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Cómo el mundo pasó un umbral de carbono y por qué es importante

9 marzo 2020

El año pasado marcó la primera vez en varios millones de años que las concentraciones atmosféricas de CO2 superaron las 400 partes por millón. Al observar cómo era el clima de la Tierra en épocas anteriores de altos niveles de CO2, los científicos obtienen una imagen aleccionadora de hacia dónde nos dirigimos.

El 2019 pasará a la historia como el año en que la atmósfera del planeta batió un récord sorprendente: 400 partes por millón de dióxido de carbono. La última vez que el aire del planeta era tan rico en CO2 fue hace millones de años, antes de que los primeros predecesores de los humanos probablemente empuñaran herramientas de piedra; el mundo estaba unos grados más caliente en aquel entonces, y el hielo derretido elevó el nivel del mar a decenas de metros más.

No hay nada particularmente mágico en el número 400. Pero para los científicos y defensores del medio ambiente que luchan con la amenaza invisible e intangible del aumento de los niveles de dióxido de carbono en la atmósfera, este objetivo simbólico ha servido como una línea roja clara hacia una zona peligrosa de cambio climático.

Cuando los científicos (específicamente, el padre de Ralph Keeling) comenzaron a medir constantemente el CO2 atmosférico en 1958, en el prístino observatorio de la cima de la montaña Mauna Loa en Hawai, el nivel de CO2 era de 316 partes por millón (ppm), un poco más alto que el preindustrial nivel de 280 ppm. 400 fue simplemente el próximo gran número redondo que se avecina en nuestro futuro.

Pero a medida que los humanos extraían carbono del suelo y lo quemaban como combustible, los niveles de CO2 se aceleraban cada vez más hacia ese objetivo. En mayo de 2013, en el momento del máximo anual habitual de CO2, el aire se inclinó brevemente por encima de la marca de 400 ppm por primera vez en varios millones de años. En 2014, se mantuvo por encima de 400 ppm durante todo el mes de abril. Para 2015, el promedio anual fue superior a 400 ppm. Y en septiembre de 2016, el mínimo anual habitual superó las 400 ppm por primera vez, manteniendo las concentraciones de aire por encima de esa línea roja simbólica durante todo el año

Se disparan olas de calor mortales

Las temperaturas globales han aumentado en paralelo, con 2016 como el año más caluroso  desde que comenzaron los registros en 1880: 2016 fue aproximadamente 1.1 grados C (2 ° F) más cálido que los niveles preindustriales. El Acuerdo de París de 2015, el último tratado internacional sobre el clima, tiene como objetivo mantener el aumento de la temperatura global muy por debajo de los 2 grados C y, con suerte, limitarlo a 1,5 grados.

Al ritmo actual de crecimiento en CO2, los niveles alcanzarán las 500 ppm en 50 años, lo que nos encamina a alcanzar aumentos de temperatura de quizás más de 3 grados C (5.4 ° F), un nivel que según los científicos del clima causaría episodios extremos. el clima y el aumento del nivel del mar que pondrían en peligro los suministros mundiales de alimentos, causarían migraciones masivas disruptivas e incluso destruirían la selva amazónica a través de la sequía y el fuego.

Cada evento histórico ha dado a los científicos y ecologistas una razón para reafirmar sus preocupaciones sobre lo que los humanos le están haciendo al clima. “Alcanzar 400 ppm es un claro recordatorio de que el mundo todavía no está en camino de limitar las emisiones de CO2 y, por lo tanto, los impactos climáticos”, dijo Annmarie Eldering, científica adjunta del proyecto para la misión satelital Orbiting Carbon Observatory-2 de la NASA en el Laboratorio de Propulsión a Chorro. “Pasar esta marca debería motivarnos a abogar por esfuerzos enfocados para reducir las emisiones en todo el mundo.

