Agotamiento de la capa de ozono

El agotamiento de la capa de ozono consiste en dos eventos relacionados observados desde finales de la década de 1970: una disminución de la cantidad total de ozono en la atmósfera superior de la Tierra y una disminución mucho mayor del ozono estratosférico (la capa de ozono ) en primavera alrededor de las regiones polares de la Tierra. ^{[ 1 ]} Este último fenómeno se conoce como el agujero de ozono . Además de estos eventos estratosféricos, también se producen eventos de agotamiento del ozono troposférico polar en primavera.

Las principales causas del agotamiento del ozono y del agujero de ozono son los productos químicos manufacturados, especialmente los refrigerantes , disolventes , propelentes y agentes espumantes halocarbonados ( clorofluorocarbonos (CFC), HCFC, halones ), denominados sustancias que agotan la capa de ozono (SAO). ^{[ 2 ]} Estos compuestos son transportados a la estratosfera por mezcla turbulenta después de ser emitidos desde la superficie, mezclándose mucho más rápido de lo que las moléculas pueden sedimentarse. ^{[ 3 ]} Una vez en la estratosfera, liberan átomos del grupo halógeno a través de la fotodisociación , que catalizan la descomposición del ozono (O ₃ ) en oxígeno (O ₂ ). ^{[ 4 ]} Se observó que ambos tipos de agotamiento del ozono aumentaban a medida que aumentaban las emisiones de halocarbonos.

El agotamiento del ozono y el agujero de ozono han generado preocupación mundial por el aumento de los riesgos de cáncer y otros efectos negativos. La capa de ozono impide que las longitudes de onda dañinas de la luz ultravioleta (UVB) atraviesen la atmósfera terrestre . Estas longitudes de onda causan cáncer de piel , quemaduras solares , ceguera permanente y cataratas , ^{[ 5 ]} que se proyectaba que aumentarían drásticamente como resultado del adelgazamiento del ozono, además de dañar a las plantas y los animales. Estas preocupaciones llevaron a la adopción del Protocolo de Montreal en 1987, que prohíbe la producción de CFC, halones y otros químicos que agotan el ozono. ^{[ 6 ]} Con el tiempo, los científicos han desarrollado nuevos refrigerantes con un potencial de calentamiento global (PCG) más bajo para reemplazar a los más antiguos. Por ejemplo, en los automóviles nuevos, los sistemas R-1234yf son ahora comunes, siendo elegidos en lugar de refrigerantes con un PCG mucho más alto como el R-134a y el R-12 .

La prohibición entró en vigor en 1989. Los niveles de ozono se estabilizaron a mediados de la década de 1990 y comenzaron a recuperarse en la década de 2000, ya que el desplazamiento de la corriente en chorro en el hemisferio sur hacia el Polo Sur se ha detenido e incluso podría estar revirtiéndose. ^{[ 7 ]} Se proyectó que la recuperación continuaría durante el próximo siglo, y se esperaba que el agujero de ozono alcanzara los niveles anteriores a 1980 alrededor de 2075. ^{[ 8 ]} En 2019, la NASA informó que el agujero de ozono era el más pequeño desde que se descubrió por primera vez en 1982. ^{[ 9 ] [ 10 ]} La ONU ahora proyecta que bajo las regulaciones actuales la capa de ozono se regenerará por completo para 2045. ^{[ 11 ] [ 12 ]} El Protocolo de Montreal se considera el acuerdo ambiental internacional más exitoso hasta la fecha. ^{[ 13 ] [ 14 ]}

Tres formas (o alótropos ) de oxígeno están involucradas en el ciclo ozono-oxígeno : átomos de oxígeno (O u oxígeno atómico), oxígeno gaseoso ( O₂ o oxígeno diatómico), y gas ozono (O₃ o oxígeno triatómico). ^{[ 15 ]} El ozono se forma en la estratosfera cuando las moléculas de oxígeno gaseoso se fotodisocian después de absorber fotones UVC. Esto convierte un soloO₂ en dosradicales. Los radicales de oxígeno atómico luego se combinan conO₂ moléculas para crear dosO₃ moléculas. Estas moléculas de ozono absorben la luz UVB, tras lo cual el ozono se divide en una molécula deO₂ y un átomo de oxígeno. El átomo de oxígeno se une entonces a una molécula de oxígeno para regenerar el ozono. Este es un proceso continuo que termina cuando un átomo de oxígeno se recombina con una molécula de ozono para formar dosO₂ moléculas. Cabe destacar que el ozono es el único gas atmosférico que absorbe la luz UVB.

O + O₃ → 2O₂

La cantidad total de ozono en la estratosfera está determinada por un equilibrio entre la producción fotoquímica y la recombinación.

