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Horizonte de Denver. Un nuevo estudio concluye que la reducción de la quema de combustibles fósiles debida a los cierres por el confinamiento estadounidenses y asiáticos provoccaron un descenso global de la contaminación por ozono. Créditos: Pond5

Durante la pandemia de coronavirus redujeron las emisiones locales de óxido de nitrógeno, el efecto sobre la contaminación por ozono fue global e increíblemente rápido.

Cuando la pandemia de coronavirus ralentizó el comercio mundial a principios de 2020, las emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx) -que crean ozono, un peligro para la salud humana y el clima- disminuyeron un 15% a nivel mundial, con reducciones locales de hasta el 50%, según un estudio dirigido por científicos del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California. Como resultado de la reducción de las emisiones de NOx, en junio de 2020 los niveles de ozono a nivel mundial habían descendido a un nivel que los responsables políticos pensaban que tardarían al menos 15 años en alcanzar por medios convencionales, como la normativa.

El estudio demuestra que las tecnologías más innovadoras y otras soluciones destinadas a reducir los NOx a nivel local tienen el potencial de mejorar rápidamente la calidad del aire y el clima a nivel mundial. Se publica hoy en Science Advances.

El ozono nos protege de la radiación solar dañina cuando se encuentra en la estratosfera. Sin embargo, más cerca del suelo, tiene otros impactos más perniciosos. Se estima que el ozono que se encuentra en la superficie causó 365.000 muertes en todo el mundo en 2019 al dañar los pulmones de las personas vulnerables, como por ejemplo los niños pequeños y quienes padecen asma. Del mismo modo, daña los sistemas de respiración de las plantas -su capacidad de fotosíntesis- reduciendo el crecimiento de las plantas y el rendimiento de los cultivos. Además, en la parte superior de la troposfera, es un potente gas de efecto invernadero que aumenta las temperaturas globales.

  Mientras la pandemia de coronavirus ralentizaba el comercio mundial a principios de 2020, las emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx) -que crean ozono, un peligro para la salud humana y el clima- disminuyeron un 15% a nivel mundial, con reducciones locales de hasta el 50%, según un estudio dirigido por científicos del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA.Créditos: Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA/Estudio de Visualización Científica

Cuando el mundo se confinó, los científicos tuvieron una oportunidad sin precedentes para estudiar cómo la actividad humana interactúa con los procesos naturales del sistema terrestre a escala regional y global. Un equipo de investigadores internacionales dirigido por el científico del JPL Kazuyuki Miyazaki aprovechó esta oportunidad para investigar los dos principales óxidos de nitrógeno: el óxido de nitrógeno y el dióxido de nitrógeno, llamados colectivamente NOx. Los investigadores trazaron la cadena de acontecimientos desde la reducción de la quema de combustibles fósiles durante los cierres hasta la reducción de las emisiones locales de NOx y, finalmente, la reducción de la contaminación global por ozono troposférico. Cuanto más estricto era el bloqueo impuesto por un país, mayor era la reducción de sus emisiones. Por ejemplo, el cierre de China a principios de febrero de 2020 produjo un descenso del 50% de las emisiones de NOx en algunas ciudades en pocas semanas; la mayoría de los estados de EE.UU. lograron un descenso del 25% más tarde en la primavera.

El resultado total de la reducción de las emisiones de NOx produjo un descenso del 2% en el ozono mundial, la mitad de lo que se esperaba que produjeran por los efectos de los controles más agresivos de las emisiones de NOx considerados por el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático, el organismo autorizado de expertos internacionales sobre el clima, en un período de 30 años.

Las reducciones de ozono derivadas de la disminución de las emisiones de NOx se difundieron rápidamente por todo el planeta y desde la superficie hacia arriba a más de 6 millas (10 kilómetros). "Me sorprendió mucho la magnitud del impacto en el ozono global", dijo la científica del JPL Jessica Neu, coautora del nuevo estudio. "Esperábamos una respuesta más local en la superficie".

Las reacciones que transforman los NOx en ozono requieren luz solar y dependen de muchos factores adicionales, como el clima y de las sustancias químicas que haya en el aire. Estos factores interactúan de tantas maneras que, en algunas circunstancias, la reducción de las emisiones de NOx aumentan en realidad el ozono. Por ello, los investigadores no pueden entender o predecir las concentraciones de ozono sólo a partir de los datos de las emisiones de NOx. Para ello es necesario un análisis más exhaustivo, como el de este estudio.

