El pasado sábado 18 de mayo, por primera vez en una semana, amanecimos en la Ciudad de México con calidad del aire “regular”. Tristemente, esto es lo usual en la capital mexicana: aire “suficientemente limpio” como para que se desarrollen con normalidad todas las actividades citadinas. Sin embargo, nos sentimos aliviados y preocupados a la vez. Aliviados porque por fin las partículas más pequeñas dejaron de estar en concentraciones altamente peligrosas en nuestra ciudad. Preocupados porque esta horrible racha de una semana con aire de pésima calidad, nos ha hecho recordar que el planeta ya no aguanta más. Ríos, mares, aire, tierra, flora, fauna…. Todo parece tener el sello de nuestra acción: altas concentraciones de distintos contaminantes.

Se podrían escribir libros enteros sobre los devastadores efectos humanos sobre la naturaleza, pero la coyuntura actual me inclina a escribir sobre la contaminación del aire en la Ciudad de México. ¿Quién no recuerda la llegada a esta ciudad desde lo alto – ya sea recorriendo carreteras desde los cerros o en avión al aterrizar– viendo cómo el cielo azul sólo se observa por arriba de una “nata” oscura de contaminación? ¿Por qué esa “nata” está confinada hasta cierta altura y no se mezcla con el aire más limpio que está sobre ella? Resulta que, normalmente, esta capa oscura llena de contaminantes corresponde a lo que los científicos de la atmósfera conocen como “capa límite atmosférica”. Esta capa es la parte de la atmósfera más cercana a la superficie terrestre y, por lo tanto, todo lo que ocurra en la superficie, influye en ella.

Inversiones térmicas sobre el Valle de México

Ilustración: Víctor Solís

El espesor de la capa límite atmosférica varía a lo largo del día. En meteorología es bien conocido que esta capa se ensancha en el día, gracias a que el sol calienta el suelo y éste, a su vez, calienta el aire más cercano. Cuando el aire en contacto con el suelo aumenta su temperatura, su densidad disminuye; lo cual lo hace ascender en un proceso conocido como convección. Esto da lugar a movimientos verticales relativamente rápidos, los cuales hacen que la capa límite crezca en altura. En cambio, en la noche, el suelo se enfría por lo que no calienta el aire superficial y la capa límite permanece con una menor altura en comparación a la capa límite diurna.

Sobre el Valle de México el concepto de capa límite adquiere particular importancia debido a que, al estar rodeado de montañas, los contaminantes dentro del Valle difícilmente salen de él horizontalmente y entonces su dispersión vertical tiene una contribución muy importante para dispersar las altas concentraciones de contaminantes. La capa límite restringe verticalmente el esparcimiento de contaminantes y por lo tanto la estructura y el comportamiento de esta capa es determinante para saber si habrá concentraciones altas de contaminantes. La parte más elevada de la capa límite es precisamente la interfaz entre aire grisáceo cerca de la superficie y aire más limpio arriba.

En la parte más alta de la capa límite, se encuentra, a su vez, otra capa de aire muy estable a la cual se le llama inversión térmica. En ella, el aire está acomodado tal manera que se inhibe la mezcla. El mecanismo que ocasiona esta configuración que tiene el efecto de una “tapa separadora” entre dos capas de aire, tiene que ver con la estructura térmica de la atmósfera: a mayor altura hace más frío -por eso cuando vamos de paseo al Ajusco nos da más frío que si vamos a una playa aunque estemos a la misma latitud-. Esta disminución de temperatura con la altura es el estado normal de la mayoría de la atmósfera y se mantiene a pesar de que de manera contra-intuitiva pudiera sugerir que hay una capa más densa encima de otra menos densa; pues, bajo la misma presión, el aire frío es más denso que el cálido y por lo tanto más pesado.

Y, ¿por qué generalmente se mantiene esta estructura en la que el aire frío se encuentra sobre aire caliente? ¿No significaría eso que hay aire menos denso  abajo de aire más denso? La respuesta corta a esta segunda pregunta es: “¡No!”. De hecho es físicamente imposible que haya aire más denso sobre aire menos denso y esa configuración se mantenga estable y sin moverse. Lo que ocurre es que, a pesar de ser más frío, el aire de arriba en la atmósfera es menos denso debido a que está sometido a una menor presión que el aire superficial. En cambio, este aire cercano a la superficie terrestre, está sometido a una mayor presión, lo cual lo hace más denso  aunque su temperatura sea mayor. En resumen, la presión atmosférica disminuye con la altura (efecto que notamos cuando a los alpinistas les cuesta trabajo respirar en montañas muy altas) y este hecho tiene un efecto sobre la densidad del aire, el cual compensa la disminución de la temperatura con la altura.

Ahora bien, dentro de la capa de inversión térmica, el aire más caliente (y ligero) se encuentra sobre el aire más frío (y pesado). Esto ocasiona que la temperatura contribuya a que el aire menos denso se acomode encima del aire denso. Por su parte, dentro de esta capa de inversión, la presión sigue disminuyendo con la altura, lo que ocasiona que el aire de abajo -que de por sí es más frío- , se encuentre sometido a mayor presión y por lo tanto aumente su densidad; mientras que el aire superior, al estar sometido a menor presión disminuye su densidad. Como resultado, tanto la presión como la temperatura contribuyen a que haya aire mucho más denso abajo de aire menos denso. Por ello, una inversión térmica se traduce en un acomodo de aire extremadamente estable.  Este hecho ocasiona que, como dijimos antes, una inversión térmica actúe como “tapa separadora” de aire e impida que los contaminantes producidos a nivel de tierra en la Ciudad de México asciendan más allá de la capa límite, delimitada por la inversión térmica.  La inversión térmica también impide que el aire más limpio y elevado se introduzca dentro de la capa límite atmosférica disminuyendo la concentración de contaminantes en ella. Este es justamente el efecto que podemos ver al aterrizar en la Ciudad de México y pasar de ver aire limpio y elevado a la nata gris atrapada cerca de la superficie terrestre y que ahoga a la capital mexicana.

