¿Qué son los aerosoles y cómo están afectando al cambio climático?

Los aerosoles, diminutas partículas suspendidas en el aire, juegan un papel crucial en el equilibrio climático de nuestro planeta. A menudo pasan desapercibidos, pero su influencia es profunda y compleja.

Desde la formación de nubes hasta la absorción de radiación solar, los aerosoles tienen un impacto significativo en el clima de la Tierra. En este artículo, exploraremos qué son los aerosoles, cómo se forman y cómo afectan al clima global.

¿Qué Son los Aerosoles?

Los aerosoles son partículas sólidas o líquidas suspendidas en la atmósfera. Se clasifican en dos categorías principales: aerosoles primarios y aerosoles secundarios. Los aerosoles primarios se emiten directamente a la atmósfera, mientras que los aerosoles secundarios se forman a partir de precursores gaseosos en la atmósfera.

Los aerosoles primarios incluyen partículas emitidas por actividades humanas como la quema de combustibles fósiles, la agricultura y la industria, así como partículas naturales como el polen, el polvo y las partículas marinas. Los aerosoles secundarios se forman a partir de reacciones químicas en la atmósfera entre gases como los óxidos de nitrógeno, los compuestos orgánicos volátiles y el dióxido de azufre.

A menudo pensamos en los aerosoles como pintura en aerosol, repelente de insectos o sustancias similares pulverizadas desde una lata. Pero los aerosoles son en realidad pequeñas partículas o gotitas que flotan en el aire, y resulta que estas pequeñas partículas pueden tener grandes efectos en el clima de la Tierra.

Los aerosoles vienen en muchas formas. Pueden ser naturales, como el humo de los incendios forestales, los gases volcánicos o el agua salada del mar. Las actividades humanas también pueden generar aerosoles, como partículas de contaminación del aire u hollín.

El papel de los aerosoles en la ciencia del clima es complejo. En general, las partículas de colores claros en la atmósfera reflejarán la luz solar entrante y provocarán un enfriamiento. Las partículas de colores oscuros absorben la luz solar y calientan la atmósfera. Debido a que diferentes tipos de partículas tienen diferentes efectos, los aerosoles son un tema candente en la investigación climática.

Formación y Composición de los Aerosoles

La composición de los aerosoles varía ampliamente y depende de su origen y ubicación. Pueden ser creados por la sal marina proveniente del rocío marino y las burbujas que estallan, el polvo arrastrado por el viento y las erupciones volcánicas, así como por la quema de combustibles fósiles de automóviles, barcos, aviones y emisiones de fábricas. Los aerosoles también se pueden formar al quemar materiales vegetales durante incendios forestales o en estufas de leña.

Una vez que se forman los aerosoles, se mezclan y son transportados por el viento dentro de la atmósfera. Los vientos pueden llevar aerosoles a distancias muy largas, a veces hasta miles de kilómetros de distancia de su origen.

Las corrientes ascendentes o el aire que se mueve hacia arriba y las turbulencias pueden transportar  aerosoles a mayores altitudes. Los científicos utilizan vientos medidos y simulados para determinar de dónde provienen los aerosoles, ya que pueden viajar tan lejos.

Los aerosoles están más concentrados en las zonas donde se forman y tienden a diluirse a medida que se mezclan con la atmósfera y se alejan de su origen. Además, la formación de aerosoles dentro de la atmósfera a partir de los gases emitidos puede dar lugar a concentraciones más altas de algunos tipos de partículas de aerosol a favor del viento desde su origen. Las barreras naturales, como las montañas, pueden atrapar contaminantes e impedir su dispersión por el viento. 

¿Cómo afectan las nubes y los aerosoles al clima?

Las nubes pueden reflejar la luz, la luz ultravioleta y el calor del Sol lejos de la Tierra. Esto ayuda a estabilizar la temperatura de la atmósfera terrestre. Pero las nubes también pueden atrapar el calor que está en el aire o que se irradia desde el suelo. Esto puede calentar la atmósfera. Las nubes y el clima interactúan de maneras complejas. Por ejemplo, los científicos predicen que el aumento de las temperaturas globales podría reducir el tamaño y la cantidad de nubes en algunas partes del mundo. Esto permitiría que llegara más luz solar al suelo y calentaría aún más la atmósfera.

