E8 Aerosoles y Química Física Atmosférica

Tópico

Los aerosoles atmosféricos son partículas sólidas o líquidas suspendidas en el aire, con tamaños que van desde apenas un nanómetro de radio hasta cien micrómetros, un rango que abarca desde partículas casi moleculares hasta motas de polvo visibles a simple vista. Estos aerosoles atmosféricos provienen de fuentes muy distintas: la combustión libera carbón negro y polvo, la evaporación del mar libera sal marina, la vegetación libera compuestos orgánicos volátiles que después se convierten en partícula, las erupciones volcánicas inyectan sus propios aerosoles, y el propio aire puede generar aerosol nuevo cuando el gas se condensa directamente en partículas diminutas, sin pasar por ninguna fuente sólida o líquida previa. Todos estos aerosoles atmosféricos afectan el clima de dos maneras distintas: de forma directa, absorbiendo y dispersando la radiación ellos mismos, y de forma indirecta, actuando como núcleos de condensación y modificando desde ahí las propiedades de las nubes que se forman a su alrededor.

El efecto directo de los aerosoles atmosféricos sobre la radiación se describe mediante el forzamiento radiativo directo, y ese forzamiento cambia de signo según el tipo de aerosol: los aerosoles de sulfato dispersan la radiación solar de vuelta al espacio, y esa dispersión produce enfriamiento; el carbón negro, en cambio, absorbe la radiación solar en vez de dispersarla, y esa absorción calienta la capa de atmósfera donde flota el carbón negro, pero al mismo tiempo le quita luz solar a la superficie que tiene debajo, de modo que el carbón negro termina enfriando la superficie mientras calienta el aire por encima de ella.

El efecto indirecto de los aerosoles atmosféricos, conocido como el efecto Twomey, sigue una cadena distinta: cuantos más núcleos de condensación hay disponibles en el aire, más gotas se forman dentro de la nube, pero cada una de esas gotas resulta más pequeña, porque la misma cantidad de agua disponible se reparte entre más gotas. Esas gotas más pequeñas y más numerosas le dan a la nube un albedo mayor, porque una nube compuesta de muchas gotas pequeñas refleja más radiación solar que una compuesta de pocas gotas grandes, y además le dan a la nube un tiempo de vida mayor, porque las gotas pequeñas tardan más en crecer lo suficiente como para caer como lluvia. El resultado neto de toda esta cadena es un forzamiento negativo: más núcleos de condensación terminan, por esta vía indirecta, enfriando el planeta.

Muy por encima de donde flotan la mayoría de estos aerosoles atmosféricos, en la estratosfera, ocurre una química distinta que también depende de la radiación solar: la química del ozono estratosférico. El ozono estratosférico se produce fotolíticamente, es decir, cuando la luz solar rompe moléculas de oxígeno y los átomos resultantes se recombinan para formar ozono, en lo que se conoce como el ciclo de Chapman; y ese mismo ozono se destruye catalíticamente cuando reacciona con compuestos reactivos de cloro y de bromo, con óxidos de nitrógeno y con óxidos de hidrógeno, cada uno de los cuales puede destruir muchas moléculas de ozono sin consumirse él mismo en el proceso.

El agujero de ozono antártico es el caso más extremo de esta destrucción catalítica: ahí, sobre la superficie de las nubes estratosféricas polares que se forman con el frío profundo del invierno antártico, se activan reservorios de cloro que de otro modo permanecerían inertes, y esos reservorios de cloro activados destruyen el ozono estratosférico de forma masiva en cuanto regresa la luz solar de la primavera polar. Así, los aerosoles atmosféricos y la química del ozono estratosférico terminan compartiendo el mismo escenario, la atmósfera iluminada por el Sol, aunque cada uno responda a esa luz de una manera distinta: los aerosoles atmosféricos dispersando, absorbiendo o sembrando nubes, y el ozono estratosférico formándose y destruyéndose según qué compuestos reactivos encuentre a su paso.

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