Atmósfera

Composición y capas atmosféricas. Ozono atmosférico. Cambio climático. Efecto invernadero. Lluvia ácida. Contaminación

  • Enviado por: Hazel K7
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Formación

La atmósfera es la capa gaseosa que envuelve la Tierra. Comenzó a formarse hace aproximadamente 4600 millones de años, paralelamente al nacimiento de la Tierra. La mayor parte de la atmósfera primitiva acabaría difundiéndose en el espacio con el tiempo, pero las rocas del planeta fueron liberando nuevos gases y vapor de agua, los cuales fueron sustituyendo a la atmósfera original.

La Tierra en un principio fue una masa incandescente cuya superficie tardó relativamente poco en enfriarse. A partir de este momento, parte de la atmósfera se licuó, y se crearon así los mares y los océanos. La composición química de la atmósfera y los océanos era muy diferente de la actual. En sus comienzos la composición atmosférica constaba de vapor de agua, una gran cantidad de dióxido de carbono (CO2), pequeñas cantidades de hidrógeno (H2) y monóxido de carbono (CO), y nitrógeno (N2). Además, carecía oxígeno (O2) y de capa de ozono (O2) y soportaba una intensa actividad eléctrica. Estas condiciones fomentaron la formación en las aguas de compuestos químicos cada vez más complejos y variados, compuestos orgánicos que darían lugar a la aparición de las primeras formas de vida.

La actividad fotosintética de los seres vivos introdujo oxígeno y ozono (hace unos 2500 o 2000 millones de años), y aumentó los niveles de nitrógeno y disminuyó los de dióxido de carbono, y finalmente, hace unos 1000 millones de años, la atmósfera llegó a tener una composición similar a la actual.

Aún ahora los seres vivos siguen desempeñando un papel fundamental en la regulación de los niveles de distintos gases atmosféricos. Las plantas y otros organismos fotosintéticos toman CO2 del aire y devuelven O2, mientras que la respiración de los animales y la quema de bosques o combustibles realiza el efecto contrario: retira O2 y devuelve CO2 a la atmósfera.

Composición.

Los gases fundamentales que forman la atmósfera son: 
 

 

% (en vol)

Nitrógeno

78.084

Oxígeno

20.946

Argón

0.934

CO2

0.033

En la atmósfera también encontramos vapor de agua y ozono (O3) abundante, y distintos óxidos de nitrógeno, azufre, etc.

También encontramos partículas de polvo en suspensión, como por ejemplo partículas inorgánicas, pequeños organismos (o restos de ellos), NaCl del mar, etc. Muchas veces estas partículas pueden servir de núcleos de condensación en la formación de nieblas muy contaminantes (como el smog, que veremos más adelante).
  

Materiales sólidos en la atmósfera (Partículas/cm3)

Alta mar

1000

Alta montaña (más de 2000 m)

1000

Colinas (hasta 1000 m)

6000

Campos cultivados

10 000

Ciudad pequeña

35 000

Gran ciudad

150 000


 Los volcanes y la actividad humana son responsables de la emisión a la atmósfera de la mayor parte de estas partículas, que junto con los gases contaminantes, tienen una gran influencia en los cambios climáticos y en el funcionamiento de los ecosistemas.

Figura 3-1 > Cúpula de polvo sobre una ciudad

Los componentes de la atmósfera se encuentran en mucha mayor concentración en las zonas cercanas a la superficie, comprimidos por la atracción de la gravedad, y a medida que aumenta la altura, la densidad de la atmósfera disminuye con gran rapidez. En los 5,5 kilómetros más cercanos a la superficie se halla la mitad de la masa total y antes de llegar a los 15 kilómetros de altura encontramos el 95% de toda la materia atmosférica. Por tanto, la densidad de la atmósfera terrestre disminuye con la altura, hasta que eventualmente se difumina en el espacio.

La mezcla de gases que llamamos aire mantiene la proporción de sus distintos componentes casi invariable hasta los 80 km, aunque conforme vamos ascendiendo se encuentra cada vez más enrarecido (menos denso). A partir de los 80 km la composición se hace más variable.

Estructura

Atendiendo a diferentes características la atmósfera se divide en:

La troposfera, que abarca hasta un límite superior llamado tropopausa que se encuentra a los 9 Km en los polos y los 18 km en el ecuador. En ella se producen importantes movimientos en sentido horizontal y vertical de las masas de aire (vientos) y hay relativa abundancia de agua, debido a su cercanía a la hidrosfera. Por todo esto es la zona de las nubes y los fenómenos climáticos: lluvias, vientos, cambios de temperatura, etc. Es la capa de más interés para la ecología. En la troposfera la temperatura va disminuyendo conforme se va subiendo, hasta llegar a -70ºC en su límite superior.

La estratosfera comienza a partir de la tropopausa y llega hasta un límite superior llamado estratopausa que se sitúa a los 50 kilómetros de altitud. En esta capa la temperatura cambia su tendencia y va aumentando hasta llegar a ser de alrededor de 0ºC en la estratopausa. Casi no hay movimiento en dirección vertical del aire, pero los vientos horizontales llegan a alcanzar frecuentemente los 200 km/hora, lo que facilita el que cualquier sustancia que llega a la estratosfera se difunda por todo el globo con rapidez, que es lo que sucede con los CFC que destruyen el ozono. En esta parte de la atmósfera, entre los 30 y los 50 kilómetros, se encuentra el ozono que tan importante papel cumple en la absorción de las dañinas radiaciones de onda corta, y que es quien causa el aumento de la temperatura de esta capa (el ozono absorbe la luz ultravioleta dañina y la transforma en calor).  Los aviones de propulsión circulan en esta capa, dada la gran estabilidad que presenta.

La mesosfera comienza a partir de la estratopausa, y se extiende hasta algo más de los 85 km aproximadamente. En esta capa, dada la ausencia del ozono, la temperatura vuelve a disminuir con la altura, alcanzando incluso los -90 ºC. Es por tanto, la zona más fría de la atmósfera. La mesosfera es además, la capa donde los meteoritos o fragmentos de roca que entran en la atmósfera terrestre se vuelven incandescentes. La mesosfera es fácilmente distinguible al mirar una foto de la Tierra, pues es la banda azul oscuro que rodea al planeta.

La termosfera sigue a la mesosfera, y es la capa de la atmósfera en la que tiene lugar el fenómeno llamado aurora boreal, también conocido como “Las Luces del Norte”. Esta capa se prolonga hasta los 500 km de altura. A semejante altitud, el aire esta extremadamente enrarecido (apenas existe), y un mínimo cambio de energía puede producir una enorme variación de la temperatura. Por ello, esta capa es increíblemente sensible a la actividad solar, pues si el Sol se encuentra activo, las temperaturas pueden sobrepasar los 1500 ºC. En la termosfera orbitan las naves y cohetes espaciales.

