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El dióxido de carbono (CO₂) no es un gas perverso. Es incoloro e inodoro y se encuentra de forma natural en nuestra atmósfera. No es tóxico ni nocivo en las concentraciones actuales.

El problema es que su acumulación está provocando el calentamiento global de nuestro planeta. Por eso, este gas, protagoniza muchos debates sobre cambio climático y sostenibilidad.

Estamos inmersos en una transición energética en la que las renovables tendrán cada vez más protagonismo, pero las energías fósiles seguirán siendo necesarias durante décadas para producir multitud de bienes de uso cotidiano en sectores como la construcción, el sanitario y el agrícola, entre otros. ¿Qué haremos entonces con el indeseable CO₂ derivado de su combustión?

El efecto invernadero

La causa del calentamiento ocasionado por el dióxido de carbono no es otra que el efecto invernadero, un fenómeno natural sin el cual no existiría vida en la Tierra.

El efecto invernadero es la capacidad de algunos gases de nuestra atmósfera, como el dióxido de carbono, el vapor de agua, el metano y los óxidos de nitrógeno, entre otros, de atrapar y mantener el calor del sol. Sin estos gases, la radiación térmica se reflejaría en la superficie terrestre y escaparía, haciendo que la temperatura de la Tierra descendiera hasta unos -18 ℃ .

El problema surge cuando la proporción de estos gases no es la adecuada. Su acumulación provoca que la atmósfera retenga más calor, lo que aumenta progresivamente la temperatura terrestre y produce cambios en el clima. No se trata por tanto de hacer desaparecer el CO₂, sino más bien de controlar su emisión, ajustando la proporción de este gas en la atmósfera a los niveles preindustriales.

Una nueva vida para el CO₂

La captura y el almacenamiento de dióxido de carbono son quizá las alternativas que primero aparecen en la lista para dejar de emitir a la atmósfera ese CO₂ que, por ahora, resulta inevitable.

La mayor parte del CO2 se utiliza en la fabricación de fertilizantes, en la industria del petróleo, inyectados en los invernaderos (ya que el 40% de la materia seca de una planta es carbono y durante el día, debido a la fotosíntesis, se reduce a la mitad la que contiene el aire del invernadero respecto al aire exterior), también se usa en bebidas carbonatadas, en extintores, en fabricación de hormigones y metales. Pero es necesario buscar nuevos usos del CO2 para que quede fijado en productos.

Entre estos nuevos usos destacan por su escala sobre otras opciones la transformación del CO₂ en combustibles sintéticos, seguido de la producción de materiales para la construcción y sustancias químicas como el metanol y otros.

Combustibles sintéticos

Los combustibles sintéticos son moléculas indistinguibles de aquellas que provienen del petróleo, pero que se fabrican a partir de hidrógeno renovable y CO₂. Se utilizande la misma maneraque utilizamos hoy el gas natural, la gasolina, el gasóleo, el queroseno de aviación o el combustible para barcos, con la diferencia que su uso no incrementa la proporción de CO₂ en la atmósfera. En su combustión se emite la misma cantidad utilizada en su fabricación,con lo que el balance de emisiones es neutro.

Productos químicos y materiales de construcción

El carbono y el oxígeno del CO₂ también se pueden utilizar en productos químicos como, por ejemplo, plásticos y caucho sintético.

En cuando a los materiales de construcción, el CO₂ se utiliza para sustituir al agua en hormigones. Se trata de hacer reaccionar el CO₂ con el calcio y el magnesio para formar los carbonatos del hormigón.

El uso de residuos de otras industrias y CO2 implica una doble circularidad, como las escorias de acero y las cenizas que quedan tras la combustión del carbón.

Flujos y proceso de carbonatación. Carbon Dioxide Capture and Storage. IPCC Special Report, 2005.

