El calentamiento global está acelerando la descomposición de uno de los principales gases de efecto invernadero
Científicos de la Universidad de California en Irvine han descubierto que el cambio climático está provocando que el óxido nitroso, un potente gas de efecto invernadero y sustancia que agota la capa de ozono, se descomponga en la atmósfera más rápidamente de lo que se creía anteriormente, lo que introduce una significativa incertidumbre en las proyecciones climáticas para el resto del siglo XXI.
Datos satelitales revelan cambios en la vida útil
Mediante prolongadas observaciones satelitales de la Sonda de Microondas de la NASA, que abarcan dos décadas (2004-2024), investigadores del Departamento de Ciencias del Sistema Terrestre de la Universidad de California en Irvine descubrieron que la vida útil atmosférica del N₂O disminuye a un ritmo del 1,4 % por década.
Este cambio, que se debe a alteraciones en la circulación y la temperatura estratosféricas provocadas por el cambio climático, es comparable en magnitud a las diferencias entre los diversos escenarios de emisiones que utiliza actualmente el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático para las evaluaciones climáticas.
Una retroalimentación crítica pero pasada por alto
"El cambio en el ciclo de vida del óxido nitroso atmosférico es una pieza fundamental del rompecabezas que en gran medida se ha pasado por alto", dijo el coautor Michael Prather, profesor de ciencias del sistema terrestre de la UC Irvine.
"Si bien la mayoría de las investigaciones se han centrado en proyectar cambios en las emisiones de N₂O derivadas de las actividades humanas, hemos demostrado que el propio cambio climático está alterando la velocidad con la que este gas se destruye en la estratosfera, y este efecto no puede ignorarse en futuras evaluaciones climáticas".
Según los científicos del clima, el óxido nitroso es el tercer gas de efecto invernadero de larga duración más importante después del dióxido de carbono y el metano, y actualmente es la principal sustancia que agota la capa de ozono producida por las actividades humanas.
Según Prather, las concentraciones atmosféricas alcanzarán aproximadamente 337 partes por mil millones en 2024 y aumentarán aproximadamente un 3 % por década, por lo que comprender el comportamiento del N₂O es fundamental tanto para la mitigación del cambio climático como para los esfuerzos de protección del ozono estratosférico.
Imagen: Abundancia troposférica media anual observada (2000 a 2024) y proyectada (2025 a 2100) de N₂O (línea gris) suponiendo que la tasa de crecimiento observada de 2005 a 2024 +3,0 %/década continúa hasta 2100. Crédito: Proceedings of the National Academy of Sciences (2026). DOI: 10.1073/pnas.2524123123
El cambio en el sumidero complica las proyecciones futuras
La investigación revela que proyectar la abundancia atmosférica de N₂O implica no solo comprender las emisiones de la agricultura, la industria y las fuentes naturales, sino también tener en cuenta cómo el cambio climático afecta al sumidero estratosférico donde se destruye el N₂O. La estratosfera es la capa atmosférica situada entre 10 y 50 kilómetros por encima de la superficie de la Tierra.
Entre los hallazgos clave del artículo se incluye la revelación de que la actual vida media del N₂O es de 117 años, pero esta disminuye aproximadamente un año y medio por década. Esta disminución en la vida útil del N₂O es coherente con los cambios observados en la circulación estratosférica y los patrones de temperatura.
Al extrapolarlo al año 2100, el cambio de vida produce cambios en el óxido nitroso atmosférico equivalentes a cambios significativos en los escenarios de emisiones de gases de efecto invernadero del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático.
Los autores del estudio señalan que mientras que la acumulación de dióxido de carbono atmosférico produce temperaturas más cálidas cerca de la superficie de la Tierra, el CO2 enfría la estratosfera, lo que afecta las reacciones químicas que destruyen el N₂O y producen óxidos de nitrógeno que agotan el ozono.