La termosfera terrestre incluye una zona de la atmósfera llamada ionosfera. La ionosfera es una región atmosférica muy rica en partículas que se encuentran cargadas. Las moléculas que se ionizan a causa de la radiación ultravioleta, tienden a permanecer así debido a las mínimas colisiones que se producen entre ellas (lo que viene determinado por la escasa cantidad de aire en esta capa). Esta capa tiene una gran influencia sobre la propagación de las señales de radio, pues las diferentes regiones de la ionosfera reflejan las ondas radiales, enviándolas de nuevo a la Tierra. Esto permite la recepción de señales de radio a distancias mucho mayores de lo que nos sería posible si las ondas viajaran por la superficie de la Tierra. La ionosfera representa menos del 0,1% del total de la masa de la atmósfera terrestre.

La exosfera es la capa que se encuentra a continuación de la termosfera, y en la que la ya extremadamente poco densa atmósfera se difumina en el espacio. Por tanto, es la región de la atmósfera en la que los átomos y las moléculas se escapan hacia el espacio, y se extiende hasta más allá de los 9600 km. Cabe mencionar una capa, que si bien no forma parte de la atmósfera, si debe considerarse como una parte más del planeta. Es la llamada magnetosfera, y constituye el espacio situado alrededor de la Tierra en el cual el campo magnético del planeta domina sobre el campo magnético de la región interplanetaria. Dicho de otro modo, la magnetosfera comprende la zona del espacio en la que la gravedad terrestre aún actúa sobre los distintos cuerpos.

CARACTERÍSTICAS DE LA ATM.

1. Presión atmosférica

La presión atmosférica disminuye rápidamente con la altura (ver tabla), pero además, existen diferencias de presión entre unas zonas y otras de la troposfera que tienen gran interés desde el punto de vista climatológico. Así, distinguimos entre zonas de altas presiones (cuando la presión extrapolada al nivel del mar y a 0 ºC es mayor de 1013 milibares), o zonas de bajas presiones (si el valor es menor que 1013 milibares). En meteorología se extrapolan las presiones al nivel del mar y a 0 ºC para poder igualar datos tomados a diferentes alturas y con diferentes temperaturas, y así poder establecer comparaciones entre unos y otros.

Se llaman isobaras a las líneas que unen puntos de igual presión, y con ellas se elaboran los mapas de isobaras, que son empleados por los meteorólogos para realizar las predicciones del tiempo. En la atmósfera existen zonas de elevadas presiones -anticiclones- y zonas de bajas presiones -borrascas o ciclones- El gradiente de presión hace que el aire atmosférico -el viento- se desplace desde los anticiclones hacia las borrascas. El viento será tanto más intenso cuanto mayor sea la diferencia de presiones entre anticiclones y borrascas.

En las borrascas o áreas ciclónicas la circulación del aire es sinestrosa y son zonas de convergencia, donde se produce ascenso de masas de aire.

En los anticiclones o áreas anticiclónicas la circulación del aire es dextrosa y son zonas de divergencia con subsidencia de masas de aire.

Con el nombre de FRENTES se conocen en meterología los contactos entre masas de aire de distintas características. En latitudes medias, los frentes más frecuentes son los frentes fríos, que se producen cuando se encuentran masas de aire polar con masas de aire tropical, originando borrascas ondulatorias, donde la masa de aire frío desaloja a la masa de aire caliente hacia arriba. En los frentes cálidos la masa de aire caliente y más ligera remonta a la masa de aire frío.

Existen también los denominados VIENTOS LOCALES, que pueden ejercer una influencia notable en ciertas regiones geográficas. Los más importantes son:

  • Brisa marina. El viento sopla durante el día de mar a tierra y durante la noche de tierra a mar. Suaviza las temperaturas de las zonas costeras.

  • Vientos de montaña y valle. El aire se desplaza durante el día del valle hacia las cumbres a lo largo de las laderas y por la noche desciende de la montaña al valle.

  • Tempestades. Son perturbaciones locales relativamente bruscas, de poca duración y sin frentes. La condición indispensable para su formación, reside en una inestabilidad atmosférica, debida a la oscilación diurna de la presión atmosférica, suficiente para producir una vigorosa corriente de aire ascendente, caliente y húmedo, capaz de alcanzar niveles altos que produzcan fuertes aguaceros de lluvia con frecuentes ráfagas de viento.

 Las corrientes de aire generadas en la atmósfera influyen en la dispersión de los organismos. Resultan especialmente eficaces con las estructuras de pequeño tamaño: polen, esporas, semillas, etc., pero en algunos casos llegan a transportar organismos de mucho mayor tamaño. Es conocido el caso, por ejemplo, de una fuerte tormenta que en el invierno de 1937 arrastró a muchos zorzales reales desde Europa hasta Groenlandia. En los bosques, los vientos fuertes sirven permiten la renovación de la vegetación, pues derriban los árboles enfermos o viejos, con lo que se abren claros que pueden ocupar los árboles jóvenes.

2. Agua en la atmósfera

La atmósfera contiene agua en forma de: 

  • vapor (cuyo comportamiento es el de un gas)

  • pequeñas gotitas líquidas (en las nubes) 

  • cristales de hielo (en las nubes)

La atmósfera

  • Contiene unos 12 000 km3 de agua

  • Entre 0 y 1 800 m está la mitad del agua

  • Se evaporan (y licúan) unos 500 000 km3/año

  • Evaporación potencial en l/m2/año:

    • en océanos: 940 mm/año

    • en continentes: 200-6000 mm/año


Humedad

Una masa de aire no puede contener una cantidad ilimitada de vapor de agua, sino que existe un límite a partir del cual el exceso de vapor se licúa en gotitas. Este límite depende de la temperatura, ya que el aire caliente es capaz de contener mayor cantidad de vapor de agua que el aire frío. Así, 1 m3 de aire a 0 ºC por ejemplo, puede llegar a contener como máximo 4,85 gramos de vapor de agua, mientras que 1 m3 de aire a 25ºC puede contener 23,05 gramos de vapor de agua. Si en 1 m3 de aire a 0 ºC intentamos introducir más de 4,85 gramos de vapor de agua, por ejemplo 5 gramos, sólo 4,85 permanecerán como vapor y los 0,15 gramos restantes se convertirán en agua. Con estas ideas se pueden entender los siguientes conceptos muy usados en las ciencias atmosféricas: 

Humedad de saturación.- Es la cantidad máxima de vapor de agua que puede contener un metro cúbico de aire en unas condiciones determinadas de presión y temperatura.

 

Humedad de saturación del vapor de agua en el aire

Temperatura ºC

Saturación g · m-3

- 20

0.89

-10

2.16

0

4.85

10

9.40

20

17.30

30

30.37

40

51.17

Humedad absoluta.- Es la cantidad de vapor de agua por metro cúbico que contiene el aire que estemos analizando. 

Humedad relativa.- Es la relación entre la cantidad de vapor de agua contenido realmente en el aire estudiado (humedad absoluta) y el que podría llegar a contener si estuviera saturado (humedad de saturación). Se expresa en un porcentaje. Así, por ejemplo, una humedad relativa normal junto al mar puede ser del 90% lo que significa que el aire contiene el 90% del vapor de agua que puede admitir, mientras un valor normal en una zona seca puede ser de 30%.

El vapor que se encuentra en la atmósfera procede de la evaporación del agua de los océanos, de los ríos y lagos y de los suelos húmedos. Que el agua se evapore más o menos depende de la temperatura y del nivel de saturación del aire, pues un aire cuya humedad relativa es baja puede admitir mucho vapor de agua procedente de la evaporación, mientras que un aire próximo a la saturación ya no admitirá vapor de agua por muy elevada que sea la temperatura.