Acciones Climáticas desde los 50s

En la década de 1950, el científico Charles David Keeling (padre de Ralph Keeling) eligió el sitio del volcán Mauna Loa para medir el CO2 porque es un buen lugar para ver grandes promedios atmosféricos. Con una altura de 3.400 metros (11.155 pies) en el medio del océano, Mauna Loa toma muestras de una masa de aire que ya se ha mezclado bien de las entradas y salidas de CO2 muy por debajo y muy lejos. Y el sitio, al ser un volcán, está rodeado por muchos kilómetros de lava desnuda, lo que ayuda a eliminar las oscilaciones en la medición de la “respiración” de las plantas cercanas.

El inicio del esfuerzo de Keeling fue oportuno: la década de 1950 también fue cuando las emisiones artificiales realmente comenzaron a despegar , pasando de alrededor de 5 mil millones de toneladas de CO2 por año en 1950 a más de 35 mil millones de toneladas por año hoy. Las fuentes naturales de CO2, desde incendios forestales hasta la respiración y descomposición del suelo y las plantas, son mucho más grandes que eso, aproximadamente 30 veces más de lo que produce la humanidad cada año. Pero los sumideros naturales, como el crecimiento de las plantas y los océanos, tienden a absorber eso. El exceso producido por la sed de energía de la humanidad es lo que hace que la concentración de CO2 en el aire suba y suba. Una vez en el aire, ese gas puede permanecer allí durante milenios.

The so-called Keeling Curve that plots this rise has an annual wiggle because the entire planet inhales and exhales like a giant living being. In the Northern Hemisphere (where the Mauna Loa observatory is based, and also where most of the planet’s landmass and land-based plants sit), the air in spring is filled with the CO2 released by soil microbes in the thawing snow, and by autumn the CO2 has been vacuumed up by a burst of summer plant life; hence the annual high in May and low in September.

Si bien Mauna Loa se ha convertido en el estándar global para los niveles de CO2, las mediciones realizadas en otros lugares han confirmado los resultados de Mauna Loa. La red de estaciones marinas de superficie de la NOAA , e incluso una estación de monitoreo en la remota y prístina Antártida , superaron el obstáculo de 400 ppm en 2016. El Observatorio Orbitado de Carbono-2 de la NASA muestra el planeta rondando alrededor de 400 ppm, con variación de un lugar a otro, principalmente gracias a los patrones de circulación atmosférica.

Concentración óptima atmosférica de CO2

En general, 400 ppm es una concentración de CO2 de baja a media para el planeta Tierra.

Hace unos 500 millones de años, cuando explotó la cantidad de seres vivos en los océanos y las criaturas pisaron la tierra por primera vez, la atmósfera antigua era rica en aproximadamente 7,000 ppm de dióxido de carbono. La Tierra era muy diferente en aquel entonces: el Sol estaba más frío, nuestro planeta estaba en una fase diferente de sus ciclos orbitales, y los continentes estaban agrupados de manera diferente, cambiando las corrientes oceánicas y la cantidad de hielo en la tierra. El planeta era quizás hasta 10 grados C (18 ° F) más cálido que hoy, lo que podría parecer sorprendentemente frío para ese nivel de gases de efecto invernadero; Con tantos factores en juego, el vínculo entre el CO2 y la temperatura no siempre es fácil de ver. Pero los investigadores han confirmado que el CO2 fue de hecho un importante impulsor del termostato del planeta en los últimos 500 millones de años: se formaron grandes capas de hielo continental y los niveles del mar cayeron cuando la atmósfera era baja en CO2, por ejemplo.

Gracias a las fuerzas de movimiento lento y temblor de la tierra, como la tectónica de placas, la construcción de montañas y la meteorización de rocas, que absorben CO2, la concentración atmosférica de CO2 generalmente disminuyó en aproximadamente 13 ppm por millón de años , con algunas oscilaciones importantes. A medida que las grandes plantas evolucionaron y se hicieron comunes hace unos 350 millones de años, por ejemplo, sus raíces se excavaron en el suelo y aceleraron los procesos de meteorización que atrapan el carbono atmosférico en rocas como la piedra caliza. Esto podría haber provocado una caída masiva en los niveles de CO2 y una glaciación hace 300 millones de años. Finalmente, esto fue seguido por un período de actividad volcánica masiva cuando el supercontinente se desgarró, arrojando suficiente CO2 para más del doble de su concentración en el aire. 