También será necesario desarrollar tecnologías de uso de CO₂ y una sólida metodología de análisis del ciclo de vida basado en directrices claras y conjuntos de datos transparentes, así como marcos regulatorios e incentivos para los productos con menos emisiones de carbono.

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Fuente:  Mariano Marzo Carpio,Catedrático emérito de Estratigrafía y Geología Histórica, Universitat de Barcelona

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Los sistemas forestales tienen la capacidad de captar el CO₂ de la atmósfera gracias a la energía del sol. Las plantas transforman las moléculas inorgánicas en moléculas orgánicas que usan en la construcción de sus estructuras vitales: flores, frutos, ramas, troncos, raíces, hojas, etc.

Estos productos elaborados serán consumidos por los animales herbívoros, que los integran así en eslabones de las cadenas tróficas de los ecosistemas terrestres. En ese mismo proceso, las plantas generan un subproducto vital: el oxígeno.

Los bosques, almacenes de CO₂

Al respirar, los seres vivos emitimos CO₂ como subproducto metabólico de nuestro funcionamiento vital. Y al morirnos, nuestros cuerpos se descomponen en el suelo gracias a bacterias aeróbicas que transforman las moléculas orgánicas en CO₂ (que es emitido a la atmósfera) y en otras moléculas que contienen carbono y que se incorporan a uno de los reservorios más importantes del ciclo del carbono, el suelo.

Así, los bosques retiran dióxido de carbono de la atmósfera e incorporan carbono a su biomasa. Al menos temporalmente, mientras los árboles (y arbustos, etc.) están vivos.

Según el Quinto Informe de Evaluación del IPCC, se estima que a nivel global la cantidad de carbono presente en la biomasa viva de la vegetación es de entre 450 y 650 gigatoneladas. Aparte del carbono retenido en la vegetación, los suelos de los bosques son capaces de almacenar entre 1 500 y 2 400 Gt.

Cuando un árbol se corta, y su madera es utilizada en la fabricación de muebles, elementos constructivos u otros, el carbono permanece retenido fuera de la atmósfera durante la vida útil del producto. Por el contrario, cuando un árbol se quema en el bosque, el carbono almacenado es devuelto a la atmósfera de manera casi inmediata.

Los sistemas forestales fijan carbono tanto en la biomasa viva como en el suelo. Dehesa de encina en San Sebastián de los Reyes, Madrid. Author provided

Mitigadores del cambio climático

Sin embargo, no siempre hay un balance positivo entre entradas y salidas de carbono en los ecosistemas terrestres. El uso de la tierra, incluida la agricultura y los bosques, representa aproximadamente el 10 % de las emisiones globales de CO₂, y casi el 25 % de todos los gases de efecto invernadero como el CH₄ y el N₂O. Se estima que la deforestación es la principal fuente de gases de efecto invernadero en muchos países tropicales.

Al mismo tiempo, aproximadamente un tercio de las emisiones de origen humano de CO₂ son absorbidas por los ecosistemas terrestres, principalmente por los bosques. Los sumideros forestales son importantes para la mitigación del cambio climático y en latitudes templadas o boreales los sistemas forestales se comportan como sumideros netos.

Figura 1. Componentes combinados del presupuesto global de carbono en función del tiempo. Friedlingstein, P., Jones, M., O'sullivan, M., Andrew, R., Hauck, J., Peters, G.,... & DBakker, O. (2019). Global carbon budget 2019. Earth System Science Data, 11(4), 1783-1838., CC BY

La importancia de la gestión forestal

El papel que desempeña el uso de la tierra, sus cambios y la selvicultura (UTCUTS o bien LULUCF, por sus siglas en inglés) como fuente o sumidero de gases de efecto invernadero convierte al sector forestal en un actor clave con un gran potencial de mitigación. En consecuencia, se hace indispensable conocer cuánto carbono se almacena en la vegetación, así como los flujos de este elemento que se crean desde y hacia ella.