El concepto de evapotranspiración es especialmente interesante en ecología, pues se refiere al conjunto del vapor de agua enviado a la atmósfera desde una superficie determinada, y es la suma del vapor que procede directamente desde el suelo de dicha superficie y del que las plantas y otros seres vivos de la zona en cuestión emiten a la atmósfera en su transpiración. 

Tabla 2.1. Características de la atmósfera en distintas alturas. Promedios válidos para las latitudes templadas
 

Altura

(m)

Presión

(milibares)

Densidad

(g · dm-3)

Temperatura

(ºC)

0

1013

1,226

15

1000

898,6

1,112

8,5

2000

794,8

1,007

2

3000

700,9

0,910

-4,5

4000

616,2

0,820

-11

5000

540

0,736

-17,5

10000

264,1

0,413

-50

15000

120,3

0,194

-56,5

LA DINÁMICA ATMOSFÉRICA

Debido a que la radiación solar calienta de forma distinta la superficie de la Tierra, las zonas ecuatoriales son más cálidas que las zonas polares. Esto permite pensar que el aire caliente ecuatorial menos denso se eleva, y que el aire frío polar más denso, desciende y se desplaza al ecuador para sustituir al aire cálido. Es decir, se formaría una circulación superficial de aire frío desde los polos al ecuador que, al calentarse, ascendería circulando hacia los polos, donde al enfriarse, volvería a iniciar el ciclo.

Sin embargo, este modelo no es real, ya que sólo sirve para cuerpos estáticos. En La Tierra, debido a la rotación terrestre (de oeste a este) y a la diferente velocidad en las distintas latitudes, todo móvil que se desplace desde el polo Norte al ecuador, siguiendo un meridiano, sufrirá una desviación a la derecha.

Fuerza de Coriolis

Es la fuerza que causa la desviación que experimenta cualquier fluido (aire o agua), debido al movimiento de rotación de la Tierra.
Es máxima en los polos y nula en el ecuador.
Si la Tierra fuera inmóvil, el aire descendería desde los polos al ecuador, de norte a sur siguiendo los meridianos. Pero, dicho movimiento no se realiza de esa manera, debido a la velocidad de rotación terrestre (distinta según la latitud: máxima en los polos, por estar muy cerca del eje de rotación y, mínima en el ecuador). Así las masas de aire van quedando rezagadas, sufriendo una desviación hacia la derecha en el hemisferio norte y hacia la izquierda en el hemisferio sur

Si el flujo del aire es desde el ecuador a los polos, las masas de aire tienden a adelantarse, ya que la superficie de la Tierra irá cada vez más lenta, desviándose igualmente hacia la derecha o la izquierda según el hemisferio.
Un ejemplo se observa en los vientos alisios de ambos hemisferios que, al principio llevan dirección N-S y a medida que se acercan al ecuador cambian de E-O.

Fuerza del Gradiente de Presión

La fuerza del gradiente de presión tiene componente horizontal y vertical. Pero, el componente vertical está más o menos en equilibrio con la fuerza de la gravedad. Las diferencias verticales en cuanto a la presión pueden deberse a causas térmicas o mecánicas ( a veces no se distinguen con facilidad) y, dichas diferencias controlan el movimiento horizontal de una masa de aire.
El gradiente de presión es la fuerza motivadora que causa que el aire se desplace lejos de las áreas de altas presiones hacia las zonas donde éstas son menores.

De esta forma, cuanto más cerca estén las isobaras, el gradiente de presión será mayor al igual que la velocidad de los vientos. De la misma forma, cuanto más alejadas estén, el gradiente de presión será menor y menor, por tanto, la velocidad de los vientos.

Viento Geostrófico

Puesto el aire en movimiento por la fuerza de la presión, comienza a actuar la fuerza de Coriolis, perpendicular a la trayectoria y progresivamente mayor al acelerarse el viento. La acción de ambas fuerzas desemboca en un equilibrio de manera que el viento resultante, llamada viento geostrófico, es paralelo a las isobaras, dejando las presiones bajas a la izquierda y las altas a su derecha, en el hemisferio norte, y al revés en el hemisferio sur.
El viento geostrófico es, un viento teórico, que señala un movimiento rectilíneo y uniforme del aire, según la dirección marcada por isobaras rectilíneas, fruto del equilibrio entre las fuerzas de la presión y de Coriolis.

Fuerzas de rozamiento

Una fuerza que tiene un efecto importante sobre el movimiento del aire es el que se debe a la fricción con la superficie terrestre.
Hacia la superficie (por debajo de los 500 m en terrenos llanos) la fricción empieza a reducir la velocidad del viento por debajo del valor geostrófico. Esta capa de influencia de la fricción se denomina capa de límite planetaria.
La velocidad del viento disminuye exponencialmente cerca de la superficie terrestre debido a los efectos de rozamiento de la superficie. Éstos implican hacer fricción sobre los obstáculos, edificios, árboles, colinas..., y el esfuerzo ejercido por el aire en la superficie de contacto.

NUBOSIDAD Y PRECIPITACIÓN. SUS MECANISMOS

Los mecanismos concretos que producen nubosidad y precipitación son tres:

  • De tipo frontal, que se origina cuando chocan frontalmente dos masas de aire de temperaturas diferentes, pudiendo ocurrir dos procesos: el llamado frente cálido, cuando la masa de aire caliente y más ligera remonta a la masa de aire frío, o el llamado frente frío, cuando la masa de aire frío desaloja a la masa de aire caliente hacia arriba.

 

  • De tipo orográfico, cuando el aire caliente y húmedo remonta una cadena montañosa, se enfría y da lugar a precipitación en la ladera de barlovento, llegando a la ladera de sotavento el viento seco. A este fenómeno se le llama efecto Föehn.

  • De tipo convectivo, que se da por ascenso vertical directo del aire recalentado por contacto con el suelo, provocando tormentas más o menos violentas.

TIPOS DE PRECIPITACIÓN

LLUVIA. Se produce por la agrupación de numerosas gotas de pequeño tamaño que dan lugar a gotas mayores, incapaces de mantenerse en suspensión. Cuando su diámetro es mayor de 0,5 mm constituyen la llovizna.

NIEVE. Constituida por masas de cristales de hielo formados directamente a partir del vapor de agua atmosférico, allí donde la temperatura del aire es inferior al punto de congelación. Son cristales planos hexagonales o prismáticos.

GRANIZO. Son formas redondeadas de hielo con una estructura interna en capas concéntricas, sólo se forman en los cúmulo nimbos, donde existen fortísimas corrientes de aire ascendentes. Las gotas de lluvia son arrastradas a grandes alturas donde se congelan para volver a caer y mantenidas en suspensión cada granizo crece por la unión de nuevas gotas hasta precipitar.

ROCÍO. Se produce en la superficie terrestre cuando ésta y las partículas de vapor de agua contenidas en el aire sufren un enfriamiento por pérdida de calor. El punto de rocío es la temperatura a la cual el aire está saturado de moléculas de agua, con lo que estas van depositándose sobre distintas superficies.