El ozono puede ser destruido por diversos catalizadores de radicales libres ; los más importantes son el radical hidroxilo (OH·), el radical óxido nítrico (NO·), el radical cloro (Cl·) y el radical bromo (Br·). El punto indica que cada especie tiene un electrón desapareado y, por lo tanto, es extremadamente reactiva. La eficacia de los diferentes halógenos y pseudohalógenos como catalizadores para la destrucción del ozono varía, en parte debido a las distintas vías para regenerar el radical original tras reaccionar con ozono o dioxígeno. ^{[ 16 ]}

Si bien todos los radicales relevantes tienen fuentes tanto naturales como artificiales, la actividad humana ha impactado a algunos más que a otros. A partir de 2020, la mayor parte del OH· y NO· en la estratosfera es de origen natural, pero la actividad humana ha aumentado drásticamente los niveles de cloro y bromo. ^{[ 17 ]} Estos elementos se encuentran en compuestos orgánicos estables, especialmente clorofluorocarbonos , que pueden viajar a la estratosfera sin destruirse en la troposfera debido a su baja reactividad. Una vez en la estratosfera, los átomos de Cl y Br se liberan de los compuestos originales por la acción de la luz ultravioleta, p. ej.

CFCl₃ +radiación electromagnética→ Cl· + ·CFCl₂

El ozono es una molécula altamente reactiva que se reduce fácilmente a la forma más estable de oxígeno con la ayuda de un catalizador. Los átomos de Cl y Br destruyen las moléculas de ozono a través de diversos ciclos catalíticos . En el ejemplo más simple de dicho ciclo, ^{[ 18 ]} un átomo de cloro reacciona con una molécula de ozono ( O₃ ), tomando un átomo de oxígeno para formar monóxido de cloro (ClO) y dejando una molécula de oxígeno (O₂ ). El ClO puede reaccionar con una segunda molécula de ozono, liberando el átomo de cloro y produciendo dos moléculas de oxígeno. La notación química abreviada para estas reacciones en fase gaseosa es:

• Cl· + O₃ → ClO +O₂ Un átomo de cloro elimina un átomo de oxígeno de una molécula de ozono para formar una molécula de ClO.
• ClO + O₃ → Cl· + 2O₂ Este ClO también puede eliminar un átomo de oxígeno de otra molécula de ozono; el cloro queda libre para repetir este ciclo de dos pasos.

El efecto general es una disminución de la cantidad de ozono, aunque la velocidad de estos procesos puede verse reducida por los efectos de los ciclos nulos . También se han descubierto mecanismos más complejos que provocan la destrucción del ozono en la baja estratosfera.

Un solo átomo de cloro destruiría continuamente el ozono (actuando como catalizador) durante hasta dos años (el tiempo necesario para su transporte de vuelta a la troposfera), excepto por las reacciones que lo eliminan de este ciclo mediante la formación de especies reservorio como el cloruro de hidrógeno (HCl) y el nitrato de cloro ( ClONO₂).₂ ). El bromo es incluso más eficiente que el cloro en la destrucción del ozono por átomo, pero actualmente hay mucho menos bromo en la atmósfera. Tanto el cloro como el bromo contribuyen significativamente al agotamiento general de la capa de ozono. Estudios de laboratorio también han demostrado que los átomos de flúor y yodo participan en ciclos catalíticos análogos. Sin embargo, los átomos de flúor reaccionan rápidamente con el vapor de agua, el metano y el hidrógeno para formarfluoruro de hidrógeno(HF) fuertemente unido en la estratosfera terrestre, ^{[ 19 ]} mientras que las moléculas orgánicas que contienen yodo reaccionan tan rápidamente en la atmósfera inferior que no alcanzan la estratosfera en cantidades significativas. ^{[ 20 ]}

Un solo átomo de cloro puede reaccionar con un promedio de 100 000 moléculas de ozono antes de ser eliminado del ciclo catalítico. Este hecho, sumado a la cantidad de cloro liberado anualmente a la atmósfera por los clorofluorocarbonos (CFC) y los hidroclorofluorocarbonos (HCFC), demuestra el peligro que representan estos compuestos para el medio ambiente. ^{[ 21 ] [ 22 ]}

El agujero de ozono se suele medir por la reducción de la columna total de ozono sobre un punto de la superficie terrestre. Normalmente se expresa en unidades Dobson , abreviadas como "UD". La disminución más notable del ozono se ha producido en la baja estratosfera. Se han observado descensos marcados en la columna de ozono durante la primavera y principios del verano antárticos , en comparación con principios de la década de 1970 y años anteriores, utilizando instrumentos como el espectrómetro de mapeo de ozono total (TOMS). ^{[ 23 ]}

