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¿Podría la SAI retrasar la recuperación de la capa de ozono?
La capa de ozono que protege a la Tierra de los dañinos rayos ultravioleta se está recuperando lentamente del daño e que le causó la actividad humana a finales del siglo XX. Inyección de aerosol estratosférico (SAI), una idea para enfriar la Tierra añadiendo, partículas diminutas reflectantes a la estratosfera que alberga la capa de ozono, lo que puede retrasar aún más esta recuperación.
Principales conclusiones
- El daño a la capa de ozono estratosférico, causado por contaminantes de clorofluorocarbono (CFC), se detectó por primera vez en la década de 1970.
- Los esfuerzos internacionales para reducir las emisiones de CFC han tenido éxito, pero debido a su larga vida en la atmósfera, el "agujero" en la capa de ozono solo se está recuperando lentamente.
- La SAI afectaría a la química de la estratosfera, con impactos en la capa de ozono que podrían retrasar décadas la recuperación del agujero de ozono.
Ozone is present throughout the atmosphere, but the highest concentrations are in the stratosphere. This ozone layer filters out most of the harmful UV-B and UV-C radiation from the sun.
The ozone layer
UV-A
UV-B
Earth
UV-C
Troposphere
Stratosphere
Source: NASA
El ozono es una molécula que ocurre naturalmente en la estratosfera , la capa de la atmósfera situada entre 10 y 50 km por encima de la superficie terrestre. La capa de ozono bloquea algunos de los rayos ultravioleta más dañinos del sol (UV-B and UV-C) alcance la superficie de la Tierra. El daño a la capa de ozono tiene un impacto en la salud humana y de los ecosistemas, incluyendo el aumento de las tasas de cataratas (opacidad del cristalino del ojo) y de cáncer de piel, y la alteración de la cadena alimentaria marina.
El agotamiento del ozono estratosférico – o el «agujero de«, es el resultado de la actividad humana, pero la cooperación internacional ha llevado a cambios que han reducido los daños.
La SAI es el método de reflexión de la luz solar más estudiado: un conjunto de tecnologías hipotéticas que podrían contrarrestar el aumento de las temperaturas. reflejando más luz solar lejos de la superficie terrestre.
Los modelos sugieren que la SAI podría enfriar el planeta de manera similar a las grandes erupciones volcánicas que liberan dióxido de azufre (SO2) a la atmósfera. El SO2 reacciona con otras moléculas de la atmósfera para formar pequeñas partículas de sulfato que reflejan la luz solar entrante y persisten en la estratosfera durante uno o dos años.
Sin embargo, la implementación de la SAI también afectaría a la química estratosférica, con posibles impactos en la recuperación de la capa de ozono.1 El alcance de estos impactos es incierto. Los estudios sugieren que los impactos dependerían de factores como la composición química de los aerosoles desplegados y la ubicación geográfica del despliegue.
Cómo los humanos han dañado la capa de ozono
Clorofluorocarbonos (CFCs) , un grupo de sustancias químicas que antes se utilizaban habitualmente en los envases, las latas de disolventes, y la refrigeración, ha dañado la capa de ozono. Aunque estas sustancias químicas no son tóxicas y persisten durante mucho tiempo en la atmósfera inferior, que sufren una rápida transformación una vez que entran en la estratosfera y destruyen el ozono.2
La destrucción del ozono se produce principalmente en las superficies de las nubes estratosféricas polares, que se forman a temperaturas extremadamente frías (<−78°C), principalmente sobre la Antártida durante el invierno en el hemisferio sur. Los CFC se concentran en las superficies de estas nubes, donde forman compuestos reactivos que descomponen el ozono cuando la luz solar reaparece en la primavera polar.3
Los fuertes vientos rodean la Antártida en el invierno del hemisferio sur y atrapan la atmósfera en un vórtice polar, una gran región de aire en rotación. Estos vientos fuertes persisten hasta la primavera, lo que aumenta la formación de nubes estratosféricas polares y aumenta el agotamiento de la capa de ozono. Esta parte de la estratosfera agotada en ozono se denomina «agujero de ozono».