Las partículas de aerosol afectan el clima de la Tierra al actuar como semillas sobre las que se forman las nubes. Más partículas de aerosol pueden generar más gotas de nubes, pero más pequeñas. Esto puede reducir la lluvia que cae de esa nube. Las partículas de aerosol también dan forma al clima a medida que circulan en la atmósfera.

Algunas de estas partículas pueden reflejar la luz solar, ayudando a enfriar la atmósfera. Otras partículas de aerosol absorben el calor de la luz solar. Esto hace que la atmósfera se caliente. Esto es especialmente cierto en el caso del carbono negro. Al ser negro, absorbe muy bien la luz solar. Basicamente los aerosoles afectan de dos formas:

1. Influencia Directa:

Los aerosoles pueden afectar la radiación solar de manera directa al dispersarla o absorberla. Las partículas más grandes, como el polvo mineral y el hollín, tienden a absorber la radiación solar, calentando la atmósfera. Mientras tanto, las partículas más pequeñas, como los sulfatos y los nitratos, pueden reflejar la radiación solar, enfriando la superficie de la Tierra.

2. Influencia Indirecta:

Los aerosoles también tienen un impacto indirecto en el clima al influir en la formación y propiedades de las nubes. Actúan como núcleos de condensación alrededor de los cuales el vapor de agua se condensa para formar gotas de nube. La presencia de aerosoles puede alterar la cantidad, tamaño y vida útil de las nubes, lo que afecta a la distribución de la radiación solar y la precipitación.

Además, los aerosoles pueden influir en la circulación atmosférica y los patrones de viento al afectar la cantidad de energía solar que llega a la superficie de la Tierra y la distribución de la temperatura atmosférica.

Importancia para el Cambio Climático

El impacto de los aerosoles en el clima es una de las fuentes de incertidumbre en las proyecciones del cambio climático. Si bien los aerosoles pueden tener un efecto de enfriamiento al reflejar la radiación solar, su vida útil en la atmósfera es relativamente corta, en comparación con los gases de efecto invernadero como el dióxido de carbono (CO2).

A medida que las emisiones de aerosoles disminuyen debido a regulaciones ambientales y avances tecnológicos, se espera que el efecto de enfriamiento de los aerosoles disminuya, lo que podría exacerbar el calentamiento global causado por los gases de efecto invernadero.

Por ejemplo la erupción del Monte Pinatubo redujo temporalmente las temperaturas globales en aproximadamente 0,9 grados Fahrenheit. Eso no parece un gran salto, pero un calentamiento del planeta en 0,9 grados Fahrenheit podría provocar un aumento de inundaciones e incendios, olas de calor arrasadoras, súper tormentas e incluso hambrunas.

En conjunto, los volcanes de todo el mundo emiten anualmente entre 20 y 25 millones de toneladas del refrigerante aerosol de dióxido de azufre. en 1991 solo el Monte Pinatubo liberó nada menos que 15 millones de toneladas del compuesto. Y aunque extremo, el efecto de enfriamiento del Monte Pinatubo no es una anomalía, ni los volcanes son la única fuente.

Todas las fuentes contaminantes del aire, como las erupciones volcánicas, los incendios forestales y las fábricas industriales, emiten partículas que reflejan la luz y enfrían el planeta. Esto no quiere decir en absoluto que la contaminación del aire sea algo bueno. Después de todo, la contaminación del aire contribuye a 7 millones de muertes prematuras al año en todo el mundo. Mejorar la calidad del aire debería ser un objetivo prioritario en todo el planeta.

«Muchas de esas mismas actividades humanas [que contribuyen al cambio climático ] pueden aumentar la contaminación del aire en forma de partículas, y esas partículas son perjudiciales para la salud y contrarrestan, hasta cierto punto, el calentamiento que proviene de los gases de efecto invernadero», dijo Jason West, profesor de ingeniería y ciencias ambientales en la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill.

Pero en ausencia de aerosoles refrescantes, podríamos tener casi 1 grado Fahrenheit más de calentamiento, dicen los expertos. Dado que el mundo está en camino de registrar el verano más caluroso jamás registrado, esta es una mala noticia.

Si bien los efectos positivos de la contaminación que enfría la temperatura no superan las emisiones de gases de efecto invernadero de las fuentes de contaminación del aire o el costo general de estos contaminantes para la salud humana, sí han actuado para disminuir en cierta medida la tasa de calentamiento. A medida que reducimos la contaminación del aire (lo cual debemos hacer), debemos estar preparados para las consecuencias a corto plazo de un calentamiento global aún más rápido.

