El oscurecimiento global se estaría generando al acumularse en las capas altas de la atmósfera partículas diminutas, provenientes en su mayor parte de la actividad industrial, la combustión de los motores o el uso de aerosoles, aunque sin olvidar agentes naturales como las cenizas de los incendios forestales o de las erupciones volcánicas. Algunos científicos han apuntado también a las estelas de humo de los aviones como otra posible causa más. El fenómeno se produciría porque las nubes pueden reflejar en mayor o menor medida la luz solar dependiendo de la cantidad de ciertas partículas. De esta forma, la contaminación atmosférica habría aumentado su número, por lo que la cobertura nubosa de la Tierra devolvería al espacio más luz solar que antes.
Esta disminución de la cantidad de luz estaría afectando a procesos naturales, como la fotosíntesis, lo que provocaría que las plantas produjesen menos oxígeno y procesasen menos dióxido de carbono (CO2), acelerando el cambio climático. Asimismo, un estudio del Instituto Scripps de Oceanografía sugiere que el oscurecimiento global también estaría debilitando el ciclo del agua en el planeta, reduciendo así la lluvia y poniendo en peligro las reservas de agua dulce.
Aunque globalmente se estima una reducción lumínica de un 4%, que abarcaría las décadas de los años 50 a 90, se cree que sus efectos variarían según las regiones. En este sentido, los expertos en ciencias atmosféricas Leon D. Rotstayn y Ulrike Lohmann indican que la ausencia del monzón en el África sub-sahariana durante los 70 y 80 o la sequía del Sahel, que provocó una hambruna en la zona, se pudo deber a que la contaminación del hemisferio norte enfriaba el Atlántico.
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