En la atmósfera sobre tierra casi siempre es posible definir una capa límite delimitada por una inversión térmica que impide que se mezcle el aire cercano a la superficie con el aire más elevado. Sin embargo, cuando se trata de una ciudad y la calidad de su aire, estos conceptos se vuelven protagónicos. En una zona en la que se emiten contaminantes, el cómo se dispersen dichos contaminantes – y por lo tanto si su concentración alcanzará o no niveles peligrosos para la salud– depende principalmente de dos factores. El primero es la existencia de vientos que puedan transportar el aire contaminado a otras zonas. El segundo factor corresponde a las características de la capa límite y de la inversión sobre ella.

En el caso particular de la Ciudad de México, que se encuentra en un valle rodeado de montañas y en donde los vientos horizontales son capaces de transportar sólo en menor proporción a los contaminantes, la altura a la que se presente la inversión térmica es fundamental. Cuando la inversión térmica tiene una altura pequeña, tenemos más contaminantes dispersados en un menor volumen, por lo que alcanzan mayores concentraciones. En cambio, cuando la altura a la que se encuentra la inversión crece, los contaminantes se reparten en un mayor volumen y su concentración disminuye. Podemos entonces preguntarnos si la altura de la capa límite sobre la Ciudad de México es particularmente pequeña como para propiciar altas concentraciones de contaminantes. Pero la realidad es que la capa límite capitalina tiene un espesor típico de algunos kilómetros, lo cual resulta ser un tamaño promedio en comparación a la capa límite en otras ubicaciones.

Entonces, ¿por qué sobre la Ciudad de México nos afecta que la capa límite tenga menor espesor y en otros lados esto no es preocupante? La respuesta reside en la enorme cantidad de contaminantes emitidos en la capital. Sin embargo, la capa límite sobre nosotros tiene una variación imponente a lo largo del año. Su espesor suele ser más pequeño en los meses fríos y secos (de noviembre a abril o mayo) que en la temporada de lluvias. Es por ello que surge la idea de que la época de inversiones es un fenómeno estacional que se asocia a los meses de invierno. En cambio en la época de lluvias es raro que tengamos que preocuparnos de mala calidad del aire, debido a que la inversión térmica sobre la capa límite suele estar más elevada.

La pregunta que muchos nos hicimos después de la lluvia del miércoles 15 de mayo es ¿por qué si llovió no disminuyeron las concentraciones de contaminantes sobre la Ciudad de México? Y aunque incluso entre la comunidad científica hay cierta gama de opiniones, la mayoría de las respuestas residen en el hecho de que la lluvia no se prolongó demasiado ni ocurrió en toda la ciudad. Además, muchos incendios seguían activos suministrando cada vez más material particulado. En resumen, la gran cantidad de contaminantes proveniente de distintas fuentes y ubicaciones sobrepasaron por mucho el efecto limpiador de la lluvia. Sin embargo, gracias a lluvias posteriores y a los vientos asociados a ellas, finalmente al llegar el fin de semana del 18 y 19 de mayo, la calidad del aire sobre la capital por fin mejoró.

Ahora recuerdo las condiciones de pésima calidad del aire de la semana pasada y el cómo muchos capitalinos rogamos porque lloviera y esto ayudara a dispersar contaminantes. Al no ayudarnos la lluvia del miércoles 15, desesperados y sin entender bien qué pasaba, nos lamentamos y enojamos de no tener una mejor política ambiental que  previniera estos eventos. Pensamos en que debería haber una mejor estrategia para controlar incendios forestales, en que necesitamos mejores y más limpios medios de transporte, en que es prioritario exigir al gobierno que garantice nuestra salud en términos de calidad del aire. Pensamos, criticamos, nos preocupamos y nos enojamos… porque nos aterrorizó esta contingencia tan larga y de partículas tan peligrosas por su minúsculo tamaño. Pero yo me pregunto: ¿Por qué no preocuparnos por esto todo el año? ¿Por qué no exigir mejores políticas ambientales todo el año? Y no sólo este año, sino que hace varios años que vemos que el planeta se deteriora y que se pronostica que el cambio climático será devastador a menos de que tomemos medidas drásticas y a muy corto plazo. ¿Por qué esperar hasta que los efectos estén directamente en nuestros pulmones y en nuestra sangre para actuar?

La capa límite atmosférica siempre va a existir y las inversiones térmicas que inhiben la mezcla entre esta capa y el aire de arriba seguirán formándose. No podemos luchar contra eso, no podemos cambiar la dinámica de algo tan grande e imponente como la atmósfera sólo para que se ventile la contaminación sobre nuestra ciudad y se vaya a otro lado en el que seguramente también tendrá repercusiones aunque no llegue a nuestros pulmones. A lo que sí podemos contribuir es a la disminución de contaminantes que emitimos. Ya sea con acciones individuales (porque sí, ¡nuestros coches y en general nuestras actividades diarias contaminan!), u organizándonos en nuestra comunidad y exigiendo a los tomadores de decisiones, pero ha llegado el momento en el que no podemos simplemente pedir a “Tláloc” que nos envíe lluvia para sobrevivir.

 

Andrea Burgos Cuevas
Candidata a doctora en el Centro de Ciencias de la Atmósfera de la UNAM.