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¿QUé OCURRE EN NUESTRA ATMóSFERA Y CóMO INFLUYE EN EL
CAMBIO CLIMáTICO?
El calentamiento en el sistema climático es una realidad y muchos de
los últimos cambios observados no han tenido precedentes en los
últimos decenios a milenios. Entender el comportamiento de la
Atmósfera es clave para predecir y prevenir estos cambios y poder
mitigar sus efectos.
OBJETIVO
Mínimo: 1.000 €
Óptimo: 25.000 €
UBICACIÓN
Madrid
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1
Descripción
El calentamiento en el sistema climático es inequívoco y muchos de
los cambios observados más recientemente no han tenido
precedentes en los últimos decenios a milenios (Grupo
Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático, informe
años 2013-2014).
¿Qué está ocurriendo?
Según el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio
Climático (IPCC), el calentamiento en el sistema climático es
inequívoco y la influencia humana es clara. La atmósfera y el océano
se han calentado, los volúmenes de nieve y hielo han disminuido, el
nivel del mar se ha elevado y las concentraciones de gases de efecto
invernadero han aumentado significativamente. Es probable que a
finales del siglo XXI la temperatura en superficie sea superior en 1.5o a
la del periodo de 1850 a 1900. Todo esto llevará a cambios globales
en el Clima que tendrán implicaciones por, al menos, cientos de años.
No obstante, en todas estas conclusiones tenemos razonables
incertidumbres, que vienen derivadas de un conocimiento incompleto
de la química y comportamiento de nuestra atmósfera. Estas
inseguridades en las predicciones provocan que no haya un firme
consenso en las implicaciones del Cambio Climático y que no se
puedan tomar las medidas adecuadas.
¿Por qué?
Si analizamos el informe del IPCC podemos ver que aunque la
influencia de gases como el CO2 en el calentamiento global es bien
conocida, las mayores incertidumbres, tanto en el papel que
desempeñan en el Cambio Climático como en su evolución, las
tenemos en el comportamiento de los gases de vida corta como el
Ozono, así como en la formación, presencia y evolución de los
aerosoles y sus precursores. En general, nuestras incertidumbres
vienen delimitadas por falta de conocimiento de las reacciones que
generan, procesan y eliminan estos compuestos, así como su
interacción físico-química con la radiación solar. La atmósfera es un
medio muy reactivo en la que un determinado compuesto está
sometido a la influencia de muchos factores que pueden alterar su
estado. Para una buena predicción de la composición y evolución de la
Atmósfera, es necesario tener bien caracterizados todos estos
procesos en las diferentes condiciones que se pueden dar.
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Recientemente se ha puesto de manifiesto que en buena parte de las
regiones del planeta, la mayor fuente de destrucción del Ozono (una
molécula clave para diferentes procesos atmosféricos de gran
relevancia) en la Troposfera (región de la Atmosfera en la que vivimos)
era su reacción con el Yodo. Además, a su vez, estas reacciones
pueden, en determinadas condiciones, dar lugar a la generación de
aerosoles, los cuales tienen una influencia clave en los procesos de
calentamiento o enfriamiento de la Tierra. Muchos de los factores que
afectan a estos procesos son desconocidos, por lo que los modelos
actuales no pueden cuantificar con exactitud la influencia de todas
estas reacciones, y por consiguiente, tenemos nuevas incertidumbres
en nuestras predicciones.
¿Y ahora qué podemos hacer?
Con este proyecto planteamos ahondar en el entendimiento de todos
estos procesos que involucran al Yodo, al Ozono y a los aerosoles que
forman, junto con otros sistemas presentes en nuestra atmósfera.
Nuestro objetivo es determinar el mecanismo por el que se produce
estos procesos y poder cuantificarlos. Para ello plateamos estudios
combinados de laboratorio y de cálculos teóricos, que nos permitan
realizar, entender y cuantificar estas reacciones.