Los investigadores utilizaron mediciones de NOx, ozono y otros gases atmosféricos procedentes de cinco satélites de observación de la Tierra de la NASA y la ESA (Agencia Espacial Europea). Introdujeron las múltiples observaciones de los satélites en cuatro modelos numéricos de reacciones químicas atmosféricas y meteorológicas, utilizando un sistema de análisis de datos desarrollado en el JPL. Comprobaron que los cambios en las atmósferas de los modelos se ajustaban bien a las observaciones de los satélites y reproducían los aumentos y disminuciones conocidos de las emisiones a medida que las zonas entraban y salían de los períodos de aislamiento. Estos resultados indican que tanto las emisiones de NOx como el ozono global volverán a aumentar a medida que la economía mundial se reactive.

"Estoy muy contento de que nuestro programa de análisis haya sido capaz de captar los cambios detallados de las emisiones en todo el mundo", dijo Miyazaki. " El carácter complejo y sin precedentes de este trabajo es un testimonio de las mejoras en la vigilancia por satélite al servicio de las necesidades de la sociedad". Esta nueva capacidad de combinar múltiples tipos de observaciones por satélite y los modelos está permitiendo comprender mejor la atmósfera de la Tierra y cómo está cambiando.

En el equipo de investigación también participaron científicos de la Agencia Japonesa para la Ciencia y la Tecnología Marítimo-Terrestre en Yokohama, la Universidad de Nagoya en Japón y el Real Instituto Meteorológico de los Países Bajos en De Bilt.

 Fuente: Jane J. Lee / Ian J. O'Neill. Laboratorio de Propulsión a Chorro, Pasadena, California. 818-354-0307 Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo. / Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo.. Escrito por Carol Rasmussen. 9 de junio de 2021. Editor: Naomi Hartono

Los incendios forestales se producen en todo el planeta y afectan a todo tipo de ecosistemas, aunque las regiones con clima mediterráneo se encuentran entre las más afectadas y son consideradas áreas de alta probabilidad de ocurrencia de incendios. Sus inviernos húmedos y templados facilitan el crecimiento de la vegetación (combustible) y los veranos cálidos y secos disminuyen la humedad del combustible hasta niveles que facilitan la ignición.

Además, las condiciones meteorológicas influyen en el inicio, desarrollo y severidad de un incendio. Con altas temperaturas, baja humedad relativa y fuerte viento, la extinción puede ser muy complicada y dar paso a un gran incendio (de más de 500 hectáreas).

En España, en las últimas décadas, el número de incendios y la superficie quemada tiende a disminuir, pero el número de grandes incendios va aumentando. En 2019 solo fueron el 0,13 % del total de incendios, pero supusieron el 34 % de la superficie total quemada.

Incendios más frecuentes y severos

En los últimos años, zonas como el Ártico o Europa central, en las que no son frecuentes los incendios, se han visto afectadas por grandes incendios. En otras, como California, Portugal, Grecia o Chile, la severidad y frecuencia de estos ha sido mayor y han afectado a la población, produciendo muertes y cuantiosos daños materiales.

Estos cambios se han atribuido a efectos del cambio climático y las previsiones indican que los periodos de alto riesgo de incendios serán más largos y los eventos extremos (olas de calor) más frecuentes. En estos escenarios la probabilidad de grandes incendios forestales que afecten a la población también será mayor.

Una de las afecciones a la población que se puede producir por un incendio forestal tiene que ver con la alteración de la calidad del aire, ya que se emiten gases y material particulado (PM, por sus siglas en inglés). La naturaleza y cantidad de los contaminantes emitidos vendrá condicionada por las características de la vegetación, las condiciones meteorológicas y la duración del incendio.

Entre los principales contaminantes gaseosos liberados a la atmósfera destacan el monóxido de carbono (CO), el metano (CH₄), los compuestos orgánicos volátiles (COV, como benceno y tolueno), el óxido nitroso (N₂O) y los óxidos de nitrógeno (NOx), el óxido nítrico (NO) y el dióxido de nitrógeno (NO₂) y el material particulado. Este se clasifica en partículas gruesas (PM₁₀) y finas (PM₂,₅ y PM₁), es decir, partículas de diámetro inferior a 10, 2,5 y 1 μm, respectivamente. También se forma ozono (O₃) al reaccionar contaminantes liberados en el incendio (COV y NOx) en presencia de la luz solar.

Las dos caras del ozono

El O₃ que se concentra entre 8 y 15 km sobre el suelo (estratosfera) recibe el sobrenombre de ozono “bueno”, porque desempeña un papel vital en la absorción de los rayos ultravioleta que son dañinos para los seres vivos.