La última vez que el planeta tuvo una concentración de 300 a 400 ppm de CO2 en la atmósfera fue a mediados del Plioceno, hace 3 millones de años, lo suficientemente reciente como para que el planeta no sea radicalmente diferente de lo que es hoy. En aquel entonces, las temperaturas eran de 2 grados C a 3 grados C (3.6 a 5.4 ° F) por encima de las temperaturas preindustriales (aunque más de 10 grados C más cálidas en el Ártico ), y los niveles del mar eran al menos 15-25 metros más altos. El bosque creció en el norte de Canadá y las praderas abundaban en todo el mundo; El Sahara probablemente estaba cubierto de vegetación. Homo habilis (también conocido como “hombre práctico”), la primera especie en el HomoLine y probablemente los primeros usuarios de herramientas de piedra, probaron este clima cuando llegaron a la escena hace 2,8 millones de años. (El Homo sapiens no apareció hasta hace 400,000 años como muy pronto).

Para encontrar un momento en que el aire del planeta estuviera constantemente por encima de las 400 ppm, debe mirar mucho más atrás a la parte cálida del Mioceno, hace unos 16 millones de años, o al Oligoceno temprano, hace unos 25 millones de años, cuando la Tierra era muy lugar diferente y su clima totalmente diferente de lo que podríamos esperar hoy.

Hay mucho debate sobre las temperaturas y los niveles de CO2 de hace millones de años. Pero la evidencia es mucho más firme durante los últimos 800,000 años, cuando los núcleos de hielo muestran que las concentraciones de CO2 se mantuvieron ajustadas entre 180 y 290 ppm, oscilando alrededor de 280 ppm durante unos 10,000 años antes de la revolución industrial. (Ha habido ocho ciclos glaciales en los últimos 800,000 años, principalmente impulsados ​​por bamboleos en la órbita de la Tierra que se ejecutan en escalas temporales de 41,000 y 100,000 años). Este es el punto de referencia contra el cual los científicos suelen notar el aumento moderno sin precedentes del CO2.

Es alarmante que este aumento moderno de CO2 también se esté acelerando a un ritmo inusual . A fines de la década de 1950, la tasa anual de aumento era de aproximadamente 0.7 ppm por año; desde 2005-2014 fue de aproximadamente 2,1 ppm por año. 

Paleo registra indicios de que, por lo general, lleva mucho más tiempo cambiar las concentraciones de CO2 en la atmósfera; Aunque los investigadores no pueden ver lo que sucedió en plazos tan cortos como décadas en el pasado distante, los puntos más rápidos que pueden ver fueron un orden de magnitud más lento que lo que está sucediendo hoy. Estos se asociaron típicamente con un estrés importante, como una extinción masiva, señala Dana Royer, climatóloga de la Universidad Wesleyan. Durante la extinción del Triásico final, hace 200 millones de años, por ejemplo, los valores de CO2 aumentaronde aproximadamente 1.300 ppm a 3.500 ppm gracias a erupciones volcánicas masivas en lo que hoy es el Atlántico central. Eso tomó entre 1,000 y 20,000 años. Hoy podríamos cambiar nuestra atmósfera por miles de partes por millón en solo un par de cientos de años. No hay nada cerca de eso en los registros del núcleo de hielo, dice Keeling.

¿Cómo será el planeta en el futuro?

Aunque 400 parece un número grande y aterrador por ahora, las concentraciones de CO2 podrían pasar fácilmente de 500 ppm en las próximas décadas, e incluso llegar a 2,000 para 2250, si las emisiones de CO2 no se controlan.

Predecir futuros niveles de CO2 en la atmósfera es complicado; Incluso si sabemos lo que sucederá con las emisiones provocadas por el hombre, que depende de las políticas internacionales y los desarrollos tecnológicos, la red de fuentes y sumideros naturales del planeta es vasta e interconectada. Algunas plantas crecen más rápido en un mundo rico en carbono; la deforestación saca algunas plantas de la ecuación; El océano almacena diferentes cantidades dependiendo de su temperatura y circulación.