Una vez que los vientos se debilitan al final de la primavera, las masas de aire con ozono empobrecido las concentraciones se mezclan con el resto de la estratosfera. Este conduce a la reducción de la capa de ozono y el aumento de los niveles de UV en todas partes el mundo entero, pero particularmente en países del hemisferio sur como Australia y Nueva Zelanda.
La acción internacional evitó la catástrofe ambiental
Los científicos comenzaron a monitorear ozono estratosférico sobre la Antártida en 1956. En la década de 1980, quedó claro que las concentraciones de ozono estaban disminuyendo y que los CFC eran los responsables.3
La respuesta internacional al agotamiento de la capa de ozono comenzó en la década de 1970 con el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA), que pide una investigación y una vigilancia intensivas. El Protocolo de Montreal, que exigía la eliminación gradual de los productos químicos que agotan la capa de ozono, se adoptó en septiembre de 1987.
El Protocolo de Montreal reunió a representantes de la industria, grupos ambientalistas y gobiernos. Esto fue descrita por elanterior Secretario General dela ONU, Kofi Annan, lo calificó en 2005 como “quizás el acuerdo internacional más exitoso hasta la fecha”.
Desde 1987, los productos químicos que agotan la capa de ozono se han eliminado gradualmente de la producción global. Sin embargo, los CFC tienen una vida útil muy larga en la atmósfera y se siguen emitiendo pequeñas cantidades de CFC – principalmente de equipos antiguos.4 El agujero de la capa de ozono reaparece en cada primavera polar, pero continúa disminuyendo a medida que los CFC son menos abundantes en la atmósfera.
Representante de Maldivas firmando el Protocolo de Montreal.
(Foto: United Nations)Cómo interactúa el agujero de ozono con el cambio climático
Dañar a la capa de ozono no provoca el cambio climático. Sin embargo, el cambio climático puede agravar el agotamiento de la capa de ozono.5
El calentamiento de la atmósfera inferior está relacionado con el enfriamiento de la estratosfera.6 Esto aumenta la formación de nubes estratosféricas polares y la fuerza del vórtice polar, lo que puede aumentar el agotamiento de la capa de ozono.7
Si bien el cambio climático puede agravar el agotamiento de la capa de ozono, el Protocolo de Montreal ha tenido su propia imprevista impacto en el cambio climático. Hidrofluorocarbonos, adoptados para reemplazar a los CFC, son potentes gases.8 En 2016, una enmienda al Protocolo de Montreal eliminaron progresivamente su producción, lo que ha reducido su impacto en el aumento de las temperaturas.
¿Podría la SAI interferir con la recuperación del ozono?
Los estudios sugieren que los impactos de las EFS en la química estratosférica podrían tener impactos en la recuperación del ozono. Algunos modelos han demostrado que las concentraciones de ozono aumentarían si se inyectaran sulfatos en latitudes medias del hemisferio norte.9
No obstante, en las regiones polares, el aumento de las concentraciones de aerosoles estratosféricos también incrementa la superficie de las reacciones que agotan la capa de ozono. De esta manera, los aerosoles inyectados se comportarían como nubes estratosféricas polares y se convertirían en sitios de agotamiento de la capa de ozono, lo que provocaría una disminución del ozono en primavera sobre la Antártida.1
Investigaciones recientes sugieren que la SAI no utiliza sulfatos las partículas que reflejan la luz solar podrían tener un impacto diferente en el ozono estratosférico.10 Por ejemplo, ilumina las partículas reducirían el ozono de manera similar a los sulfatos,11 pero calcita las partículas pueden evitar o limitar este efecto.10 Sin embargo, la investigación sobre partículas sin sulfato para la SAI es limitada.
Nubes estratosféricas polares que proporcionan la superficie crucial necesaria para que se produzcan reacciones químicas que destruyen la capa de ozono. Las nubes de la foto están en Noruega, aunque son más raras en el Ártico que en la Antártida, mucho más fría, donde se forman todos los años (Foto: Brillern).
¿Una lenta recuperación del agujero de ozono, hecha más lenta?
La comunidad internacional ha trabajado en conjunto durante más de 50 años para abordar el problema del agotamiento del ozono estratosférico. Los esfuerzos para eliminar los productos químicos que agotan el ozono en la atmósfera han sido en gran medida exitosos y el agujero de ozono se está recuperando lentamente.