Sin embargo, al O₃ a nivel del suelo (troposfera) se le ha denominado como ozono malo porque es una sustancia altamente oxidante que ocasiona daños a las personas, a los animales y a las plantas. En los humanos, estos daños van desde el deterioro de la capacidad pulmonar, hasta alteraciones del sistema inmunológico. Además, el O₃ troposférico tiene un alto potencial de oxidación y reacciona fácilmente con muchos compuestos, formando otras moléculas igual o más dañinas.

¿Qué incendios hemos usado de ejemplo?

El verano de 2012 comenzó con dos grandes incendios, de entre los más devastadores del siglo en España, y en los que ardieron alrededor de 50 000 hectáreas. El primero de ellos se inició el 28 de junio en el término municipal de Cortes de Pallás y el segundo, al día siguiente, en el municipio de Andilla-Alcublas, ambos en la Comunidad Valenciana. En cuatro días ardió el 9 % de la superficie forestal de Valencia.

Figura 1. Imagen del fuego a mediodía del viernes 29 de junio de 2012 tomada por el satélite Terra, de la NASA, y difundida por L'Oratge, de la desaparecida cadena pública valenciana.

La columna de humo se pudo ver desde el espacio, como se puede apreciar en la imagen (figura 1) del satélite Terra de la NASA, llegando a las islas Baleares.

Los contaminantes recorrieron una gran distancia, influenciados por la cantidad de la vegetación quemada, las características del paisaje y, por supuesto, las condiciones meteorológicas.

Ambos incendios se desarrollaron bajo condiciones meteorológicas propias de una ola de calor: temperaturas cercanas a 40℃, vientos sostenidos de poniente de más de 20 km/h, con rachas de 50 km/h y humedades relativas inferiores al 30 % durante la noche e inferiores al 20 % durante el día.

Siguiendo la pista a los contaminantes

Existe una red de vigilancia de la calidad del aire que monitoriza algunos contaminantes comunes del aire, además de algunos parámetros meteorológicos. Esta red cuenta con estaciones automáticas, localizadas por todo el territorio nacional, que llevan a cabo el análisis del aire en tiempo real. Permite conocer las emisiones y saber si la calidad del aire es buena o mala.

 

En la figura 3 se muestran las concentraciones promedio diarias de los contaminantes medidos en dos estaciones de Valencia y otra estación de Palma de Mallorca, desde el 22 de junio (mucho antes de comenzar el incendio) hasta el 3 de julio de 2012.

 

 

Podemos ver cómo se incrementaron las concentraciones para todos los tamaños de partículas medidos por las estaciones, tanto en Valencia como en Palma de Mallorca.

Desde el 28 de junio hasta, al menos, el día 1 de julio, las PM₁₀ llegaron a alcanzar concentraciones promedio diarias de 73 μg/m³ (50 µg/m³ es el valor límite horario permitido) y las partículas finas, PM₁ y PM₂,₅, alcanzaron concentraciones de hasta 55 y 71 μg/m³, respectivamente (25 μg/m³ era el valor límite anual hasta 2020, después se bajó a 20 μg/m³).

En Palma de Mallorca se registraron concentraciones de 73 μg/m³ para PM₁₀ y 32 μg/m³ para PM₂,₅. Además, se observó un incremento de la concentración de O₃ (97,8 μg/m³) y CO (0,6 mg/m³), e incluso, de los COV benceno y tolueno (alcanzando valores de 1,9 y 0,4  μg/m³, respectivamente). Aunque hay que decir que no se superaron los valores límites de estos últimos contaminantes.

¿Qué debemos hacer?

Poco se conoce sobre los efectos que las emisiones de gases y partículas producidas durante un incendio en entornos mediterráneos tienen en la población. Se sabe que pueden viajar a grandes distancias y altitudes y detectarse tanto en zonas cercanas como lejanas al incendio.

Dado el incremento en el número de grandes incendios forestales, su severidad y frecuencia y la cantidad de población afectada, sería de gran interés realizar el seguimiento de las emisiones con repercusión en la calidad del aire y, por tanto, en la población.

Artículo publicado en The Conversation el 29 de julio de 2021 por  Diana Rodríguez Rodríguez y Beatriz Pérez Ramos. Enlace al original: https://bit.ly/2VnS6GY

En octubre se habrán cumplido veinticinco años de la concesión del Premio Nobel de Química a Frank Sherwood Rowland, Mario J. Molina y Paul J. Crutzen por sus trabajos sobre la formación y descomposición del ozono que demostraron la fragilidad de la capa de ozono estratosférica, a la que se considera como “el talón de Aquiles de la biosfera”.

