Imagen del tamaño registrado en el agujero por los satélites de la NASA el 9 de Septiembre de 2000. Azul indica bajas concentraciones de ozono y amarillo a rojo crecientes niveles de ozono. Obsérvese el “croissant” de altas concentraciones formado cuando el vértice Antártico bloquea la migración al sur del ozono formado en los trópicos. [Más imágenes y créditos]

Los científicos tienen buenas y malas noticias para los observadores de la capa de ozono. La concentración de compuestos fluoclorocarbononados (CFCs) destructores de ozono se ha nivelado en la estratosfera y desciende en la atmósfera inferior. Esta es la buena noticia.

La mala noticia es que los satélites de la NASA mostraron el 9 de septiembre el agujero en la capa de ozono antártica más grande nunca visto, y los efectos del cambio climático global pueden exacerbar el problema.

¿Porqué estamos viendo el peor agujero en la capa de ozono cuando tras 13 años de regulación se ha conseguido finalmente poner bajo control los niveles de CFC?

“El primer punto es que estos procesos son muy lentos”, dice Dr. Richard McPeters, investigador principal para el Espectrómetro para mapeado de ozono total (Total Ozone Mapping Spectrometer (TOMS)) de la NASA en el Centro Goddard de vuelos Espaciales de la NASA (GSFC).|

“El CFC tarda mucho en llegar a la estratosfera, por tanto va a tardar mucho tiempo en salir de allí”, dice McPeters.

Los CFCs liberados en la superficie difunden hacia arriba a través de las capas bajas de atmósfera, la llamada troposfera. Las corrientes verticales de aire en la meteorología troposférica ayudan a empujar a los CFCs hasta la siguiente capa, la estratosfera. Una vez allí, los CFCs ascienden más lentamente puesto que el aire en la estratosfera tiene mucho menos movimiento vertical.

De hecho, una molécula de CFC puede tardar unos 2 años desde su liberación en superficie hasta alcanzar la capa estratosférica de ozono. Y aún puede tardar décadas en ser convertido por la luz del Sol en la forma dañina para el ozono, según el Dr. Charles Jackman, modelador atmosférico en el GSFC.

Para Jackman, una vez una molécula de CFC se transforma a su forma destructiva, puede perdurar en la estratosfera durante unos cuantos años antes de precipitarse de nuevo hacia la troposfera en forma de ácido clorhídrico (HCl) y ser lavada de la atmósfera por la lluvia.

En 1994, científicos del NOAA midieron por vez primera un descenso en la cantidad de CFCs en las capas bajas de la atmósfera. Dado que estos CFC deberían seguir su camino hacia la estratosfera – a la capa de ozono – este descubrimiento daba esperanzas de que las concentraciones de CFC en la estratosfera debieran también empezar a declinar.

McPeters dice que “Pasarán un número de años antes de empezar a ver reducciones reales en los CFCs de la estratosfera”.

Los cálculos sobre modelos sugieren que la recuperación del ozono a niveles de antes de 1980 puede llevar de 20 a 40 años, explica. “Por tanto no se puede esperar ver un gran cambio este año”.

Gráfico mostrando las concentraciones de un tipo de CFC a lo largo del tiempo. Notese como alcanza el equilibrio alrededor de 1990 – tres años después de que Protocolo de Montreal estableciera un programa de eliminación progresiva de CFCs. La concentración de CFCs ha comenzado a declinar. En el gráfico, “ppt” es partes por trillón, no partes por mil (thousand=mil en ingles). [más información]

Aunque la concentración de CFCs en la estratosfera parece haberse nivelado, el tamaño del agujero en la capa de ozono no tiene porque equilibrarse al mismo tiempo.

“Lo que está pasando ahora es que tenemos los CFCs a un nivel muy alto, y esto da un novel base de poco ozono”, explica McPeters“. Y entonces de un año a otro, el que tengas un agujero particularmente grande o no depende del “tiempo” estratosférico que tengas en el hemisferio Sur”.

“A causa del incontenible papel que juega el “tiempo” en el agujero de ozono, esto significa que es realmente impredecible”, según McPeters. “Esto es lo que hace divertido el medir ozono – cada año te sorprende”.

Para McPeters, el récord de este año en el agujero de la capa de ozono ha ocurrido principalmente como resultado de un invierno particularmente frío en la Antártida.

Durante el invierno Antártico, la falta total o parcial de luz solar provoca la bajada de la temperatura del aire a cotas muy bajas. Nubes de cristales de hielo denominadas “nubes polares estratosféricas” se forman en la parte superior de la atmósfera.

Estos cristales de hielo son una mala noticia para el ozono. Los cristales proporcionan una superficie para una reacción química que cambia el cloro de moléculas que afectan al ozono (como el Cloruro de Hidrógeno) a formas más activas que lo destruyen.

“Este es el acelerador”, dice McPeters. “Si no tuvieras los cristales de hielo, no estarías viendo la clase de destrucción de ozono que se ve cada año”.