No está claro si, y en qué medida, la SAI podría socavar la recuperación de la capa de ozono, y el tema está siendo monitoreado por el Panel de evaluación científica del Protocolo de Montreal. Las evaluaciones internacionales sugieren que el uso de sulfatos en la SAI podría retrasar la recuperación del ozono durante décadas, pero no conduciría a un agotamiento del ozono de la misma magnitud que a finales del siglo XX.1
Preguntas abiertas
- ¿Qué importancia tendrían los riesgos de agotamiento de la capa de ozono derivados de la SAI del sulfato en comparación con los riesgos del cambio climático que podría contribuir a reducir?
- ¿Podría la SAI con sulfatos desplegarse estratégicamente de manera que se minimice su impacto en la recuperación del ozono?
- ¿Podrían los aerosoles alternativos para la SAI enfriar el planeta sin socavar la recuperación del ozono?
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Notas finales
- Haywood J, Tilmes S, Keutsch F, et al. (2022) Chapter 6: Stratospheric Aerosol injection and its Potential Effect on the Stratospheric Ozone Layer. In: Scientific Assessment of Ozone Depletion 2022. pp. 325–375. https://csl.noaa.gov/assessments/ozone/2022/downloads/Chapter6_2022OzoneAssessment.pdf
- Molina MJ, Rowland FS (1974). Stratospheric sink for chlorofluoromethanes: Chlorine atomic-atalysed destruction of ozone. Nature; 249: 810–812. https://doi.org/10.1038/249810a0
- Toon OB, Turco RP (1991). Polar Stratospheric Clouds and Ozone Depletion. Sci Am; 264: 68–75. https://www.jstor.org/stable/24936942
- Lickley MJ, Daniel JS, Fleming EL, et al. (2022). Bayesian assessment of chlorofluorocarbon (CFC), hydrochlorofluorocarbon (HCFC) and halon banks suggest large reservoirs still present in old equipment. Atmos Chem Phys; 22: 11125–11136. https://doi.org/10.5194/acp-22-11125-2022
- Algunos modelos han pronosticado que las temperaturas estratosféricas más frías provocarían una «superrecuperación» del ozono estratosférico, especialmente si las emisiones de gases de efecto invernadero son altas.1 Sin embargo, esta recuperación modelada no es uniforme en toda la estratosfera y se complica por otras reacciones químicas que podrían impedir la «superrecuperación» del ozono en la estratosfera superior sobre la Antártida.12
- Hartmann DL, Wallace JM, Limpasuvan V, et al. (2000). Can ozone depletion and global warming interact to produce rapid climate change? PNAS; 97: 1412–1417. https://doi.org/10.1073/pnas.97.4.1412
- Tabazadeh A, Drdla K, Schoeberl MR, et al. (2002). Arctic “ozone hole” in a cold volcanic stratosphere. PNAS; 99: 2609–2612. https://doi.org/10.1073/pnas.052518199
- Molina M, Zaelke D, Sarma KM, et al. (2009). Reducing abrupt climate change risk using the Montreal Protocol and other regulatory actions to complement cuts in CO2 emissions. PNAS; 106: 20616–20621. https://doi.org/10.1073/pnas.0902568106
- Bednarz EM, Butler AH, Visioni D, et al. (2023) Injection strategy – a driver of atmospheric circulation and ozone response to stratospheric aerosol geoengineering. Atmos Chem Phys; 23: 13665–13684. https://doi.org/10.5194/acp-23-13665-2023
- Keith DW, Weisenstein DK, Dykema JA, et al. (2016). Stratospheric solar geoengineering without ozone loss. Proc Natl Acad Sci USA; 113: 14910–14914. https://doi.org/10.1073/pnas.1615572113
- Vattioni S, Luo B, Feinberg A, et al. (2023). Chemical Impact of Stratospheric Alumina Particle Injection for Solar Radiation Modification and Related Uncertainties. Geophys Res Lett; 50. DOI: 10.1029/2023GL105889. https://doi.org/10.1029/2023GL105889
- Maliniemi V, Nesse Tyssøy H, Smith-Johnsen C, et al. (2021). Effects of enhanced downwelling of NOx on Antarctic upper-stratospheric ozone in the 21st century. Atmos Chem Phys; 21: 11041–11052. https://doi.org/10.5194/acp-21-11041-2021
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