Nuestro planeta es afectado por diversos problemas de contaminación. La contaminación ambiental inició con la quema de madera y carbón, continuando con sustancias químicas como el petróleo, el diésel y el gas natural, entre otros. El uso inapropiado de este tipo de recursos naturales y sustancias ha propiciado contaminación en nuestro planeta.
Podemos mencionar los generados en la atmósfera como lo es la niebla espesa con humo urbano, lluvia ácida, daños en la capa de ozono, elevación en la concentración de los gases de efecto invernadero, elevación en la temperatura troposférica, elevación en la concentración de aerosoles o partículas, entre otros.
Debido a lo anteriormente mencionado, actualmente, investigadores en todo el mundo estudian y realizan observaciones a través de instrumentos de percepción remota terrestre y satelital, programas de monitoreo e intensas campañas de investigación de campo para obtener mayores conocimientos de las funciones y efectos de la atmósfera en nuestro planeta, así como de los componentes y contaminantes presentes en ella.
La atmósfera y los aerosoles
La atmósfera es una finísima capa de gas que envuelve la tierra. Es posible tener una idea de su dimensión si comparamos la tierra con una naranja; la atmósfera equivaldría a su cáscara. Es la atmósfera la que separa al hombre del vacío en el universo y se interpone entre los rayos solares y la superficie de la tierra.
Es la forma en que la atmósfera funciona y su papel en el intercambio radiativo con el espacio, lo que determina la temperatura de la superficie terrestre. Su composición define los distintos climas del planeta; si esta composición se altera, los climas sufren cambios.
De forma esquemática, la atmósfera terrestre está constituida por dos capas: la tropósfera, que inicia en la superficie terrestre, hasta una altitud de aproximadamente 15 kilómetros, y la estratósfera, que continúa de los 15 kilómetros de altitud hasta los 30 kilómetros. Esta división fue hecha con base en sus principales diferencias como son temperatura, composición química, dirección y fuerza de los vientos y las nubes. En la atmosfera, las evoluciones y los cambios de sus componentes pueden generarse en periodos cortos, en horas, días o semanas.
Hasta este momento, los aerosoles son la parte de la atmósfera de la que menor conocimiento se tiene. Lo que se conoce de ellos es que se encuentran suspendidos en el aire en un estado líquido o sólido. Éstos se generan por fuentes naturales y antropogénicas; las primeras, son principalmente la bruma marina, la arena de los desiertos, la erosión de los suelos y las erupciones volcánicas; las segundas son las actividades y acciones humanas, como lo son la industria y el transporte. Cabe destacar que los aerosoles son únicos e irrepetibles, en otras palabras, aunque se generen por la misma fuente, al viajar a través de la atmósfera evolucionan en cuanto a calidad y cantidad, lo que los vuelve difíciles de estudiar.
Además, juegan un papel muy importante en el cambio climático global, ya que se ha comprobado que afectan directamente el balance energético de la tierra. Esto se debe a que dispersan, absorben o transmiten la energía solar, afectando directamente la temperatura troposférica.
Conocimiento para identificar soluciones
Los aerosoles son partículas esenciales, ya que sirven como núcleos de condensación para la formación de nubes, sin ellas, no hay nubes. Pero al alterar el equilibrio de los aerosoles naturales con la emisión de aerosoles antropogénicos, se afecta directamente a las propiedades ópticas, físicas y químicas de las nubes.
Estos cambios generan ciclos de vida más cortos o más largos, así como menor o mayor cantidad de nubes, lo cual tiene consecuencias en las precipitaciones, alterando los diversos ecosistemas y sistemas climáticos de las distintas regiones del mundo.
El conocimiento de sus efectos es imperativo para los habitantes, ya que aportará las competencias para saber cómo enfrentar y mitigar los cambios climáticos y sus repercusiones en las distintas áreas bióticas, así como las posibles afecciones a la salud del ser humano y otras especies.
Como se comentó anteriormente, el conocimiento que se tiene sobre los aerosoles es limitado tanto en el proceso que controla la generación y distribución de los mismos, como en sus propiedades físicas, químicas y ópticas.
Investigar los aerosoles desde la academia
Una forma de estudiar los aerosoles es mediante instrumentos de percepción remota terrestre y satelital. En las mediciones de campo se obtienen detalladas observaciones de la composición y propiedades de los aerosoles, sin embargo, están limitadas a una cobertura espacial y temporal.
En contraste, las observaciones satelitales proveen una extensa cobertura espacial y temporal, aunque estas mediciones verticales también están limitadas en cuanto a la posibilidad de conocer la composición química de las partículas.
Por lo anteriormente mencionado, podemos concluir que ni las mediciones de campo, ni las satelitales por sí solas ofrecen información suficiente para describir totalmente la distribución y las propiedades físicas, químicas y ópticas de los aerosoles, lo cual genera la necesidad de usar modelos matemáticos para poder integrar las mediciones de campo con las satelitales y obtener dichas propiedades, así como conclusiones más completas.
El obtener un conocimiento cuantitativo de las propiedades ópticas, físicas y químicas de los aerosoles en cada región del mundo es fundamental para conocer su función en la atmósfera y cómo pueden modificar los sistemas climáticos, así como los efectos nocivos en la salud de sus habitantes.
Actualmente, en el Tec de Monterrey Campus Guadalajara, se trabaja con un grupo de alumnos en una investigación de los aerosoles de la Zona Metropolitana de Guadalajara (ZMG), en colaboración con investigadores del NASA Goddard Space Flight Center.
En la misma, se pretende aportar al conocimiento que se tiene de la identificación de las fuentes antropogénicas y naturales de los aerosoles de la región para conocer su concentración y distribución, así como sus propiedades físicas, ópticas y químicas, fortaleciendo de esta manera el conocimiento de los aerosoles regionales para futuras investigaciones.
Las próximas exploraciones pueden ser sobre el cambio climático de la ZMG, para encontrar soluciones para enfrentarlo y mitigarlo; sobre el conocimiento de los efectos nocivos de los aerosoles en la salud de los tapatíos y propuestas de solución para lograr mejorar la calidad del aire y nuestra vida, entre otras premisas y temas.
Por Gloria Faus Landeros
Profesora e investigadora del Tec de Monterrey,
Campus Guadalajara y directora de Proyectos de Educación
del Goddard Space Flight Center para México de la NASA
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