Detectan "explosiones" de bromo liberadas a la atmósfera desde la troposfera
Reducciones importantes en la última década del hielo del Ártico pueden estar intensificando la liberación química de bromo en la atmósfera, dando como resultado el agotamiento de la capa de ozono a nivel del suelo y depositando mercurio tóxico en el Ártico, según un nuevo estudio dirigido por la NASA.La conexión entre los cambios en la cubierta de hielo del Océano Ártico y los procesos químicos de bromo se determina por la interacción entre la sal en el hielo marino, las gélidas temperaturas y la luz solar. Cuando esto se mezcla, el hielo salado libera bromo en el aire y se inicia una cascada de reacciones químicas llamadas una "explosión de bromo". Estas reacciones pueden emitir rápidamente más moléculas de monóxido de bromo a la atmósfera. El bromo reacciona con una forma gaseosa de mercurio, convirtiéndose en un contaminante que cae a la superficie de la Tierra.
El bromo también puede eliminar la capa de ozono de la capa más baja de la atmósfera, la troposfera. A pesar del papel beneficioso del ozono al bloquear la radiación dañina en la estratosfera, el ozono es un contaminante en la troposfera, a nivel del suelo.
Un equipo de los Estados Unidos, Canadá, Alemania y el Reino Unido, dirigido por Son Nghiem del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, ha desarrollado este estudio, que ha sido aceptado para su publicación en el Journal of Geophysical Research-Atmospheres. El equipo combinó datos de seis satélites de la NASA, la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial de Canadá, observaciones de campo y un modelo de cómo se mueve el aire en la atmósfera vinculando los cambios del hielo marino del Ártico a las explosiones de bromo sobre el mar de Beaufort, que se extiende hasta el golfo de Amundsen en el Ártico canadiense.
"La disminución del hielo marino del verano ha llamado mucho la atención para la explotación de los recursos del Ártico y la mejora de las rutas marítimas comerciales", dijo Nghiem. "Pero el cambio en la composición del hielo marino también tiene impactos sobre el medio ambiente. Las condiciones cambiantes en el Ártico podrían aumentar las explosiones de bromo en el futuro".
El estudio se llevó a cabo para comprender mejor la naturaleza fundamental de las explosiones de bromo, que se observaron por primera vez en el ártico canadiense más de dos décadas atrás. El equipo de científicos quería saber si las explosiones ocurren en la troposfera o más arriba, en la estratosfera.
El equipo de Nghiem utilizó topografía de montañas en Alaska y Canadá como una "regla" para medir la altitud en la que tuvieron lugar las explosiones. En la primavera de 2008, los satélites detectaron mayores concentraciones de bromo, que se asociaron con una disminución del mercurio gaseoso y la capa de ozono. Después de que los investigadores verificaron las observaciones de los satélites con mediciones de campo, utilizaron un modelo atmosférico para estudiar cómo transporta el viento las nubes de bromo en todo el Ártico.
El modelo, junto con observaciones por satélite, mostró cómo las montañas de Alaskan Brooks Range, Canadian Richardson y Mackenzie evitaron que el bromo se moviese en el interior de Alaska. Dado que la mayoría de estas montañas son más bajas que 6.560 pies (2.000 metros), los investigadores determinaron que la explosión de bromo se limita a la baja troposfera.
"Si la explosión de bromo hubiera sido en la estratosfera, a 5 millas [8 kilómetros] o más alto sobre el suelo, las montañas no hubieran sido capaces de detenerlo y el bromo sería transportado hacia el interior", dijo Nghiem.
Después de que los investigadores encontraron que las explosiones de bromo se producen en el nivel más bajo de la atmósfera, se podría relacionar su origen a las fuentes en la superficie. Con su modelo, la localización de aire ascendente del hielo salado, adjudicaron las explosiones de bromo a los cambios recientes en el hielo marino del Ártico que han dado lugar a una superficie de hielo del mar mucho más salada.
En marzo de 2008, la extensión de todo el año el hielo marino perenne eclipsado tuvo en los últimos 50 años el record mínimo en marzo de 2007, con una contracción de 386.100 millas cuadrados (un millón de kilómetros cuadrados), un área del tamaño de Texas y Arizona juntos. El hielo de temporada, que se forma en el invierno cuando el agua de mar se congela, ahora ocupa el espacio perdido por la capa de hielo perenne. Este hielo más joven es mucho más salado que su homólogo anterior, ya que no ha tenido tiempo para someterse a los procesos que drenan sus sales marinas. También contiene más flores heladas - grupos de cristales de hielo hasta cuatro veces más salados que las aguas del océano - que proporcionan más fuentes de sal para alimentar emisiones de bromo.
Nghiem dijo que si el hielo marino continúa siendo dominado por el hielo salado más joven, y ocurren con más frecuencia periodos de frío extremo ártico, las explosiones de bromo es probable que aumenten en el futuro.
Nghiem está liderando este mes una campaña de campo en el Ártico que va a proporcionar nuevos conocimientos sobre las explosiones de bromo y de sus impactos. NASA's Bromine, Ozone y Mercury Experiment (BROMEX) involucra contribuciones internacionales de más de 20 organizaciones. Los nuevos estudios complementan los de una campaña de campo llevado a cabo previamente la NASA, Arctic Research of the Composition of the Troposphere from Aircraft and Satellites (ARCTAS), que está proporcionando a los científicos valiosos datos para los estudios sobre el bromo.
Este estudio fue financiado por la NASA, la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica, la National Science Foundation, la Oficina de Investigación Naval, el Programa del Año Polar Internacional, Medio Ambiente de Canadá, Natural Sciences and Engineering Council de Canada, la Agencia Espacial Europea, el Estado de Bremen, el Centro Aeroespacial Alemán y la Organización Europea para la Explotación de Satélites Meteorológicos.
Image credit: NASA-JPL/Caltech/University of Bremen/University of Washington