ESCARCHA. Es igual al rocío, pero se produce cuando la temperatura está por debajo de 0 °C, con lo que en lugar de gotitas de agua, encontramos pequeños cristales de hielo sobre las suprficies.

NIEBLA. Condensación de las masas húmedas de aire en las capas inferiores de la atmósfera.

TIPOS DE NUBES

  • Según su forma

Estratos. Planos de gran extensión y bastante uniformes.

Cúmulos. Masas aisladas de nubes voluminosas con la zona superior a modo de coliflor.

Cirros. De aspecto filamentoso o sedoso con cristales de hielo.

Nimbos. Nubes de temporal.

Estratocúmulos, Cúmulo nimbos. Lo normal es que aparezcan nubes con características intermedias, como éstas o los cirroestratos, alto estratos...

 

  • Según su altitud

Bajas. Hasta 2.500 m

Medias. De 2.500 m a 6.000 m

Altas. Más de 6.000 m

 

  • Según su estratificación

Estables. Grandes extensiones de estratos y cierta estabilidad en sentido horizontal.

Lábiles. Masas aisladas esferoidales.

 

  • Según su estructura

Nubes de agua. Formas perfectamente delineadas y delimitadas al menos en sentido vertical.

Nubes de hielo. Estructura deshilachada con contornos indefinidos.

Nubes de chubasco. Se alargan en forma de yunque u hongo de hielo.

El Niño

El fenómeno denominado El Niño consiste en un calentamiento de las aguas del Pacífico que tiene lugar cada 2 a 7 años y que supone una gran influencia en el comportamiento del clima en diversos lugares del mundo.

En condiciones normales hay una masa superficial de agua cálida en la zona más oeste del océano Pacífico (en la franja tropical, cerca de Australia), mientras que cerca de las costas de América del Sur el agua superficial es más fría. Esta distribución del agua está ocasionada porque los vientos dominantes en esta zona del océano van de este a oeste (de América hacia Australia) y arrastran al agua superficial cálida hacia Australia. Este desplazamiento del agua superficial hace posible que agua profunda y fría salga a la superficie junto a las costas de América del Sur (corriente de Humboldt). Esta corriente arrastra nutrientes del fondo, crecen las poblaciones de peces y se forman las buenas pesquerías propias de la zona.

Pero cada 2 a 7 años el régimen de los vientos cambia y soplan de este a oeste a la vez que la masa de agua, que es ahora entre 3 y 7 ºC más caliente que lo normal, se hace más extensa y se traslada hacia el este del Pacífico hasta llegar a tocar en ocasiones la costa de Perú. Este es el fenómeno llamado El Niño, al que pusieron este nombre los pescadores de Perú que notaban que algunos años en la época de la Navidad (Niño Dios) el agua subía su temperatura.

Cuando sucede este fenómeno durante 12 a 15 meses las corrientes marinas cambian en la zona, lo que impide que afloren a la superficie las corrientes frías que arrastran nutrientes del fondo, por lo que las pesquerías disminuyen su población por falta de alimento. El fenómeno también altera las corrientes atmosféricas.

Se ha comprobado además que este fenómeno influye notablemente en el clima de zonas de América, Australia, Africa y Asia. Según algunos estudios, es asimismo por sus efectos por lo que tienen lugar las inundaciones que periódicamente sobrevienen en la península Ibérica.

LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA

La atmósfera es la parte de la Tierra que más a favorecido al desarrollo de la vida como la conocemos hoy en día, y por esto, una alteración en la atmósfera puede tener una grave repercusión para el hombre y el planeta entero en general. Además, existe el agravante de que se trata de un medio extremadamente complejo y delicado, por lo que esta capa es enormemente vulnerable a los efectos de la contaminación.

Llamamos contaminación a una condición atmosférica en la que ciertas sustancias alcanzan concentraciones suficientemente superiores a su nivel normal como para producir cambios o efectos mensurables en el planeta y la vida.

Una atmósfera contaminada puede dañar la salud de las personas y afectar a la vida de las plantas y los animales. Pero, además, los cambios que se producen en la composición química de la atmósfera debido a esta contaminación pueden alterar el clima en gran manera, producir el fenómeno conocido como lluvia ácida, o reducir el grosor de la capa de ozono y hasta agujerearla, fenómenos todos ellos de una gran importancia global. Se entiende la urgencia de conocer bien estos procesos y de tomar las medidas necesarias para que no se produzcan situaciones que podrían alterar gravemente la vida en la biosfera.

La contaminación del aire y su origen

Prácticamente la totalidad de las actividades humanas de hoy en día genera directa o indirectamente, sustancias contaminantes.

En un país industrializado la contaminación del aire procede, más o menos a partes iguales, de los sistemas de transporte, los grandes focos de emisiones industriales y los pequeños focos de emisiones de las ciudades o el campo, pero no debemos olvidar que, en extensión, estas fuentes de contaminación dependen siempre de la demanda de productos, energía y servicios que hace la sociedad.
 
 

Contaminación primaria y secundaria

Resulta muy útil diferenciar los contaminantes en dos grandes grupos con el criterio de si han sido emitidos desde fuentes conocidas o se han formado en la atmósfera. Así tenemos:

- Contaminantes primarios.- Aquellos procedentes directamente de las fuentes de emisión

- Contaminantes secundarios:- Aquellos originados en el aire por interacción entre dos o más contaminantes primarios, o por sus reacciones con los constituyentes normales de la atmósfera. 

Figura 10-1 > Contaminación primaria y secundaria

Contaminantes

Un contaminante es cualquier elemento, compuesto químico o material de cualquier tipo (natural o artificial) capaz de permanecer en el aire o ser arrastrado por el, ocasionando distintos efectos en el clima, los seres vivos, etc. según su naturaleza.

Los contaminantes atmosféricos son tan numerosos que resulta difícil agruparlos para su estudio. Siguiendo una agrupación bastante frecuente los incluiremos en los siguientes grupos:

  • Óxidos de carbono

  • Óxidos de azufre

  • Óxidos de nitrógeno

  • Compuestos orgánicos volátiles

  • Partículas y polvo atmosférico

  • Oxidantes

  • Substancias radiactivas

  • Otros contaminantes

  • Figura 10-1 > Contaminación primaria y secundaria


    Algunos de los principales contaminantes atmosféricos son gases, moléculas o sustancias que también podemos encontrar en ella de forma natural. Estas sustancias se consideran contaminantes si sus concentraciones son notablemente superiores al valor que deberían presentar en una atmósfera limpia. En la siguiente tabla se presenta una comparación entre los niveles de concentración de distintos gases según si el aire es limpio o si se encuentra contaminado.


     

    Componentes

    Aire limpio

    Aire contaminado

    SO2

    0.001-0.01 ppm

    0.02-2 ppm

    CO2

    310-330 ppm

    350-700 ppm

    CO

    <1 ppm 

    5-200 ppm

    NOx

    0.001-0.01 ppm

    0.01-0.5 ppm

    Hidrocarburos

    1 ppm

    1-20 ppm

    Partículas

    10-20  g/m3

    70-700  g/m3

    (De Contaminación atmosférica. J H Seinfeld Madrid 1978, p. 9)
     

    Figura 10-2 > Comparación de la tendencia en las emisiones de varios contaminantes
    en España, en comparación con el producto interior bruto (PIB)




    Óxidos de carbono

    Incluyen el dióxido de carbono (CO2) y el monóxido de carbono (CO). Los dos son contaminantes primarios.

