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El optimista del clima
La investigación de Susan Solomon identificó cómo los CFC causaron el agujero de ozono en la Antártida y luego mostró que el Protocolo de Montreal está ayudando a repararlo. Está convencida de que también podemos avanzar en la lucha contra el cambio climático. 27 de febrero de 2019
Tony Luong
Una noche de 1986, Susan Solomon, una joven investigadora de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA) de EE. UU., estaba de pie a temperaturas bajo cero en el techo de la estación McMurdo, el centro de investigación de EE. UU. en la Antártida. Solomon estaba ajustando los espejos montados allí para capturar la luz de la luna y dirigirla a un espectrógrafo de absorción visible en el laboratorio de abajo. Su objetivo era medir las concentraciones de diferentes compuestos en la atmósfera sobre la Antártida, para dar sentido al gran agujero en la capa de ozono que se había desarrollado allí.
No llevaba gafas porque necesitaba ver con mucha claridad, y mientras entrecerraba los ojos para asegurarse de que los rayos de luz de la luna estuvieran en el ángulo correcto hacia el espectrógrafo, sus ojos se humedecieron un poco. En un instante, sus lágrimas se congelaron entre los párpados superior e inferior de un ojo, cerrándolo. Pero era una noche clara, y Solomon no estaba dispuesta a dejar pasar la oportunidad de recopilar lo que ella recuerda como los datos perfectos de la luna. Así que ella siguió trabajando.
Una vez dentro, pudo volver a abrir el ojo cuando sus lágrimas se derritieron. Y los datos que reunió esa noche y durante dos meses en la Antártida cambiarían nuestra comprensión de cómo los clorofluorocarbonos, liberados a la atmósfera por los refrigerantes y una variedad de otros productos de consumo, dañan la capa de ozono, que ayuda a proteger la Tierra de la radiación ultravioleta. En respuesta a este y otros trabajos científicos, un acuerdo internacional limitó y luego prohibió el uso de CFC. Treinta años después, Solomon también fue el primero en demostrar claramente que, gracias a este cambio, el agujero de ozono antártico ha comenzado a sanar lentamente.
Fue emocionante idear una teoría sobre la destrucción del ozono en 1986 y luego, 30 años después, ver que nosotros, la gente de este planeta, hemos resuelto el problema, dice.
La recuperación de la capa de ozono es la respuesta reciente más positiva a una crisis ambiental global que podemos contarles a nuestros estudiantes, dice Ross Salawitch, experto en química ambiental de la Universidad de Maryland.
La experiencia de Solomon la ha imbuido de optimismo sobre la capacidad del mundo para enfrentar las amenazas ambientales. En el MIT, donde forma parte de la facultad desde 2012, imparte una clase sobre ciencia, política y política ambiental, que culmina con una discusión sobre el cambio climático. Sus estudiantes llegan sin creer que podamos hacer algo por los problemas ambientales, porque eso es lo que saben, dice ella. Son millennials. No han vivido el tipo de era en la que los políticos y los científicos trabajan juntos y hacen cosas que personalmente he tenido la suerte de experimentar.
Solomon se apresura a reconocer que el cambio climático plantea desafíos políticos más difíciles que el agotamiento del ozono, porque el consumo de combustibles fósiles es una parte integral de la economía mundial. Aún así, ella argumenta que al estudiar los éxitos ambientales pasados, sus estudiantes llegarán a comprender lo que realmente tendrá que suceder para progresar.
Explicando el agujero de ozono
Solomon es un explorador por temperamento y un químico por formación. Cuando era una niña de nueve o diez años, se inspiró para convertirse en científica al observar El mundo submarino de Jacques Cousteau . Fascinada por la química en la escuela secundaria, donde hizo un proyecto de feria de ciencias analizando la composición de mezclas gaseosas, estudió química en el Instituto de Tecnología de Illinois en Chicago y luego química atmosférica en Berkeley, donde recibió su doctorado en 1981. Luego ocupó un puesto en la NOAA, modelando perturbaciones en la estratosfera.
