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Biblioteca de la Universidad Complutense de Madrid

Lunes, 26 de agosto de 2019

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Dos investigadoras de la UCM, entre los autores del Informe Científico sobre la Destrucción del Ozono de las Naciones Unidas

La profesora Natalia Calvo, y la investigadora Marta Ábalos, ambas del Departamento de Física de la Tierra y Astrofísica, son las dos únicas complutenses que participan en la edición de 2018 del Informe Científico sobre la Destrucción de Ozono, un informe cuatrienal, auspiciado por la Organización Mundial de Meteorología de la ONU, que cuenta con el apoyo de la Comisión Europea, la NASA y la Administración Atmosférica y Oceánica Nacional de Estados Unidos (NOAA). Resumiendo muchísimo las más de 600 páginas del Informe, las dos principales conclusiones son, por un lado, que ya existen evidencias científicas de que el agujero de ozono se está cerrando, y por otro, que quizás haya países que hayan empezado a incumplir el Protocolo de Montreal que se firmó en 1987.

 

Natalia Calvo y Marta Ábalos fueron invitadas a participar en este Informe Científico por sus trabajos previos. Calvo hizo su tesis en el mismo Departamento en el que trabaja y se ha especializado, sobre todo, en "la parte de dinámica de la estratosfera (entre 10 y 50 kilómetros de altitud), y en el acoplamiento entre la troposfera (desde la superficie hasta unos 10 kilómetros de altitud) y la estratosfera, la interacción entre la química y el clima... Siempre desde el punto de vista más dinámico, el de la Física". Por su parte, Ábalos, investigadora del programa de Atracción del Talento de la Comunidad de Madrid, también hizo la tesis en la UCM y trabaja en "dinámica de la estratosfera, pero más centrada en transporte de trazadores en la alta troposfera y la baja estratosfera".

 

Las dos son conocidas en una comunidad científica, que en lo que se refiere al estudio de la estratosfera, "no es demasiado grande, y eso tiene sus ventajas, porque se conocen más o menos todos y se sabe quién trabaja en qué temas". A Calvo la contactaron en concreto para trabajar en el capítulo del Ozono polar y describir los avances en los procesos dinámicos que afecta al ozono estratosférico en los polos, mientras que a Ábalos le encargaron participar en el capítulo de "cambios en ozono estratosférico y clima, y en particular, en la circulación global estratosférica y sus interacciones con el agujero de ozono". Explica Ábalos que hay interacciones en ambas direcciones, por un lado, la circulación afecta al ozono porque lo transporta, y a su vez el agujero de ozono, a través de cambios indirectos en la radiación y en la dinámica, modifica la circulación de la estratosfera.

 

Lo que se conoce con certeza

Los primeros Informes Científicos sobre la capa de ozono datan de 1989, así que este es el noveno y todos ellos buscan ver lo que ha avanzado la ciencia con respecto al último informe. Calvo explica que este informe "se hace para los políticos, para aquellos que tienen que tomar decisiones dentro de los firmantes del Protocolo de Montreal de 1987".

 

Estos Informes Científicos de la Organización Mundial de Meteorología de la ONU son cuatrianuales, de ahí que a las investigadoras las contactaron a finales de 2016, y ya en ese momento les marcaran "unos plazos muy estrictos para realizar el trabajo encargado, que consiste en leer muchísima bibliografía para ver cuáles son los avances con respecto al informe anterior". Las dos explican que el tiempo durante el cual uno lee y escribe, una vez que se delimita la temática a tratar en su capítulo, es de unos pocos meses, de los que sale un borrador, que se envía a los jefes de capítulo, que lo revisan, se hace una reunión entre todos los autores de cada capítulo, con ello se hace una primera versión que se manda a revisores externos y que vuelve para ser corregido para la versión final.

 

Las dos complutenses reconocen que lo más complicado del trabajo es sintetizar lo que aparece en decenas e incluso cientos de papers, y decidir qué es lo que se sabe con certeza, "así que cada frase está muy pensada y muy medida y, por eso, no se saca información de todos los trabajos que se leen, sino que sólo hay que poner los avances más importantes y las cosas que estén bien establecidas en un buen número de artículos". En el informe no puede haber, por tanto, ninguna información que no esté ya publicada en revistas de impacto, y todo tiene que tener alguna referencia.

 

El dato más relevante en esta nueva edición del Informe es que, "por primera vez, se está viendo que el agujero de ozono del hemisferio sur se está cerrando". En estos últimos cuatro años han aparecido las primeras evidencias de que es realmente así, y "si se ha tardado mucho en detectar realmente estos signos es porque hay mucha variabilidad interanual, ya que el agujero de ozono tiene una gran componente dinámica y se tienen que dar unas condiciones específicas para que se destruya ozono y, por tanto, cada año esa dinámica cambia por factores que no tienen nada que ver con nuestras emisiones de CFC y otras sustancias". Por eso cuesta tanto detectarlo y sacar una tendencia de largo plazo es muy complicado, pero ahora parece que se empieza a detectar esa recuperación. Es cierto, reconoce Ábalos, que "hace tiempo que se había visto que ya no seguía creciendo el agujero de ozono pero ahora es cuando se empiezan a detectar los primeros signos de recuperación".

