Nubes estratosféricas sobre el Ártico, como los que se ven aquí sobre Kiruna, Suecia, proporcionan las condiciones ideales para las reacciones químicas que transforman el cloro en una forma que agota la capa protectora de ozono de la Tierra. Una nueva investigación muestra que, a menos que se reduzcan las emisiones de gases de efecto invernadero, Los patrones climáticos que favorecen la formación de tales nubes continuarán acelerando la pérdida de ozono. Crédito:Ross Salawitch / UMD
Hay una carrera en lo alto de la atmósfera sobre el Ártico, y la capa de ozono que protege la Tierra de la dañina radiación ultravioleta (UV) perderá la carrera si las emisiones de gases de efecto invernadero no se reducen con la suficiente rapidez.
Un nuevo estudio de un equipo internacional de científicos, incluyendo al profesor Ross Salawitch de la Universidad de Maryland, muestra que las temperaturas invernales extremadamente bajas altas en la atmósfera sobre el Ártico son cada vez más frecuentes y más extremas debido a los patrones climáticos asociados con el calentamiento global. El estudio también muestra que esas temperaturas extremadamente bajas están causando reacciones entre las sustancias químicas que los humanos bombearon al aire hace décadas. conduciendo a mayores pérdidas de ozono.
Los nuevos hallazgos cuestionan la suposición común de que la pérdida de ozono se detendría en solo unas pocas décadas después de la prohibición mundial de 2010 de la producción de sustancias químicas que agotan la capa de ozono llamadas clorofluorocarbonos (CFC) y halones.
El estudio, que fue realizado conjuntamente por UMD, el Centro Helmholtz de Investigación Polar y Marina del Instituto Alfred Wegener, y el Instituto Meteorológico de Finlandia — se publicó en la revista Comunicaciones de la naturaleza el 23 de junio 2021.
"Estamos en una especie de carrera entre la disminución lenta y constante de los CFC, que tardan entre 50 y 100 años en desaparecer, y cambio climático, lo que está provocando que las temperaturas extremas del vórtice polar se enfríen a un ritmo rápido, "dijo Ross Salawitch, quien es profesor en el Departamento de Ciencias Atmosféricas y Oceánicas de la UMD, el Departamento de Química y Bioquímica, y el Centro Interdisciplinario de Ciencias del Sistema Terrestre. "Las temperaturas cada vez más frías crean condiciones que promueven el agotamiento del ozono por los CFC. Por lo tanto, a pesar de que estos compuestos están desapareciendo lentamente, El agotamiento del ozono ártico está aumentando a medida que cambia el clima ".
Los nuevos datos del estudio mostraron las temperaturas más bajas del vórtice polar ártico y las pérdidas de ozono más altas registradas en 2020. batiendo los récords anteriores establecidos hace nueve años en 2011.
El vórtice polar es relativamente autónomo, sistema de baja presión que se forma en la estratosfera, a una altitud de aproximadamente 12 a 50 kilómetros (7,5 a 31 millas), sobre el Ártico cada otoño y permanece durante períodos variables durante todo el invierno hasta la primavera. El patrón de temperaturas invernales cálidas y frías en el vórtice polar es muy irregular, así que no todos los inviernos son extremadamente fríos.
Pero la tendencia hacia bajas temperaturas más frecuentes y más extremas en el vórtice polar preocupa a los investigadores, porque esas condiciones promueven la formación de nubes, y que promueve la pérdida de ozono en la estratosfera polar.
La mayor parte del cloro y una cantidad significativa de bromo en la estratosfera proviene de la descomposición de los CFC, halones y otras sustancias que agotan la capa de ozono. Normalmente, dentro del vórtice polar ártico, el cloro no es reactivo, pero las nubes proporcionan las condiciones adecuadas para que el cloro cambie de forma y reaccione con el bromo y la luz solar para destruir el ozono.
