La atmósfera y el océano se han calentado, los volúmenes de nieve y hielo han disminuido, el nivel del mar se ha elevado y las concentraciones de gases de efecto invernadero han aumentado significativamente. Es probable que a finales del siglo XXI la temperatura en superficie sea superior en 1.5ºC a la del periodo de 1850 a 1900. Todo esto llevará a cambios globales en el clima que tendrán implicaciones por, al menos, cientos de años. Estas son algunas de las afirmaciones que el IPCC ha puesto de manifiesto en su quinto informe de evaluación que se hizo público en 2014. En este informe se detallan minuciosamente las observaciones realizadas en la atmósfera, océano, criosfera y el resto de la superficie terrestre. Todos estos datos son incorporados en modelos climáticos, los cuales reproducen patrones y tendencias de la temperatura en superficie, y otros parámetros, a escala continental observados a lo largo de muchos decenios. Estos estudios basados en observaciones y modelos combinados nos ofrecen tendencias y predicciones sobre la magnitud del calentamiento mundial como respuesta al forzamiento pasado y futuro.
Saber qué pasa en la atmósfera
Aunque los modelos climáticos han mejorado a lo largo de los años, en todas estas conclusiones tenemos razonables incertidumbres, que vienen derivadas de un conocimiento incompleto de la química y comportamiento de nuestra atmósfera, lo que conlleva a inseguridades en las predicciones, por lo que en muchos casos provocan que no haya un firme consenso en las implicaciones del Cambio Climático y que no se puedan tomar las medidas adecuadas. Analizando este informe podemos ver que, aunque la influencia de gases como el CO2 en el calentamiento global es bien conocida, las mayores incertidumbres, tanto en el papel que desempeñan en el Cambio Climático como en su evolución, las tenemos en el comportamiento de los gases de vida corta como el ozono, así como en la formación, presencia y evolución de los aerosoles y sus precursores. De manera general, podemos decir que nuestras incertidumbres vienen delimitadas por falta de conocimiento de las reacciones que generan, procesan y eliminan estos compuestos, así como su interacción físico-química con la radiación solar. La atmósfera es un medio muy reactivo en la que un determinado compuesto está sometido a la influencia de muchos factores que pueden alterar su estado. Para una buena predicción de la composición y evolución de la atmósfera y el clima es necesario tener bien caracterizados todos estos procesos químico-físicos en las diferentes condiciones que se pueden dar.
Recientemente se ha puesto de manifiesto que en buena parte de las regiones del planeta, la mayor fuente de destrucción del ozono en la troposfera (región baja de la atmósfera que está en contacto con la superficie terrestre) es su reacción con el Yodo. Además, a su vez, estas reacciones pueden, en determinadas condiciones, dar lugar a la generación de aerosoles, los cuales tienen también una influencia clave en los procesos de calentamiento o enfriamiento de la Tierra. Por lo tanto, el estudio de los procesos en los que interviene el yodo resulta clave para llegar a un mejor entendimiento de nuestra atmósfera, y poder así tener una mayor precisión en nuestros modelos climáticos.
Los océanos y el yodo
La fuente principal de emisión de compuestos de yodo son los océanos. En ellos, el yoduro del agua de mar reacciona con el ozono en superficie, dando lugar a emisiones de yodo reactivo (I, I2, HOI, etc.) que son los responsables de los procesos anteriores. Adicionalmente, las algas de las zonas costeras, así como el fitoplancton (organismos acuáticos del plancton), como consecuencia de sus procesos biológicos, son también responsables de la emisión de yodo reactivo. La presencia de este yodo reactivo se extiende a lo largo de todo el planeta, principalmente concentrada en torno a los trópicos, pero habiéndose detectado también grandes concentraciones sobre la Antártida, región que tiene una importancia clave en los procesos climáticos del planeta. Se ha predicho además, que el incremento de ozono troposférico provocado por las emisiones humanas en la época industrial, ha llevado a incrementar considerablemente la concentración de yodo en la atmósfera, por lo que se pone de manifiesto la importancia de tener en cuenta todos estos procesos en los modelos Químico-Climáticos. Muchos de los factores que afectan a estos procesos son desconocidos, en particular aquellos que atañen a la interacción de los compuestos de yodos constituyentes de los aerosoles, y cómo influyen en la evolución de éstos y en su interacción con otros contaminantes.
Nuestro grupo de investigación (formado por investigadores del Instituto de Estructura de la Materia del CSIC, en Madrid, y de la Escuela de Ingeniería Industrial de la Universidad de Castilla La Mancha, en Toledo) tiene como objetivo determinar el mecanismo por el que se producen estos procesos y poder así cuantificarlos. Para ello, plateamos estudios combinados de laboratorio y cálculos teóricos, que nos permitan realizar, entender y cuantificar estas reacciones. En el laboratorio podemos llevar a cabo estas reacciones de manera controlada, de tal manera que podemos cuantificar los procesos y separar las contribuciones de los diferentes factores que les afectan (presión, temperatura, humedad, radiación solar, presencia de otras sustancias…). Además los cálculos teóricos (a través de programas de cálculos químico-cuánticos) nos permiten predecir el comportamiento de las diferentes especies que nos interesen en función de su reactividad frente a otras moléculas o frente a la radiación solar. Estos cálculos resultan muy relevantes especialmente cuando no se dispone de datos experimentales, o cuando la medición de estas variables conllevaría sofisticados y complejos experimentos de laboratorio de costosa realización.
Recientemente, hemos lanzado además una campaña de crowdfunding a través del proyecto Precipita de la Fundación española para la Ciencia y la Tecnología, FECYT. El objetivo es difundir nuestro proyecto y conseguir fondos que nos ayuden al desarrollo de estas investigaciones para continuar contribuyendo al conocimiento y entendimiento de la Atmósfera y el Clima.
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Óscar Gálvez
Departamento de Física Molecular, Instituto de Estructura de la Materia, CSIC
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