Fue emocionante idear una teoría sobre la destrucción del ozono en 1986 y luego, 30 años después, ver que nosotros, la gente de este planeta, hemos resuelto el problema.
En 1974, los químicos F. Sherwood Rowland y Mario Molina habían demostrado cómo el cloro podía destruir el ozono. Habían propuesto una serie de reacciones en fase gaseosa en las que pequeñas cantidades de cloro provocan la conversión de grandes cantidades de ozono, u O3, en oxígeno molecular ordinario, O2. Rowland y Molina, quien luego fue profesor en el MIT, también identificaron los clorofluorocarbonos como una fuente de cloro en la atmósfera, liberados cuando la energía del sol descompone las moléculas de CFC que de otro modo serían estables. (Rowland, Molina y un químico atmosférico llamado Paul Crutzen compartieron más tarde un Premio Nobel por su trabajo relacionado con el agotamiento del ozono). Inicialmente, los investigadores anticiparon que la capa de ozono se reduciría aproximadamente entre un 5 y un 10 % en el transcurso de 100 años. Sobre la base de estas predicciones, los formuladores de políticas comenzaron a pedir un cambio en el uso de clorofluorocarbonos, y los países prohibieron su uso como propulsores en aerosoles a partir de 1978.
En 1985, sin embargo, los científicos británicos descubrieron que el problema de la destrucción del ozono se estaba desarrollando de una manera que el trabajo de Rowland y Molina no había previsto. Específicamente, identificaron un agujero en el ozono estratosférico mucho más grande de lo que nadie había anticipado y que se abría cada primavera sobre la Antártida, que ninguna teoría había pronosticado. Fue todo un éxito de taquilla, dice Solomon, quien inmediatamente comenzó a estudiar posibles explicaciones.
Aunque los investigadores entendieron cómo el cloro podría causar la destrucción del ozono, no pudieron explicar la aparición repentina del agujero de ozono. Tampoco entendían por qué el agujero había aparecido sobre la Antártida, lejos de las principales fuentes de contaminación por CFC.
Con la intención de resolver el misterio, Solomon se centró en el rango de altura específico donde estaba ocurriendo la reacción y se centró en la presencia de nubes estratosféricas polares, nubes iridiscentes que se forman en la estratosfera a temperaturas extremadamente bajas. (Son más frecuentes en la Antártida, que es mucho más fría que el Ártico). Ella planteó la hipótesis de que estas nubes estaban proporcionando pequeñas superficies heladas en las que podría tener lugar una reacción inicial crucial una vez que la luz del sol llegara con la primavera antártica.
La gente pensó que todas las reacciones tendrían que ocurrir en la fase gaseosa, dice ella. No creían que la química de la superficie importara en la estratosfera, y la idea de que las nubes podían hacer cualquier cosa era herética.
Solomon desarrolló un modelo cuantitativo de su teoría, que publicó en el Revista de investigación geofísica . No fue toda la historia, dice ella. Pero ayudó a explicar por qué apareció el agujero de ozono en la estratosfera, por qué ocurrió cerca del Polo Sur y por qué sucedió en la primavera.
Al mismo tiempo, Solomon quería corroborar su teoría con datos del mundo real. Entonces, en 1986, dirigió una expedición científica a la Antártida para investigar la química de primera mano. Sabiendo que la luz del sol contribuye al proceso de destrucción del ozono, ella y su equipo llegaron a la estación McMurdo ese agosto, al final del invierno antártico, cuando el continente aún estaba envuelto en la oscuridad casi las 24 horas del día. A medida que el sol comienza a intentar sobresalir en el horizonte, alrededor del mediodía, hora local, tienes horas y horas de amanecer, por lo que el cielo tiene estos hermosos púrpuras y azules profundos y luego rojos a medida que el sol se eleva, recuerda. No hay mucha vida salvaje en el invierno, aunque las focas todavía se arrastran y tratan de tomar el sol, incluso cuando está oscuro.