Las reducciones de hasta un 70 por ciento en la columna de ozono observadas en la primavera austral (hemisferio sur) sobre la Antártida y reportadas por primera vez en 1985 (Farman et al.) continúan. A partir de 2010La columna total de ozono antártico en septiembre y octubre continuó siendo entre un 40 y un 50 por ciento menor que los valores previos al agujero de ozono desde la década de 1990. ^{[ 1 ]} En 2016 se informó de una tendencia gradual hacia la "recuperación". ^{[ 24 ]} En 2017, la NASA anunció que el agujero de ozono era el más débil desde 1988 debido a las cálidas condiciones estratosféricas. Se espera que se recupere alrededor de 2070. ^{[ 25 ]}

La cantidad perdida es más variable de un año a otro en el Ártico que en la Antártida. Las mayores disminuciones en el Ártico se producen en invierno y primavera, alcanzando hasta un 30 por ciento cuando la estratosfera está más fría. ^{[ 26 ]}

Las reacciones que tienen lugar en las nubes estratosféricas polares (CEP) desempeñan un papel importante en la intensificación del agotamiento del ozono. ^{[ 27 ]} Las CEP se forman con mayor facilidad en el frío extremo de la estratosfera ártica y antártica. Por eso, los agujeros de ozono se formaron primero, y son más profundos, sobre la Antártida. Los primeros modelos no tuvieron en cuenta las CEP y predijeron un agotamiento global gradual, razón por la cual el repentino agujero de ozono antártico fue una gran sorpresa para muchos científicos. ^{[ 28 ] [ 29 ] [ 30 ]}

Es más preciso hablar de agotamiento de la capa de ozono en latitudes medias que de agujeros. El ozono total en la columna atmosférica disminuyó por debajo de los valores anteriores a 1980 entre 1980 y 1996 en las latitudes medias. En las latitudes medias del hemisferio norte, aumentó desde el valor mínimo en aproximadamente un dos por ciento entre 1996 y 2009, a medida que las regulaciones entraron en vigor y la cantidad de cloro en la estratosfera disminuyó. En las latitudes medias del hemisferio sur, el ozono total se mantuvo constante durante ese período. No hay tendencias significativas en los trópicos, principalmente porque los compuestos que contienen halógenos no han tenido tiempo de descomponerse y liberar átomos de cloro y bromo en las latitudes tropicales. ^{[ 1 ] [ 31 ]}

Se ha demostrado que las grandes erupciones volcánicas tienen efectos de agotamiento de la capa de ozono sustanciales, aunque desiguales, como se observó con la erupción del Monte Pinatubo en Filipinas en 1991. ^{[ 32 ]}

El agotamiento de la capa de ozono también explica gran parte de la reducción observada en las temperaturas estratosféricas y de la troposfera superior. ^{[ 33 ] [ 34 ]} La fuente del calor de la estratosfera es la absorción de la radiación UV por el ozono; por lo tanto, la reducción del ozono conduce al enfriamiento. También se predice cierto enfriamiento estratosférico debido a aumentos en gases de efecto invernadero como el CO₂ y los propios CFC; sin embargo, el enfriamiento inducido por el ozono parece ser dominante. ^{[ 35 ]}

Las predicciones de los niveles de ozono siguen siendo difíciles, pero la precisión de las predicciones de los modelos sobre los valores observados y la concordancia entre las diferentes técnicas de modelización han aumentado de forma constante. ^{[ 1 ]} El Informe n.º 44 del Proyecto Mundial de Investigación y Monitoreo del Ozono de la Organización Meteorológica Mundial apoya firmemente el Protocolo de Montreal , pero señala que una evaluación del PNUMA de 1994 sobreestimó la pérdida de ozono para el período 1994-1997. ^{[ 36 ]}

El agujero de ozono antártico es un área de la estratosfera antártica donde los niveles recientes de ozono han descendido hasta un 33 por ciento de sus valores anteriores a 1975. ^{[ 49 ]} El agujero de ozono se produce durante la primavera antártica, de septiembre a principios de diciembre, cuando fuertes vientos del oeste comienzan a circular alrededor del continente y crean un vórtice atmosférico. Dentro de este vórtice polar , más del 50 por ciento del ozono de la baja estratosfera se destruye durante la primavera antártica. ^{[ 50 ]}

Como se explicó anteriormente, la causa principal del agotamiento de la capa de ozono es la presencia de gases que contienen cloro (principalmente CFC y halocarbonos relacionados). En presencia de luz ultravioleta, estos gases se disocian, liberando átomos de cloro, que luego catalizan la destrucción del ozono. El agotamiento del ozono catalizado por el cloro puede ocurrir en la fase gaseosa, pero se ve sustancialmente potenciado en presencia de nubes estratosféricas polares (CEP). ^{[ 51 ]}