Molina y Rowland basaron sus conclusiones en dos importantes contribuciones de otros investigadores: James Lovelock (Inglaterra) habia desarrollado el detector de captura de electrones, un dispositivo muy sensible para la medida de concentraciones muy bajas de gases organicos en la atmosfera. Gracias al mismo, se pudo demostrar que los clorofluorocarbonos (CFC), quimicamente inertes y de origen exclusivamente humano, se habian extendido globalmente a traves de la atmosfera. Por otra parte, Richard Stolarski y Ralph J. Cicerone (Estados Unidos) habian demostrado que los atomos libres de cloro en la atmosfera pueden descomponer cataliticamente el ozono de manera analoga a como lo hacen los oxidos de nitrogeno.

Enlace al artículo

Fuente:  Autora: María Asunción Pastor Saavedra. Publicado en la Revista Tiempo y Clima en octubre del 2020

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Observaciones precisas de las concentraciones atmosféricas de ozono (O3) son esenciales para monitorizar en detalle su papel clave en la química atmosférica. El artículo titulado «Improved ozone monitoring by ground-based FTIR spectrometry» y publicado por Atmospheric Measurement Techniques Discussion (AMTD), examina la calidad de diferentes estrategias de inversión de O3 mediante la espectrometría FTIR (Fourier Transform InfraRed), usando para ello la serie de 20 años de espectros solares de alta resolución adquiridos desde 1999 hasta 2018 en el Observatorio de Izaña (IZO, España) en el contexto de la NDACC (Network for the Detection of Atmospheric Composition Change). En particular, se ha investigado el efecto de dos de los factores más influyentes: la región espectral utilizada en las recuperaciones de O3 y la inclusión de un ajuste del perfil de temperatura atmosférica. El análisis teórico y experimental de la calidad de los diferentes productos FTIR O3 (columna total, TC, y perfiles de la relación de mezcla en volumen, VMR) proporcionan resultados consistentes. La combinación de una selección óptima de las líneas de absorción espectral de O3 y una inversión simultánea del perfil atmosférico de temperatura ofrece los mejores productos FTIR O3, con una precisión superior al 0.6–0.7% para la columna de ozono en comparación con las observaciones coincidentes de espectrómetros Brewer NDACC, utilizadas como referencia. Sin embargo, esta precisión solo se obtiene siempre que el espectrómetro FTIR esté bien caracterizado y sea estable en el tiempo. Para instrumentos inestables, se ha encontrado que la inversión de temperatura produce una importante influencia negativa en las inversiones de O3 al aumentar la interferencia cruzada entre la respuesta instrumental y el perfil de temperatura. Esta interferencia cruzada se vuelve especialmente notable por encima de la troposfera superior/estratosfera inferior como se documenta teóricamente, así como experimentalmente, al comparar los perfiles FTIR O3 con los medidos usando ozono sondeos (ECC) adquiridas dentro de NDACC (ver Figura 1). Por tanto, debe tenerse en cuenta para una monitorización precisa de la distribución vertical de O3, especialmente a largo plazo.

Figura 1: Resumen de la intercomparación FTIR-ECC para los periodos 1999-2004, 2005-Mayo 2008, y Junio 2008-2018. (a), (d), y (g) representan el perfil vertical de las diferencias relativas (M) (FTIR-ECC, en %) para los tres periodos, respectivamente. (b), (e), y (h) igual que (a), (d), y (g), pero para la desviación estándar de las diferencias relativas (σ, en %). (c), (f), y (i) igual que (a), (d), y (g), pero para el coeficiente de correlación de Pearson. 1000, 1000T, 4MWs, 4MWsT, 5MWs, y 5MWsT se refiere a las diferentes estrategias de inversión analizadas en este trabajo. Remitirse a García et al. (2021) para más detalles.

Para más información remitirse a: García, O. E., Sanromá, E., Schneider, M., Hase, F., León-Luis, S. F., Blumenstock, T., Sepúlveda, E., Redondas, A., Carreño, V., Torres, C., and Prats, N.: Improved ozone monitoring by ground-based FTIR spectrometry, Atmos. Meas. Tech. Discuss. https://doi.org/10.5194/amt-2021-67, in review, 2021. https://amt.copernicus.org/preprints/amt-2021-67/

Fuente: Publicado: 4 de mayo de 2021