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Distinguir entre emisiones de CO2 naturales y humanas es vital para frenar el calentamiento global

Distinguir entre emisiones de CO2 naturales y humanas es vital para frenar el calentamiento global
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Como parte del Acuerdo de París, 195 países se han comprometido a reducir sus emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) para hacer que el aumento global de las temperaturas se mantenga lo más lejos posible de los 2 °C por encima de los niveles de la era preindustrial. El dióxido de carbono contribuye más que ningún otro gas al calentamiento global, por lo que comprobar qué cantidad de este gas están lanzando las actividades humanas a la atmósfera de la Tierra es esencial para saber si estamos en la senda correcta para frenar el cambio climático. Sin embargo, este gas, con su amplísima variedad de fuentes, sumideros y flujos, todavía supone un reto para los científicos y los Gobiernos.

La actividad humana desequilibra claramente el ciclo natural del carbono

La quema de combustibles fósiles, la producción de cemento y los cambios en el uso del suelo son las principales formas en las que los humanos han contribuido al rápido aumento de la cantidad de CO2 en la atmósfera, que ha alcanzado niveles sin precedentes. El secretario general de la Organización Meteorológica Mundial (WMO, por sus siglas en inglés), Petteri Taalas, comenta: “Merece la pena recordar que la última vez que la Tierra experimentó una concentración comparable de CO2 fue hace 3-5 millones de años. Por entonces, la temperatura era 2-3 °C más cálida y el nivel del mar estaba 10-20 metros por encima del actual”.

Aunque los océanos y la vegetación de la superficie terrestre absorben una cantidad considerable de este gas, el resto se acumula en la atmósfera, donde los sumideros naturales son incapaces de contrarrestar el ritmo de las emisiones. Además, los esfuerzos que se están llevando a cabo a escala mundial para eliminar el CO2 van muy a la zaga.

El primer veredicto sobre cuánto se están acercando los países a la consecución de sus ambiciones climáticas se espera para 2023. Saber cuánto CO2 producen las actividades humanas y el destino de este implica crear políticas climáticas eficaces. “Es una enorme tarea y cada vez se hace más difícil”, dice la Dra. Greet Janssens-Maenhout, presidenta del Grupo de Trabajo de Monitorización de Emisiones de CO2 de la Comisión Europea. “Hay 195 países que necesitan informar sobre sus emisiones usando una única metodología. Hoy en día, no todos estos países cuentan con los mismos medios”.

En la actualidad, los países contabilizan sus emisiones a través de inventarios de su quema de combustibles fósiles. Pero no todos los estados tienen la misma capacidad. “Hoy, solo los países desarrollados tienen la capacidad de ofrecer inventarios sobre gases de efecto invernadero precisos, transparentes, completos, coherentes y comparables. Sin embargo, debido al marco de mayor transparencia del Acuerdo de París, los países en vías de desarrollo también tendrán que presentar estos inventarios cada dos años”, dice Lucia Perugini, gestora de proyectos del Centro Euromediterráneo de Cambio Climático. “A muchos países en vías de desarrollo les falta información para calcular sus emisiones de GEI y para saber el qué, cuánto, dónde y cuándo de las actividades de origen humano que están teniendo lugar y la cantidad de emisiones que estas producen”, dice Perugini.

Nuevas herramientas científicas ayudarán a hacer las mediciones de CO2 más precisas

Para 2026, se planea lanzar un servicio de monitorización de CO2 que debería jugar un papel realmente importante, ya que los Servicios de Monitoreo de la Atmósfera y de Cambio Climático de Copérnico, junto con otros muchos socios europeos como ECMWF, ESA y EUMETSAT, están desarrollando procedimientos para afinar las monitorizaciones de carbono a cualquier altura. “El servicio tendrá la capacidad de ofrecer estimaciones más oportunas y con mejor resolución espacial y temporal que las que se encuentran disponibles hoy en día con los métodos basados en inventarios”, dice el Dr. Richard Engelen, director adjunto del Servicio de Monitoreo de la Atmósfera de Copérnico en el Centro Europeo de Previsiones Meteorológicas a Plazo Medio (ECMWF, por sus siglas en inglés). La resolución espacial indica cómo es de detallada una imagen y la resolución temporal muestra la frecuencia con la que se hacen las mediciones.

Una gran variedad de satélites, lanzados por agencias y organizaciones espaciales europeas, estadounidenses, japonesas y de otros países, miden el CO2 que absorben y acumulan las plantas y el fitoplancton en la actualidad. “Pero ningún sistema actual es capaz de diferenciar entre fuentes humanas y naturales de CO2”, dice Guido Levrini, director de la sección espacial del programa Copérnico de la Agencia Espacial Europea. Bajo este nuevo servicio, se espera que, para 2025, tres nuevos satélites, conocidos como Sentinels (centinelas), se unan a la flota de observación que orbita la Tierra y contribuyan a esclarecer las fuentes y flujos del carbono. “Detectar cuánto carbono proviene de la actividad humana es el objetivo más importante de la misión Sentinel CO2M de Copérnico”, añade Levrini.

Los tres Sentinels, idénticos entre sí, medirán conjuntamente la concentración de CO2 cada tres días en todas las ubicaciones del planeta, escaneando la Tierra en franjas de aproximadamente 200 km de anchura y produciendo imágenes con una resolución de 2 × 2 km. “La combinación de alta resolución y franjas anchas resulta espectacular y es única en satélites de observación de la Tierra de carácter civil”, dice la Dra. Janssens-Maenhout, que aclara que actualmente hay otros satélites que tienen alta eficiencia tan solo en uno de esos parámetros. “Poner satélites en funcionamiento con tanta rapidez supone un enorme desafío; el tiempo que tenemos es muy justo debido a la precisión que queremos obtener y lo sensible de la información”.