    Dióxido de carbono

    Es un gas fundamental para el proceso de la fotosíntesis y por tanto para la vida. Este gas no es tóxico, pero dos circunstancias hacen que sea considerado un contaminante de gran importancia en la actualidad.

    En primer lugar, el CO2 es el causante de la retención de la radiación solar en el interior de la atmósfera, manteniendo por tanto una regulación de la temperatura del planeta. En principio, este `efecto invernadero' no debería resultar negativo, pero es aquí donde aparece la segunda circunstacia: su concentración está aumentando en los últimos decenios debido a la quema de combustibles fósiles y de grandes extensiones de bosques, y por estos motivos es uno de los gases que más influyen en el importante problema ambiental del calentamiento global del planeta, y por extensión, del consiguiente cambio climático.

    La emisión española de CO2 está por debajo de la media europea y así se justifica la postura de la Unión Europea en la Conferencia de Tokio de diciembre de 1997 sobre reducción de emisiones de gases con efecto invernadero. Toda Europa en conjunto disminuirá las emisiones de CO2 hasta el año 2010, pero a España se le permite aumentarlas en una proporción de un 15%, porque en la actualidad sus emisiones son más bajas que la media. El aumento español quedará compensado con mayores reducciones en otros países europeos.

    Monóxido de carbono

    El CO es un gas tóxico que envenena la sangre, impidiendo el transporte de O2. Este gas se combina fuertemente con la hemoglobina, reduciendo drásticamente su capacidad de transportar el O2 del cuerpo. Es el responsable de la muerte de muchas personas en minas de carbón, incendios, etc.

    La actividad humana lo genera en grandes cantidades siendo, después del CO2, el contaminante emitido en mayor cantidad a la atmósfera por causas no naturales.  Procede, principalmente, de la combustión incompleta de la gasolina y el gasoil en los motores de los vehículos.

    Óxidos de azufre

    Dióxido de azufre (SO2)

    Es un gas de olor fuerte e irritante. Su vida media en la atmósfera es de entre 2 y 4 días, pues después de este tiempo vuelve a depositarse en la superficie. Es un importante componente de la lluvia ácida.

    Más de la mitad del SO2 que llega a la atmósfera es emitido por actividades humanas, sobre todo por la combustión de carbón y petróleo y por la metalurgia (es el tercer contaminante más emitido). En la naturaleza, es emitido en la actividad volcánica. En los últimos años está disminuyendo su emisión en muchos lugares gracias a las medidas adoptadas.

    Trióxido de azufre (SO3)

    Se trata de un contaminante secundario que se forma cuando el SO2 reacciona con el oxígeno en la atmósfera. Este gas reacciona con el agua formando ácido sulfúrico, con lo que contribuye de forma muy importante a la formación de la lluvia ácida

    Otros

    Algunos otros gases como el sulfuro de dihidrógeno (H2S) son también contaminantes primarios pertenecientes a este grupo, pero normalmente sus bajos niveles de emisión hacen que no alcancen concentraciones dañinas.

    Óxidos de nitrógeno

    NOx

    El óxido nítrico (NO) y el dióxido de nitrógeno (NO2) se suelen considerar en un mismo apartado bajo la denominación de NOx . Son contaminantes primarios de mucha trascendencia en los problemas de contaminación, y se producen generalmente en las combustiones realizadas a temperaturas elevadas.

    El emitido en más cantidad es el NO, pero sufre una rápida oxidación a NO2, siendo este el que predomina en la atmósfera. El NOx tiene una vida corta y se oxida rápidamente a NO3- en forma de aerosol o a HNO3 (ácido nítrico). Tiene una gran trascendencia en la formación del smog fotoquímico, del nitrato de peroxiacetilo (PAN) e influye en las reacciones de formación y destrucción del ozono, tanto troposférico como estratosférico, así como en el fenómeno de la lluvia ácida (de todos estos aspectos hablaremos en profundidad más adelante). En concentraciones altas produce daños a la salud y a las plantas y corroe tejidos y materiales diversos.

    Óxido nitroso (N2O)

    En la troposfera es inerte y su vida media es de unos 170 años. Va desapareciendo en la estratosfera en reacciones fotoquímicas que pueden tener influencias en la destrucción de la capa de ozono. También tiene consecuencias en el efecto invernadero.

    Procede fundamentalmente de emisiones naturales (procesos microbiológicos en el suelo y en los océanos) y de actividades agrícolas y ganaderas (arededor del 10% del total).

    Otros

    Otro contaminante primario de este grupo es el amoniaco (Nh3) pero se encuentra en muy baja concentración.

    Compuestos orgánicos volátiles

    Este grupo incluye diferentes compuestos como el metano CH4, otros hidrocarburos, los clorofluorocarburos (CFC) y otros.

    Metano (CH4)

    Es el más abundante y más importante de los hidrocarburos atmosféricos, e influye de forma significativa en el fenómeno del efecto invernadero, y en reacciones estratosféricas.

    Es un contaminante primario que se forma de manera natural en diversas reacciones anaeróbicas del metabolismo (el ganado, las reacciones de putrefacción y la digestión de las termitas por ejemplo producen metano en grandes cantidades). También se desprende del gas natural (del que es un componente mayoritario) y en algunas combustiones. Alrededor del 50% del metano emitido a la atmósfera proviene de procesos de origen humano.

    Otros hidrocarburos

    En la atmósfera están presentes muchos otros hidrocarburos, principalmente procedentes de fenómenos naturales, pero también originados por actividades humanas. Algunos no parece que causen ningún daño, pero otros, en los lugares en los que están en concentraciones especialmente altas, afectan al sistema respiratorio y podrían causar cáncer. Además, intervienen de forma importante en las reacciones que originan el "smog" fotoquímico.

    Clorofluorocarburos

    Son los principales causantes de la destrucción de las moléculas de ozono en las capas altas de la atmósfera. Hablaremos más de estos compuestos cuando tratemos el apartado del ozono.

    Partículas y polvo atmosférico

    Además de gases, en la atmósfera encontramos también sustancias muy variadas como polen, polvo, hollín, sales, pesticidas, etc., que se encuentran suspendidas en el aire. Las distintas partículas constituyen lo que denominamos polvo atmosférico (cuando hablamos de materiales sólidos de 20 micras o más, sino, solemos denominar al conjunto de partículas diversas como aerosoles), que suele ser un problema de interés local. Por otro lado, cuando encontramos partículas sueltas que no llegan a formar este `polvo', hablamos de problemas que afectan a más regiones, pues estas son fácilmente transportadas por el viento.

    Según su tamaño pueden permanecer suspendidas en la atmósfera desde uno o dos días, las de 10 micrómetros o más, hasta varios días o semanas, las más pequeñas. Algunas de estas partículas son especialmente tóxicas para los humanos, y en la práctica, los principales riesgos para la salud humana por la contaminación del aire provienen de este tipo de polución, especialmente abundante en las ciudades.

