Un estudio revela la relación química entre el humo de los incendios forestales y la disminución del ozono

Investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Estados Unidos, han descubierto que el humo de los incendios forestales del llamado 'Verano Negro' de Australia provocó reacciones químicas en la estratosfera que contribuyeron a la destrucción del ozono. El estudio, publicado en la revista 'Proceedings of the National Academy of Sciences, es el primero que establece un vínculo químico entre el humo de los incendios forestales y la destrucción del ozono.

Los incendios forestales australianos de 2019 y 2020 fueron históricos por lo lejos y rápido que se extendieron, y por lo largo y potente que ardieron. En total, los devastadores incendios ardieron en más de 43 millones de acres de tierra, y extinguieron o desplazaron a casi 3 mil millones de animales. También inyectaron más de un millón de toneladas de partículas de humo en la atmósfera, alcanzando hasta 35 kilómetros por encima de la superficie de la Tierra, una masa y un alcance comparables a los de un volcán en erupción.

Ahora, químicos atmosféricos del MIT han descubierto que el humo de esos incendios desencadenó reacciones químicas en la estratosfera que contribuyeron a la destrucción del ozono, que protege a la Tierra de la radiación ultravioleta entrante.

En marzo de 2020, poco después de que los incendios disminuyeran, el equipo observó un fuerte descenso del dióxido de nitrógeno en la estratosfera, que es el primer paso en una cascada química que se sabe que termina en el agotamiento del ozono. Los investigadores descubrieron que este descenso del dióxido de nitrógeno está directamente relacionado con la cantidad de humo que los incendios liberaron en la estratosfera. Calculan que esta química inducida por el humo agotó la columna de ozono en un 1%.

Para poner esto en contexto, señalan que la eliminación progresiva de los gases que agotan la capa de ozono en virtud de un acuerdo mundial para detener su producción ha llevado a una recuperación de aproximadamente el 1% de las disminuciones anteriores del ozono en los últimos 10 años, lo que significa que los incendios forestales cancelaron esas ganancias diplomáticas duramente ganadas durante un corto período.

Si los futuros incendios forestales son más fuertes y frecuentes, como se prevé que ocurra con el cambio climático, la recuperación prevista del ozono podría retrasarse años, señalan.

"Los incendios australianos parecen el mayor evento hasta ahora, pero a medida que el mundo sigue calentándose, hay muchas razones para pensar que estos incendios serán más frecuentes y más intensos", destaca la autora principal, Susan Solomon, profesora de Estudios Ambientales en el MIT--. Es otra llamada de atención, como lo fue el agujero de ozono de la Antártida, en el sentido de mostrar lo mal que podrían estar las cosas".

Se sabe que los incendios forestales masivos generan pirocumulonimbos, es decir, altísimas nubes de humo que pueden llegar a la estratosfera, la capa de la atmósfera que se encuentra entre 15 y 50 kilómetros por encima de la superficie de la Tierra. El humo de los incendios forestales de Australia llegó hasta la estratosfera, a 35 kilómetros de altura.

En 2021, el coautor de Solomon, Pengfei Yu, de la Universidad de Jinan (Líbano), llevó a cabo otro estudio sobre el impacto de los incendios y descubrió que el humo acumulado calentó partes de la estratosfera hasta 2 grados centígrados, un calentamiento que persistió durante seis meses. El estudio también encontró indicios de destrucción del ozono en el hemisferio sur tras los incendios.

Solomon se preguntó si el humo de los incendios podría haber agotado el ozono mediante una química similar a la de los aerosoles volcánicos. Las grandes erupciones volcánicas también pueden llegar a la estratosfera, y en 1989, Solomon descubrió que las partículas de estas erupciones pueden destruir el ozono mediante una serie de reacciones químicas.

Cuando las partículas se forman en la atmósfera, acumulan humedad en su superficie. Una vez húmedas, las partículas pueden reaccionar con las sustancias químicas que circulan en la estratosfera, incluido el pentóxido de dinitrógeno, que reacciona con las partículas para formar ácido nítrico.

Normalmente, el pentóxido de dinitrógeno reacciona con el sol para formar varias especies de nitrógeno, incluido el dióxido de nitrógeno, un compuesto que se une a las sustancias químicas que contienen cloro en la estratosfera. Cuando el humo volcánico convierte el pentóxido de dinitrógeno en ácido nítrico, el dióxido de nitrógeno disminuye y los compuestos de cloro toman otro camino, transformándose en monóxido de cloro, el principal agente de origen humano que destruye el ozono.

"Esta química, una vez superado ese punto, está bien establecida --explica Solomon--. Una vez que tienes menos dióxido de nitrógeno, tienes que tener más monóxido de cloro, y eso agotará el ozono".

En el nuevo estudio, Solomon y sus colegas observaron cómo cambiaban las concentraciones de dióxido de nitrógeno en la estratosfera tras los incendios australianos. Si estas concentraciones disminuyeran significativamente, sería una señal de que el humo de los incendios forestales agota el ozono mediante las mismas reacciones químicas que algunas erupciones volcánicas.

El equipo analizó las observaciones de dióxido de nitrógeno realizadas por tres satélites independientes que han vigilado el hemisferio sur durante distintos periodos de tiempo. Compararon los registros de cada satélite en los meses y años anteriores y posteriores a los incendios de Australia.

Los tres registros mostraron un descenso significativo del dióxido de nitrógeno en marzo de 2020. En el caso del registro de uno de los satélites, el descenso representó un mínimo histórico entre las observaciones de los últimos 20 años.

Para comprobar que la disminución del dióxido de nitrógeno era un efecto químico directo del humo de los incendios, los investigadores realizaron simulaciones atmosféricas utilizando un modelo global tridimensional que simula cientos de reacciones químicas en la atmósfera, desde la superficie hasta la estratosfera.

El equipo inyectó una nube de partículas de humo en el modelo, simulando lo observado en los incendios forestales australianos. Supusieron que las partículas, al igual que los aerosoles volcánicos, acumulaban humedad. A continuación, ejecutaron el modelo varias veces y compararon los resultados con las simulaciones sin la nube de humo.

En todas las simulaciones que incorporaban el humo de los incendios forestales, el equipo comprobó que, a medida que aumentaba la cantidad de partículas de humo en la estratosfera, disminuían las concentraciones de dióxido de nitrógeno, coincidiendo con las observaciones de los tres satélites.

"El comportamiento que vimos, de más y más aerosoles, y menos y menos dióxido de nitrógeno, tanto en el modelo como en los datos, es una huella fantástica --explica Solomon--. Es la primera vez que la ciencia establece un mecanismo químico que relaciona el humo de los incendios forestales con el agotamiento del ozono. Puede que sólo sea un mecanismo químico entre varios, pero está claramente ahí. Nos dice que estas partículas son húmedas y que tienen que haber causado algún agotamiento del ozono", añade.

Ella y sus colaboradores están estudiando otras reacciones desencadenadas por el humo de los incendios forestales que podrían contribuir aún más a la destrucción del ozono.

Por el momento, el principal factor de agotamiento del ozono siguen siendo los clorofluorocarbonos, o CFC, productos químicos como los antiguos refrigerantes que han sido prohibidos por el Protocolo de Montreal, aunque siguen permaneciendo en la estratosfera. Pero como el calentamiento global provoca incendios forestales más fuertes y frecuentes, su humo podría tener un impacto grave y duradero en el ozono.

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