Levrini explica que, si medir la concentración de CO2 desde el espacio supone un reto, detectar cuánto carbono proviene de la actividad humana es extremadamente complicado. Una vez en la atmósfera, el gas se mezcla rápidamente, lo que hace que sea difícil separar el CO2 de origen humano de aquel que fluye de forma natural entre la atmósfera y la superficie de la Tierra. Los tres satélites se complementarán entre ellos para hacer un seguimiento de ese altamente elusivo CO2. “La Misión de Monitorización de CO2 tendrá una cobertura mundial sin precedentes. Esto es algo que jamás se ha hecho antes”, comenta el Dr. Engelen.

Se necesita colaboración internacional tanto en el espacio como in situ

En todo el mundo, hay una amplia gama de proyectos, como NOAA ESRL, ICOS y WMO GAW, que registran las concentraciones de carbono en la superficie terrestre y que son esenciales para el futuro servicio de monitorización. Las llamadas mediciones in situ ofrecen información sobre concentraciones de GEI registradas por estaciones ubicadas en el suelo, torres de observación y aviones que recogen muestras de aire, así como a través de teledetección. El CO2 experimenta más variaciones en la parte baja de la atmósfera y las mediciones sobre el suelo pueden identificar estas mejor que los satélites a pesar de que necesitan cubrir una amplia superficie muy a menudo, según muestra un reciente informe de la Comisión Europea.

La monitorización in situ también puede ayudar a validar los datos que ofrecen los satélites, completar la información cuando el mal tiemplo bloquea las observaciones que se efectúan desde arriba y ayudar a los expertos a crear modelos de la posible evolución del CO2. Según explica la Dra. Janssens-Maenhout: “Los satélites harán un seguimiento de las columnas de CO2, pero necesitamos descartar los flujos naturales para poder identificar con fiabilidad el CO2 antrópico. La información in situ puede ayudar a confirmar qué flujos son de origen natural. En Europa, tenemos buenas estimaciones de emisiones naturales de carbono, pero, en los trópicos, la nubosidad y la falta de infraestructuras para hacer mediciones lo complica”.

El futuro servicio de monitorización también intenta mejorar los modelos que reflejan el intercambio de CO2 entre la superficie de la Tierra y la atmósfera, así como los que se ocupan del transporte de CO2 a través de la atmósfera a causa de los vientos. “Los científicos deben reflejar más claramente los flujos naturales de carbono entre la superficie terrestre/océanos y la atmósfera”, explica Engelen. “ECMWF está trabajando con muchos institutos asociados en toda Europa para hacer frente a esos retos”.

Medir el impacto de las actividades humanas en el ciclo natural del carbono: la pieza que falta en el rompecabezas de las emisiones de CO2

Ilustración de las principales fuentes de CO2 en la superficie terrestre y los sumideros de Europa. Fuente: Proyecto VERIFY

Aunque los países deben declarar solo sus cuotas generales de carbono, saber de dónde proviene la mayor parte de sus emisiones de CO2 también puede servir de ayuda para que los gobiernos nacionales y locales creen políticas climáticas más eficaces.

La alta resolución espacial y temporal del servicio de monitorización en todo el planeta también ayudará a identificar columnas individuales procedentes de las centrales eléctricas, la industria y las ciudades. Hacer un seguimiento de las emisiones de GEI que provienen del uso del suelo, cambios en este uso y silvicultura, que los países pueden optar a reducir, supone un mayor desafío. “Esta es la parte más compleja del inventario de GEI”, dice Perugini. “En la actualidad, las emisiones que se vierten y absorben en este sector siguen estando poco claras”.

En muchos países en vías de desarrollo, las emisiones procedentes de cambios en el uso del suelo representan una gran parte de las cuotas de carbono nacionales y son el origen de un 10 % de las emisiones de CO2 a escala mundial, según explica Perugini. Bosques de gran tamaño y poco accesibles, ausencia de inventarios nacionales de bosques y la falta de infraestructuras para hacer mediciones in situ hacen que medir el CO2 sea una tarea demasiado compleja. Sin embargo, las imágenes tomadas por satélites pueden ayudar a hacer seguimientos de áreas desforestadas siempre que los datos terrestres también estén disponibles.

“Esto supone un desafío, pero combinando observaciones de muchas fuentes de datos, satélites y mediciones terrestres, esperamos ser capaces de ofrecer cálculos razonables”, dice Engelen.

Para preparar el nuevo servicio, el proyecto Emisiones Humanas de Dióxido de Carbono (CHE, por sus siglas en inglés), financiado por la Unión Europea, está empezando a poner las bases para distinguir las emisiones antrópicas a diferentes escalas. Se basa en una infraestructura existente en los Servicios de Cambio Climático y de Monitoreo de la Atmósfera de Copérnico que hace uso de la experiencia de la comunidad científica europea. A esto también contribuirá el proyecto de financiación europea VERIFY, que desarrolla un sistema europeo de estimación de GEI para ayudar a los países a informar de sus emisiones a la Convención Marco de Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (UNFCCC, por sus siglas en inglés).

Una vez esté en funcionamiento, el servicio tendrá amplia disponibilidad. “Esto incluye a la UNFCCC, a países individuales y a la Comisión Europea, así como al sector industrial y a las ciudades”, dice Engelen. “Para hacer esto, dedicaremos los próximos años a hablar sobre las necesidades de los usuarios de estas comunidades, de modo que podamos desarrollar un servicio que se ajuste a los objetivos”.

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