto invernadero resultó en el mayor agotamiento de la capa de ozono debido a una erupción volcánica. En cambio, en el escenario pesimista en el que las emisiones de gases de efecto invernadero continúan aumentando rápidamente a lo largo del siglo XXI, una erupción del tamaño del monte Pinatubo en realidad conduciría a un ligero aumento del ozono. Los investigadores encontraron que las temperaturas estratosféricas más frías y los niveles más altos de metano en este escenario frenarían importantes reacciones químicas que agotan la capa de ozono.

Pero, Aquí está el truco:todos los escenarios anteriores asumieron que la erupción volcánica solo inyectaría azufre en la estratosfera, como la erupción del monte Pinatubo en 1991 en Filipinas. Si la erupción también inyectara químicos que contienen halógenos como el cloruro de hidrógeno (HCl) en la estratosfera, los resultados podrían ser nefastos.

"Si los halógenos volcánicos, que comúnmente están presentes en grandes cantidades en erupciones volcánicas, se dividirían sustancialmente en la estratosfera, en cualquier escenario de emisión de gases de efecto invernadero, en cualquier momento en el futuro, podría causar graves pérdidas de ozono estratosférico, "dijo Klobas.

En cuyo caso, Estados Unidos podría ver una disminución prolongada y significativa en el espesor de la capa de ozono, más del 15 al 25 por ciento en el escenario de halógeno más alto modelado. Incluso pequeñas reducciones en el espesor de la capa de ozono, que protege la superficie de la Tierra de la radiación ultravioleta que destruye el ADN, puede afectar negativamente la salud humana y otras formas de vida en este planeta.

"Estas erupciones son eventos muy inusuales, pero existe la posibilidad, como se evidencia en el registro histórico, "dijo Wilmouth.