Un invierno más frío da lugar a nubes polares estratosféricas más grandes, mayor destrucción de ozono, y un agujero en la capa más grande.

Ilustración que muestra las capas de la atmósfera. La mayor parte de la protectora capa de ozono se encuentra en la estratosfera, mientras que el tiempo ocurre en la troposfera.

Mientras que se piensa que altas concentraciones de dióxido de carbono causan el calentamiento de las capas bajas de la atmósfera (la troposfera), los científicos saben que este mismo dióxido de carbono causa de hecho un enfriamiento de la estratosfera. Este enfriamiento puede exacerbar la destrucción del ozono de manera semejante al como un invierno particularmente frío lo hace.

“Aunque la magnitud y dirección del cambio de temperatura de la atmósfera inferior ha sido acaloradamente debatida durante varios años, el enfriamiento de la estratosfera esta muy claro y no es materia de discusión”, dice Newchurch.

“Su efecto en el hemisferio Sur es la ampliación del agujero en la capa de ozono”, continua. En el hemisferio Norte, este descenso de temperatura y los cambios resultantes en la circulación (vientos) es uno de los ingredientes claves para un posible agujero Ártico”.

El vórtice Antártico

Los vientos también juegan un papel en la destrucción de ozono.

El aire frío sobre la Antártida en invierno crea un enorme remolino de aire desplazándose rápidamente alrededor de la Antártida, denominado “vórtice Antártico”.

Este vórtice aísla efectivamente la Antártida del resto de la atmósfera.

“Se establece como un remolino que se instala allí, y es muy estable. Bloquea ese espacio de aire de forma que evita que el aire exterior, rico en ozono, entre”, dice McPeters.

La mayoría del ozono estratosférico se genera en los trópicos, debido a que la intensidad de la radiación solar que causa la formación de ozono es más alta cerca del ecuador. El ozono se transporta luego por las corrientes de aire estratosféricas hacia el Ártico y hacia la Antártida.

El intenso y estable vértice evita la migración del ozono hacia la estratosfera sobre la Antártida, exacerbando los bajos niveles causados por la destrucción de ozono catalizada por los cristales de hielo.

Sellando virtualmente la Antártida del aire cálido circundante, el vértice provoca que la temperatura en la Antártida caiga incluso más. Las bajas temperaturas provocan la generación de más nubes de cristales de hielo y la destrucción de incluso más ozono.

Según Newchurch, “el vórtice (Antártico) se instala en el hemisferio sur, y cae y rueda todo el invierno. La disminución de ozono ocurre en primavera, cuando la luz solar está disponible. Luego hacia final de primavera el vórtice se deshace, y en verano no queda nada. De nuevo se genera el siguiente otoño”.

Un vórtice similar se forma alrededor del Ártico, pero las “ondas atmosféricas” causadas por las masas de tierra con altas montañas en el hemisferio norte frecuentemente lo empuja fuera del polo, permitiendo que el aire templado entre.

El calentamiento relativo del Ártico es la principal razón por la que no se genera un agujero en la capa de ozono similar en el Polo Norte.

“El tiempo en el hemisferio norte es mucho menos estable que en el sur”, dice Accepters. “No se tienen temperaturas tan frías, no se tiene un vórtice que dure tanto”.

Imágenes tomadas desde un satélite de la NASA mostrando los niveles de ozono sobre el ártico (arriba) y el antártico (abajo) en momentos similares de las estaciones en cada hemisferio. Azul indica bajos niveles de ozono y rojo altos. Nótese el gran agujero sobre el antártico y la ausencia de un agujero distinguible sobre el ártico.

Imágenes tomadas desde un satélite de la NASA mostrando los niveles de ozono sobre el ártico (arriba) y el antártico (abajo) en momentos similares de las estaciones en cada hemisferio. Azul indica bajos niveles de ozono y rojo altos. Nótese el gran agujero sobre el antártico y la ausencia de un agujero distinguible sobre el ártico.

Si el tiempo en el hemisferio Norte creara un vórtice de larga duración, se podría formar un mini agujero en la capa de ozono. Esto pasó en 1997, pero no es usual, dice Accepters.

Aunque esta dependencia en el tiempo hace casi imposible la predicción de año en año del tamaño del agujero de la capa de ozono, la tendencia a largo plazo puede ser estimada con modelos computados.

“Si preguntas, ¿Cuanto se va a reducir (el agujero)? – bueno, tampoco lo sabemos. Cada año hemos de mirarlo y ver que pasa”, dice McPeters.

“Pero a largo plazo, tenemos cierta confianza en los modelos en este punto”, dice. “A largo plazo, tiene que mejorar”.

El Centro de hidrología global y clima es una empresa conjunta del gobierno y la academia para estudiar el ciclo global del agua y sus efectos en el clima terrestre. Fundada en conjunto por la NASA y sus colaboradores académicos, y operado conjuntamente por el centro Marshall de Vuelos Espaciales en Huntsville, Alabama, y la Universidad de Alabama en Huntsville, el Centro realiza investigaciones en muchas áreas críticas.