En 1986, Solomon viajó a la Antártida para recopilar datos que respaldaran su teoría de cómo estaba ocurriendo la destrucción del ozono y por qué era tan pronunciada sobre ese continente. Administración Nacional Oceánica y Atmosférica
El equipo de Solomon trajo consigo una pequeña cantidad de instrumentos científicos, incluido un espectrógrafo visible, que les permitió analizar la luz del sol, la luna y el cielo. Al medir la fuerza con la que se absorbían las diferentes longitudes de onda de la luz a medida que pasaban por la atmósfera, el grupo esperaba determinar las concentraciones de moléculas clave presentes en la parte superior. Estas moléculas incluían ozono y dióxido de cloro, que se forma indirectamente cuando el ozono reacciona con el cloro. El equipo hizo que un equipo de construcción cortara un agujero en el techo de una cabaña en McMurdo para que la luz de la luna pudiera llegar al espectrógrafo, que estaba dentro. También hicieron que el equipo construyera la plataforma improvisada en el techo sobre la que se paró Solomon para colocar los espejos. Cuando el viento se arremolinaba, tenía que estabilizarlos con la mano. Realmente tuve que aferrarme a ellos porque estaban temblando, dice ella.
El equipo trabajaba de 18 a 20 horas al día, especialmente cuando salía la luna. Fue absolutamente loco, dice ella. Durmieron unas pocas horas seguidas en catres y comieron muchos bocadillos. (Lo bueno es que la comida no se echa a perder allí y no hay insectos, dice ella).
Los datos espectrales que reunieron Solomon y su equipo respaldaron la teoría de que el cloro originalmente encerrado en los clorofluorocarbonos se libera a través de una reacción superficial entre el ácido clorhídrico y el nitrato de cloro en las nubes estratosféricas polares.
Ese cloro, a su vez, reacciona con el ozono para producir monóxido de cloro y luego agota el ozono. Reforzando aún más su teoría, la expedición de Solomon encontró que las concentraciones estratosféricas de ácido clorhídrico eran bajas y las de monóxido de cloro y dióxido de cloro eran altas. (También usaron globos para medir las concentraciones de ozono directamente y descubrieron que también estaba severamente reducido en la estratosfera, como se esperaba). Al año siguiente, Solomon regresó a la estación McMurdo para recopilar más datos. Un equipo de la NASA, que incluía a Jim Anderson, también voló desde Punta Arenas, Chile, al agujero de ozono antártico para medir los compuestos químicos presentes.
Durante una expedición de seguimiento en 1987, también encontró tiempo para visitar a los pingüinos emperador. En su oficina de la NOAA, más tarde posó junto a un globo terráqueo que mostraba la Antártida.
En última instancia, dice Solomon, cada medición se alineó y contó la historia de la misma manera, demostrando que los clorofluorocarbonos eran los responsables del agujero.
El éxito de Solomon al identificar la reacción iniciadora que tuvo lugar en estas nubes estratosféricas polares fue la contribución clave, dice Anderson, ahora profesor de química física en Harvard, y fue muy, muy importante.
En 1987, un acuerdo internacional llamado Protocolo de Montreal abordó el problema que amenazaba la capa de ozono. Inicialmente, 46 países acordaron congelar los clorofluorocarbonos en sus niveles actuales. Posteriormente, decidieron eliminar los compuestos por completo, primero en el mundo desarrollado y luego en el mundo en desarrollo. Para 2015, el acuerdo había sido firmado por todos los miembros de las Naciones Unidas, 197 signatarios en total. Básicamente, tuvimos que reinventar la forma en que hacíamos aire acondicionado y refrigeración en todo el mundo, dice Ross Salawitch de Maryland. Requirió una inmensa cooperación mundial. El acuerdo también fue exitoso porque alentó a los países en desarrollo a participar de una manera que los beneficiaría. Gracias a la gran diplomacia del Departamento de Estado, agrega, no fue solo el Primer Mundo quien dijo: 'Vas a tener que hacer esto de una manera más costosa'. En cambio, fue '¿Por qué no construyes sus propias fábricas: compartiremos conocimientos con usted y podrá participar en este nuevo y creciente mercado de gases de reemplazo.'