La contabilización de las emisiones y absorciones de CO₂ de los diferentes sectores se fue estableciendo en las sucesivas conferencias de las Partes tras la aprobación del Protocolo de Kioto. Incluir el uso de la tierra en el proceso de la Convención Marco de Naciones Unidas sobre Cambio Climático ha sido largo y complejo.

Para los bosques, las incertidumbres asociadas a las estimaciones de los gases de efecto invernadero que absorbían o emitían y las –en muchas ocasiones espúreas– cuestiones metodológicas han supuesto dificultades para alcanzar compromisos y lo que es peor, han implicado una inacción de coste insospechado.

Uno de los aspectos más polémicos ha sido el papel que la gestión forestal desempeña en el aumento de la capacidad del bosque para fijar carbono, asumiendo que la única manera de incrementar el papel mitigador de los bosques es aumentando su superficie. Esta situación viene propiciada principalmente por dos motivos:

• Por la preocupación climática de que la gestión forestal haga que los bosques que ahora son sumideros pasen a ser emisores de gases de efecto invernadero.
• La gestión forestal garantiza la persistencia del bosque y su capacidad como sumidero. Pinar de Valsaín, Segovia. Author provided

• Por la preocupación de las organizaciones ambientales que ven en estas prácticas también un riesgo para la biodiversidad.

Ambas preocupaciones son perfectamente entendibles, pero también solventables mediante la planificación, aplicación y certificación de sistemas de gestión forestal sostenible, que garanticen la compatibilidad entre la persistencia del bosque, el aumento de su capacidad de fijación de carbono, y el resto de usos.

¿Cuántas emisiones absorben los bosques?

Las actividades relacionadas con LULUCF (recordemos: el papel del uso de la tierra, sus cambios y la selvicultura), donde se enmarcan los bosques, no se abordaron definitivamente hasta la Conferencia de las Partes de 2001 (COP7) en la que se aprobaron los acuerdos de Marrakech. En ellos se fijaron las definiciones, modalidades, normas y directrices relativas a las actividades LULUCF recogidas en el artículo 3 del Protocolo de Kioto.

España informa de sus emisiones de gases de efecto invernadero a la Secretaría de la Convención Marco de Naciones Unidas sobre Cambio Climático. Además, aporta información adicional para cumplir los compromisos asumidos conforme al Protocolo de Kioto, cuyo segundo periodo de aplicación finalizó en 2020.

La diferencia fundamental entre ambos tipos de informes es que el primero tiene un criterio basado en la tierra (asigna categorías de uso de la tierra a toda la superficie dentro del país) y el segundo tiene un criterio basado en las actividades humanas.

El último inventario nacional de gases de efecto invernadero recoge las cifras para el año 2018. El valor neto es muy aproximado (ver tabla 1), ya que España considera toda la superficie forestal bajo gestión regulada, cuando en realidad solo el 18,5 % de la superficie forestal española dispone de proyectos de ordenación forestal que regulan y controlan su aprovechamiento de manera sostenible.

Tabla 1. Absorciones netas del sector LULUCF en España bajo el criterio de la CMNUCC y el Protocolo de Kioto. Inventario nacional de emisiones de gases de efecto invernadero 1990 – 2018 (edición 2020)

Estudios detallados del Centro de Investigación Forestal del Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria (CIFOR-INIA) estiman una fijación neta anual en terreno forestal en España de 116 Mt CO₂eq (megatoneladas de CO₂ equivalente), de los cuales 94 Mt CO₂eq se atribuyen a la superficie forestal arbolada y 22 Mt CO₂eq a formaciones de arbustos y matorrales de talla media-alta.

