Las consecuencias del cambio climático global —la pérdida de hielo marino ártico y el aumento de las nevadas en Eurasia— podrían agravar los graves problemas de contaminación del aire de China durante el invierno.
Los modelos y el análisis de datos sugieren que los cambios en el hielo marino y las nevadas han desplazado el monzón invernal de China y contribuido a crear condiciones atmosféricas estancadas que atrapan la contaminación sobre los principales centros de población e industriales del país. Esos cambios en las condiciones atmosféricas regionales dificultan los esfuerzos por combatir la contaminación mediante controles de emisiones.
«Las emisiones en China han disminuido en los últimos cuatro años, pero la intensa neblina invernal no mejora», afirma Yuhang Wang, profesor de la Escuela de Ciencias de la Tierra y la Atmósfera de Georgia Tech. «En gran medida, se debe a un cambio muy rápido en las altas regiones polares, donde disminuye el hielo marino y aumentan las nevadas. Esta perturbación impide que el aire frío llegue a las zonas orientales de China, donde dispersaría la contaminación del aire».
El artículo publicado en Science Advances presenta un claro ejemplo de cómo las perturbaciones a gran escala derivadas del cambio climático global pueden tener repercusiones regionales importantes, y se considera que es el primero en vincular los niveles de hielo marino y nevadas con la contaminación atmosférica regional.
Los problemas de neblina en las llanuras del este de China —donde se encuentra la capital, Pekín— captaron por primera vez la atención mundial durante el invierno de 2013, cuando un instrumento de la embajada de Estados Unidos registró niveles extremadamente altos de partículas PM 2.5. La neblina llevó al Gobierno chino a establecer objetivos estrictos para reducir las emisiones de la industria y otras fuentes.
Aunque estos controles de emisiones parecen estar dando resultado, la neblina persiste durante diciembre y enero. Por ello, Wang y sus colegas Yufei Zou, Yuzhong Zhang y Ja-Ho Koo se preguntaron si podrían influir otros factores.
Un enero inusual
En China no hay mediciones de la calidad del aire a largo plazo, así que los investigadores tuvieron que reconstruir estimaciones a partir de mediciones de visibilidad y datos satelitales. Para analizar los registros históricos, crearon un nuevo Índice de Potencial de Contaminación (PPI, por sus siglas en inglés), que utilizaba anomalías en los gradientes de temperatura del aire y la velocidad del viento en superficie como indicadores de las condiciones de ventilación en el este de China.
«Una vez que calculamos el PPI y lo combinamos con los datos de visibilidad, quedó claro que enero de 2013 superaba con creces todo lo observado en al menos las tres décadas anteriores», afirma Wang. «Pero ese mes las emisiones no habían cambiado, así que supimos que tenía que haber otro factor».
Las llanuras del este de China están formadas por cuencas interconectadas, rodeadas por cadenas montañosas al oeste y el océano al este; son el reflejo de la contaminada región del sur de California. La contaminación generada por la industria y los vehículos solo puede eliminarse eficazmente mediante la dispersión horizontal o la mezcla vertical durante el invierno. Cuando esos procesos no logran desplazar el aire estancado, la contaminación se acumula. Parecía probable que algo estuviera impidiendo la ventilación que habría mantenido el aire más limpio.
A continuación, los investigadores analizaron características climáticas como el hielo marino, las nevadas, los fenómenos de El Niño y las oscilaciones del Pacífico. Realizaron análisis de componentes principales y de covarianza máxima, y encontraron correlaciones entre el aire estancado sobre China y el hielo marino del Ártico —que alcanzó un mínimo histórico en el otoño de 2012—, así como las nevadas en las latitudes altas de Siberia, que habían alcanzado un máximo histórico a principios de ese invierno. Después utilizaron simulaciones de modelos atmosféricos para estudiar cómo esos factores modifican los patrones de circulación atmosférica a gran escala y la ventilación de la contaminación en el este de China.
«Pese a los esfuerzos por reducir las emisiones, creemos que la neblina probablemente persistirá en el futuro».
«La reducción del hielo marino y el aumento de las nevadas atenúan la estructura climatológica de dorsales de presión sobre China», afirma Wang. «Eso aplana los gradientes de temperatura y presión y desplaza hacia el este el monzón invernal de Asia oriental, reduce la velocidad del viento y crea una circulación atmosférica que hace que el aire de China se estanque más».
Los resultados del modelo coincidían con las observaciones de que Corea y Japón habían tenido un invierno inusualmente frío, mientras que el este de China había tenido un invierno inusualmente cálido; ambos datos sugerían que el centro de aire frío se había desplazado.
En el invierno de 2017 se dieron los mismos factores: bajos niveles de hielo marino ártico en septiembre de 2016, muchas nevadas y una neblina intensa. Wang afirma que es probable que esos factores persistan, ya que el cambio climático global altera la estructura normal de la atmósfera.
«Pese a los esfuerzos por reducir las emisiones, creemos que la neblina probablemente persistirá en el futuro», afirma. «Ahora depende en parte del clima, así que probablemente no mejorará mucho en invierno. Las emisiones ya no son el único factor que determina estas condiciones».
Gran repercusión
Wang espera continuar el estudio utilizando nuevos datos de la red de vigilancia de la calidad del aire de China. Según afirma, el impacto del cambio climático global podría ser singular en China debido a su geografía y a su sensibilidad a los cambios en la estructura de la circulación atmosférica. Aunque el problema se manifiesta ahora en la contaminación del aire, dijo que los resultados del estudio deberían alentar al país a seguir abordando el cambio climático.
«El cambio muy rápido del calentamiento polar está teniendo una gran repercusión en China», afirma. «Eso da a China un incentivo no solo para seguir reduciendo las emisiones de contaminantes atmosféricos, sino también para considerar la posibilidad de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Nuestra investigación demuestra que reducir los gases de efecto invernadero ayudaría a resolver el problema de la neblina invernal».
El Programa de Química Atmosférica de la Fundación Nacional de Ciencias y el Programa Science To Achieve Results (STAR) de la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos financiaron este trabajo. La EPA no lo ha revisado y, por lo tanto, no refleja necesariamente las opiniones de la agencia; no debe inferirse ningún respaldo oficial.