Evaluación de la investigación sobre el cambio climático
Con el tiempo, Solomon también centró su atención en el cambio climático, estudiando cómo los clorofluorocarbonos y el ozono atrapan el calor en la troposfera (la capa atmosférica entre el suelo y la estratosfera), donde el ozono se considera un contaminante porque contribuye al smog. En 1994, participó en el Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático (IPCC), siendo coautora de un informe sobre el forzamiento radiativo, que es el equilibrio entre la energía que ingresa a la atmósfera terrestre desde el sol y la energía irradiada de vuelta al espacio. Continuó desempeñando un papel constante en el IPCC, así como en evaluaciones internacionales separadas del ozono. En 2002, fue invitada a servir como copresidenta científica del informe del IPCC sobre el cambio climático global. Sabía que sería una gran cantidad de trabajo y me expondría a la esfera política de una manera mucho más íntima, dice Solomon. Pero aceptó hacerlo porque sabía que lograr que los países colaboraran en la política climática dependería de una comprensión compartida de la ciencia involucrada: si tenemos nuestra propia ciencia y los saudíes, chinos y rusos tienen cada uno su propia ciencia, las posibilidades de que la los diplomáticos que se ponen de acuerdo en algo van a ser bastante pequeños.
Susan Solomon descubrió que las nubes estratosféricas polares sobre la Antártida proporcionaban la superficie helada necesaria para iniciar la cadena de reacciones químicas que crean un agujero en la capa de ozono. tony luong
En su papel en el informe del IPCC, Solomon trabajó con unos 150 de los mejores científicos del clima del mundo, ayudando a sintetizar la investigación actual relacionada con el cambio climático. Encontrar áreas de consenso requería una combinación de ciencia y diplomacia. Estás allí llamando a Suecia, Botswana, EE. UU. y quien sea, y ellos están expresando sus puntos, y tienes que asegurarte de que todo lo que sugieran sea consistente con la ciencia, dice. Estás tratando de hacerlo más y más claro, especialmente para una audiencia amplia. Y si eso no es lo que están tratando de hacer y están tratando de jugar, debes apagarlo de una manera elegante.
En 2007, el grupo produjo un tomo del tamaño de un libro de texto, que Solomon guarda sobre su escritorio, y que atrajo la atención por afirmar, por primera vez, que el calentamiento es inequívoco. (A la propia Solomon se le ocurrió esa redacción, basándose en el examen exhaustivo de la investigación por parte de los investigadores). También decía que la mayor parte del calentamiento de los últimos 50 años probablemente se debió a la actividad humana. (El informe se definió como muy probable en el sentido de que la conclusión era 90% segura). El año en que se publicó el informe, el IPCC y el ex vicepresidente Al Gore compartieron el Premio Nobel de la Paz por sus esfuerzos. Una foto en la oficina de Solomon muestra a Gore y miembros del grupo IPCC reunidos con el presidente George W. Bush en la Oficina Oval.
En los años que siguieron, Solomon continuó trabajando en el cambio climático. En 2009, publicó un artículo que mostraba que algunos de los efectos del dióxido de carbono, que tarda mucho tiempo en disiparse de la atmósfera, son probablemente irreversibles. Otros investigadores habían llevado a cabo una serie de experimentos que modelaban dónde terminaría el carbono actualmente en la atmósfera si las emisiones se detuvieran. Después de examinar este trabajo, Solomon notó que en todos los modelos, la temperatura de la superficie de la Tierra no disminuyó significativamente durante mil años, incluso en ausencia de nuevas emisiones de dióxido de carbono. En una escala de tiempo humana, mil años es casi irreversible, dice ella. Me di cuenta de que esa historia no había sido contada con suficiente claridad en un papel simple. También quería entender por qué era cierto.