La relación entre el cambio climático y la contaminación del aire

Las emisiones de gases de efecto invernadero (como el dióxido de carbono, el metano y el óxido nitroso) calientan el planeta al absorber luz y, por tanto, atrapar el calor. La producción de electricidad (que se ha disparado en las últimas décadas) y los vehículos son algunos de los mayores productores de estos gases.

Algunas partículas de aerosol, como los aerosoles de sulfato, las partículas y la sal marina, previenen el calentamiento. El calor se desprende de las partículas de colores brillantes y es absorbido por partículas más oscuras (como el hollín y el carbón negro).

Las partículas de aerosol brillantes y reflectantes afectan la temperatura de la Tierra al dispersar la luz solar en la parte superior de la atmósfera, la estratosfera . También crean e iluminan las nubes (que luego también reflejan la luz lejos de la superficie de la Tierra) al atraer vapor de agua que se adhiere a las partículas y, a veces, las congela. La conglomeración de vapor de agua provoca la formación y el espesamiento de las nubes.

Las fuentes naturales, como los volcanes, la espuma del mar y las tormentas del desierto, pueden disparar estas partículas a la atmósfera. Las fuentes artificiales, como la quema de carbón , también emiten aerosoles. Los vehículos y las centrales eléctricas emiten partículas de sulfato y nitrato.

Si bien las emisiones de gases de efecto invernadero pueden persistir en la atmósfera durante décadas o incluso siglos , las partículas de aerosol que se enfrían viven en la atmósfera solo días o semanas debido a su composición y condiciones climáticas. El tamaño de las partículas y la temperatura influyen en la vida útil atmosférica de estas emisiones. Como demostró el Monte Pinatubo, el efecto del enfriamiento de las partículas de aerosol es temporal (en el caso de esta erupción volcánica masiva, el efecto del aerosol se sintió durante aproximadamente dos años), pero puede ser muy fuerte. Después de la erupción mucho mayor del monte Tambora, 1816 pasó a ser conocido como “ el año sin verano ”, ya que las temperaturas descendieron hasta 7 grados Fahrenheit en todo el mundo, las cosechas fracasaron y decenas de miles de personas murieron de hambre .

En 2018, investigadores del Centro para la Investigación Internacional del Clima y el Medio Ambiente, la NASA , la Universidad de Leeds, la Universidad de Oxford y Climate Analytics descubrieron que poner fin a la emisión de gases de efecto invernadero también pondrá fin a las emisiones de aerosoles causadas por el hombre. La ausencia de estos aerosoles provocará un calentamiento global y un aumento de las lluvias, especialmente en lugares donde alguna vez se emitieron regularmente emisiones de aerosoles. El mundo debe prepararse para un aumento temporal del calor a fin de abordar los efectos a largo plazo aún más peligrosos del cambio climático y la contaminación del aire.

Si la contaminación del aire causada por el hombre desapareciera en este instante, el mundo experimentaría las consecuencias negativas del calentamiento de las pasadas emisiones de gases de efecto invernadero durante las próximas décadas, sin prácticamente ningún efecto de enfriamiento persistente de las partículas emitidas anteriormente, dijo West.

“Digamos que emitimos gases de efecto invernadero, CO2 y partículas [de enfriamiento de aerosoles] al mismo ritmo para siempre. Con el tiempo, los gases de efecto invernadero ganarán porque seguirán acumulándose”, afirmó. «Mientras que la concentración de partículas se mantendría igual porque es de corta duración». En última instancia, las partículas de aerosol han enmascarado algunos de los efectos de los gases de efecto invernadero, pero no lo harán para siempre.

Por qué necesitamos aire más limpio

A pesar de la evidencia de que mantener las partículas de aerosol enfriadas provenientes de fuentes contaminantes evitaría cierto nivel de calentamiento global, hacerlo no es una opción. Uno, porque comparten fuente con los gases de efecto invernadero, y dos, porque son inequívocamente perjudiciales para la salud humana.

Los niveles del índice de calidad del aire (ICA) se utilizan para medir el nivel de contaminación del aire y oscilan entre 0 y 500. Incluso en niveles relativamente moderados (101-150 ICA), la contaminación del aire provoca irritación de ojos y garganta. Pero, a medida que aumentan la intensidad y la duración de la exposición, también aumentan las consecuencias.