A pesar de la drástica reducción de la producción industrial de CFC y halones desde el Protocolo de Montreal en 1987 y la prohibición mundial que siguió en 2010, estos compuestos de larga duración todavía abundan en la atmósfera. Según la Organización Meteorológica Mundial, No se espera que el cloro y bromo atmosférico producido por los seres humanos caiga por debajo del 50% de sus niveles más altos hasta finales de este siglo.
Para determinar qué significa esta situación para el futuro, los investigadores proyectaron la pérdida de ozono hasta el año 2100 basándose en la tendencia a largo plazo de la temperatura en el vórtice polar y la disminución esperada de los compuestos de cloro y bromo. Basaron sus predicciones en el resultado de los 53 principales modelos climáticos utilizados por el Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático.
"Todos menos uno de los modelos climáticos que analizamos muestran que los inviernos excepcionalmente fríos en el vórtice polar se volverán más fríos con el tiempo, "Dijo Salawitch." Y cuantas más emisiones de gases de efecto invernadero haya, cuanto más pronunciada es la tendencia, lo que significa un mayor agotamiento del ozono ".
Combinando estas proyecciones con análisis de datos meteorológicos de los últimos 56 años, los investigadores confirmaron que el Ártico ya está experimentando una tendencia significativa hacia temperaturas estratosféricas más bajas y aumentos asociados en las pérdidas de ozono. Y lo que es más, sus observaciones revelan que estas tendencias están ocurriendo a un ritmo consistente con los modelos climáticos más rápidos.
"Hemos estado diciendo que viene un tren desde hace varios años, "dijo Salawitch, señalando artículos de investigación que publicó en 2004 y 2006 que mostraban que los inviernos extremos en el Ártico se estaban volviendo más fríos. "Ahora hemos visto el tren pasar zumbando con una pérdida récord de ozono en 2011 y ahora en 2020. Entonces, Este documento es realmente una llamada de atención de que algo está sucediendo en la atmósfera que es realmente importante para el ozono. y parece que los gases de efecto invernadero lo están impulsando ".
Salawitch y sus colegas aún no comprenden completamente cómo el aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero y los cambios asociados en el clima global están causando inviernos extremadamente fríos en la capa estratosférica del vórtice polar. Pero se comprenden algunos de los mecanismos subyacentes. El calentamiento global ocurre en parte porque los gases de efecto invernadero atrapan el calor más cerca de la superficie de la Tierra, que permite el enfriamiento de las capas superiores de la estratosfera, donde se encuentra la capa de ozono. El calentamiento en la superficie provoca cambios en los patrones de viento predominantes, y los investigadores sugieren que estos cambios también producen temperaturas más bajas en el vórtice polar.
Los investigadores también señalan que los últimos años han visto un rápido aumento en el metano, un gas de efecto invernadero más potente que el dióxido de carbono, en la atmósfera inferior. A medida que este gas viaja a la estratosfera, aumenta la humedad, lo que también conduce a condiciones que promueven reacciones químicas que destruyen el ozono en el Ártico.
Debido a que el ozono filtra gran parte de la radiación ultravioleta potencialmente dañina del sol, una capa de ozono agotada sobre el Ártico puede provocar que más radiación ultravioleta llegue a la superficie de la Tierra sobre Europa, América del Norte y Asia cuando el vórtice polar descienda hacia el sur.
Pero hay esperanzas de evitar el agotamiento del ozono en el futuro, según los investigadores. Su estudio muestra que las reducciones sustanciales en las emisiones de gases de efecto invernadero durante las próximas décadas podrían conducir a una disminución constante de las condiciones que favorecen una gran pérdida de ozono en la estratosfera ártica.
El trabajo de investigación, El cambio climático favorece una gran pérdida estacional de ozono ártico, Peter von der Gathen, Rigel Kivi, Ingo Wohltmann, Ross J. Salawitch, Markus Rex, fue publicado en la revista Comunicaciones de la naturaleza el 23 de junio 2021.
