Cambio climático fuera de control: concentraciones de CO2 en la atmósfera alcanzaron nuevo record de 405 ppm en 2017
Concentraciones de dióxido de carbono atmosférico en partes por millón (ppm) para los últimos 800.000 años, basados en datos de EPICA (testigos de hielo) Los máximos y mínimos en los niveles de dióxido de carbono marcan las respectivas edades de hielo (bajos niveles de dióxido de carbono) y periodos interglaciales (altos niveles). A través de estos ciclos, el dióxido de carbono atmosférico no estuvo nunca por sobre las 300 ppm. En 2017, este alcanzó las 405,0 ppm (punto negro). Fuente: NOAA Climate.gov, basados en datos de EPICA de (Lüthi, D., et al., 2008) proporcionados por el programa de paleoclimatología NOAA NCEI.[/caption]
Entre 2016 y 2017, las concentraciones de dióxido de carbono habían registrado un incremento de entre 2,2 y 0,1 partes por millón (ppm), alcanzando este nuevo record al alza de 405,0 ppm. Mientras que el incremento registrado entre 2015 y 2016 había sido de 3,0 ppm al año, según señaló el informe "El estado del Clima en 2017" de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA, por sus siglas en inglés). El reporte fue publicado a principios de este mes de agosto y fue realizado en conjunto con la Sociedad Meterológica Americana con el patrocinio corporativo de la megaindustria armamentista Lockheed Martin.
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Pila de carbón. Fuente: https://www.nwf.org[/caption]
Las partes por millón o (ppm) es una unidad de medida de la concentración y se refiere a la cantidad de unidades de una determinada sustancia o molécula, que hay por cada millón de unidades del conjunto que contiene esta sustancia. En el caso de contaminantes en el aire o emisiones a la atmósfera, las ppm se refieren a moléculas del determinado gas o aerosol, por cada millón de moléculas de otros gases atmosféricos. Cabe mencionar que en el caso de los gases se utiliza el término "partes por millón en volumen" (ppmv) y significa la proporción relativa de una sustancia respecto a otras dentro de un determinado volumen.
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Ejemplo tridimensional del concepto de ppm. Un cubo de color amarillo en el extremo inferior izquierdo corresponde a una parte en un millón del total de cubos amarillos que cabrían dentro del cubo grande gris. Fuente: https://abcienciade.wordpress.com[/caption]
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Ejemplo de tridimensional del concepto de 350 ppm. El cubo amarillo ahora esta formado por 350 cubos amarillos como el de la imagen previa de 1 ppm. Fuente: https://abcienciade.wordpress.com[/caption]
Tendencias pasadas y futuras para el dióxido de carbono en nuestra atmósfera
Los incrementos naturales en las concentraciones de dióxido de carbono han elevado periódicamente la temperatura de la Tierra durante los ciclos de edades de hielo en los últimos millones de años o más. Los episodios cálidos (interglaciales) comienzan con un pequeño incremento en la luz solar generados por movimientos de bamboleo en el eje de rotación terrestre en la órbita.
Basados en las burbujas de aire atrapadas en testigos de hielo y otros registros paleoclimáticos se ha reconocido que durante las eras glaciales del pasado millón de años o más, las concentraciones de dióxido de carbono nunca excedieron las 300 ppm. Después de la Revolución Industrial que comenzó a mediados de 1700s, el promedio global de dióxido de carbono era de cerca de 280 ppm.
En la década de 1960, el incremento global del dióxido de carbono atmosférico era de entre 0,6 y 0,1 ppm al año. En las últimas décadas sin embargo, el crecimiento ha sido cercano a las 2,3 ppm al año. La tasa anual de incremento el dióxido de carbono atmosférico sobre los últimos 60 años, el periodo llamado, "La Gran Aceleración" del Antropoceno, ha sido de 100 veces más rápida que los incrementos previos , tales como los ocurridos al final de la última era de hielo hace 11.000 - 17.000 años atrás.
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Concentraciones de CO2 en la atmósfera terrestre, realizada a partir de los datos del satélite OCO-2. Las mayores concentraciones de CO2 están en rojo. Fuente: Instituto Goddard de la NASA.[/caption]
Según las observaciones realizadas desde la estación hawaiana de Mauna Loa, en 1958 las concentraciones de dióxido de carbono atmosférico se mantenían en cerca de 315 ppm. El 9 de mayo de 2013, la media de dióxido de carbono en Mauna Loa superó las 400 ppm por primera vez en el registro histórico. Menos de dos años después, en 2015, las concentraciones globales atravesaron la barrera de las 400 ppm por primera vez y dos años después llegaron a 405 ppm.
