El ozono que se forma naturalmente por reacciones químicas que involucran radiación solar ultravioleta y moléculas de oxígeno, que constituyen aproximadamente el 21% de la atmósfera, se distribuye en la estratosfera.
El ozono también se produce por reacciones químicas que involucran gases naturales y gases de fuentes de contaminación hechas por el hombre. Las reacciones al ozono involucran principalmente gases de hidrocarburos y óxido de nitrógeno, así como el ozono mismo, y todos requieren luz solar para reaccionar. La combustión de combustibles fósiles es una fuente primaria de gases contaminantes que conducen a la producción de ozono troposférico. Sin embargo, la producción de ozono cerca de la superficie de la tierra no contribuye significativamente a la abundancia de ozono estratosférico.
Si bien la distribución de ozono en la atmósfera es bastante igual en todas las partes del mundo, la abundancia de ozono en la estratosfera y la troposfera está determinada por el equilibrio entre los procesos químicos que producen y destruyen el ozono. A medida que las condiciones atmosféricas cambian para favorecer las reacciones productoras de ozono en ciertos lugares, aumenta la abundancia de ozono. Del mismo modo, si las condiciones cambian para favorecer otras reacciones que destruyen el ozono, la abundancia disminuye. El equilibrio de las reacciones de producción y pérdida combinadas con los movimientos del aire atmosférico determina la distribución global del ozono en escalas de tiempo de pocos días a muchos meses. El ozono global ha disminuido durante las últimas décadas porque las cantidades de gases reactivos que contienen cloro y bromo han aumentado en la estratosfera debido a las actividades humanas.
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El agotamiento severo de la capa de ozono sobre la Antártida se conoce como el “agujero de ozono”. Esto ocurre debido a las condiciones atmosféricas y químicas especiales que existen allí y en ningún otro lugar del mundo. Esta es su ‘área problemática’.
Durante el invierno, la estratosfera sobre la Antártida se enfría más que en cualquier otro lugar de la Tierra. Las temperaturas frecuentemente caen por debajo de -80ºC. También es uno de los lugares más ventosos de la Tierra. En mayo y junio, comienzan a soplar fuertes vientos en la estratosfera. Estos vientos estratosféricos de alta velocidad forman gradualmente un enorme anillo de aire en movimiento, llamado vórtice polar antártico.
Las temperaturas dentro del vórtice polar antártico bajan tanto que el vapor de agua y varios otros tipos de moléculas en la estratosfera se congelan en partículas heladas extremadamente pequeñas. Estas partículas heladas, a su vez, forman nubes estratosféricas polares. Cuando el sol se pone en la Antártida a fines de marzo de cada año, marca el comienzo de un invierno largo y oscuro. Una vez que los últimos rayos de sol se han desvanecido, las temperaturas en tierra y en el aire caen muy rápidamente. Arriba en la estratosfera, los vientos que crearon el vórtice polar comienzan a soplar alrededor del continente. Aislado del aire más cálido fuera del vórtice, el aire del interior se enfría cada vez más. Finalmente, hace suficiente frío para que se formen las nubes estratosféricas polares.
A la deriva dentro del vórtice polar se encuentran moléculas, conocidas como moléculas de reserva de cloro, que se han unido con átomos de cloro evitando que el cloro reaccione con el ozono. Se sigue acumulando dentro del vórtice. Durante todo el largo y oscuro invierno, especialmente durante julio y agosto, las reacciones químicas que tienen lugar en las superficies de las partículas de PSC continúan, y se acumula más y más cloro dentro del vórtice.
Y luego, a fines de agosto, el sol comienza a salir, y cuando cae la luz solar, las condiciones de la estratosfera cambian muy rápidamente. Los rayos UV provenientes del sol golpean las moléculas de cloro dentro del vórtice. Las moléculas se rompen, liberando miles de millones de átomos de cloro que comienzan un ataque contra las moléculas de ozono. El resultado es la destrucción masiva del ozono. En poco tiempo, se destruye tanto ozono dentro del vórtice que se forma un agujero de ozono.
A principios de noviembre, a principios del verano antártico, los fuertes vientos estratosféricos que rodean la Antártida se apagan y el vórtice polar se rompe. Mientras lo hace, fluye aire rico en ozono desde fuera del vórtice, y gran parte del ozono que fue destruido es reemplazado. En cierto sentido, el agujero en la capa de ozono se llena. Por lo general, a fines de noviembre, la cantidad de ozono en la estratosfera sobre la Antártida casi ha vuelto a la normalidad. Aparentemente, con los años, la pérdida es más que la ganancia.
El próximo invierno, sin embargo, el ciclo comenzará nuevamente.