    Existen dos tipos de partículas:

    Partículas primarias: son las que han sido emitidas directamente a la atmósfera desde la superficie del planeta, y proceden principalmente, de los volcanes, la superficie oceánica, los incendios forestales, polvo del suelo, origen biológico (polen, hongos y bacterias) y de actividades humanas. 

    Partículas secundarias: las partículas secundarias se forman en la atmósfera por diversas reacciones químicas que afectan a gases, a otras partículas, a la humedad, etc. Suelen crecer rápidamente a partir de un núcleo inicial.

    Impacto sobre el clima

    El polvo atmosférico genera una doble acción sobre el clima. Por un lado, pueden contribuir al calentamiento global al absorber radiación, pero por otro pueden provocar enfriamiento al reflejar parte de la radiación que incide en la atmósfera (lo que denominamos efecto albedo). Probablemente, las partículas en suspensión contribuyan al calentamiento en las zonas urbanas, y al enfriamiento cuando se encuentren en las capas más elevadas de la atmósfera, lejos de las ciudades.

    Oxidantes

    Ozono (O3)

    El ozono es un gas de color azulado que tiene un fuerte olor muy característico que se suele notar después de las descargas eléctricas de las tormentas. De hecho, una de las maneras más eficaces de formar ozono a partir de oxígeno, es sometiendo a este último a potentes descargas eléctricas.

    Es una sustancia que cumple dos papeles totalmente distintos según se encuentre en la estratosfera o en la troposfera.

    Ozono estratosférico

    El que está en la estratosfera (de 10 a 50 km.) es imprescindible para que la vida se mantenga en la superficie del planeta porque absorbe las letales radiaciones ultravioletas que nos llegan del sol.

    Ozono troposférico

    El ozono que se encuentra en la troposfera, junto a la superficie de la Tierra, es un importante contaminante secundario. Este ozono se forma por reacciones inducidas por la luz solar en las que participan, principalmente, los óxidos de nitrógeno y los hidrocarburos presentes en el aire. Es el componente más dañino del smog fotoquímico y causa daños importantes a la salud (cuando está en concentraciones altas) y frena el crecimiento de las plantas y los árboles.

    Substancias radiactivas

    Se trata principalmente de isótopos radiactivos emitidos a la atmósfera como gases o partículas en suspensión, que normalmente se encuentran en concentraciones bajas que no suponen peligro.

    Sin embargo, en ocasiones se concentran de forma especial, y en concentraciones relativamente elevadas pueden producir cáncer y afectar gravemente a la reproducción entre los seres vivos, entre otras cosas.

    Su presencia en la atmósfera suele ser debida a fenómenos naturales. Por ejemplo, algunas rocas, especialmente los granitos y otras rocas magmáticas, desprenden isótopos radiactivos. Algunas actividades humanas también producen isótopos: las armas nucleares, las centrales de energía nuclear, algunas prácticas médicas, industriales, o de investigación, etc. (un ejemplo es la famosa explosión que tuvo lugar en la central de Chernobyl, que produjo una nube radiactiva que contaminó todo el hemisferio norte).

    Otros contaminantes

    Calor

    El calor producido por la actividad humana en algunas aglomeraciones urbanas llega a ser un elemento de cierta importancia en la atmósfera de estos lugares. Su influencia puede ser importante en la génesis de los contaminantes secundarios

    Las combustiones domésticas y las industriales, seguidas del transporte y las centrales de energía son las principales fuentes de calor, aunque su importancia relativa varía mucho de unos lugares a otros. La falta de vegetación en las ciudades y el exceso de superficies pavimentadas, entre otros factores, agravan el problema.

    Contaminación electromagnética

    Un tipo de contaminación física sobre el que cada vez se está hablando más es la electromagnética. Dispositivos eléctricos tan habituales como las líneas de alta tensión y algunos electrodomésticos originan campos electromagnéticos. Se ha comprobado que este electromagnetismo altera el metabolismo celular, por lo que se supone que también podría aumentar el riesgo de leucemia, cáncer cerebral, etc., aunque esto está aún sin comprobar. A pesar de esto, las evidencias son lo suficientemente contundentes como para que se investigue para llegar a averiguar que riesgo real supone.

    Contaminación sonora.

    EL SMOG

    La palabra inglesa smog (de smoke: humo y fog: niebla) se usa para designar la contaminación atmosférica que se produce en algunas ciudades como resultado de la combinación de unas determinadas circunstancias climatológicas y ciertos contaminantes. En ocasiones lo encontramos traducido como `neblumo'. Existen dos tipos claramente diferenciados de smog:

    Smog Industrial

    El llamado smog industrial o gris fue muy típico en algunas ciudades grandes, como Londres o Chicago, con mucha industria, en las que, hasta hace unos años, se quemaban grandes cantidades de carbón y petróleo pesado con mucho azufre (en instalaciones industriales y de calefacción por ejemplo). En estas ciudades se originaba una mezcla de dióxido de azufre, gotitas de ácido sulfúrico, formado a partir del anterior, y una gran variedad de partículas sólidas en suspensión, lo que daba lugar una espesa niebla cargada de contaminantes, con efectos muy nocivos para la salud de las personas y para la conservación de edificios y materiales.

    En la actualidad en los países desarrollados los combustibles que originan este tipo de contaminación se queman en instalaciones con sistemas de depuración o dispersión mejores y raramente se encuentra este tipo de polución, pero en países en vías de industrialización como China o algunos países de Europa del Este, todavía es problema que afecta gravemente a algunas ciudades.

    Smog fotoquímico

    En muchas ciudades el principal problema de contaminación es el llamado smog fotoquímico. Con este nombre nos referimos a una mezcla de contaminantes de origen primario (NOx e hidrocarburos volátiles) con otros secundarios (ozono, peroxiacilo, etc.), que se forman por reacciones producidas por la luz solar al incidir sobre los primeros. 

    Esta mezcla oscurece la atmósfera dejando un aire teñido de color marrón rojizo cargado de componentes dañinos para los seres vivos y los materiales. Aunque prácticamente en todas las ciudades del mundo hay problemas con este tipo de contaminación, es especialmente importante en cuidades situadas en áreas climáticas secas o áridas y que tienen muchos vehículos en circulación. El verano es la peor estación para este tipo de polución y, además, algunos fenómenos climatológicas (como las inversiones térmicas*) pueden agravar este problema en determinadas épocas, ya que dificultan la renovación del aire y la eliminación de los contaminantes.

    *En una situación de inversión térmica, una capa de aire más cálido se sitúa sobre el aire superficial más frío e impide la ascensión de este último (más denso), por lo que la 'Atmsfera'
    contaminación queda encerrada y va aumentando.

    En la situación habitual de la atmósfera la temperatura desciende con la altitud lo que favorece que suba el aire más caliente (menos denso) y que este arrastre a los contaminates hacia arriba. .

    'Atmsfera'

    LLUVIA ÁCIDA

    Causas de la deposición ácida

    Algunas industrias o centrales térmicas que usan combustibles de baja calidad, liberan al aire atmosférico importantes cantidades de óxidos de azufre y nitrógeno. Estos contaminantes pueden ser trasladados a distancias de hasta cientos de kilómetros por las corrientes atmosféricas, sobre todo cuando son emitidos a la atmósfera desde chimeneas muy altas, que disminuyen la contaminación en las cercanías pero la trasladan a otros lugares. 

