Estratosfera: qué es, características, función e importancia

La estratosfera es la capa de la atmósfera ubicada entre la troposfera y la mesosfera. Su extensión abarca desde el límite de la tropopausa hasta los 50 km de altitud, donde se encuentra la estratopausa. En esta capa, la composición juega un papel importante en el gradiente térmico, lo que la diferencia de otras regiones limítrofes.

La estratosfera es una capa de aire seco que contiene solo el 15% de la masa atmosférica y está compuesta fundamentalmente por O3 y O2. La conocida capa de ozono se ubica en la estratosfera, exhibiendo un límite inferior a 9-15 km según la latitud y una frontera superior ubicada a 45 km. El ozono absorbe la radiación ultravioleta de baja longitud de onda (230-320 nm) procedente del Sol dando lugar a un equilibrio dinámico.

En otras palabras, la radiación solar de alta energía descompone el ozono en moléculas de oxígeno. Después, los átomos libres de oxígeno de cada reacción interaccionan en cadena reestableciendo el ozono nuevamente. Así se crea el ciclo del ozono, el cual mantiene esta capa protectora estable, de acuerdo con las siguientes reacciones químicas.

O3 + UV → O2 + O (Radiación ultravioleta disocia el ozono)

O + O3 → 2O2 (Oxigeno libre se combina con ozono para formar moléculas de oxígeno)

O + O2 → O3 (Reestructuración del ciclo del ozono).

Las propiedades químicas del ozono le permite absorber gran parte de la radiación solar y convertirla en calor. La respuesta inmediata es un aumento del gradiente térmico con la altura en respuesta a una mayor cantidad de este compuesto. En ausencia de corrientes de aire, la temperatura no se distribuye homogéneamente en la estratosfera. Por otra parte, en esta capa no existe un cuerpo que emita calor como ocurre en el caso del límite litosfera-troposfera. Gracias a ello, la variación de temperatura muestra una curva más acusada en esta región. Los parámetros térmicos de la estratosfera son muy dependientes del ozono.

La hipótesis de Avogrado considera los gases de la atmósfera como ideales. Por tanto, la presión en cada una de sus capas responderá a la suma de las presiones parciales de sus componentes, siguiendo la Ley de Dalton. En la estratosfera, la presión atmosférica oscila entre 10- 1 mb, poniendo de manifiesto su relación inversamente proporcional a la altura. Esto se debe, entre otras cosas, a la mayor concentración de la masa atmosférica en las capas más cercanas a la superficie terrestre.

Debido a su estabilidad, los contaminantes se conservan durante más tiempo, a menos que estos elementos se trasladen a la troposfera y sean reciclados por fenómenos meteorológicos y procesos fisicoquímicos. Las reacciones químicas entre la capa de ozono y los contaminantes acarrean problemas medioambientales capaces de trastocar las funciones de la estratosfera.

La principal función de la estratosfera es actuar como escudo contra la radiación ultravioleta. Así, la capa de ozono actúa como un filtro disminuyendo de manera considerable sus efectos nocivos. Gracias a esta protección, los diversos organismos que forman los ecosistemas pueden realizar sus funciones vitales. Sin embargo, algunos contaminantes reaccionan con facilidad con el ozono, disociándolo y creando compuestos incapaces de reemplazarlo en su función.

Los compuestos halogenados, ricos en cloro y bromo son los principales enemigos de la capa de ozono. Dentro de este grupo de contaminantes, los más peligrosos son los CFC, HCFC y los halones. En la estratosfera, la radiación solar descompone estas sustancias dejando cloro y bromo como radicales libres. Estos elementos reaccionan con el ozono creando oxígeno molecular y otros compuestos. Como catalizador, el cloro se regenera al final de la reacción, destruyendo miles de moléculas de ozono antes de degradarse. A continuación, se escenifican las reacciones químicas entre el ozono y el cloro.

Cl + O3 → ClO + O2

ClO + O → Cl + O2

Como puede apreciarse, el ozono desaparece por completo mientras el cloro sigue reaccionando. Aunque los productos oxigenados puros puedan reaccionar entre sí en el ciclo del ozono, los estragos del cloro son incomparables. El bromo reacciona con el ozono de manera similar, regenerándose varias veces antes de destruirse, provocando el adelgazamiento de esta capa. Ambos elementos pueden destruir el ozono a través de reacciones con elementos hidroxilo. Sin embargo, la baja concentración de estos compuestos en la estratosfera los deja en un segundo plano, algo que no ocurre en la troposfera.

Otra función relevante de la estratosfera es su aportación a la circulación atmosférica. La diferencia de temperatura en las inmediaciones de la tropopausa impulsadas por el gradiente térmico de la estratosfera ayuda a la creación de vientos y patrones climáticos. A su vez, las diferencias de presión, hace que las corrientes de aire se muevan con mayor o menor fuerza. De esta manera, el flujo se dirigirá de zonas de mayor presión a zonas de menor presión. No obstante, el efecto de la atracción gravitatoria sobre el aire impide que los fenómenos meteorológicos se extiendan a las capas más externas de la atmósfera. Este fenómeno se conoce como equilibro hidrostático.

La importancia de la estratosfera radica en la presencia de la capa de ozono para proteger los ecosistemas y especies del planeta. En su ausencia, la radiación ultravioleta dañaría los tejidos de plantas y animales afectando a su correcto crecimiento y desarrollo. Al mismo tiempo, debilitaría su sistema inmunológico, lo que provocaría enfermedades y una mayor vulnerabilidad a los patógenos. Además, constituye una fuente de información para comprender el funcionamiento de la atmósfera y abre un amplio abanico de posibilidades a la investigación terrestre y planetaria. Por otro lado, la capa de ozono permite el mantenimiento del calor de la Tierra, filtrando la energía solar y permitiendo la difusión energética hacia la troposfera. Por tanto, la estratosfera es una región atmosférica importante y delicada que conviene preservar.

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