 

Protocolo de Montreal

Esa recuperación se debe a que el Protocolo de Montreal, promovido en 1987 por los estudios de Mario Molina y Frank Sherwood Rowland, ha surtido efecto y la reducción de CFC que se firmó allí se ha llevado a cabo. Ahora parece, de todos modos, que las emisiones de estos compuestos están empezando a aumentar en algunas regiones, como el sudeste asiático. Este último Informe destaca, de hecho, que hay un aumento en las emisiones de CFC11, así que habrá que tomar medidas para evitar que esto signifique que se eche para atrás todo el Protocolo. Es cierto que, de momento, "son unas concentraciones pequeñas y no representan un peligro, pero es preocupante si siguen aumentando o si otros países empiezan a emitirlas".

 

Ábalos explica que esto se está estudiando con mucho cuidado, porque se tiene en cuenta que parte de estas emisiones se deben a los bancos de CFC, que no son emisiones nuevas, sino que están atrapadas en espumas y otros aislantes que se han utilizado en construcciones, y que en parte se liberan. Los estudios, de todos modos, han visto que "no sólo provienen de esa liberación, así que se ve que hay emisiones recientes de ese compuesto prohibido por el Protocolo y por sus enmiendas, que son las que han servido para regular las emisiones de otros compuestos".

 

Hay que recordar que en 1987 se eligieron otros compuestos para sustituir a los CFC que se usaban en aerosoles, frigoríficos, aires acondicionados, lacas y otros muchos más productos. Se cambiaron fundamentalmente por halógenos, HFC, que se ha visto ahora que tienen un poder de efecto invernadero bastante grande, así que en la última enmienda de 2016 se intenta reducir sus emisiones para minimizar el impacto en cambio climático de los sustitutos de CFC.

 

Esa enmienda de 2016, conocida como la enmienda de Kigali, firmada por las 197 partes del Protocolo de Montreal, se considera ahora mismo el único acuerdo que legalmente obliga a los países a no emitir sustancias concretas que causan cambio climático. Los CFC y los HFC que se usan en la actualidad son una pequeña parte de todos los gases que pueden generar cambio climático, y que se pueden sustituir con nuevos productos que tengan una vida más corta o no destruyan el ozono.

 

Cómo se destruye el ozono

La destrucción de ozono se produce por las reacciones químicas de los CFC en las nubes estratosféricas polares. Para que se formen esas nubes se tienen que dar unas temperaturas muy bajas y por eso en el hemisferio norte no se observa tanta destrucción de ozono, porque las temperaturas son más elevadas. El polo sur es más frío debido a unas condiciones concretas, como el hecho de que haya menos perturbaciones dinámicas que en el hemisferio norte ya que hay menos contrastes entre tierra y océano. El invierno en el polo sur es una estación muy estable, con un vórtice polar muy fuerte y eso hace que las temperaturas sean suficientemente bajas como para que se formen esas nubes y se destruya el ozono. Dentro de eso, cada año hay variaciones.

 

Para que se den las reacciones de destrucción de ozono además tiene que haber radiación solar. Explica Calvo que en invierno en el polo no hay esa radiación, y por eso la destrucción de ozono se da en primavera, cuando todavía el vórtice polar sigue bastante fuerte y, por tanto, el aire en la estratosfera es muy frío, aunque ya empieza a haber radiación solar. Por todo eso, el agujero de ozono antártico se observa, sobre todo en octubre, que es allí la primavera, y en el hemisferio norte es en marzo, aunque ahí en mucha menor medida porque las temperaturas no alcanzan esos -80º centígrados que son necesarios para que se produzcan las nubes estratosféricas polares.

 

Cambios dinámicos

La parte del trabajo de Natalia Calvo ha consistido en estudiar los procesos dinámicos que dan lugar a variaciones de ozono en los polos. De acuerdo con ella, se ha visto en estos últimos cuatro años que esos cambios dinámicos se deben a la propagación de ondas que vienen de la troposfera y llegan a la estratosfera donde al disiparse como las olas del mar dejarían su energía, generan cambios en la temperatura, haciendo que unos años sean más frios y otros más calidos.

 

Ha habido también muchos estudios que demuestran que fenómenos como El Niño pueden afectar a la temperatura en las regiones polares y por tanto, podrían afectar al ozono. Así, un episodio Niño o Niña daría lugar a un calentamiento o enfriamiento de la estratsofera polar, respectivamente y por tanto a un aumento o reducción de ozono. Tampoco es igual el impacto dependiendo del tipo de Niño, si presenta las mayores anomalías de temperatura de la superficie del mar en el Pacífico Este o en el Pacífico Central.

 

También se ha visto cuál es el impacto de los calentamientos súbitos estratosféricos, que son episodios de rupturas de ondas muy fuertes, que generan un calentamiento en muy poco tiempo y hacen que el viento disminuya muchísimo, pudiendo cambiar incluso de sentido, de oeste a este, y se ve que cuando ocurre eso, la destrucción de ozono es mucho menor.