    En la atmósfera los óxidos de nitrógeno y azufre son convertidos en ácido nítrico y sulfúrico que vuelven a la tierra con las precipitaciones de lluvia o nieve (lluvia ácida). Otras veces, aunque no llueva, van cayendo partículas sólidas con moléculas de ácido adheridas (deposición seca). 

    La lluvia normal es ligeramente ácida, por llevar ácido carbónico que se forma cuando el dióxido de carbono del aire se disuelve en el agua que cae. Su pH suele estar entre 5 y 6. Pero en las zonas con la atmósfera contaminada por estas sustancias acidificantes, la lluvia tiene valores de pH de hasta 4 o 3 y, en algunas zonas en que la niebla es ácida, el pH puede llegar a ser de 2,3, es decir similar al del zumo de limón o al del vinagre.

    Daños provocados por la deposición ácida

    Es preciso distinguir entre:

    a) Ecosistemas acuáticos.- En ellos está muy demostrada la influencia negativa de la acidificación. Fue precisamente observando la situación de cientos de lagos y ríos de Suecia y Noruega, entre los años 1960 y 1970, en los que se vio que el número de peces y anfibios iba disminuyendo de forma acelerada y alarmante, cuando se dio importancia a esta forma de contaminación. 

    La reproducción de los animales acuáticos es alterada, hasta el punto de que muchas especies de peces y anfibios no pueden subsistir en aguas con pH inferiores a 5,5,. Especialmente grave es el efecto de la lluvia ácida en lagos situados en terrenos de roca no caliza, porque cuando el terreno es calcáreo, los iones alcalinos son abundantes en el suelo y neutralizan, en gran medida, la acidificación; pero si las rocas son granitos, o rocas ácidas pobres en cationes, los lagos y ríos se ven mucho más afectados por una deposición ácida que no puede ser neutralizada por la composición del suelo. 

    b) Ecosistemas terrestres.- La influencia sobre las plantas y otros organismos terrestres no está tan clara, pero se sospecha que puede ser un factor muy importante de la llamada "muerte de los bosques" que afecta a grandes extensiones de superficies forestales en todo el mundo. También parece muy probable que afecte al ecosistema terrestre a través de los cambios que produce en los suelos, pero se necesita seguir estudiando estos temas para conocer mejor cuales pueden ser los efectos reales.

    c) Edificios y construcciones.- La corrosión de metales y construcciones es otro importante efecto dañino producido por la lluvia ácida. Muchos edificios y obras de arte situadas a la intemperie se deterioran decenas de veces más deprisa de lo que lo hacían antes de la industrialización, y esto sucede a causa de la contaminación atmosférica, más concretamente debido a la lluvia ácida.
     
     

    Figura 10-9 > Zonas del planeta con más lluvia ácida

    Efecto invernadero

    En el conjunto de la Tierra de produce un efecto natural similar de retención del calor al que hacen los invernaderos, ello gracias a determinados gases atmosféricos. La temperatura media en la Tierra es de unos 15 ºC (si la atmósfera no existiera sería de unos -18 ºC). El efecto invernadero, por tanto, hace que la temperatura media de la superficie de la Tierra sea 33ºC mayor de la que tendría si no existieran gases con efecto invernadero en la atmósfera. 

    El clima es variable

    A lo largo de los 4.600 millones de años de historia de la Tierra las fluctuaciones climáticas han sido muy grandes. En algunas épocas el clima ha sido cálido, y en otras, frío, y en ocasiones, los cambios de unas situaciones climáticas a otras, han sido muy bruscos. 

    Las evidencias científicas no son totalmente claras, pero en 1995 el principal organismo internacional que se encarga de coordinar todos los estudios sobre este tema, el UN Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) escribía en uno de sus Informes: “the balance of evidence suggests a discernible human influence on global climate” es decir, el conjunto de evidencias sugiere un cierto grado de influencia humana sobre el clima global.

    Algunas épocas de la Era Mesozoica (hace 245 millones de años) han sido de las más cálidas de las que tenemos constancia fiable, y en ellas la temperatura media de la Tierra era sólo unos 5ºC más alta que la actual.

    En los relativamente recientes últimos 1,8 millones de años, ha habido varias extensas glaciaciones alternándose con épocas de clima más benigno, similar al actual. La diferencia entre ambas épocas es de apenas 5 ó 6 ºC, es decir, que un mínimo cambio en la temperatura de apenas unos grados, puede ocasionar, como vemos, una tremenda variación en el clima de la Tierra, y por extensión, afectar de forma muy importante en nuestro sistema de vida.

    ¿Por qué se produce el efecto invernadero?

        El efecto invernadero se origina porque la energía que llega del sol, al proceder de un cuerpo de muy elevada temperatura, está formada por ondas de frecuencias altas que traspasan la atmósfera con gran facilidad. La energía remitida hacia el exterior, desde la Tierra, al proceder de un cuerpo mucho más frío, está en forma de ondas de frecuencias mas bajas, y es absorbida por los gases con efecto invernadero. Esta retención de la energía hace que la temperatura sea más alta, aunque hay que entender bien que, al final, en condiciones normales, es igual la cantidad de energía que llega a la Tierra que la que esta emite. Si no fuera así, la temperatura de nuestro planeta habría ido aumentando continuamente, cosa que, por fortuna, no ha sucedido. 

        En otras palabras, podríamos decir que este efecto lo que hace es provocar que la energía que llega a la Tierra sea devuelta más lentamente, por lo que el calor es retenido más tiempo en a la superficie, y así tiene lugar un aumento en la temperatura terrestre.

    Gases con efecto invernadero
     

     

    Acción relativa

    (que produce un gramo del gas)

    Contribución real

    (de la cantidad total del gas)

    CO2

    1

    76%

    CFC

    15 000

    5%

    CH4

    25

    13%

    N2O

    230

    6%

     

    Como se indica en la columna de acción relativa, un gramo de CFC produce un efecto invernadero 15 000 veces mayor que un gramo de CO2 , pero como la cantidad de CO2 es mucho mayor que la del resto de los gases, la contribución real al efecto invernadero es la que señala la columna de la derecha
     

    Aumento de la concentración de gases con efecto invernadero

    En el último siglo la concentración de anhídrido carbónico y otros gases invernadero en la atmósfera ha ido creciendo constantemente debido a la actividad humana: 

    • A comienzos de siglo por la quema de grandes masas de vegetación para ampliar las tierras de cultivo 

    • En los últimos decenios, por el uso masivo de combustibles fósiles como el petróleo, carbón y gas natural, para obtener energía y por los procesos industriales.

    Cambio climático

    Por lógica muchos científicos piensan que a mayor concentración de gases con efecto invernadero se producirá mayor aumento en la temperatura en la Tierra. A partir de 1979 los científicos comenzaron a afirmar que un aumento al doble en la concentración del CO2 en la atmósfera supondría un calentamiento medio de la superficie de la Tierra de entre 1,5 y 4,5 ºC.

