Un equipo de investigación de la Universidad de Cádiz, la Universitè des Antilles y la oficina independiente de estudios e investigaciones KaruSphère SASU de Guadalupe, en el Caribe, han validado una técnica de caracterización del ozono en el ambiente más precisa que las normalmente utilizadas.

Los expertos desarrollaron estudios preliminares en Sevilla durante el confinamiento de 2020. En ellos observaron que contaminantes del aire, como el dióxido de nitrógeno se había reducido un 41% con respecto a condiciones normales, debido a que estas emisiones debido a que estas emisiones estaban condicionadas por la acción humana.

Durante el confinamiento se produjo una disminución de la variabilidad del ozono, lo que confirma la importancia del factor humano. Foto: Pixabay.

Sin embargo, el ozono, directamente relacionado con las dinámicas del dióxido de nitrógeno, no experimentó cambios significativos en Sevilla. Esto llevó a los investigadores a plantearse otras opciones de medición que ratificaran esos datos. Así, concluyeron, tal como proponen en el artículo ‘Coupled multifractal methods to reveal changes in nitrogen dioxide and tropospheric ozone concentrations during the COVID-19 lockdown’ publicado en la revista Atmospheric Research, otra forma de análisis más precisa con la que se obtienen relaciones entre ambos contaminantes. Con el análisis multifractal sí se muestra la reducción en la variabilidad de ozono, algo que había pasado desapercibido en las mediciones con otras técnicas.

Las hipótesis iniciales preveían una bajada en la contaminación del aire debido a la reducción de gases provocados por la acción humana, pero los procedimientos estadísticos no lo confirmaron. Los expertos probaron diferentes técnicas de análisis de los valores de ozono en la ciudad tras observar estos datos.

De esta manera, han validado una técnica que ofrece información más precisa y sensible que las utilizadas hasta el momento. “Hemos confirmado que, efectivamente, se produjo una disminución de la variabilidad del ozono. Es decir, el comportamiento de las concentraciones en el aire se mantuvo de una forma más homogénea durante el confinamiento, lo que confirma la importancia del factor humano”, indica a la Fundación Descubre el investigador de la Universidad de Cádiz Pablo Pavón, autor del artículo.

El investigador de la Universidad de Cádiz Pablo Pavón, autor del artículo.

Así, confirmaron mediante el uso de Joint Multifractal analisys, una técnica de análisis que mide series temporales y detecta patrones que se repiten a diferentes escalas, que la variabilidad del ozono, efectivamente, se había reducido como predecían las hipótesis. Mientras que el proceso estadístico mide datos absolutos y establece medias, esta técnica busca pautas analizando las diferencias en distintas escalas temporales, comparando su comportamiento en un periodo definido, que puede ir desde 8 segundos hasta 28 días.

De esta manera, si se produjeran valores inesperados en otros momentos o lugares esta técnica confirmaría si la información es correcta de una manera más precisa. “Este método trasciende los valores medios. Busca patrones repetitivos a diferentes escalas de tiempo y permite observar cambios que no son evidentes con otras técnicas”, añade el investigador.

En busca de la causa del ozono

Los expertos analizaron datos obtenidos en diferentes partes del mundo sobre la reducción de la contaminación atmosférica, especialmente de los niveles de dióxido de nitrógeno y de ozono troposférico, un gas compuesto por tres átomos de oxígeno. A diferencia del estratosférico, que supone un filtro contra la radiación solar, el ozono en superficie es considerado un contaminante con graves impactos sobre la salud pública y los ecosistemas.

Se trata de un contaminante secundario, es decir, no se emite directamente a la atmósfera, sino que se forma a partir de reacciones fotoquímicas con otros agentes primarios como los óxidos de nitrógeno (NO y NO2) y otros compuestos volátiles (COV). Los primeros se generan especialmente por el tráfico, los segundos provienen de diferentes industrias y actividades, fundamentalmente las que utilizan disolventes.

Lo lógico habría sido pensar que al reducirse las emisiones, se modificarían los niveles de ozono como sí lo hicieron los de dióxido de nitrógeno. Sin embargo, en algunas ciudades como Sevilla, esto no fue así según los datos obtenidos con los métodos habituales de medición. Los expertos plantearon nuevas técnicas que precisaran esa información para conocer las causas de que no variara la información con respecto a una situación normal.

La principal diferencia de esta técnica con respecto a las anteriores es que los resultados del análisis multifractal son independientes de la escala de observación lo que proporciona una información más precisa en el conjunto de datos de un mismo período. De esta manera, se accede a un detalle más exhaustivo de los cambios que se han producido.

A diferencia del estratosférico, que supone un filtro contra la radiación solar, el ozono en superficie es considerado un contaminante con graves impactos sobre la salud pública y los ecosistemas. Foto: Pixabay.

A pesar de la reducción detectada en este trabajo, los datos indican que la acción humana no es la principal causante de su presencia, aunque sí la potencia. Las altas temperaturas y su ubicación podrían provocar que Sevilla concentre mayor cantidad de este contaminante. Por tanto, los resultados también plantean nuevas cuestiones que deben abordarse desde la comunidad científica para poder predecir y comprender mejor la emisión, el transporte y las causas de la acumulación de ozono en ciertas zonas y así aplicar medidas que lo reduzcan y eviten riesgos para la salud y los ecosistemas.

Este trabajo ha sido financiado mediante el proyecto ‘Sistemas inteligentes de transporte urbano sostenible’ del Ministerio de Ciencia e Innovación.

Referencias

Pablo Pavón Domínguez y Thomas Plocoste. ‘Coupled multifractal methods to reveal changes in nitrogen dioxide and tropospheric ozone concentrations during the COVID-19 lockdown’. Atmospheric Research. 2021

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