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Concentraciones mensuales de dióxido de carbono en la atmósfera global (línea roja oscura) desde 1980-2017 mostrando el aumento de amplio rango entre temporadas de crecimiento y descomposición estacional de organismos fotosintetizadores. La línea roja clara es la tasa de crecimiento anual o la cantidad por la cual el dióxido de carbono aumenta cada año. Fuente: NOAA Licencia Creative Commons[/caption]
El reporte señala que última vez que las concentraciones atmosféricas de CO2 alcanzaron valores similares fue hace 3 millones de años atrás, cuando la temperatura era entre 2°C más alta que durante la era preindustrial, y el nivel del mar era cerca de 15 metros más alto que hoy.
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Buque de transporte de Gas Natural Licuado (GNL Tanker). Fuente: business.financialpost.com[/caption]
De continuar creciendo las actuales demandas de energía, y al ser satisfechas estas mediante combustibles fósiles, las concentraciones de dióxido de carbono para el final del siglo XXI podrían exceder las 900 partes por millón, lo que tendría consecuencias potencialmente catastróficas para las sociedades humanas. Si la temperatura promedio global sube por sobre cierto límite, procesos de retroalimentación positiva, donde un factor potencia a los demás progresivamente, podrían liberarse mucho mayores cantidades de carbono y metano desde sus reservorios polares y bajo el océano. Esto podría dar como resultado una transformación radical de las condiciones oceánicas y atmosféricas, acelerando las actuales tendencias de pérdida de biodiversidad, y dejando vastas regiones del planeta inhabitables para los humanos.
La economía de combustibles fósiles: desenterrar el carbono fijado en otras épocas e inyectarlo directamente a la atmósfera
Las concentraciones de dióxido de carbono en nuestra atmósfera se elevan principalmente por la actividad global del sistema capitalista basada en combustibles fósiles. Los combustibles fósiles como el carbón y el petróleo contienen carbono que las plantas fijaron desde la atmósfera a través de la fotosíntesis en un periodo de varios millones de años. Ahora, el sistema urbano agroindustrial y minero global está retornando a la atmósfera este carbono en solo unos pocos cientos de años.
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Faenas de extracción de gas de esquisto (shale gas) mediante hidrofractura o fracking en Neuquén, Argentina[/caption]
La importancia del dióxido de carbono en el balance de calor atmosférico.
El dióxido de carbono es un gas que absorbe calor en la atmósfera. La superficie terrestre y los océanos son calentados por la luz solar e irradian continuamente energía infarroja (calor). Tal como el oxígeno o el nitrógeno (los cuales son los principales componentes de la atmósfera), los gases invernadero absorben el calor que es liberado gradualmente en el tiempo por la superficie terrestre.
El dióxido de carbono (CO2) es el más importante de los gases invernadero del planeta, este absorbe menos calor por molécula que los gases invernadero metano y óxido nitroso, pero este es mucho más abundante que estos y permanece mucho más tiempo en la atmósfera. Los incrementos en las concentraciones de dióxido de carbono de la atmósfera son responsables de cerca de 2/3 partes del desbalance de energía total que causa el aumento de las temperaturas a nivel planetario.
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Este diagrama del ciclo rápido del carbono muestra el movimiento del carbono entre la tierra, la atmósfera y los océanos. Los números amarillos son flujos naturales, los números rojos son contribuciones humanas al sistema, en gigatoneladas de carbono por año. Los números blancos indican el carbono almacenado. Diagrama adaptado de DOE, Biological and Environmental Research Information System, EE.UU.[/caption]
Sin este efecto invernadero natural, las condiciones de la atmósfera no presentarían la estabilidad que caracteriza a nuestro planeta, y la temperatura promedio de este estaría por debajo del punto de congelación. Justamente, el aumento en los gases de efecto invernadero desequilibraron el balance térmico de la atmósfera, atrapando calor adicional y elevando la temperatura promedio del planeta.
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El desequilibrio del calentamiento en watts por metro cuadrado relativo al año 1750 por los principales gases de efecto invernadero producidos por efecto antropogénico: dióxido de carbono, metano, óxido nitroso, clorofluorocarbonos 11 y 12, y un grupo de otros 15 contribuyentes menores. Hoy la atmósfera absorbe 3 watts extra de energía solar entrante por metro cuadrado en la superficie terrestre. De acuerdo al Índice Anual de Gases Invernadero del NOAA, la influencia combinada del calentamiento de todos los principales gases se ha incrementado en un 41% con relación a 1990. Fuente: NOAA Climate.gov[/caption]
Otra razón por la que el dióxido de carbono es importante para el sistema terrestre es que este se disuelve en el océano reaccionando con las moléculas del agua, produciendo ácido carbónico y reduciendo el pH del oceáno. Desde el comienzo de la revolución industrial el pH de las aguas superficiales del océano ha bajado de 8,21 a 8,10. Este descenso del pH es denominado como "La acidificación de los océanos"
También puedes ver: El calentamiento global y la acidificación de los océanos, reducen la capacidad del fitoplancton calcáreo para absorber CO2 de la atmósfera
Debido a que la escala de pH es logarítmica, un descenso en una unidad de pH implica un incremento en 10 veces de la acidez, esto significa que un cambio de 0,1 representa un aumento aproximado de 30% de acidez. Este aumento de la acidez interfiere con la capacidad de la vida marina para extraer el calcio del agua para construir las conchas y exoesqueletos.
