El clima está cambiando, y en ningún otro lugar cambia más rápido que en los polos terrestres. Investigadores de la Universidad Estatal de Pensilvania han elaborado un panorama completo de los procesos químicos que tienen lugar en el Ártico y han descubierto que existen múltiples interacciones independientes que impactan la atmósfera.
por David Kubarek, Universidad Estatal de Pensilvania
Utilizando dos aviones instrumentados y mediciones terrestres de una campaña de campo de dos meses para comparar los procesos químicos en dos regiones del Ártico —y el mayor yacimiento petrolífero de Norteamérica— con las áreas circundantes, los investigadores realizaron tres descubrimientos. Los hallazgos fueron: las aberturas en el hielo marino —llamadas canales— influyen significativamente en la química atmosférica y la formación de nubes; las emisiones del yacimiento petrolífero alteran de forma medible la composición atmosférica regional; y, en conjunto, estos procesos contribuyen a un ciclo de retroalimentación que acelera el derretimiento del hielo marino y amplifica el calentamiento del Ártico.
La investigación se publicó recientemente en el Boletín de la Sociedad Meteorológica Americana . El trabajo formó parte de un proyecto multiinstitucional más amplio denominado Química en el Ártico: Nubes, Halógenos y Aerosoles (CHACHA). Liderado por cinco instituciones, CHACHA examina los cambios químicos que ocurren cuando el aire superficial es arrastrado hacia la atmósfera inferior, lo que provoca interacciones entre partículas de agua, nubes bajas y contaminación.
«Esta campaña de campo es una oportunidad sin precedentes para explorar los cambios químicos en la capa límite —la capa atmosférica más cercana a la superficie del planeta— y comprender cómo la influencia humana está alterando el clima en esta importante región», afirmó José D. Fuentes, profesor de meteorología del Departamento de Meteorología y Ciencias Atmosféricas y autor correspondiente del artículo.
«Los conjuntos de datos resultantes están produciendo una mejor comprensión de las interacciones entre los aerosoles marinos, las nubes acopladas a la superficie, las emisiones de los yacimientos petrolíferos y la química de los halógenos multifásicos en el nuevo Ártico».
Boletín de la Sociedad Meteorológica Americana (2025). DOI: 10.1175/bams-d-24-0192.1
Cómo se realizó la investigación
Para estudiar la química de la capa límite del Ártico, los investigadores tomaron muestras del aire sobre el hielo marino cubierto de nieve y recientemente congelado en los mares de Beaufort y Chukchi, sobre canales abiertos y en la tundra cubierta de nieve de la vertiente norte de Alaska, incluida la región de extracción de petróleo y gas cerca de la bahía de Prudhoe.
La campaña se llevó a cabo en Utqiaġvik, Alaska, entre el 21 de febrero y el 16 de abril de 2022, poco después del amanecer polar (un período de luz solar continua después de dos meses de oscuridad), cuando el aumento de los rayos ultravioleta intensifica los cambios químicos en la superficie y en la atmósfera inferior.
Hallazgos clave y ciclos de retroalimentación
Los investigadores descubrieron que las galerías, con una anchura que oscilaba entre unos pocos pies y varios kilómetros, creaban intensas columnas convectivas y formaciones nubosas, a la vez que elevaban moléculas potencialmente dañinas, aerosoles contaminantes y vapor de agua —todos ellos factores que pueden contribuir al calentamiento global— a cientos de pies de altura. Estos procesos aceleraron la pérdida de hielo marino al forzar aún más la convección y la formación de nubes, lo que incrementó la transferencia de humedad y calor y propició la formación de aún más galerías, explicó Fuentes.
El equipo identificó otro ciclo de retroalimentación en tierra, donde las sustancias químicas presentes en los mantos de nieve salinos de la costa reaccionan con las emisiones del yacimiento petrolífero. Durante la campaña CHACHA, los investigadores observaron específicamente la producción de bromo en los mantos de nieve salinos, un fenómeno exclusivo de las regiones polares. Estas moléculas de bromo agotaron rápidamente el ozono en la capa límite, creando otro ciclo de retroalimentación que permite que una mayor cantidad de rayos solares llegue a la superficie, calentando los mantos de nieve y liberando más bromo.
Además, durante la campaña de campo, los investigadores detectaron cambios masivos en la capa límite sobre los campos petrolíferos de Prudhoe Bay. Las columnas de gas de la zona de extracción reaccionaron en la atmósfera inferior, acidificando la masa de aire y produciendo sustancias nocivas y smog, explicó Fuentes. También descubrieron que los halógenos reaccionan con las columnas de los campos petrolíferos para crear radicales libres, que a su vez forman sustancias más estables que pueden desplazarse largas distancias. Fuentes señaló que estas sustancias pueden contribuir a los cambios ambientales regionales.
Implicaciones e investigaciones futuras
Fuentes afirmó que los investigadores de CHACHA están investigando cómo estas reacciones afectan al entorno ártico en general, incluyendo la formación de columnas de smog que, a pesar de ocurrir en una región por lo demás prístina, alcanzan niveles de contaminación comparables a los de grandes áreas urbanas como Los Ángeles. Por ejemplo, los niveles de dióxido de nitrógeno alcanzaron entre 60 y 70 partes por mil millones, niveles asociados con los gases nocivos a los que se atribuye el smog urbano.
Los próximos pasos, dijeron los investigadores, implican la creación de conjuntos de datos que los modeladores numéricos puedan utilizar para comprender mejor cómo puede evolucionar el clima global como resultado de estos factores localizados en el Ártico.
Otros miembros del equipo CHACHA eran de la Universidad Stony Brook, la Universidad de Albany, la Universidad de Michigan y la Universidad de Alaska Fairbanks.
Más información: Jose D. Fuentes et al., Panorama de la Química en el Ártico: Campaña de Campo Nubes, Halógenos y Aerosoles (CHACHA), Boletín de la Sociedad Meteorológica Americana (2025). DOI: 10.1175/bams-d-24-0192.1
