Un nuovo studio dell'Università di Harvard rivela che lo strato protettivo di ozono stratosferico sopra gli Stati Uniti centrali è vulnerabile all'erosione durante i mesi estivi da reazioni chimiche che riducono l'ozono, esporre le persone, bestiame e colture agli effetti nocivi delle radiazioni UV.

Potenti sistemi di tempesta comuni alle Grandi Pianure iniettano vapore acqueo che, con variazioni di temperatura osservate, possono innescare le stesse reazioni chimiche negli Stati Uniti centrali che sono la causa della perdita di ozono nelle regioni polari, secondo un nuovo articolo pubblicato nel Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze .

La carta, guidato da James G. Anderson, il Philip S. Weld Professor of Atmospheric Chemistry presso la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS), hanno scoperto che le concentrazioni di ozono stratosferico negli Stati Uniti in estate sono vulnerabili sia agli aumenti del vapore acqueo che alle variazioni osservate di temperatura dai sistemi di tempesta sulle Grandi Pianure. Aumento della frequenza e dell'intensità di questi sistemi di tempesta, così come diminuzioni a lungo termine delle temperature stratosferiche, dovrebbero accompagnare il cambiamento climatico.

Utilizzando ampie osservazioni di aerei nella stratosfera artica dai primi anni 2000, i ricercatori hanno stabilito il quadro chimico definendo tassi di perdita di ozono migliorati rispetto alla temperatura e al vapore acqueo. Quindi hanno utilizzato le recenti osservazioni radar meteorologiche NEXRAD per dimostrare che in media 4000 tempeste ogni estate penetrano nella stratosfera sopra gli Stati Uniti centrali, che è molto più frequente di quanto si pensasse in precedenza.

Questa combinazione di circostanze mette la stratosfera su stati tra cui il Texas, Oklahoma, Kansas, Nebraska, Iowa, Missouri, i Dakota e gli stati che confinano con le Grandi Pianure, a rischio di reazioni chimiche che riducono l'ozono durante l'estate, potenzialmente portando a livelli più elevati di esposizione alla dannosa luce UV del sole.

"Questi sviluppi non erano stati previsti in precedenza e rappresentano un importante cambiamento nella valutazione del rischio di aumento delle radiazioni UV negli Stati Uniti centrali in estate, " ha affermato Mario J. Molina dell'Università della California a San Diego, il premio Nobel 1995 per la chimica stratosferica, che non è stato coinvolto in questa ricerca.

L'ozono stratosferico è uno degli aspetti più delicati dell'abitabilità del pianeta. C'è solo marginalmente ozono nella stratosfera per fornire protezione dalle radiazioni UV per gli esseri umani, animali e colture. La ricerca medica specifica negli Stati Uniti ha determinato che una diminuzione dell'1% della quantità di ozono nella stratosfera corrisponde a un aumento del 3% dell'incidenza del cancro della pelle umana. Ci sono ora 3,5 milioni di nuovi casi di cancro della pelle ogni anno segnalati solo negli Stati Uniti. Così, per ogni 1% di riduzione dell'ozono, ce ne sarebbero altri 100, 000 nuovi casi di cancro della pelle ogni anno negli Stati Uniti.

"I temporali che idratano la stratosfera possono avere impatti locali e regionali significativi sul bilancio delle radiazioni e sul clima della Terra, " ha detto Cameron R. Homeyer dell'Università dell'Oklahoma, un co-investigatore sulla carta. "Questo lavoro dimostra la nostra crescente conoscenza di tali tempeste utilizzando osservazioni terrestri e aeree e valuta il loro potenziale per l'esaurimento dell'ozono stratosferico ora e in futuro. I risultati motivano fortemente la necessità di maggiori osservazioni meteorologiche e chimiche di tali tempeste".

"Ogni anno, nelle regioni polari si registrano forti perdite di ozono stratosferico, riconducibile a cloro e bromo aggiunti all'atmosfera da clorofluorocarburi industriali e halon, " ha detto Steven C. Wofsy, l'Abbott Lawrence Rotch Professor of Atmospheric and Environmental Science presso SEAS e coautore dello studio. "Il nuovo documento mostra che lo stesso tipo di chimica potrebbe verificarsi negli Stati Uniti centrali, innescato da sistemi temporaleschi che immettono acqua, o la prossima eruzione vulcanica, o aumentando i livelli di anidride carbonica atmosferica. Non sappiamo ancora quanto siamo vicini a raggiungere quella soglia".

La comunità scientifica ha osservato le reazioni chimiche che in inverno attaccano l'ozono sulle regioni polari, ma l'importante combinazione di osservazioni che definiscono la causa e il tasso di perdita di ozono stratosferico non è mai stata fatta negli Stati Uniti centrali in estate. Ciò rappresenta una grave lacuna nella capacità dei ricercatori di prevedere l'aumento della radiazione UV che potrebbe derivare da un evento vulcanico o da un cambiamento climatico ora e negli anni a venire.

"Piuttosto che una grande perdita di ozono su scala continentale che si verifica nelle regioni polari in inverno caratterizzato, Per esempio, con il termine buco dell'ozono antartico, le circostanze negli Stati Uniti centrali in estate sono molto diverse, " ha detto Anderson. "In particolare, a causa degli eventi di iniezione indotti da tempeste molto frequenti dettagliati da studi presso il Texas A&M e l'Università dell'Oklahoma che utilizzano metodi radar avanzati, questa struttura di regioni altamente localizzate ma numerose di potenziale perdita di ozono richiede strategie di osservazione accuratamente specificate e sorveglianza sistematica al fine di fornire la base per previsioni settimanali accurate della perdita di ozono".

I ricercatori chiedono un'ampia caratterizzazione della stratosfera negli Stati Uniti centrali al fine di prevedere la perdita di ozono a breve e lungo termine correlata all'aumento della frequenza e dell'intensità dei sistemi di tempesta, livelli più elevati di anidride carbonica atmosferica e metano, e altri fattori.