Estas nubes estratosféricas polares se forman durante el invierno, en el frío extremo. Los inviernos polares son oscuros, con tres meses sin radiación solar (luz solar). La falta de luz solar contribuye a una disminución de la temperatura y el vórtice polar atrapa y enfría el aire. Las temperaturas rondan o son inferiores a -80  °C. Estas bajas temperaturas forman partículas de nubes. Existen tres tipos de nubes estratosféricas polares (PSC): nubes de trihidrato de ácido nítrico, nubes de hielo de agua de enfriamiento lento y nubes de hielo de agua de enfriamiento rápido (nácar), que proporcionan superficies para reacciones químicas cuyos productos, en primavera, provocarán la destrucción del ozono. ^{[ 52 ]}

Los procesos fotoquímicos involucrados son complejos pero bien comprendidos. La observación clave es que, normalmente, la mayor parte del cloro en la estratosfera reside en compuestos de "reservorio", principalmente nitrato de cloro ( ClONO₂).₂ ) así como productos finales estables como el HCl. La formación de productos finales esencialmente elimina el Cl del proceso de agotamiento del ozono. Los compuestos de reserva secuestran el Cl, que posteriormente puede estar disponible mediante la absorción de luz en longitudes de onda inferiores a 400 nm. ^{[ 53 ]} Durante el invierno y la primavera antárticos, las reacciones en la superficie de las partículas de nubes estratosféricas polares convierten estos compuestos de "reservorio" en radicales libres reactivos (Cl y ClO). La desnitrificación es el proceso por el cual las nubes eliminanel NO₂ desde la estratosfera al convertirlo en ácido nítrico en partículas de PSC, que luego se pierden por sedimentación. Esto evita que el ClO recién formado se convierta de nuevo enClONO₂ .

El papel de la luz solar en el agotamiento de la capa de ozono es la razón por la que el agotamiento de la capa de ozono antártica es mayor durante la primavera. Durante el invierno, aunque las nubes estratosféricas polares (PSC) son más abundantes, no hay luz sobre el polo para impulsar las reacciones químicas. Sin embargo, durante la primavera, la luz solar regresa y proporciona energía para impulsar las reacciones fotoquímicas y derretir las nubes estratosféricas polares, liberando una cantidad considerable de ClO, que impulsa el mecanismo del agujero. El aumento adicional de las temperaturas hacia finales de la primavera rompe el vórtice a mediados de diciembre. A medida que aumenta la temperatura, el ozono y el NO₂ El aire rico en ozono fluye desde latitudes más bajas, las nubes estratosféricas polares (PSC) se destruyen, el proceso de agotamiento acelerado del ozono se detiene y el agujero de ozono se cierra. ^{[ 54 ]}

La mayor parte del ozono que se destruye se encuentra en la estratosfera inferior, en contraste con el agotamiento mucho menor del ozono a través de reacciones homogéneas en fase gaseosa, que ocurre principalmente en la estratosfera superior. ^{[ 55 ]}

Dado que la capa de ozono absorbe la luz ultravioleta UVB del sol, su agotamiento aumenta los niveles de UVB en la superficie (en igualdad de condiciones), lo que podría provocar daños, incluido un aumento del cáncer de piel . Esta fue la razón del Protocolo de Montreal. Si bien la disminución del ozono estratosférico está estrechamente relacionada con los CFC y el aumento de la UVB en la superficie, no existe evidencia observacional directa que vincule el agotamiento de la capa de ozono con una mayor incidencia de cáncer de piel y daño ocular en los seres humanos. Esto se debe en parte a que la radiación UVA , que también se ha relacionado con algunas formas de cáncer de piel, no es absorbida por el ozono, y a que es prácticamente imposible controlar las estadísticas de los cambios en el estilo de vida a lo largo del tiempo. El agotamiento de la capa de ozono también puede influir en los patrones de viento. ^{[ 56 ]}

Se desconoce el alcance total del daño que los CFC han causado a la capa de ozono y no se conocerá hasta dentro de décadas; sin embargo, ya se han observado disminuciones marcadas en la columna de ozono. Los convenios de Montreal y Viena se establecieron mucho antes de que se alcanzara un consenso científico o se resolvieran importantes incertidumbres en el campo científico. ^{[ 89 ]} El caso del ozono fue comprendido relativamente bien por el público en general, ya que, por ejemplo, el escudo de ozono o el agujero de ozono fueron metáforas útiles y fáciles de entender. ^{[ 90 ]} Los estadounidenses dejaron de usar aerosoles voluntariamente, lo que resultó en una pérdida de ventas del 50 por ciento incluso antes de que se aplicara la legislación. ^{[ 90 ]}