La madera mantiene el carbono fijado a lo largo del ciclo de vida de sus productos. Author provided

Las masas forestales en el cómputo estatal de CO₂

En la UE, la primera vinculación entre las políticas climáticas y los stocks de carbono forestal se produjo tras el Acuerdo de París. Para cumplir los compromisos, el Parlamento y el Consejo europeos adoptaron el Reglamento 2018/841 sobre la inclusión de las emisiones y absorciones del sector LULUCF para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero para el período de 2021 a 2030, modificando el reglamento anterior de 2013. Se espera una nueva revisión de este reglamento para 2021 conforme al plan de objetivos climáticos para 2030 que propone actualmente la Comisión.

Hay que destacar que el sector LULUCF en España es el único con efecto sumidero neto. Sus absorciones ayudan a compensar el 11,4 % de las emisiones de otros sectores, tanto los sujetos al comercio de derechos de emisión (industria y generación eléctrica), como los sectores difusos (como el transporte, residencial, agrícola y ganadero, y gestión de residuos).

Tabla 2. Distribución de emisiones del 2018 (ktCO₂-eq). Inventario nacional de emisiones de gases de efecto invernadero 1990 – 2018 (edición 2020), Author provided

Bajo el reglamento actual, se consideran dentro de la contabilidad del sector LULUCF las absorciones y emisiones debidas a tierras forestadas, las tierras deforestadas, los cultivos gestionados, los pastos gestionados y la tierra forestal gestionada.

En las categorías de la tierra forestal gestionada, para poder diferenciar las absorciones derivadas de la gestión forestal de las debidas al crecimiento natural de los bosques, el reglamento establece un nivel forestal de referencia que debe proponer cada país dentro de su Plan de Contabilidad Forestal Nacional. Solo podrán contabilizarse las absorciones que sobrepasen este nivel.

Estas absorciones se utilizarán para cumplir con el compromiso de que las emisiones del conjunto del sector LULUCF no superen sus absorciones (norma de deuda cero). Cumplido este requisito, las absorciones sobrantes debidas al sector podrían utilizarse para compensar las emisiones del resto de sectores difusos, hasta un máximo de 29,1 Mt CO₂ eq para todo el período 2021-2030.

Analizando el sistema de contabilidad actual, observamos que se favorece la utilización de las absorciones asociadas a las repoblaciones, mientras que se relegan a un segundo plano las absorciones originadas por las masas forestales existentes y consideradas bajo gestión. En este punto, es necesario volver a resaltar la importancia de la gestión forestal y la necesidad de contar con instrumentos adecuados que garanticen su aplicación y seguimiento.

Lo cierto es que no cuadran las cifras. Según estudios del Joint Research Centre de la Comisión Europea, hay una discrepancia a nivel global de unos 4 Gt de CO₂ anuales en las emisiones antropogénicas netas del uso de la tierra entre los modelos globales del V Informe de Evaluación del IPCC y los datos agregados de los inventarios nacionales de gases de efecto invernadero. La mayor parte de esta diferencia es atribuible a las superficies forestales consideradas bajo gestión.

A pesar de todo, el planteamiento general tiene sentido y es coherente con las líneas adoptadas desde Europa para seguir fomentando la reducción de emisiones en todos los sectores.

Ahora bien, no se puede caer en un triunfalismo simplista que asuma que las emisiones antropogénicas pueden ser compensadas por los sumideros forestales, desincentivando así cualquier esfuerzo por atacar la raíz del problema: el uso masivo de combustibles fósiles como fuentes de energía y el incesante cambio de uso del suelo.

Todo ello reconociendo la necesidad de implementar políticas que apoyen una gestión forestal sostenible a futuro. Y por futuro hay que reconocer horizontes más allá del año 2050 que permitan articular los amplios plazos de gestión de los sistemas forestales.

Este artículo ha sido escrito en colaboración con Sergio de la Cruz, director técnico del Foro de Bosques y Cambio Climático.

Fuente: Autores: Agustín Rubio Sánchez y Rafael Calama Sainz

Debemos reducir drásticamente y con urgencia las emisiones de gases de efecto invernadero en todos los sectores de la economía si queremos evitar las consecuencias catastróficas del cambio climático.

