Burbujas de aire atrapadas en hielo antiguo responden a la pregunta sobre el ozono antes de la Revolución industrial

  • Los investigadores utilizaron los nuevos datos en combinación con los modelos más modernos de química atmosférica para establecer que los niveles de ozono en la atmósfera inferior, o troposfera, han aumentado en un límite superior del 40% desde 1850.

Con el análisis de moléculas de oxígeno atrapadas en burbujas de aire en hielo y nieve persistentes, científicos estadounidenses y franceses han conseguido responder a la incógnita de cuánto han aumentado los niveles de ozono "malos" desde el comienzo de la revolución industrial. "Hemos podido rastrear cuánto ozono había en la atmósfera antigua --anuncia el geoquímico de la Universidad Rice Laurence Yeung, autor principal de un estudio que publica la edición online de la revista 'Nature--. Esto no se ha hecho antes, y es notable que hayamos podido hacerlo".

Los investigadores utilizaron los nuevos datos en combinación con los modelos más modernos de química atmosférica para establecer que los niveles de ozono en la atmósfera inferior, o troposfera, han aumentado en un límite superior del 40% desde 1850. "Estos resultados muestran que los mejores modelos de hoy simulan bien los antiguos niveles de ozono troposférico --explica Yeung--. Eso refuerza nuestra confianza en su capacidad para predecir cómo cambiarán los niveles de ozono troposférico en el futuro".

Burbujas de aire atrapadas en hielo antiguo responden a la pregunta sobre el ozono antes de la Revolución industrial

El equipo de investigación liderado por Rice incluye investigadores de la Universidad de Rochester, en Nueva York; el Instituto Nacional Francés para la Investigación Científica (CNRS); el Instituto de Geociencias Ambientales en la Université Grenoble Alpes (UGA); el Laboratorio Francés de Clima y Ciencias Ambientales de CNRS y la Comisión Francesa de Energías Alternativas y Energía Atómica (CEA) en la Université Versailles-St Quentin.

"Estas medidas restringen la cantidad de calentamiento causado por el ozono antropogénico", puntualiza Yeung, quien recuerda que, por ejemplo, el informe más reciente del Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático (IPCC, por sus siglas en inglés) estimó que el ozono en la atmósfera inferior de la Tierra actualmente contribuye con 0,4 vatios por metro cuadrado de forzamiento radiativo al clima del planeta, pero el margen de error para esa predicción fue del 50 por ciento, o 0,2 vatios por metro cuadrado.

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"Esa es una gran oscilación de error --destaca--. Tener mejores estimaciones del ozono preindustrial puede reducir significativamente esas incertidumbres". El ozono es una molécula que contiene tres átomos de oxígeno. Producido en reacciones químicas que involucran la luz solar, es altamente reactivo, en parte debido a su tendencia a ceder uno de sus átomos para formar una molécula de oxígeno más estable. La mayoría del ozono de la Tierra se encuentra en la estratosfera, que se está a más de cinco millas sobre la superficie del planeta.

El ozono estratosférico a veces se denomina ozono "bueno" porque bloquea la mayor parte de la radiación ultravioleta del sol y, por lo tanto, es esencial para la vida en la Tierra. El resto del ozono de la Tierra se encuentra en la troposfera, más cerca de la superficie. Aquí, la reactividad del ozono puede ser perjudicial para las plantas, los animales y las personas. Es por eso que el ozono troposférico a veces se llama ozono "malo". Por ejemplo, el ozono es un componente principal de la calima urbana que se forma cerca del nivel del suelo por las reacciones a la luz del sol entre el oxígeno y los contaminantes del escape de los vehículos de motor.

La Agencia de Protección Ambiental norteamericana considera que la exposición a niveles de ozono superiores a 70 partes por billón durante ocho horas o más no es saludable. "Lo que pasa con el ozono es que los científicos solo lo han estado estudiando en detalle durante algunas décadas --explica Yeung, profesor asistente de ciencias de la Tierra, medioambientales y planetarias--. No sabíamos por qué el ozono era tan abundante en la contaminación del aire hasta la década de 1970. Ahí fue cuando empezamos a reconocer cómo la contaminación del aire estaba cambiando la química atmosférica. Los automóviles impulsaban el ozono a nivel del suelo".

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Mientras que las primeras mediciones del ozono troposférico se remontan a fines del siglo XIX, Yeung señala que esos datos están en conflicto con las mejores estimaciones de los modelos de química atmosférica de vanguardia actuales. "La mayoría de los datos anteriores provienen de pruebas de papel de almidón en las que el papel cambia de color después de reaccionar con el ozono --explica--. Estas pruebas no son las más confiables; el cambio de color depende de la humedad relativa, por ejemplo, pero sugieren, sin embargo, que el ozono a nivel del suelo podría haber aumentado hasta un 300% en el último siglo. En contraste, hoy los modelos informáticos sugieren un aumento más moderado del 25-50%, lo que supone una gran diferencia".

"Simplemente no hay otros datos, por lo que es difícil saber cuál es el correcto, o si ambos son correctos y esas mediciones particulares no son un buen punto de referencia para toda la troposfera --admite Yeung--. La comunidad ha luchado con esta pregunta durante mucho tiempo y queríamos encontrar nuevos datos que pudieran avanzar en este problema no resuelto". Pero encontrar nuevos datos, sin embargo, no es sencillo. "El ozono es demasiado reactivo, por sí solo, para ser conservado en hielo o nieve. Entonces, buscamos el rastro del ozono, las huellas que deja en las moléculas de oxígeno".

Con el inicio de la industrialización y la quema de combustibles fósiles alrededor de 1850, los humanos comenzaron a agregar más ozono a la atmósfera inferior. Yeung y sus colegas razonaron que este aumento en la proporción de ozono troposférico debería haber dejado una huella reconocible, una disminución en el número de pares de oxígeno-18 en la troposfera. Usando núcleos de hielo y nieve comprimida que aún no se ha formado de la Antártida y Groenlandia, los investigadores construyeron un registro de pares de oxígeno-18 en oxígeno molecular desde tiempos preindustriales hasta el presente.

La evidencia confirmó tanto el aumento en el ozono troposférico como la magnitud del aumento que había sido predicho por los modelos atmosféricos recientes. "Limitamos el aumento a menos del 40%, y el modelo químico más completo predice alrededor del 30%", puntualiza Yeung. "Uno de los aspectos más emocionantes fue lo ajustado que el registro del núcleo de hielo coincidía con las predicciones de los modelos --destaca--. Este fue un caso en el que realizamos una medición, e independientemente, un modelo produjo algo que estaba muy de acuerdo con la evidencia experimental. Creo que muestra lo lejos que han llegado los científicos de la atmósfera y el clima para poder predecir con precisión cómo los humanos estamos cambiando la atmósfera de la Tierra, particularmente su química".

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