Contamos con un equipo experimental con el que podemos llevar a
cabo estas reacciones, en condiciones como las que ocurren en la
atmósfera, pero de manera muy controlada, de tal manera que
podamos cuantificar los procesos y separar las contribuciones de los
diferentes factores que le afectan (presión, temperatura, humedad,
radiación solar, presencia de otras sustancias…). A su vez, contamos
con un equipo de cálculo científico moderno, y con programas de
cálculos químico-cuánticos que nos permitirán predecir el
comportamiento de las diferentes especies que nos interesen en
función de su reactividad frente a otras moléculas o frente a la
radiación solar. Por medios de estos cálculos explicaremos y
entenderemos mejor nuestros experimentos y podremos predecir
comportamientos de reacciones o sustancias que experimentalmente
sean más complicadas de analizar.
PRECIPITANDO ¿A qué se dedicará tu aportación?
Contamos con un laboratorio que tiene un equipo básico para realizar
todos los experimentos que nos planteamos, pero en el que, debido a
la escasez de recursos económicos, a menudo nos falta material
fungible básico para el día a día, además de contar con escasos o
nulos repuestos en caso de averías de los equipos. Con el objetivo
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mínimo que pedimos, pretendemos comprar algo de este material
básico, entre el que se encuentra:
- Reactivos y gases para las reacciones (N2, NO, H2O ultra-depurada,
Yodo, etc…)
- Filtros para la recogida de aerosoles
- Válvulas de regulación, llaves, tubos, etc., para la conducción y
canalización de las reacciones
- Material auxiliar menor como: gomas, bridas, juntas, etc.
Si llegáramos al objetivo óptimo, podremos comprar material de
análisis más específico, y que tiene un mayor costo, pero que nos
ayudará a obtener más información de las reacciones que estudiamos.
Entre este material más específico podemos señalar:
- Condensador y contador de partículas
- Medidores de presión y temperatura de diferentes rangos
- Bombas de vacío
Además, y debido a que varios de los miembros de nuestro grupo, no
tenemos una situación laboral consolidada, esta financiación nos
podría permitir extender de manera temporal nuestros contratos, para
continuar trabajando en este tema, y seguir contribuyendo con nuestra
actividad al conocimiento y entendimiento de la Atmósfera y el Clima.
¿Quieres saber más?
Para conocernos más, puedes visitar estas páginas:
http://www.iem.cfmac.csic.es/departamentos/fismol/Oscar/index.htm
http://www.uclm.es/to/eii/investigacion/maite.asp
Páginas relacionadas con nuestro proyecto son:
http://www.ipcc.ch/home_languages_main_spanish.shtml
http://www.chem.leeds.ac.uk/john-plane.html
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http://www.see.leeds.ac.uk/research/icas/research-themes/atmospheri
c-chemistry-and-aerosols/groups/atmospheric-chemistry/
Repercusiones del proyecto
Este proyecto tiene una gran repercusión ya que pretendemos mejorar
la predicción de los modelos químico-climáticos, y tener un mayor
conocimiento de las repercusiones del Cambio Climático. De manera
concreta, pretendemos que nuestros datos sean implementados
inicialmente en el modelo químico-climático TOMCAT/SLIMCAT 3D
CTM, el cual es uno de los modelos habitualmente empleados en
campañas de observación y análisis de la atmósfera del Ártico.
Otros datos
Algunas de las publicaciones más relevantes de nuestro grupo en este
tema son:
O. Gálvez, J.C. Gómez Martín, P.C. Gómez, A. Saiz-Lopez and L. F.
Pacios. A Theoretical study on the formation of iodine oxides
aggregates and monohydrates. Phys. Chem. Chem. Phys. (2013), 15,
15572-15583.
http://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2013/cp/c3cp51219c
J. C. Gómez Martín, O. Gálvez, M. T. Baeza-Romero, T. Ingham, J. M.
C. Plane. On the mechanism of iodine oxide particle formation. Phys.
Chem. Chem. Phys. (2013), 15, 15612-15622.
http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2013/CP/c3cp51217g
M.D. Shaw, L.J. Carpenter, M.T. Baeza-Romero, A.V. Jackson.
Thermal evolution of diffusive transport of atmospheric halocarbons
through artificial sea-ice. Atmos. Environ. (2011), 45, 6393-6402.