PM2.5, un tipo de contaminante de partículas finas, es uno de los contaminantes del aire más dañinos para la salud humana actualmente regulado por la Agencia de Protección Ambiental, y la exposición a niveles altos puede causar ataques cardíacos, derrames cerebrales y problemas respiratorios graves, e incluso iniciar la aparición de enfermedades crónicas como la bronquitis y el asma. Los efectos son particularmente peligrosos para quienes padecen afecciones pulmonares y cardíacas preexistentes, como la enfermedad pulmonar obstructiva.

«Todas las cosas que sabemos que fumar cigarrillos puede causar, como enfermedades cardiovasculares y cáncer de pulmón, también las causan las partículas finas», dijo Patrick Kinney, profesor de salud urbana de la Escuela de Salud Pública de la Universidad de Boston. «Por supuesto, no respiramos tantas [partículas finas] como lo hace un fumador de cigarrillos… pero es el mismo tipo de efecto».

Los bebés y los niños son particularmente susceptibles a desarrollar cánceres y deterioros cognitivos debido a la contaminación del aire. Los países de ingresos bajos y medios, principalmente en Asia y África, representan más del 90 por ciento de estas muertes .

«Cuando miramos el planeta, los aerosoles pueden tener una influencia diferente», dijo West. “Esperamos que los aerosoles tengan un efecto mayor en el hemisferio norte, donde se encuentran la mayoría de las fuentes de contaminación, en comparación con el hemisferio sur, que es relativamente más prístino. Está cubierta por el océano y hay mucha menos población”. Dos tercios del continente africano y la mayor parte de Asia se encuentran en el hemisferio norte .

Los gases de escape de los vehículos y la combustión de carbón contribuyen a una contaminación del aire particularmente grave en zonas densamente pobladas de Asia. China y la India , los dos países más poblados del mundo, emiten más de la mitad de las emisiones de PM2,5 del mundo , y en ambos países, la contaminación del aire contribuye a la muerte de más de 2 millones de personas al año.

«Necesitamos pasar de los combustibles fósiles a las energías renovables «, dijo West, «lo que tiene beneficios tanto para la contaminación del aire como para el clima».

¿Qué pasará con las temperaturas globales?

Si los humanos siguen quemando combustibles fósiles, la contaminación del aire empeorará y también el cambio climático. En consecuencia, un planeta más cálido empeorará la calidad de nuestro aire . El clima cálido crea las condiciones perfectas para las reacciones que producen ozono (un gas de efecto invernadero). Y las olas de calor pueden provocar sequías. Durante una sequía, los incendios forestales, que producen contaminación por partículas, son más comunes. «La contaminación del aire afecta el cambio climático y el cambio climático afecta la contaminación del aire», dijo Kinney.

Pero la contaminación del aire no es el único -ni el más importante- subproducto del cambio climático, añadió. El calentamiento global traerá una serie de otros problemas, incluidas olas de calor extremas , huracanes, incendios forestales y la proliferación de enfermedades infecciosas .

“Esto no es nuevo. Siempre hemos tenido tormentas y olas de calor”, dijo Kinney. «Pero lo que el cambio climático está haciendo es hacer que esos extremos sean más extremos y empujar una especie de cola superior de la distribución extrema de la temperatura y también de la intensidad de las tormentas».

En todo el mundo, los desastres naturales , incluidas tormentas invernales extremas, incendios forestales e inundaciones, están causando estragos en comunidades que antes nunca habían enfrentado tales eventos. “Es peor que una nueva normalidad. Yo lo llamo una nueva anormalidad”, dijo anteriormente a Vox Michael Mann, científico climático de la Universidad de Pensilvania .

Por lo tanto, prevenir un mayor cambio climático es la mayor preocupación, y dado que los gases de efecto invernadero y las partículas refrigerantes de aerosoles a menudo provienen de las mismas fuentes, es muy difícil aislar las emisiones.

“Hay algunas partículas que se están calentando, como las partículas de carbón negro. Tienen una influencia cálida, además de ser perjudiciales para la salud”, afirmó West. “Entonces, si podemos abordar las emisiones relacionadas con el carbono negro, entonces podríamos obtener un beneficio para ambos problemas: tanto para la contaminación del aire y la salud como para el clima. Pero… muchas fuentes son fuentes tanto de carbono negro como de aerosoles refrigerantes”.