Finalmente, concluyó que el factor clave era el océano, que tarda en calentarse pero almacena calor y, por lo tanto, calienta la atmósfera durante largos períodos de tiempo. Además, su equipo descubrió que, incluso sin más emisiones de dióxido de carbono, el nivel del mar seguiría aumentando durante cientos de años. Y su laboratorio en el MIT llegaría más tarde a una conclusión similar incluso para los gases de efecto invernadero de corta duración como el metano. Su investigación plantea preguntas sobre si las naciones insulares vulnerables y las poblaciones costeras aún pueden salvarse de las consecuencias del cambio climático.
Hay más aumento del nivel del mar en Florida, y en otras partes del mundo, incluso si dejamos de emitir, dice ella.
En otro trabajo relacionado con el clima, Solomon y su equipo exploraron cómo las erupciones volcánicas afectan el agotamiento del ozono. En 2011, descubrieron que incluso las erupciones que parecen causar daños solo a nivel local pueden arrojar suficiente azufre a la estratosfera para ponerlo en circulación allí, donde puede tener consecuencias globales. Solomon fue el primero en observar el impacto de las erupciones volcánicas más pequeñas en el clima, dice Catherine Wilka, estudiante de posgrado de cuarto año en el laboratorio de Solomon, y ahora nuestro grupo ha ampliado eso para observar el impacto de esas erupciones en la química del ozono. . Resulta que no hay mucho clima en la estratosfera, por lo que las partículas pequeñas y ligeras de las erupciones volcánicas tienden a permanecer allí durante mucho tiempo. Proporcionan más área de superficie para las reacciones que desencadenan el agotamiento del ozono, similares a los procesos que Solomon identificó hace décadas en las nubes estratosféricas polares.
¿Qué haría Salomón?Aquí está su consejo sobre cómo avanzar en la lucha contra el calentamiento global.
| Después de mostrar cómo los CFC estaban detrás del agujero de ozono antártico, Susan Solomon observó cómo diplomáticos y científicos de todo el mundo colaboraban para abordarlo. Ella identificó tres factores, los llama las Tres P, que deben cumplirse para permitir el progreso en los problemas ambientales. 1. Debe ser personal. Las personas necesitan sentir que el problema les afecta en su vida diaria. Ella dice que eso está comenzando a suceder con el cambio climático, al menos en algunas partes del mundo, aunque todavía no en el mundo desarrollado en la medida en que lo llevaría a casa. 2. Tiene que ser perceptible. Hacemos un mejor trabajo con el smog y la lluvia ácida y otros problemas que podemos ver con nuestros propios ojos, dice ella. Las naciones insulares que ya están lidiando con el aumento del nivel del mar, la disminución de los suministros de agua dulce y los efectos de huracanes más feroces están más motivadas para abordar el cambio climático hoy que las naciones más grandes donde el cambio climático ha tenido un impacto menos visible. 3. La estrategia debe ser práctica. La gente necesita creer que existen soluciones y que son factibles. Hay demasiada percepción de que las alternativas a los combustibles fósiles son completamente poco prácticas, dice ella. Estoy viendo más y más evidencia de que ese no es el caso. En pocas palabras: abordar con éxito el cambio climático requerirá más innovación y una comprensión más generalizada de la gravedad del problema. Las alternativas como la eólica, la hidroeléctrica y la solar ya son más baratas que las fósiles en algunos lugares, pero no en todas partes, dice Solomon. Pero a medida que los investigadores se enfocan en minimizar las emisiones de carbono y mejorar los métodos para capturar y almacenar energía limpia, dice, también es importante entablar una conversación más amplia sobre el cambio climático: las personas deben comprender mejor el problema para tener una discusión compartida sobre lo que está en riesgo y lo que nosotros como sociedad pensamos acerca de cuánto riesgo es demasiado. |
Potencial de cambio positivo
En 2016, Solomon publicó el primer artículo que muestra signos claros de que la capa de ozono de la Antártida está comenzando a sanar, gracias a la reducción en la emisión de clorofluorocarbonos. Eso significa que las poblaciones humanas tendrán una mayor protección contra la radiación ultravioleta, que se sabe que causa cataratas, cáncer de piel y otras enfermedades. Y aunque la imagen de la recuperación del ozono se complica por los efectos de las erupciones volcánicas recientes, el artículo de Solomon mostró que si eliminamos ese efecto, el agotamiento del ozono no es tan malo como solía ser, dice Salawitch. Docenas de otros documentos ahora han proporcionado evidencia corroborante, agrega, y podemos hacer declaraciones bastante definitivas de que el agujero de ozono antártico está en camino a la recuperación.