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1352231011008430
Molina, L.T.; Molina, M.J.; Slott, R.; Kolb, C.E.; Gbor, P.K.; Meng, F.;
Singh, R.; Gálvez, O.; Sloan, J.J.; Anderson, W.; Tang, X.Y.; Shao, M.;
Zhu, T.; Zhang, Y.H.; Hu, M.; Gurjar, B.R.; Artaxo, P.; Oyola, P.;
Gramsch, E.; Hidalgo, D.; Gertler, A. 2004 Critical Review Supplement:
Air Quality in Selected Megacities. JOURNAL OF THE AIR & WASTE
MANAGEMENT ASSOCIATION (online only), 2004, 54, 12.
DOI:10.1080/10473289.2004.104710. Available at:
http://www.awma.org/journal (2004). Reference offline: JOURNAL OF
THE AIR & WASTE MANAGEMENT ASSOCIATION (2004), 54, 6, 644
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Ubicación
El proyecto se llevará a cabo en el Instituto de Estructura de la Materia,
del CSIC, en Madrid:
Y en la Escuela de Ingeniería Industrial de la Universidad de Castilla
La-Mancha, ubicada en Toledo:
¿Quién está detrás de este proyecto?
Somos un grupo de formación reciente, pero de contrastada
experiencia en Investigación en este campo. Lo formamos:
Dr. Óscar Gálvez González. Licenciado en C.C. Químicas en la
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Universidad Complutense de Madrid (UCM), especialidad
Química-Física, en 1998. Tras una estancia de seis meses en el
Instituto de Catálisis del CSIC en Madrid, donde se introdujo en el
manejo de varias técnicas experimentales, realizó su tesis doctoral en
el departamento de Química Física I de la Facultad de C.C. Químicas
de la UCM, defendiéndola con éxito en el 2002. Como tema principal
de la tesis llevó a cabo un estudio teórico de la formación de
agregados de moléculas a través de métodos químico-cuánticos de
alto nivel. Posteriormente realizó dos estancias postdoctorales en el
extranjero. En el 2003-2004 estuvo en la Universidad de Waterloo,
Canadá, donde como proyecto principal analizó, a través de modelos
atmosféricos, las diferentes contribuciones al ozono troposférico
observado en el sur de Ontario. Después de un breve periodo en el
departamento de Química Física I de la UCM, realizó una segunda
estancia Postdoctoral (2005-2006) en la Vienna University of
Technology, Austria, donde combinó tanto técnicas teóricas como
experimentales, con el objetivo de analizar las propiedades de los
óxidos de bromo, los cuales participan en los ciclos de reacciones que
dan lugar a la eliminación de ozono. En el año 2006 se incorporó al
Instituto de Estructura de la Materia (IEM) del CSIC en Madrid, a
través de un contrato “Juan de la Cierva”. Actualmente continua en el
IEM como contratado Ramón y Cajal. Su principal línea de
investigación se centra en el estudio de sistemas de interés
atmosférico y astrofísico. Para ello combina técnicas experimentales
como la espectroscopía IR y Raman, con cálculos teóricos ab initio de
alto nivel. Mantiene colaboraciones con diferentes grupos,
principalmente en torno a problemas atmosféricos. Las diferentes
investigaciones que ha llevado a cabo en estos años han dado lugar a
46 publicaciones científicas en diferentes revistas de alto impacto.
Estos artículos han recibido hasta ahora más de 1000 citas. Además,
ha presentado un total de 81 contribuciones a congresos, casi todos
de carácter internacional.
Dr. Maria Teresa Baeza Romero. Licenciada en C.C. Químicas en la
UCLM (Universidad de Castilla la Mancha), especialidad
Química-Física, en 1999 obteniendo el premio al mejor expediente
académico de la Facultad de Ciencias Químicas de Ciudad Real y
Caja Castilla la Mancha. En 2003 obtuvo el Doctorado Europeo en
Química en la UCLM y tras disfrutar de un contrato postdoctoral de
tres meses en la escuela donde se formó, se trasladó a la Universidad
de Leeds en Reino Unido, donde trabajó durante tres años. Tras este
tiempo fundó su propio grupo de investigación tras obtener una plaza
de profesora de Universidad de Leeds en la Facultad de Medio
Ambiente. Durante cuatro años estuvo trabajando en dicha universidad
con dedicación tanto investigadora como docente y fue investigadora
principipal de varios proyectos relacionados con el estudios de
procesos atmosféricos y de combustión con una dotación economica
de más de un millón de euros. En 2011 regresó a España
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incorporándose en la Escula de Ingenieria Industrial de Toledo de la
UCLM. Su especialidad es la química atmosférica experimental, pero
dada su dilatada colaboración con teoricos y modeladores entiende
muy bien cómo hacer estos estudios para que puedan ser aplicados
directamente en modelos climáticos. Las diferentes investigaciones
que ha llevado a cabo en estos años han dado lugar a mas de 30
publicaciones científicas en diferentes revistas de alto impacto con
más de 60 contribuciones a congresos, casi todos de carácter
internacional.