    Estudios más recientes sugieren que el calentamiento se produciría más rápidamente sobre tierra firme que sobre los mares. Asimismo, el calentamiento se produciría con retraso respecto al incremento en la concentración de los gases con efecto invernadero. Esto será debido a que al principio los océanos más fríos tenderán a absorber una gran parte del calor adicional retrasando el calentamiento de la atmósfera. Sólo cuando los océanos lleguen a un nivel de equilibrio con los más altos niveles de CO2 se producirá el calentamiento final.

    Como consecuencia del retraso provocado por los océanos, los científicos no esperan que la Tierra se caliente todos los 1.5 - 4.5 ºC hasta hace poco previstos, incluso aunque el nivel de CO2 suba a más del doble y se añadan otros gases con efecto invernadero. En la actualidad el IPCC predice un calentamiento de 1.0 - 3.5 ºC para el año 2100.
     

    Los estudios más recientes indican que en los últimos años se está produciendo, de hecho, un aumento de la temperatura media de la Tierra de algunas décimas de grado. Dada la enorme complejidad de los factores que afectan al clima es muy difícil saber si este ascenso de temperatura entra dentro de la variabilidad natural (debida a factores naturales) o si es debida al aumento del efecto invernadero provocado por la actividad humana.

    Para analizar la relación entre las diversas variables y los cambios climáticos se usan modelos computacionales de una enorme complejidad. Hay diversos modelos de este tipo y, aunque hay algunas diferencias entre ellos, es significativo ver que todos ellos predicen relación directa entre incremento en la temperatura media del planeta y aumento de las concentraciones de gases con efecto invernadero.

    Consecuencias del cambio climático

    No es posible predecir con gran seguridad lo que pasaría en los distintos lugares, pero es previsible que los desiertos se hagan más cálidos pero no más húmedos, lo que tendría graves consecuencias en Oriente Medio y en África, donde el agua es escasa. Entre un tercio y la mitad de todos los glaciares del mundo, y gran parte de los casquetes polares se fundirían, poniendo en peligro las ciudades y campos situados en los valles que se encuentran por debajo del glaciar. Grandes superficies costeras podrían desaparecer inundadas por las aguas que ascenderían de 0,5 a 2 m., según diferentes estimaciones.

    Tierras agrícolas se convertirían en desiertos y, en general, se producirían grandes cambios en los ecosistemas terrestres. Estos cambios supondrían una gigantesca convulsión en nuestra sociedad, que en un tiempo relativamente breve tendría que hacer frente a muchas obras de contención del mar, emigraciones de millones de personas, cambios en los cultivos, etc.

    EL OZONO ATMOSFÉRICO

    El ozono presente en la atmósfera tiene muy importantes repercusiones para la vida, a pesar de que se encuentra en cantidades muy bajas, y es a la vez un escudo contra las radiaciones ultravioletas del Sol que llegan a la superficie de la Tierra (es decir, que tiene una acción positiva para la vida) y un importante contaminante si en lugar de encontrarse en la estratosfera se encuentra cerca de la superficie terrestre, pues forma parte del smog fotoquímico (y tiene por tanto un efecto negativo para la vida).

    Ozono troposférico: contaminante en el smog fotoquímico

    En las zonas próximas a la superficie (troposfera) lo conveniente es que no haya ozono. Cuando lo hay, como sucede en algunas lugares, es un contaminante que forma parte del peligroso "smog" fotoquímico.

    Ozono estratosférico: filtro de las radiaciones ultravioleta

    En cambio, el ozono que se encuentra en la estratosfera, entre los 10 y 45 kilómetros, cumple la importante función de absorber las radiaciones ultravioletas procedentes del Sol, que pueden ser muy dañinas para los seres vivos. En los últimos decenios este ozono está siendo destruido al reaccionar con átomos de cloro que cada vez son más abundantes en la estratosfera como consecuencia de algunas actividades humanas.
     
     Clorofluorocarburos (CFC): 

    El cloro que liberan destruye el ozono

    El incremento de átomos de cloro en la atmósfera está originado, principalmente, por unos compuestos químicos denominados CFC (clorofluorocarburos). Son productos muy poco reactivos, lo que hizo que fueran la solución óptima para la fabricación de frigoríficos, goma espuma, extintores, aerosoles, y como fumigantes en la agricultura (bromuro de metilo), etc. 

    Sus cualidades son tan óptimas para estos usos que en las últimas décadas los hemos fabricado y usado en cantidades crecientes que, poco a poco, han ido acumulándose en la atmósfera. Pero su principal ventaja -la estabilidad- ha sido también el origen de su efecto devastador para el ozono. Ascienden, sin ser destruidos, hasta la estratosfera y una vez allí, las radiaciones ultravioletas rompen las moléculas de CFC liberando los átomos de cloro responsables de la destrucción del ozono. El cloro atómico actúa como catalizador, por lo que un solo átomo puede atacar cientos de miles de moléculas de ozono.

    La Antártida: un lugar especialmente sensible

    "Agujero" de ozono de la Antártida

    Aunque la disminución de la concentración de ozono está demostrada en toda la atmósfera, es especialmente acusada en la Antártida. Sobre este continente se produce todos los años, en los meses de septiembre a noviembre, coincidiendo con la primavera antártica, el llamado vórtice circumpolar, que aísla el aire frío situado sobre la Antártida del más cálido del resto del mundo. Debido al frío se forman cristales de hielo, con cloro y otras moléculas adheridas, que tienen gran capacidad de destruir ozono. Así se forma lo que se suele denominar el "agujero" de ozono. Cuando el vórtice circumpolar se debilita, el aire con muy poco ozono de la Antártida se mezcla con el aire de las zonas vecinas. Esto provoca una importante disminución en la concentración de ozono en toda la zona de alrededor, y parte de América del Sur, Nueva Zelanda y Australia quedan bajo una atmósfera más pobre en ozono de lo normal.

    Las radiaciones solares que pasan a través de estos "agujeros" contienen una proporción de rayos ultravioleta considerablemente mayor que las radiaciones normales. Estas radiaciones podrían llegar a producir un incremento en el número de enfermedades como el cáncer de piel, aunque no está demostrado que esto se haya producido o se esté produciendo. Sin embargo, hay estudios que indican que el fitoplancton de los mares que rodean a la Antártida está sufriendo algunas modificaciones que se pueden atribuir, con bastante probabilidad, a este aumento de radiación ultravioleta.
     
     
    La especialmente fuerte destrucción de ozono en la Antártida se produce porque gran parte del cloro contenido en las moléculas no directamente destructoras del ozono se convierte en radicales de cloro destructivos. Existen una serie de procesos que determinan este resultado, como por ejemplo el vórtice circumpolar que ya tratamos antes brevemente.

    'Atmsfera'
    A continuación se muestran los niveles de ozono de la Antártida en el periodo de formación del agujero de ozono en 1995 medidos en unidades Dobsosn (DU). En el momento de mayor pérdida del ozono, el centro del agujero (área roja), puede descender a valores de menos de 100 DU, lo que significa que, dado que los valores normales están alrededor de las 300 DU, la disminución más acusada llega a ser del 70% (los números bajo cada imagen indican el mes y el día - mes/día)
     

    'Atmsfera'