El Ozono y su herida en la atmósfera

Llegó la primavera meteorológica y con ella el calor, las fiestas patrias, las alergias y… el agujero de ozono. ¿Sabían que en el año 1980 científicos descubrieron que, cada primavera, se producía una disminución importante de ozono estratosférico sobre el continente Antártico? El área de esta disminución es tan grande que, en ocasiones extremas, alcanza incluso a las regiones de Aysén y Magallanes, poniendo en evidencia el impacto de la actividad humana en la atmósfera. Quédate, que aquí te lo explicamos en detalle.

La Atmósfera es como una gran “manta” de aire que cubre y protege nuestro planeta. Ese aire que respiramos se compone en su mayoría de dos elementos: el nitrógeno (un 78%) y el oxígeno (un 21%). Sólo un 1% representa el resto de los gases, dentro de los que se encuentra el ozono, ubicado casi en su totalidad (90%) en la estratósfera, una de las muchas capas que forman la atmósfera.

Si bien este gas se encuentra en una pequeña proporción, es muy importante para la vida en nuestro planeta. ¿Por qué, te preguntarás? Pues porque el ozono estratosférico absorbe parte de la radiación ultravioleta (UV), la cual es dañina para nuestra salud. Debido a este importante rol, el ozono en esta parte de la atmósfera se considera “ozono bueno”, y da lugar a la conocida Capa de Ozono. En contraste, el exceso de ozono en la superficie de la Tierra (ozono troposférico), que se forma a partir de contaminantes, es considerado “ozono malo”, ya que puede ser perjudicial para los seres humanos, las plantas y los animales.

Pero ¿qué es el Ozono?

Molécula de ozono.

Comencemos por lo básico, el ozono es un gas que contiene tres átomos de oxígeno, por lo que su fórmula química es O3. Como mencionamos, la mayor parte de este gas reside en la estratósfera, capa ubicada 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 del oxígeno que respiramos (O2) en dos átomos, reaccionando luego cada uno con otra molécula de oxígeno, para así formar el 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 UV, podemos ver que el ozono estratosférico es capaz de absorber toda la radiación 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. Por lo tanto, para nosotros -terrícolas-, el ozono estratosférico es muy positivo, ya que los rayos UV-C y UV-B son los que pueden generar mayor daño a la salud.

Infografía del ozono en la atmósfera.

El Agujero de Ozono

Por allá por 1956, una expedición británica instaló el primer observatorio para mediciones de ozono en la Antártica. Gracias a esto, en la década de los 70 un grupo de científicos descubrió que durante los meses de primavera existía una pérdida de esta molécula sobre el continente de hielo. Este fenómeno comenzó a llamarse “Agujero de Ozono”, que en realidad no es un agujero literal, si no que corresponde a una disminución estacional importante de los niveles de ozono observados sobre la región polar. Esta disminución se debe a la presencia de contaminantes químicos, de los cuales aproximadamente un 80% provienen de la acción humana, debido a la industria de refrigerantes, aerosoles y de pesticidas. Mientras que el resto se asocia a las erupciones volcánicas, cuando estas producen altas concentraciones de cloruro de hidrógeno, y a la acción de la radiación proveniente del Sol.

¿Y por qué pasa sólo en los polos? Para que este fenómeno tenga lugar, es necesario contar con un mecanismo que aísle el aire troposférico y disminuya drásticamente la temperatura. Cuando llega el invierno, un vórtice de vientos se desarrolla alrededor del polo (Vórtice Polar) 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.

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

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. Gracias a él, estas sustancias se han eliminado en un 98% y en la actualidad es el único tratado que ha sido firmado por todos los países del mundo.

Evolución del agujero de ozono de los últimos 20 años (2005-2024). Promedios del mes de octubre. Fuente: Tropospheric Emission Monitoring Internet Service (TEMIS).

Hoy en día el agujero de ozono aún persiste, pero hay evidencias que indican que estaría comenzando a recuperarse. Así lo muestra la animación más abajo, donde se aprecia que el área ha ido disminuyendo gradualmente, siendo el 2024 el 7mo evento de menor magnitud desde que empezaron a tomarse medidas regulatorias. Sin embargo, aún hay excepciones como en 2023, donde el agujeró superó los 25 millones de kilómetros cuadrados. Aún así, estos valores son menores comparados con algunos episodios más extremos ocurridos en años anteriores.

Si observamos la gráfica inferior, en promedio (período 1979 – 2024) 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 2019 se registró el agujero más pequeño desde 1980, con un máximo de 15,6 millones de kilómetros el 8 de septiembre. Esto se debió, más que por las acciones tomadas, a un patrón atmosférico asociado a temperaturas cálidas. Este caso contrasta con el episodio más grande de la historia, cuya extensión fue de 29.5 millones de kilómetros cuadrados el 24 de septiembre del año 2006. Esta área es comparable a 3 veces el territorio de Estados Unidos.

La línea de color negro representa el promedio del tamaño del agujero de ozono entre 1979-2024, sombreado gris representa el rango normal. La línea roja corresponde al año 2006 y la línea azul al 2019 (años récords histórico).

Los efectos en nuestro país

En Chile, los efectos se sienten cuando el agujero se extiende hasta Sudamérica, elevando los valores de radiación UV en las regiones de Aysén y Magallanes, 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, 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.

Actualizado por: Tamara Venegas Yurazeck. Editado por: Juan Crespo Fuentes. Periodista: Paz Galindo Navarro.

** Artículo escrito por Juan Crespo y publicado originalmente el 31 de agosto de 2017, durante el periodo de marcha blanca de Meteochile Blog 

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.
• What happened to the world’s ozone hole? Revisa la información aquí.
• Emergence of healing in the Antarctic ozone layer. Ver sitio aquí.
• 2019 Ozone Hole is the Smallest on Record Since Its Discovery. Revisa la información aquí.