El Ozono y su herida en la atmósfera

Se acerca la primavera y con ella el calor, las fiestas patrias, las alergias y… el agujero de ozono. ¿Sabían que en nuestra atmósfera, durante cada primavera, se produce una disminución importante de la cantidad de ozono en la estratósfera sobre el continente antártico?. El área de esta disminución es tan grande que puede alcanzar inclusive -en los casos más extremos-, a la Región de Aysén y Magallanes.

** Artículo publicado originalmente el 31 de agosto durante el periodo de marcha blanca de Meteochile Blog **

La Atmósfera representa la “manta” que cubre nuestro planeta y está compuesta por una mezcla homogénea de gases y aerosoles (partículas sólidas y líquidas en suspensión) que conocemos como aire. El aire que respiramos está compuesto básicamente por dos elementos: el nitrógeno (un 78%) y el oxígeno (un 21%). Sólo un 1% representa el resto de los gases y, entre ellos, el ozono. Si bien este gas, se encuentra en una pequeña proporción en nuestra atmósfera, es muy importante para la vida en nuestro planeta.

El ozono en la estratósfera absorbe parte de la radiación ultravioleta dañina para nuestra salud. Debido a este importante rol, el ozono estratosférico se considera “ozono bueno” y forma la Capa de Ozono. En contraste, el exceso de ozono en la superficie de la Tierra, que se forma a partir de contaminantes, es considerado “ozono malo“ ya que puede ser dañino para los seres humanos, las plantas y los animales.

¿Qué es el Ozono?

Comencemos por lo básico, el ozono es un gas que contiene tres átomos de oxígeno y que tiene por fórmula química O3. Por ejemplo, el oxígeno que respiramos y que es vital para la vida en La Tierra es O2. La mayor parte del ozono reside en la estratósfera (cerca de un 90%), entre 30 y 35 km por encima de la superficie de la Tierra y se crea por acción de la radiación proveniente del sol, que disocia las moléculas de oxígeno molecular (O2) en dos átomos (altamente reactivos) que luego reacciona con otra molécula de oxígeno para formar el ozono. De manera más simple, es como si los rayos solares separaran la molécula de oxígeno en dos, y cada átomo resultante se une al oxígeno disponible para dar formación al ozono. Por otro lado, en el proceso contrario, el ozono se destruye cuando reacciona con moléculas que contienen nitrógeno, hidrógeno, cloro o bromo.

Para poder cuantificar el ozono en la atmósfera se usa la “Columna Total de Ozono” (TOC, por sus siglas en inglés), la cual se mide en Unidades Dobson (DU, por sus siglas en inglés) y comúnmente es estimada a partir de la radiación ultravioleta. A mayor radiación ultravioleta menor concentración de ozono y viceversa.

Si nos fijamos en la siguiente infografía de Rayos Ultravioleta, el ozono estratosférico es capaz de absorber toda la radiación ultravioleta comprendida en el rango de 100 – 280 nanómetros (UV-C) y una gran parte de la radiación ultravioleta de onda corta (UV-B). Por el contrario, posee casi nula retención de radiación en el rango 315 – 400 nanómetros (UV-A), pudiendo ingresar a la superficie terrestre. Para nosotros en la Tierra esto es muy positivo, ya que los rayos UV-C y UV-B son los que nos generan mayor daño en nuestra salud.

Infografía del ozono en la atmósfera. Adaptación de TheOzoneHole.com.

El Agujero de Ozono

Corresponde a una disminución importante en la cantidad de ozono que existe naturalmente en la capa de ozono polar, la cual se desarrolla sólo en época primaveral. Esta disminución se debe a la presencia de contaminantes químicos derivados de la industria de refrigerantes, aerosoles y de pesticidas y en menor proporción de las erupciones volcánicas, que son transportados hacia los polos y finalmente, por acción de la radiación proveniente del sol, reaccionan con las moléculas de ozono, provocando su destrucción.

Cuando llega el invierno, un vórtice de vientos se desarrolla alrededor del polo (Vórtice Polar, gráfica1) y aísla la estratósfera polar del aire proveniente del Ecuador (ver ejemplo esquemático más abajo). Cuando las temperaturas caen por debajo de -78°C, nubes finas llamadas Nubes Estratosféricas Polares (NEP) forman hielo, ácido nítrico y mezclas de ácido sulfúrico. Las reacciones químicas en las superficies de los cristales de hielo en las nubes liberan formas activas de Clorofluorocarbonos (CFC). Es aquí, cuando el agotamiento del ozono comienza y aparece el “agujero” de ozono.

En el transcurso de dos a tres meses, la destrucción de ozono es tal que aproximadamente el 50% de la cantidad total de ozono en la atmósfera desaparece. En algunos niveles, las pérdidas de ozono llegan al 90%. Es entonces cuando se ha formado el Agujero de Ozono Antártico.

Ahora bien, a fines de la primavera, las temperaturas comienzan a subir, el hielo se evapora y la capa de ozono comienza un ciclo de recuperación.

Gráfica 1.El viento corresponde al nivel de 70 hPa (casi 20 km de altura). Los colores rojos y lilas representan la zona del vórtce polar, donde los vientos alcanzan gran intensidad (más de 200 km/h). Fuente de datos: Earth null school.