Después de que un informe de 1976 de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos concluyera que la evidencia científica creíble respaldaba la hipótesis del agotamiento de la capa de ozono ^{[ 91 ]} , algunos países, incluidos los Estados Unidos, Canadá, Suecia, Dinamarca y Noruega, tomaron medidas para eliminar el uso de CFC en latas de aerosol. ^{[ 92 ]} En ese momento, esto fue ampliamente considerado como un primer paso hacia una política de regulación más integral, pero el progreso en esta dirección se ralentizó en los años posteriores, debido a una combinación de factores políticos (la continua resistencia de la industria de los halocarbonos y un cambio general de actitud hacia la regulación ambiental durante los dos primeros años de la administración Reagan) y desarrollos científicos (evaluaciones posteriores de la Academia Nacional que indicaron que las primeras estimaciones de la magnitud del agotamiento de la capa de ozono habían sido demasiado grandes).

Una patente de fabricación crucial de DuPont para el Freón expiraba en 1979. Estados Unidos prohibió el uso de CFC en aerosoles en 1978. ^{[ 92 ]} La Comunidad Europea rechazó las propuestas para prohibir los CFC en aerosoles, y en Estados Unidos, los CFC continuaron utilizándose como refrigerantes y para la limpieza de placas de circuitos. La producción mundial de CFC cayó drásticamente después de la prohibición de aerosoles en Estados Unidos, pero para 1986 había recuperado casi el nivel de 1976. ^{[ 92 ]} En 1993, DuPont Canadá cerró su planta de CFC. ^{[ 93 ]}

La actitud del gobierno estadounidense comenzó a cambiar nuevamente en 1983, cuando William Ruckelshaus reemplazó a Anne M. Burford como administrador de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA). Bajo la dirección de Ruckelshaus y su sucesor, Lee Thomas, la EPA impulsó un enfoque internacional para la regulación de los halocarbonos. En 1985, veinte naciones, incluyendo a la mayoría de los principales productores de CFC, firmaron el Convenio de Viena para la Protección de la Capa de Ozono , que estableció un marco para negociar regulaciones internacionales sobre sustancias que agotan la capa de ozono. Ese mismo año, se anunció el descubrimiento del agujero de ozono antártico, lo que reavivó el interés público en el tema.

En 1987, representantes de 43 naciones firmaron el Protocolo de Montreal . Mientras tanto, la industria de los halocarbonos cambió de postura y comenzó a apoyar un protocolo para limitar la producción de CFC. Sin embargo, este cambio fue desigual, ya que DuPont actuó con mayor rapidez que sus homólogos europeos. DuPont pudo haber temido acciones legales relacionadas con el aumento del cáncer de piel, especialmente después de que la EPA publicara un estudio en 1986 que afirmaba que  se esperaban 40 millones de casos adicionales y 800 000 muertes por cáncer en Estados Unidos en los próximos 88 años. ^{[ 94 ]} La UE también cambió de postura después de que Alemania abandonara su defensa de la industria de los CFC y comenzara a apoyar medidas de regulación. El gobierno y la industria en Francia y el Reino Unido intentaron defender sus industrias productoras de CFC incluso después de la firma del Protocolo de Montreal. ^{[ 95 ]}

En Montreal, los participantes acordaron congelar la producción de CFC a los niveles de 1986 y reducir la producción en un 50 por ciento para 1999. ^{[ 92 ]} Después de que una serie de expediciones científicas a la Antártida proporcionaran evidencia convincente de que el agujero de ozono fue causado efectivamente por el cloro y el bromo de los organohalogenados artificiales, el Protocolo de Montreal se fortaleció en una reunión de 1990 en Londres. Los participantes acordaron eliminar gradualmente los CFC y los halones por completo (aparte de una cantidad muy pequeña marcada para ciertos usos "esenciales", como los inhaladores para el asma ) para el año 2000 en los países que no son signatarios del Artículo 5 y para el año 2010 en los signatarios del Artículo 5 (menos desarrollados). ^{[ 96 ]} En una reunión de 1992 en Copenhague, Dinamarca, la fecha de eliminación gradual se adelantó a 1996. ^{[ 96 ]} En la misma reunión, el bromuro de metilo (MeBr), un fumigante utilizado principalmente en la producción agrícola, se agregó a la lista de sustancias controladas. Para todas las sustancias controladas en virtud del protocolo, los calendarios de eliminación gradual se retrasaron para los países menos desarrollados («Artículo 5(1)»), y la eliminación gradual en estos países se apoyó mediante transferencias de conocimientos técnicos, tecnología y dinero de Partes del Protocolo que no son Partes del Artículo 5(1). Además, se podían solicitar exenciones de los calendarios acordados en virtud del procedimiento de Exención por Uso Esencial (EUE) para sustancias distintas del bromuro de metilo y en virtud del procedimiento de Exención por Uso Crítico (EUC) para el bromuro de metilo. ^{[ 97 ] [ 98 ]}