 

Además se ha visto la influencia de los volcanes y cómo afectan al ozono en los polos. Por un lado porque la partículas que emiten, de azufre, actúan de manera similar a las nubes, donde pueden ocurrir esas reacciones de destrucción, pero también porque en los trópicos esa inyección de aerosoles volcánicos absorbe mucha radiación y la baja estratosfera se calienta mucho. Eso hace que aumente la diferencia de temperatura entre el polo y el ecuador lo que, dinámicamente, provoca que aumente el viento y se genere una estratosfera polar más fría y con ello se genera más destrucción de ozono. De ese modo, los estudios que muestran que meses después de una erupción volcánica el polo está más frío y tiene más tendencia a destruir ozono.

 

La profesora Calvo reconoce que hay muchas incertidumbres en torno a este tema de los volcanes, porque muchas veces, tras las observaciones se intenta reproducir lo observado con los modelos, y algunos de ellos son capaces de reproducirlo y otros no, así que en próximos Informes se estudiará más en detalle la influencia de las erupciones volcánicas en el ozono.

 

Circulación estratosférica

Marta Ábalos ha analizado la importancia de la circulación estratosférica, que es "una circulación que transporta masa, compuestos químicos y calor y que va del trópico hacia el polo, y que es lo que hace que realmente haya ozono en los polos, porque el ozono se produce sobre todo en la media estratosfera de los trópicos, a unos 25-30 kilómetros, y se transporta por esta circulación hacia latitudes más altas".

 

La sección del Informe en la que ha participado Ábalos se ha centrado en las tendencias a largo plazo en esta circulación, porque todos los modelos que existen representan una aceleración de esta circulación debido al cambio climático. Es un resultado muy robusto, pero según aclara la investigadora no se había visto en observaciones con los datos limitados en el tiempo que se tienen. De todos modos, "con los datos de los últimos cuatro años sí parece que empieza a haber evidencias de esa aceleración en la baja estratosfera, mientras que en la alta estratosfera todavía sigue habiendo una discrepancia entre lo que producen los modelos y lo que se obtiene a partir de las observaciones".

 

También se han incluido resultados sobre la influencia que ha tenido el agujero de ozono y en general el aumento de las sustancias destructoras de ozono sobre la circulación. Se ha visto que la influencia es comparable a la de los gases de efecto invernadero, de tal modo que la aceleración observada en la circulación, sobre todo en el hemisferio sur, se puede atribuir en un 50% a los gases de efecto invernadero, y en otro 50% al agujero de ozono.

 

Explica Ábalos que los gases de efecto invernadero aceleran la circulación porque se calienta la troposfera, ya que esos gases absorben radiación de onda larga, y la estratosfera se enfría por las propiedades radiativas de esos gases, es decir, por la diferencia que existe entre la radiación solar entrante y la radiación terrestre saliente. Ese gradiente de temperatura hace que cambien los vientos, los que se denominan chorros subtropicales, y eso a su vez cambia la propagación de las ondas que producen la circulación estratosférica. Esos cambios en las ondas se deben al calentamiento de la troposfera y al enfriamiento de la estratosfera.

 

Por otro lado, el mecanismo por el que el agujero de ozono influye en la circulación estratosférica es totalmente diferente. Al haber menos ozono en la estratosfera polar se enfría todavía más de lo habitual esa región, lo que hace que el vórtice polar se refuerce, se mantenga frío durante más tiempo, a lo largo de la primavera, y esto hace que cambie la propagación de ondas, lo que fuerza una circulación mayor.

 

Parece, por tanto, que el agujero de ozono y los gases de efecto invernadero han contribuido a las tendencias pasadas en la circulación estratosférica. La aceleración que prevén todos los modelos del IPCC tiene un impacto en el ozono porque al acumular más ozono en la baja estratosfera de latitudes altas habrá más probabilidades de que ese ozono se transporte a la troposfera. Eso es importante, porque aunque en esa zona el ozono es bueno porque nos protege de la radiación ultravioleta, en la troposfera actúa como gas de efecto invernadero y además es tóxico, sobre todo si se producen intrusiones que llegan a la superficie.

 

La profesora Natalia Calvo reconoce que una de las importantes conclusiones de este Informe Científico es que "si se quiere, se puede, si la comunidad internacional se pone de acuerdo es posible conseguir logros tanto en la recuperación del agujero de ozono como en lucha contra el cambio climático". Marta Ábalos coincide en que el Protocolo de Montreal es un acuerdo medioambiental de éxito y concluye que ya se están viendo los frutos, "del que ha sido el acuerdo medioambiental más exitoso de la historia".

La profesora Natalia Calvo, y la investigadora Marta Ábalos, ambas del Departamento de Física de la Tierra y Astrofísica, son las dos únicas complutenses que participan en la edición de 2018 del Informe Científico sobre la Destrucción de OzonoLa parte del trabajo de Natalia Calvo ha consistido en ver la dinámica que da lugar a variaciones de ozono en los polosMarta Ábalos ha analizado la importancia de la circulación estratosféricaLa profesora Natalia CalvoLa investigadora Marta Ábalos
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