Un poco de historia…

Desde la década del 70 que las emisiones antropogénicas de gases agotadores de ozono han producido una pérdida de 3 a 4% del ozono total promedio sobre el globo terrestre. Dada la gravedad de lo que significa esta pérdida de ozono, es que el 16 de septiembre de 1987 en Montreal, Canadá, se firmó un tratado consistente en la reducción de emisiones mundiales de sustancias agotadoras de la capa de ozono, estimando que -si se cumplen con los objetivos propuestos dentro del tratado-, la capa de ozono podría recuperarse para el año 2050.

Debido al alto grado de aceptación e implementación que se ha logrado, el acuerdo ha sido considerado como un ejemplo excepcional de cooperación internacional.

Gráfica2. Evolución del agujero de ozono de los últimos 11 años (2006-2016). Promedios del mes de octubre. Los colores azules y lilas representan la zona del agujero de ozono. Fuente: Tropospheric Emission Monitoring Internet Service (TEMIS).

Como se observa en la gráfica2, este agujero sufre variaciones año tras año, siendo el año 2014 uno de los eventos de menor magnitud. Esto dio esperanza a la comunidad científica de que la capa de ozono estaba en una notable recuperación, sin embargo, durante la primavera de 2015 se observó el agujero de mayor tamaño de las últimas décadas, dejando de manifiesto la variabilidad de la magnitud del agujero.

Si observamos la gráfica inferior, en promedio (período 1979 – 2015) el agujero alcanza los 20 millones de kilómetros cuadrados entre septiembre y octubre, lo que equivale aproximadamente a 2 veces el territorio de Estados Unidos. El año 2006 se registró el agujero más grande de la historia, su extensión es comparable a 3 veces el territorio de Estados Unidos, alcanzando el día 24 de septiembre los 29.5 millones de kilómetros cuadrados.

La línea de color negro representa el promedio del tamaño del agujero de ozono entre 1979-2015, sombreado gris representa el rango normal. La línea roja corresponde al año 2006 (año récord histórico).

Los efectos en nuestro país

Los efectos de la disminución de ozono afectan a Chile sólo cuando el agujero alcanza a Sudamérica, esto es durante eventos severos de agujero ozono, produciendo un aumento en los valores de radiación UV en las regiones de Magallanes y Aysén, principalmente. Sin embargo, son valores de radiación UV menores a los que reciben las ciudades del norte del país, por ejemplo. El real peligro para la salud de la población se debe a la sobreexposición a la radiación solar, es decir, tomar sol en horas de mayor radiación y por tiempos prolongados.

Pero, la presencia de ozono en la estratósfera no solo tiene efectos en las personas, también juega un rol importante en la circulación de la atmósfera global. Algunos estudios (1) han sugerido que la ausencia de ozono podría tener efectos en la temperatura de la estratósfera y en la intensidad de las corrientes en chorro que circulan alrededor del planeta. Por eso, el monitoreo de ozono tiene una importancia más allá de la salud de las personas, también es de gran importancia para la “salud” de nuestra atmósfera.

Monitoreo durante época primaveral

Columna de ozono total para el día 14 de octubre de 2016 derivado de instrumento satelital GOME2. Fuente: Tropospheric Emission Monitoring Internet Service (TEMIS).

Desde septiembre a noviembre la Dirección Meteorológica de Chile emite un informe mensual (www.meteochile.gob.cl) , así como también un boletín con el resumen anual del comportamiento del Agujero de Ozono acerca de su extensión, intensidad y evolución de acuerdo a observaciones satelitales. También se exponen datos de Radiación Ultravioleta de la Base Eduardo Frei Montalva y de la ciudad de Punta Arenas (localidades que se pueden ver afectadas por la disminución del ozono durante estos meses del año).

Este monitoreo constante permite identificar eventos como el ocurrido durante los días 13 al 16 de octubre de 2016 en que se produjo una extensión del agujero de ozono que alcanzó el extremo sur de nuestro país. El día que alcanzó su máxima extensión fue el día 14 de octubre, con valores que bordearon las 200 UD (el umbral que define la capa de ozono es de 220 UD). El registro de Índice Ultravioleta para el día 14 de octubre sobre la ciudad de Punta Arenas llegó a un valor de 7, lo que equivale a un riesgo Alto para la población. Los días posteriores a esta situación, los valores tanto de ozono como de radiación ultravioleta, retornaron a la normalidad de la época.

Escrito por: Juan Crespo. Editado por: Diego Campos y José Vicencio. Periodista: Paz Galindo.

Información de esta publicación:

• (1) “Rasgos del Agujero de Ozono Antártico en el cambio climático del Hemisferio Sur”. Thompson et al. (2011). Revista Nature. Ver publicación aquí.
• Puedes encontrar más información sobre el monitoreo de Ozono a partir de septiembre en nuestro sitio web. En sitios internacionales, revisa TheOzoneHole.com y OzoneWatch.com.
• La OMM (Organización Meteorológica Mundial) emite varios boletines anuales con información resumen de la evolución del agujero de ozono. Revisa la información aquí.
• Revisa nuestro boletín antártico mensual del mes de junio 2017. Ver archivo aquí. Si quieres ver boletines anteriores, ingresa al sitio web de Climatología y luego selecciona “Boletín Antártico Mensual”. Ver sitio aquí.