Incluso si los contaminantes que calientan y enfrían tuvieran diferentes fuentes, los efectos en la salud de las partículas de aerosol (ataques cardíacos, accidentes cerebrovasculares, enfermedades crónicas) significan que mantenerlas cerca no es una opción viable.

Por ello, los científicos e investigadores ahora están buscando formas de imitar el efecto de enfriamiento del aerosol sin el mismo impacto negativo a través de una práctica conocida como geoingeniería . Este campo abarca métodos destinados a compensar los impactos del cambio climático influyendo en el medio ambiente.

Un método de geoingeniería consiste en inyectar partículas de sal en el aire para iluminar y aumentar la cobertura de nubes sobre el océano. A pesar de que una investigación que se remonta a 2012 muestra que las partículas de sal no pueden frenar el cambio climático a un ritmo significativo, los investigadores continúan explorando la idea.

Se han propuesto y probado otras ideas, incluida la producción de nubes artificiales y la colocación de espejos en el espacio. Producir nubes implicaría disparar dióxido de azufre (lo mismo que escupió el monte Pinatubo) a la atmósfera, pero los estudios iniciales de la práctica demostraron que iniciar y luego detener el método podría provocar efectos nefastos y desconocidos. Las consecuencias de los espejos espaciales parecen menos mortales, pero también se comprenden menos, y embarcarse en un programa de este tipo costaría billones de dólares. Todos estos enfoques también son políticamente polémicos.

Si bien ninguno de estos métodos está listo para su uso a gran escala, el interés en la geoingeniería está aumentando. A finales de junio, la administración Biden publicó un informe que indica que la Casa Blanca está abierta a la investigación de geoingeniería destinada a enfriar el planeta, específicamente las “implicaciones científicas y sociales de la modificación de la radiación solar”. Aún no se han elaborado planes ni políticas concretas en este campo, lo que indica un nivel de precaución necesario dadas las preocupaciones sobre las ramificaciones poco comprendidas de la geoingeniería.

Alterar el delicado equilibrio del sistema climático de la Tierra mediante una intervención intencional conlleva riesgos inherentes, incluida la extinción de cultivos y vida silvestre y cambios involuntarios en los patrones climáticos. Algunos métodos podrían provocar sequías masivas en algunas partes del mundo o incluso agotar aún más la capa de ozono .

Otra preocupación es el “ shock por despido ”. Si la tecnología de geoingeniería entrara en vigor y luego terminara abruptamente (por elección propia o por eventos impredecibles como ataques terroristas o desastres naturales), entonces el calentamiento resultante sería aún más significativo y catastrófico que las proyecciones actuales.

Además, dado que la decisión de un país de participar en un método de geoingeniería podría tener repercusiones globales, los científicos y los responsables de la formulación de políticas continúan debatiendo las repercusiones políticas y la supervisión de esta tecnología.

Y antes de que cualquiera de estas ideas pueda hacerse realidad, los científicos e investigadores deben comprender mejor el verdadero impacto del efecto de enfriamiento de los aerosoles.

«Sabemos que las partículas de aerosol que provienen de las emisiones humanas tienen el potencial de tener un efecto refrescante sobre el clima», dijo Casey Wall, investigador postdoctoral que estudia ciencias del clima en la Universidad de Oslo. “Y sabemos que puede compensar algunos de los efectos de calentamiento provocados por las emisiones humanas de gases de efecto invernadero. Pero el gran debate actual en la comunidad de investigadores climáticos es en qué medida el efecto de enfriamiento de los aerosoles compensa el calentamiento debido a los gases de efecto invernadero”.

La relación de la contaminación del aire con el cambio climático y sobre él es compleja, pero al final del día, un aire más limpio conducirá a un planeta más saludable. «La contaminación del aire, como comúnmente hablamos de ella, es algo malo en general, aunque tiene el efecto de enfriar el clima», dijo Wall. «Los efectos sobre la salud humana en general superan eso».

En Azada Verde trabajamos cada día para luchar contra los terribles efectos del cambio climático a través del uso de energías limpias y sostenibles. Puedes ayudarnos pulsando en el siguiente link. 

Fuente: https://www.vox.com/climate/23806051/air-pollution-climate-change-global-warming-particles-emissions