Mikel Sanz Monasterio participó desde octubre de 1996 hasta
diciembre de 1997 en el montaje y desarrollo del laboratorio de Óptica
no lineal de la Academia de Ciencias de la República Checa.
Posteriormente realizó su tesis doctoral en espectroscopia óptica de
nuevos materiales en el departamento de Física Aplicada de la
Universidad del País Vasco. A continuación realizó una estancia
post-doctoral en el Laboratorio de Física de Sistemas pequeños y
Nanotecnología del CSIC trabajando con láseres pulsados de
femtosegundos aplicadas a diferentes estructuras de tamaño
nanométrico. Posteriormente trabajó en el laboratorio de
Femtoquímica y Femtobiología del departamento de química-física de
la Universidad de Castilla-La Mancha midiendo las propiedades
espectroscópicas en el rango de femtosegundos de diferentes
materiales en disolución y dentro de nanocavidades. Durante un año
realizó una estancia post-doctoral en la Gran Instalación Científica
Instituto de Sistemas Ópticos y Microelectrónicos (ISOM)
caracterizando nuevos materiales basados en semiconductores
nanoestructurados para su uso como fotodetectores a temperatura
ambiente, emisores de luz y células solares. Durante un periodo de 7
años trabajó en el departamento de Química Láser del Instituto de
Química Física Rocasolano del CSIC centrado en la fabricación de
nuevos materiales para su uso como células solares, sensores,
creación de superficies autolimpiables y fotocatálticas. Actualmente se
encuentra trabajando en la Escuela de Ingeniería Industrial de Toledo
en la Universidad de Castilla-La Mancha participando en el estudio de
procesos atmosféricos del Yodo con implicaciones climáticas. Durante
este tiempo ha participado en la elaboración de 62 publicaciones
científicas y los resultados han sido presentados en 95 congresos.
Dr. Vicente López-Arza Moreno. Licenciado en C.C. Químicas en la
Facultad de Ciencia de la Universidad de Extreamdura (UEX) en 1986.
Tras haber trabajado en el Centro de Investigaciones Agrarias de la
Junta de Extramadura, se incorporó como profesor Ayudante a la
Escuela de Ingenieros Industriales de Badajoz realizando la tesis
doctoral en el departamento de Química Química Analítica y
Electroquímica de la Facultad de Ciencias de la UEX, defendiéndola
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en el año 1991. Actualmente es Catedrático de Escuela Universitaria
en la Escuela de Ingenieros Industriales de Toledo. Ha participado en
numerosos proyectos de investigación formando parte de distintos
grupos de investigación. En el grupo de Nanomateriales basados en
fullerenos ha trabajado en el diseño, preparación y aplicaciones de
nuevos materiales moleculares, el estudio de propiedades electrónicas
de sistemas dador-aceptor basados en fullerenos y nanotubos de
carbono con aplicaciones en optoelectrónica y células solares
orgánicas.?En el grupo de química analítica de compuestos de interés
medioambiental, clínico y zoosanitario ha trabajado en la
determinación analítica de drogas utilizadas en oncología y otros
compuestos con distintas propiedades en productos farmacéuticos y
muestras biológicas por técnicas electroquímicas y de separación. Las
diferentes investigaciones que ha llevado a cabo en estos años han
dado lugar a mas de 20 publicaciones científicas en diferentes revistas
de alto impacto y numerosas contribuciones a congresos, casi todos
de carácter internacional.
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