La sociedad civil, incluidas especialmente las organizaciones no gubernamentales (ONG), desempeñó un papel fundamental en todas las etapas del desarrollo de políticas que condujeron a la Conferencia de Viena, el Protocolo de Montreal y en la evaluación del cumplimiento posterior. ^{[ 99 ] [ 100 ] [ 101 ] [ 102 ]} Las principales empresas afirmaron que no existían alternativas a los HFC. ^{[ 103 ]} En un instituto tecnológico de Hamburgo, Alemania, se desarrolló un refrigerante de hidrocarburo seguro para la capa de ozono, consistente en una mezcla de los gases de hidrocarburos propano y butano , y en 1992 llamó la atención de la ONG Greenpeace . Greenpeace lo llamó "Greenfreeze". ^{[ 104 ] [ 105 ]} La ONG trabajó entonces con éxito primero con una pequeña empresa en dificultades para comercializar un aparato comenzando en Europa, luego en Asia y más tarde en América Latina, recibiendo un premio del PNUMA en 1997. ^{[ 106 ] [ 107 ]} Para 1995, Alemania había ilegalizado los refrigeradores con CFC. ^{[ 107 ]} Desde 2004, corporaciones como Coca-Cola, Carlsberg e IKEA formaron una coalición para promover las unidades Greenfreeze, seguras para la capa de ozono. La producción se extendió a empresas como Electrolux, Bosch y LG, y las ventas alcanzaron unos 300  millones de refrigeradores para 2008. ^{[ 106 ] [ 108 ]} En Latinoamérica, una empresa argentina comenzó la producción de Greenfreeze en 2003, mientras que el gigante Bosch en Brasil comenzó un año después. ^{[ 109 ] [ 110 ]} Para 2013, se utilizaba en unos 700  millones de refrigeradores, lo que representaba aproximadamente el 40 por ciento del mercado. ^{[ 103 ]}

En Estados Unidos, sin embargo, el cambio ha sido mucho más lento. En cierta medida, los CFC se estaban reemplazando por los hidroclorofluorocarbonos ( HCFC ), menos dañinos, aunque persisten las preocupaciones respecto a estos últimos. En algunas aplicaciones, los hidrofluorocarbonos ( HFC ) se utilizaban para sustituir a los CFC. Los HFC, que no contienen cloro ni bromo, no contribuyen al agotamiento de la capa de ozono, aunque son potentes gases de efecto invernadero. El más conocido de estos compuestos es probablemente el HFC-134a ( R-134a ), que en Estados Unidos ha sustituido en gran medida al CFC-12 ( R-12 ) en los sistemas de aire acondicionado de los automóviles. En los análisis de laboratorio (un uso que antes se consideraba esencial), las sustancias que agotan la capa de ozono pueden sustituirse por otros disolventes. ^{[ 111 ]} Empresas químicas como Du Pont, cuyos representantes menospreciaron Greenfreeze como "esa tecnología alemana", maniobraron ante la EPA para bloquear la tecnología en los EE. UU. hasta 2011. ^{[ 112 ] [ 113 ] [ 114 ] [ 115 ]} Ben & Jerry's de Unilever y General Electric, impulsados ​​por Greenpeace, habían expresado interés formal en 2008, lo que influyó en la aprobación final de la EPA. ^{[ 106 ] [ 116 ]}

La UE reformuló su Reglamento sobre el ozono en 2009. La ley prohíbe las sustancias que agotan la capa de ozono con el objetivo de protegerla. ^{[ 117 ]} La lista de SAO sujetas al reglamento es la misma que la del Protocolo de Montreal, con algunas adiciones.

Más recientemente, los expertos en políticas han abogado por esfuerzos para vincular los esfuerzos de protección del ozono con los esfuerzos de protección del clima. ^{[ 118 ] [ 119 ]} Muchos SAO también son gases de efecto invernadero, algunos miles de veces más potentes agentes de forzamiento radiativo que el dióxido de carbono a corto y mediano plazo. Por lo tanto, las políticas de protección de la capa de ozono han tenido beneficios en la mitigación del cambio climático . La reducción del forzamiento radiativo debido a los SAO probablemente enmascaró el verdadero nivel de los efectos del cambio climático de otros gases de efecto invernadero, y fue responsable de la "ralentización" del calentamiento global desde mediados de los 90. ^{[ 120 ]} Las decisiones políticas en un ámbito afectan los costos y la efectividad de las mejoras ambientales en el otro.