Incluso realizando esfuerzos titánicos de reducción de emisiones, los objetivos climáticos solo podrán cumplirse alcanzando la neutralidad climática (conseguir emisiones netas iguales o inferiores a cero) hacia mediados de siglo. Para ello, inevitablemente tendremos que eliminar miles de billones de toneladas de dióxido de carbono (CO₂) de la atmósfera.

La necesidad de eliminar CO₂ de la atmósfera

La eliminación de CO₂ es necesaria fundamentalmente por dos razones:

• Primero, porque globalmente las emisiones siguen aumentando. Por eso, muy probablemente tendremos que compensar las emisiones que a buen seguro superarán el presupuesto de carbono, es decir, la cantidad máxima de emisiones acumuladas que puede haber en la atmósfera para conseguir el objetivo de mantener el incremento de temperatura del planeta por debajo de 1,5 °C.
• Segundo, porque será necesario contrabalancear emisiones de sectores difíciles de descarbonizar, como las procedentes de la agricultura o de la aviación.

Las opciones para eliminar CO₂

Esta retirada intencional de CO₂ de la atmósfera puede llevarse a cabo mediante dos tipos de acciones:

• Iniciativas que promueven procesos naturales de captura de CO₂.Por ejemplo, actividades de manejo en la agricultura y silvicultura que persiguen mejorar los sumideros naturales de carbono en bosques y suelos.
• Soluciones de tipo tecnológico.Entre ellas, dos tecnologías están recibiendo una gran atención: la captura directa de CO₂ de la atmósfera y la bioenergía acoplada a sistemas de captura y almacenamiento de carbono (DACCS y BECCS respectivamente, por sus siglas en inglés).

DACCS básicamente emplea grandes ventiladores que filtran el aire y, mediante reacciones químicas, se absorbe y retiene el CO₂. Después, empleando un aporte importante de energía se extrae el CO₂ puro. El CO₂ capturado puede ser reutilizado, por ejemplo, en la industria alimentaria, o bien puede almacenarse geológicamente, con lo que se consigue su eliminación permanente de la atmósfera.

Con BECCS, el CO₂ es originalmente capturado por las plantas durante su crecimiento por fotosíntesis. Posteriormente, en los procesos de conversión de esas biomasas (por ejemplo, su combustión para producir electricidad o calor), el CO₂ que se libera es capturado, transportado y almacenado geológicamente en suelos y océanos, alcanzando de ese modo un balance de emisiones negativas.

Un desarrollo e implementación insuficientes

A pesar de su indudable necesidad, a día de hoy el despliegue en la práctica de las tecnologías de eliminación de CO₂ ha sido muy escaso y a escalas muy pequeñas. Según el Panel Intergubernamental de Cambio Climático, estamos muy lejos de aportar las emisiones negativas que serán necesarias para cumplir el objetivo climático.

Estas tecnologías (DACCS y BECCS) tan prometedoras están intrínsecamente ligadas al sistema energético. DACCS consume grandes cantidades de energía, por lo que se convierte en una opción costosa hoy en día. Para que su uso a gran escala tenga sentido, la demanda energética debe ser mayoritariamente cubierta por energías renovables.

Por otro lado, la ventaja de BECCS es que elimina CO₂ al mismo tiempo que proporciona energía renovable. Esta energía limpia puede remplazar otra procedente de combustibles fósiles, dando lugar a beneficios ambientales diversos. Sin embargo, BECCS también puede entrañar riesgos ambientales para los ecosistemas, sobre todo si emplean cultivos energéticos.

El sistema energético está en continua evolución y la transición energética está cada día más presente en las agendas políticas y la sociedad en general. En este sentido, la integración de estas tecnologías claves para alcanzar la neutralidad climática tiene que planificarse cuanto antes y de una manera respetuosa con el medio ambiente.

