¹E. Cuevas, ¹P.P. Rivas, ¹O.E. García, ¹R. Ramos and ²S.F. León-Luis

¹Centro de Investigación Atmosférica de Izaña (CIAI), Agencia Estatal de Meteorología (AEMET), España

²TRAGSATEC, España

Contacto: ecuevasa@aemet.es

La erupción del volcán Mauna Loa en la isla de Hawái (EE.UU.) ha forzado a interrumpir la actividad del Observatorio más importante del mundo en la monitorización de la composición atmosférica. El Observatorio de Mauna Loa (MLO) posee el registro más largo del mundo de medidas de concentración de dióxido de carbono (CO₂) atmosférico en superficie. En marzo de 1958, C. David Keeling de la Scripps Institution of Oceanography (https://scripps.ucsd.edu/) implementó el programa de observación del CO₂ en una instalación de la  National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) [1]. En mayo de 1974, la NOAA inició su propio programa de medidas de CO₂ y, desde entonces, operan en paralelo ambos programas de observación [2,3]. A la gráfica que muestra la evolución de la concentración de CO₂ en MLO desde 1958, se la conoce como la curva de Keeling.

Aunque la actual erupción volcánica en Mauna Loa ha provocado que la serie de datos de MLO se haya interrumpido temporalmente desde el 29 de noviembre, la monitorización del CO₂ en la atmósfera no se ha interrumpido. La propia NOAA, aparte de Mauna Loa, gestiona otras tres estaciones de medida continua de CO₂ en condiciones de fondo (Barrow- Alaska; American-Samoa; y South Pole-Antárctica). A escala global, más de un centenar de estaciones miden actualmente CO₂ en lugares representativos de condiciones medioambientales y climáticas muy diferentes contribuyendo  al Programa de Vigilancia Atmosférica Global (VAG) de la Organización Meteorológica Mundial (OMM). Además, Europa dispone de la infraestructura de investigación Integrated Carbon Observation System (ICOS), cuya red de 150 estaciones monitoriza CO₂ y otros gases en la atmósfera, los océanos y los principales ecosistemas.

A modo de ejemplo, y para mostrar que la información sobre concentraciones de CO₂ en la atmósfera aportada por Mauna Loa es suministrada también por otras estaciones, a continuación comparamos los datos de concentración CO₂ registrados en MLO y en el Observatorio de Izaña (IZO) desde 1984. IZO es gestionado por la Agencia Estatal de Meteorología (AEMET) a través del Centro de Investigación Atmosférica de Izaña CIAI). IZO inició  su  programa de medidas de concentración de CO₂ en la atmósfera en 1984, y en gran medida lo hizo replicando el programa de medidas de CO₂ establecido en Mauna Loa. De hecho, los investigadores alemanes que, una década antes, habían propuesto a Izaña como estación de la Red de Vigilancia de la Contaminación Atmosférica de Fondo (BAPMoN) se referían a ella como la “Mauna Loa europea”.  IZO contribuye al Programa VAG-OMM desde 1989, año en que se creó esta red, pero también a la base de datos de CO₂ de la NOAA (ObsPack CO₂ Data).

IZO y MLO forman parte de un reducido grupo de estaciones de alta montaña que son representativas de las condiciones de fondo, y específicamente de la región subtropical. Las estaciones de fondo están situadas en lugares no afectados directamente por fuentes de contaminación antrópicas, y tienen como uno de sus principales objetivos medir, de forma muy precisa, los cambios que a largo plazo se producen en diferentes componentes atmosféricos. IZO y MLO comparten una serie de características comunes como estar situadas en alta montaña, en islas suficientemente alejadas de focos de contaminación antrópica, y a una latitud similar. Este tipo de estaciones tienen asegurado el que durante bastantes  horas al día, las medidas de CO₂ se realicen bajo condiciones de fondo correspondientes a la troposfera libre en su estado más puro posible. Cuando se compara las concentraciones medias mensuales de CO₂ de ambas estaciones, separadas entre sí por más de 13.000 Km, se observa cómo sus datos prácticamente se superponen (Figura 1). Esto sólo es posible si ambas estaciones están midiendo masas de aire muy limpias, normalmente procedentes de capas medias de la troposfera, sin contaminar, y al hecho de que el CO₂ tiene una vida muy larga en la atmósfera, lo que permite mezclarse bien en toda la atmósfera. 