De hecho, la recuperación del ozono es una de las historias de éxito ambiental que Solomon destaca en su enseñanza. Megan Lickley, SM '12, estudiante de doctorado de cuarto año que trabaja con Solomon, dice que hablan mucho sobre si los éxitos anteriores son útiles para comprender lo que puede suceder con el cambio climático, el problema más apremiante del día. Agrega que Solomon es atractivo y extremadamente bueno para hacer que la gente hable sobre sus interpretaciones de los argumentos de política y lo que se puede hacer en el futuro.
Si tenemos nuestra propia ciencia y los sauditas, los chinos y los rusos tienen cada uno su propia ciencia, las posibilidades de que los diplomáticos estén de acuerdo en algo serán bastante pequeñas.
Las noticias recientes relacionadas con el cambio climático global han sido sombrías, desde el rápido aumento del nivel del mar hasta los catastróficos incendios forestales en California. El gobierno de los EE.UU. cuarta Evaluación Nacional del Clima , publicado por la administración Trump el viernes del fin de semana de Acción de Gracias de 2018, advirtió que si no se toman medidas significativas para reducir las emisiones, el mundo experimentará olas de calor, incendios, inundaciones y huracanes cada vez más peligrosos. Es probable que estos eventos provoquen malas cosechas, incendios forestales más frecuentes y graves interrupciones en las cadenas de suministro y el comercio. Juntos, los cambios podrían reducir el PIB de los Estados Unidos solo en un 10% para 2100.
Pero incluso frente a los datos desalentadores, Solomon continúa enfocándose en descubrir cómo arreglar las cosas. Ella les dice a sus estudiantes que avanzar en el cambio climático depende de lograr que las personas entiendan cómo el problema los afectará personalmente y creer que existen soluciones prácticas. Y tiene esperanzas sobre el progreso que está viendo.
El cambio climático no se resolverá hasta que las energías alternativas se adopten más ampliamente, pero ya se están adoptando a un ritmo increíblemente asombroso, dice. Es cierto que puede que no sea tan rápido como debería ser para mantener las temperaturas a un grado y medio, eso sería realmente hercúleo. Pero podemos doblar la curva de calentamiento.
Solomon señala que aunque la energía solar y eólica aún no son competitivas en muchas partes de los Estados Unidos, en muchos otros lugares, las alternativas de energía limpia se están volviendo más baratas que los combustibles fósiles. Ciertamente, hay mucho más trabajo por hacer. La innovación debe continuar para reducir los costos de la energía limpia y mejorar la tecnología de las baterías necesarias para almacenarla. Y el desafío de convertir la infraestructura existente en fuentes de energía más limpias será enorme.
No va a ser inmediato, pero está sucediendo, dice ella. Las cosas están cambiando en la dirección correcta.