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A la izquierda: Un caracol marino saludable presenta una concha transparente y crestas suavemente contorneadas. A la derecha: Los caracoles expuestos a aguas más ácidas presentan turbiedad en sus conchas y puntos débiles. Fuente: Nina Bednarsek, NOAA PMEL.[/caption]
¿Consecuencias catastróficas?
El camino que seguirá el sistema climático de nuestro planeta es influenciado por otras variables que van regulando o bien conduciendo a un estado totalmente distinto al sistema, en procesos, denominados realimentaciones. En algunos de estos casos las realimentaciones permiten que el sistema puede mantenerse en un estado dado o de equilibrio (realimentación negativa), en cambio otras pueden amplificar las perturbaciones y conducir a una transición hacia un desequilibrio o un estado diferente (realimentación positiva).
Algunas de estas realimentaciones negativas clave, que podrían mantener al Sistema Tierra en condiciones estables como las del Holoceno, son captura de carbono por los océanos, están debilitandose debido a la acción antropogénica. De esta forma, el riesgo de retroalimentaciones positivas aumenta.
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El derretimiento del hielo de los casquetes polares y de la banquisa o hielo marino flotante podría interferir en el sistema de corrientes oceánicas y elevar varias decenas de metros el nivel de los mares en todo el mundo.[/caption]
Si las concentraciones de gases invernadero de origen antropogénico continúa aumentando en nuestra atmósfera, calentando el planeta, es probable que se gatillen procesos de realimentación positiva que liberen aún más gases invernadero, a una escala muchísimo mayor que toda la influencia humana. Una investigación recientemente publicada alerta del riesgo de que nuestro planeta caiga un estado llamado "Tierra invernadero" con condiciones sumamente alejadas de la estabilidad que permitió el desarrollo de las sociedades humanas. Estos procesos incluyen: deshielo del suelo congelado de la tundra o permafrost, la descomposición de los depósitos de hidratos de metano oceánicos, incremento en la respiración bacteriana marina, debilitamiento de sumideros de carbono oceánicos y continentales, marchitamiento progresivo de las selvas tropicales y de los bosques boreales, la reducción de la capa de nieve del hemisferio norte, pérdida de la banquisa polar de verano en el Océano Glacial Ártico, pérdida de la banquisa polar de verano en el Océano Glacial Antártico y la reducción progresiva de las capas de hielo polares y de montaña en todo el mundo.
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Megaincendios forestales de enero de 2017 en la región del Biobío[/caption]
El estudio advierte que incluso si el objetivo del Acuerdo de París de limitar el calentamiento a 1,5°C a 2,0 °C se alcanzara, no se puede excluir el riesgo de que estos "efectos dominó o cascada" pongan al Sistema Tierra en el camino irreversible de "Tierra Invernadero", donde las variaciones de temperatura dejarían inhabitables amplias zonas continentales, y el aumento del nivel de los mares transformaría radicalmente las zonas costeras, donde vive la mayor proporción de la población global.
El estudio concluyó que "se requiere una acción humana colectiva para alejar al Sistema Tierra de un umbral potencial y estabilizarlo en un estado interglacial habitable" apuntando a que para ello se requiere una nueva relación entre la biosfera, el clima y las sociedades humanas.
Debido a que la población mas pobre del planeta sería la más afectada con esta transformación ambiental, estas nuevas relaciones deberían incluir la descarbonización y localización de la economía, mejora de los sumideros de carbono de la biosfera, protección de la biodiversidad, innovaciones tecnológicas, replanteamiento de la viabilidad de los grandes conglomerados urbanos, transformación de valores sociales, transformación del modelo de producción y distribución alimentaria, redistribución de la riqueza y la propiedad de la tierra, cambios de comportamiento en la población consumidora, freno a la excesiva acumulación de capital y la explotación humana, freno a los extractivismos depredadores y al despilfarro de recursos para su conversión a mercancías frecuentemente superfluas y obsolescentes.
Estas medidas, junto a la preparación colectiva para sobrevivir en un ambiente de escasez de recursos y crisis económicas demoledoras, se conforman como acciones necesarias para evitar nuestra propia aniquilación.