"Este enfriamiento, combinado con cambios en los patrones de circulación atmosférica, está acelerando el transporte de N₂O a las regiones donde se destruye. Es un ciclo de retroalimentación que añade otra capa de complejidad a las proyecciones climáticas", explicó el coautor Calum Wilson, investigador de posgrado en ciencias del sistema terrestre de la UC Irvine.
La incertidumbre rivaliza con los escenarios de emisiones
La investigación demuestra que la incertidumbre generada por la evolución del ciclo de vida del N₂O es comparable a la incertidumbre en diferentes Trayectorias Socioeconómicas Compartidas (VSCC), los escenarios utilizados por los climatólogos para proyectar las futuras concentraciones de gases de efecto invernadero bajo diferentes supuestos de políticas y desarrollo.
Por ejemplo, los científicos descubrieron que una continuación de la tendencia observada de disminución a lo largo de la vida reduciría los niveles proyectados de N₂O en una cantidad equivalente a pasar de un escenario de altas emisiones (SSP3-7.0) a un escenario de emisiones moderadas (SSP1-2.6 o SSP2-4.5), sin ningún cambio en las emisiones reales.
Según Prather, las conclusiones del estudio tienen importantes implicaciones para los modelos y proyecciones climáticas hasta 2100, los cálculos del potencial de calentamiento global del N₂O, las evaluaciones del agotamiento de la capa de ozono, la política climática internacional en el marco del Acuerdo de París y las estrategias de reducción de emisiones agrícolas e industriales.
Cómo se comporta el óxido nitroso en altura
El óxido nitroso se acumula en la atmósfera inferior, tanto a partir de fuentes naturales como el suelo y el agua del océano como de actividades humanas como la agricultura, la combustión de combustibles fósiles y los procesos industriales. Posteriormente, es transportado a la estratosfera tropical por los patrones de circulación global, donde lo destruyen la radiación ultravioleta y las reacciones químicas.
El principal sumidero, responsable del 90% de la eliminación del N₂O, se descompone por la luz solar en la estratosfera media y alta, aproximadamente entre 25 y 40 kilómetros sobre la superficie terrestre. El 10% restante se elimina mediante la reacción con átomos de oxígeno excitados.
Durante este proceso, algunas moléculas de N₂O producen óxidos de nitrógeno que catalizan la destrucción del ozono, lo que convierte al N₂O en la sustancia que más daña la capa de ozono emitida por los humanos en la era actual, tras la eliminación gradual de los clorofluorocarbonos en virtud del Protocolo de Montreal, resultado de una investigación ganadora del Premio Nobel realizada por el profesor F. Sherwood Rowland de la UC Irvine y el investigador postdoctoral Mario Molina.
Próximos pasos para los modeladores climáticos
Los autores del estudio señalan que, si bien su análisis observacional y su comprensión teórica apuntan claramente a cambios impulsados por el clima en el ciclo de vida del N₂O, se necesitan experimentos exhaustivos con modelos químico-climáticos para cuantificar plenamente todos los mecanismos de retroalimentación involucrados, en particular la cadena completa de N₂O a óxidos de nitrógeno, ozono, fotólisis de N₂O (descomposición por la luz solar) y el ciclo de vida del N₂O.
También se necesitan más estudios sobre las variaciones regionales en la circulación estratosférica, las interacciones con otros cambios en la composición atmosférica y el refinamiento de las proyecciones bajo diferentes escenarios climáticos.
"Este trabajo pone de relieve una laguna en los actuales modelos del sistema terrestre", añadió Prather. "La química y la dinámica estratosféricas presentan incertidumbres en la proyección de N₂O tan grandes como las incertidumbres en los diferentes escenarios de emisiones. Necesitamos incorporar estos efectos en los modelos utilizados para las evaluaciones climáticas internacionales".
Los científicos de la UC Irvine compartieron sus hallazgos en un artículo publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences: Projecting nitrous oxide over the 21st century, uncertainty related to stratospheric loss