Desde la adopción y el fortalecimiento del Protocolo de Montreal, que han conllevado reducciones en las emisiones de CFC, las concentraciones atmosféricas de los compuestos más importantes han ido disminuyendo. Estas sustancias se están eliminando gradualmente de la atmósfera; desde su máximo en 1994, el nivel de cloro equivalente efectivo (EECl) en la atmósfera había disminuido aproximadamente un 10 por ciento para 2008. La disminución de los compuestos químicos que agotan la capa de ozono también se ha visto afectada significativamente por una disminución de los compuestos químicos que contienen bromo . Los datos sugieren que existen fuentes naturales sustanciales de bromuro de metilo atmosférico ( CH₃ Br). ^{[ 1 ]} La eliminación gradual de los CFC significa queel óxido nitroso(N_El O₂, que no está cubierto por el Protocolo de Montreal, se ha convertido en la sustancia que más agota la capa de ozono y se espera que siga siéndolo durante todo el siglo XXI. ^{[ 121 ]}

Según el Sexto Informe de Evaluación del IPCC, los niveles globales de ozono estratosférico experimentaron un rápido descenso en las décadas de 1970 y 1980 y desde entonces han ido en aumento, pero no han alcanzado los niveles preindustriales. Si bien se prevé una variabilidad considerable de un año a otro, incluso en las regiones polares donde el agotamiento es mayor, se espera que la capa de ozono continúe recuperándose en las próximas décadas debido a la disminución de las concentraciones de sustancias que agotan la capa de ozono, siempre que se cumpla plenamente el Protocolo de Montreal. ^{[ 122 ]}

Se espera que el agujero de ozono antártico continúe durante décadas. Las concentraciones de ozono en la baja estratosfera sobre la Antártida aumentaron entre un 5 y un 10 por ciento para 2020 y volverán a los niveles anteriores a 1980 hacia 2060-2075. Esto es entre 10 y 25 años más tarde de lo previsto en evaluaciones anteriores, debido a estimaciones revisadas de las concentraciones atmosféricas de sustancias que agotan la capa de ozono, incluido un mayor uso futuro previsto en los países en desarrollo. Otro factor que puede prolongar el agotamiento de la capa de ozono es la extracción de óxidos de nitrógeno de por encima de la estratosfera debido a los cambios en los patrones de viento. ^{[ 123 ]} En 2016 se informó de una tendencia gradual hacia la "recuperación". ^{[ 24 ]} En 2019, el agujero de ozono fue el más pequeño de los treinta años anteriores, debido a que la estratosfera polar más cálida debilitó el vórtice polar. ^{[ 124 ]} En septiembre de 2023, el agujero de ozono antártico fue uno de los más grandes registrados, con 26 millones de kilómetros cuadrados. La pérdida anómalamente grande de ozono pudo haber sido resultado de la erupción volcánica de Tonga en 2022. [ ^{125 ] Según} una evaluación de las Naciones Unidas de 2023, la capa de ozono está en camino de recuperarse a los niveles de 1980 alrededor de 2066 sobre la Antártida, para 2045 sobre el Ártico y para 2040 para el resto del mundo, suponiendo que las regulaciones actuales se mantengan. ^{[ 126 ]}

Los procesos físicos y químicos básicos que conducen a la formación de una capa de ozono en la estratosfera terrestre fueron descubiertos por Sydney Chapman en 1930. La radiación UV de longitud de onda corta divide un átomo de oxígeno ( O₂ ) molécula en dos átomos de oxígeno (O), que luego se combinan con otras moléculas de oxígeno para formar ozono. El ozono se elimina cuando un átomo de oxígeno y una molécula de ozono se "recombinan" para formar dos moléculas de oxígeno, es decir, O +O₃ → 2O_2. En la década de 1950, David Bates y Marcel Nicolet presentaron evidencia de que varios radicales libres, en particular el hidroxilo (OH) y el óxido nítrico (NO), podían catalizar esta reacción de recombinación, reduciendo la cantidad total de ozono. Se sabía que estos radicales libres estaban presentes en la estratosfera, por lo que se consideraban parte del equilibrio natural; se estimaba que, en su ausencia, la capa de ozono sería aproximadamente el doble de gruesa que en la actualidad.

En 1970 Paul Crutzen señaló que las emisiones de óxido nitroso ( N_El O₂, un gas estable y de larga duración producido por bacterias del suelo, proveniente de la superficie terrestre, podría afectar la cantidad deóxido nítrico(NO) en la estratosfera. Crutzen demostró que el óxido nitroso tiene una vida útil suficiente para alcanzar la estratosfera, donde se convierte en NO. Posteriormente, Crutzen señaló que el uso creciente defertilizantespodría haber provocado un aumento en las emisiones de óxido nitroso por encima del nivel natural, lo que a su vez resultaría en un aumento de la cantidad de NO en la estratosfera. Por lo tanto, la actividad humana podría afectar la capa de ozono estratosférico. Al año siguiente, Crutzen y (de forma independiente) Harold Johnston sugirieron que las emisiones de NO provenientes deaeronaves supersónicas de pasajeros, que volarían en la estratosfera inferior, también podrían agotar la capa de ozono. Sin embargo, un análisis más reciente realizado en 1995 por David W. Fahey, científico atmosférico de laAdministración Nacional Oceánica y Atmosférica, concluyó que la disminución del ozono sería de entre el 1 y el 2 por ciento si se operara una flota de 500 aviones supersónicos de pasajeros. ^{[ 127 ]} Fahey expresó que esto no representaría un obstáculo insalvable para el desarrollo de aviones supersónicos de pasajeros avanzados. ^{[ 128 ]}