Si ignora por completo las preguntas sobre qué podría hacer la sociedad para frenar las emisiones y qué podría hacer el planeta para absorberlas, y solo mira matemáticamente hacia dónde va la curva de Keeling, los niveles cruzan 500 ppm alrededor de 2050.

El informe más reciente del Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático (IPCC) de 2013 hizo una estimación más realista de lo que podría suceder y cuál sería el resultado de la temperatura.

En el escenario más pesimista del IPCC, donde la población crece, la tecnología se estanca y las emisiones siguen aumentando, la atmósfera alcanza unas sorprendentes 2.000 ppm en aproximadamente 2250. (Todos los escenarios del IPCC suponen que el impacto de la humanidad en la atmósfera se estabilizará en 2300). Eso nos da una atmósfera vista por última vez durante el Jurásico cuando los dinosaurios deambulaban, y provoca un aumento apocalíptico de la temperatura de quizás 9 grados C (16 ° F).

En el siguiente escenario más pesimista, las emisiones alcanzan su punto máximo alrededor de 2080 y luego disminuyen, lo que lleva a una atmósfera de aproximadamente 700 ppm y aumentos probables de temperatura de más de 3 grados C.

En el escenario más optimista, donde las emisiones alcanzan su punto máximo ahora (2010-2020) y comienzan a disminuir, con los humanos realmente absorbiendo más carbono del aire del que producen para 2070, la atmósfera vuelve a descender por debajo de las 400 ppm en algún lugar entre 2100 y 2200 y El aumento de temperatura se mantiene por debajo de 1 grados C a largo plazo. 

Acción Climática por un Planeta desintoxicado

Si las emisiones causadas por el hombre cayeran mágicamente a cero mañana, la concentración de CO2 en la atmósfera comenzaría a nivelarse de inmediato, pero probablemente tomaría aproximadamente una década detectar esta desaceleración en el contexto del ciclo natural del carbono, según Keeling

Incluso con cero emisiones, volver a los niveles preindustriales de 280 ppm es “una especie de propuesta de 10.000 años”, dice Keeling. Las concentraciones atmosféricas caerían relativamente rápido al principio , ya que la superficie del océano absorbió una buena parte del exceso de carbono en el aire (eso tomaría el orden de 100 años); entonces algo de carbono atmosférico llegaría a las profundidades del océano (en aproximadamente 1,000 años); entonces el ciclo de carbono del planeta, por ejemplo, el desgaste de las rocas, absorbería la mayor parte del resto durante aproximadamente 10,000 años.

Es alentador ver que, desde 2014, las emisiones totales se han mantenido básicamente estables a pesar del continuo crecimiento en la economía global, principalmente gracias a la reducción de la quema de carbón en China. Pero las emisiones constantes están muy lejos de las emisiones reducidas, cero emisiones o incluso “emisiones negativas” (donde la humanidad usa la tecnología para absorber más de lo que emitimos). 

El Global Carbon Project sin fines de lucro estima que la trayectoria actual de emisiones del planeta está en camino de cumplir con los compromisos nacionales asumidos como parte del Acuerdo de París hasta 2030, pero no para cumplir con el objetivo a largo plazo de estabilizar el sistema climático por debajo de 2 grados C por encima de los niveles preindustriales. Entonces eso nos coloca en algún lugar en la zona media de las proyecciones del IPCC; En este momento es difícil saber a qué camino a largo plazo nos dirigimos, aunque el escenario más optimista, con las emisiones comenzando a disminuir significativamente en los próximos años, podría decirse que está fuera de alcance .

Si la humanidad desea preservar un planeta similar a aquel en que se desarrolló la civilización y al que la vida en la Tierra está adaptado … CO2 tendrá que ser reducida … a lo sumo 350 ppm, Navegamos más allá de ese objetivo en aproximadamente 1990, y se necesitará un esfuerzo gigantesco para hacer retroceder el reloj.

Por un Planeta Sostenible