Las series mensuales de IZO y MLO reproducen de igual manera la variación estacional del CO₂ asociada con el ciclo de respiración de la vegetación en el hemisferio norte, observándose que tienen su máximo anual en primavera, entre finales de abril y principios de mayo. No obstante, hay que decir que la amplitud del ciclo estacional de CO₂ es ligeramente diferente en ambos observatorios, como muestra el detalle ampliado de la Figura 1. IZO presenta una ligera mayor amplitud estacional que MLO debido a que se encuentra situada unos 8° de latitud más al norte (existe un gradiente latitudinal con mayor concentración de CO₂ en latitudes más altas), y a menor distancia que MLO de regiones continentales, por lo que las medidas de IZO estarían ligeramente más afectadas por la actividad fotosintética de las plantas. En cambio, MLO situada en medio del Océano Pacífico, está menos afectada por este ciclo natural del CO₂.

Figura 1. Concentración media mensual de CO₂ (ppm) medidas en los Observatorios de Izaña (rojo) y Mauna Loa (negro) bajo condiciones de fondo y datos desestacionalizados (azul y verde, respectivamente) de cada estación. En la imagen ampliada se aprecia como el ciclo estacional de IZO tiene una ligera mayor amplitud y un ligero desfase con respecto al de MLO.

Si bien el ciclo estacional natural en las dos estaciones es ligeramente diferente, las series de datos desestacionalizados de ambas estaciones se superponen como muestra la Figura 1. La curva ascendente desestacionalizada del CO₂ representa la componente de origen antrópico del CO₂ atmosférico, es decir, el incremento de CO₂ de año en año debido a las emisiones de CO₂ a la atmósfera procedentes, en su mayoría, de la quema de combustibles fósiles. Ambas estaciones muestran el mismo incremento medio anual de la concentración de fondo de CO₂, confirmando que este proceso ocurre a escala global.   

En la Tabla 1 se muestran los incrementos medios anuales de CO₂ evaluados en diferentes periodos de tiempo. Ambas estaciones indican, casi de igual manera, cómo se está acelerando la acumulación del CO₂ en la atmósfera. Si en la década de los 80s el incremento medio anual de la concentración de fondo de CO₂ era de aproximadamente 1.3 ppm/año, en la actualidad es algo superior a 2.5 ppm/año. Es decir, la tasa de aumento de CO₂ crece una media de 1 ppm/año cada 25 años aproximadamente.

Tabla 1. Incremento medio anual de la concentración de fondo de CO₂ (ppm/año) en IZO y MLO para distintos periodos de tiempo

Esto significa que los compromisos internacionales para la reducción de emisiones de CO₂ no se han cumplido, registrándose a nivel global un aumento en las emisiones de gases de CO₂ y de otros gases de efecto invernadero. Incluso si las emisiones de CO₂ se estabilizaran o disminuyeran se tardaría un tiempo bastante largo en poder registrar un cambio en la tendencia de la concentración de CO₂ atmosférico.

IZO y MLO forman parte del Programa VAG-OMM. En enero de 2021, España se incorporó oficialmente a la infraestructura europea de investigación Integrated Carbon Observation System (ICOS), donde IZO fue propuesta como la primera estación atmosférica del nodo español. La red nacional, ICOS-España, se encuentra en un proceso de crecimiento y, para ello, ha incorporado a su red la estación atmosférica de El Arenosillo-Huelva (INTA) en 2022 y en 2023 se incorporarán la estación de ecosistemas de Majadas de Tiétar y la estación oceánica ESTOC.

Referencias:

[1] Keeling, C.D., Bacastow, R.B., Bainbridge, A.E., Ekdahl, C.A., Jr., Guenther, P.R., Waterman, L.S. and Chin, J.F.S. (1976), Atmospheric carbon dioxide variations at Mauna Loa Observatory, Hawaii. Tellus, 28: 538-551. https://doi.org/10.1111/j.2153-3490.1976.tb00701.x

[2] Thoning, K. W., P. P. Tans and W.D. Komhyr, (1989), Atmospheric Carbon Dioxide at Mauna Loa Observatory 2. Analysis of the NOAA GMCC Data, 1974-1985, Journal of Geophysical Research-Atmospheres, 94, D6, 8549-8565, JD094iD06p0854

[3] https://gml.noaa.gov/ccgg/trends/

[4] http://172.24.36.135/node/36