Entre otros, Robert Watson tuvo un papel en la evaluación científica y en los esfuerzos de regulación del agotamiento de la capa de ozono y el calentamiento global . ^{[ 89 ]} Antes de la década de 1980, la UE, la NASA, la NAS, el PNUMA, la OMM y el gobierno británico tenían informes científicos disidentes y Watson jugó un papel en el proceso de evaluaciones unificadas. Basándose en la experiencia con el caso del ozono, el IPCC comenzó a trabajar en un informe unificado y una evaluación científica ^{[ 89 ]} para llegar a un consenso y proporcionar el Resumen del IPCC para los responsables políticos .

Existen diversas áreas de vinculación entre el agotamiento de la capa de ozono y la ciencia del calentamiento global:

• El mismo CO_{Se espera que el} forzamiento radiativo que produce el calentamiento global enfríe la estratosfera. ^{[ 170 ]} Se espera que este enfriamiento, a su vez, produzca unaumentodel ozono (O₃ ) agotamiento en las zonas polares y frecuencia de agujeros de ozono. ^{[ 171 ]}
• Por el contrario, el agotamiento de la capa de ozono representa un forzamiento radiativo del sistema climático. Hay dos efectos opuestos: la reducción del ozono provoca que la estratosfera absorba menos radiación solar, enfriando así la estratosfera y calentando la troposfera; la estratosfera, al estar más fría, emite menos radiación de onda larga hacia abajo, enfriando así la troposfera. En general, predomina el enfriamiento; el IPCC concluye que "el agotamiento del ozono estratosférico observado₃ pérdidas en las últimas dos décadas han causado un forzamiento negativo del sistema superficie-troposfera"^[33]de aproximadamente −0,15 ± 0,10vatiospor metro cuadrado (W/m²).^[122]
• Una de las predicciones más sólidas del efecto invernadero es que la estratosfera se enfriará. ^{[ 170 ]} Si bien este enfriamiento se ha observado, no es sencillo separar los efectos de los cambios en la concentración de gases de efecto invernadero y el agotamiento de la capa de ozono, ya que ambos provocan enfriamiento. Sin embargo, esto puede lograrse mediante modelos numéricos de la estratosfera. Los resultados del Laboratorio de Dinámica de Fluidos Geofísicos de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica ( NOAA) muestran que, por encima de los 20 km (12 mi) , los gases de efecto invernadero dominan el enfriamiento. ^{[ 172 ]}  
• Los compuestos químicos que agotan la capa de ozono también suelen ser gases de efecto invernadero. El aumento de las concentraciones de estos compuestos ha generado un forzamiento radiativo de 0,34  ± 0,03  W/m² ^, lo que corresponde a aproximadamente el 14 % del forzamiento radiativo total derivado del aumento de las concentraciones de gases de efecto invernadero bien mezclados. ^{[ 122 ]}
• La modelización a largo plazo del proceso, su medición, estudio, diseño de teorías y pruebas requieren décadas para documentarse, obtener una amplia aceptación y, finalmente, convertirse en el paradigma dominante. Varias teorías sobre la destrucción del ozono se plantearon en la década de 1980, se publicaron a finales de la década de 1990 y actualmente se están investigando. Drew Schindell y Paul Newman, del Centro de Vuelos Espaciales Goddard, propusieron una teoría a finales de la década de 1990, utilizando métodos de modelización computacional para simular la destrucción del ozono, que explicaba el 78 % del ozono destruido. Un perfeccionamiento posterior de ese modelo explicó el 89 % del ozono destruido, pero retrasó la recuperación estimada del agujero de ozono de 75 a 150 años. (El modelo incluye la imposibilidad de realizar vuelos estratosféricos debido al agotamiento de los combustibles fósiles ).

En 1994, la Asamblea General de las Naciones Unidas votó a favor de designar el 16 de septiembre como el Día Internacional de la Preservación de la Capa de Ozono , o «Día Mundial del Ozono». ^{[ 191 ]} Esta designación conmemora la firma del Protocolo de Montreal ^{[ 192 ]} en esa fecha de 1987. ^{[ 193 ]}

• Cambio climático en el Ártico
• Sección 608