La inacción saldrá cara

La puesta en marcha a gran escala de estas tecnologías de eliminación de CO₂ debe hacerse de manera urgente. Los retrasos en su integración en el sistema eléctrico conllevarán importantes sobrecostes.

Además, la capacidad de eliminación de CO₂ se reduce significativamente cada año que pasa, lo que pone en peligro la posibilidad de alcanzar los objetivos climáticos.

Estos riegos económicos y ambientales derivan en gran medida del desaprovechamiento de recursos que tenemos disponibles y que se podrían valorizar con fines energéticos. Por ejemplo, el desperdicio o uso ineficiente de residuos de biomasa procedentes de la silvicultura y la agricultura o el desuso de tierras agrícolas abandonadas que podrían utilizarse para el cultivo de biomasa.

Además, existen otros desafíos importantes y grandes incertidumbres que ralentizarán aún más el despliegue de estas tecnologías. Surgirán obstáculos técnicos relacionados, por ejemplo, con la necesidad de construir una amplia red de transporte para llevar el CO₂ a zonas de almacenamiento. Además, otros problemas aflorarán a nivel político, social y ambiental que limitarán aún más la expansión de estas tecnologías.

Nuestros objetivos climáticos penden de un hilo. Si no queremos fallar, es fundamental fomentar estas tecnologías de captura de dióxido de carbono y que se desarrollen a corto plazo, evitando retrasos y alcanzando la escala requerida. Para ello, es necesario establecer la eliminación de CO₂ como prioridad en la agenda climática y reconocerlo como un jugador clave en el porfolio de medidas de mitigación y adaptación al cambio climático.

Los países deben incentivar acciones urgentes que garanticen y faciliten el despegue de las tecnologías de eliminación de CO₂. Solo así conseguiremos evitar la peligrosa amenaza del cambio climático que está poniendo en riesgo nuestro futuro.

 Fuente:  Ángel Galán Martín Investigador distinguido Beatriz Galindo en sostenibilidad de sistemas energéticos, Universidad de Jaén

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Los instrumentos científicos espaciales pueden monitorizar la fuerza de los huracanes, el aumento del nivel del mar, la pérdida de la capa de hielo y mucho más. Christina Koch / NASA, CC BY

En un momento en que la cumbre del clima de Naciones Unidas en Escocia (COP26) está poniendo el foco en las políticas sobre el cambio climático y el impacto del calentamiento global, resulta especialmente útil entender lo que la ciencia ha demostrado hasta ahora.

Soy científica atmosférica, y durante la mayor parte de mi carrera he investigado y realizado evaluaciones en el campo de la ciencia climática global. He aquí seis cosas que debería saber sobre este asunto, con sus correspondientes gráficos.

¿Qué está provocando el cambio climático?

El tema clave de las negociaciones es el dióxido de carbono. Este gas de efecto invernadero se libera con la quema de combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural), pero también como consecuencia de los incendios forestales, de los cambios de uso del suelo o bien generado por fuentes de origen natural.

La Segunda Revolución Industrial, iniciada finales del siglo XIX, provocó un enorme aumento de la quema de combustibles fósiles. Esto permitió dotar de energía a hogares e industrias, e inauguró la era de los transportes globales.

En ese mismo siglo, los científicos ya detectaron la capacidad del dióxido de carbono para incrementar las temperaturas globales, lo que en su momento se pensó podría incluso tener consecuencias positivas para el planeta.

A mediados del siglo XX empezaron a realizarse mediciones sistemáticas. Desde entonces estas han reflejado un aumento constante de los niveles de dióxido de carbono, algo que en su mayor parte se puede achacar directamente a la quema de combustibles fósiles.

Cuánto aumentó la concentración de CO2 cada año

Una vez que alcanza la atmósfera, el dióxido de carbono tiende a permanecer allí durante mucho tiempo. Una parte del CO₂ producido por la actividad humana es capturado por las plantas, y otra parte es directamente absorbida por los océanos. Sin embargo, cerca de la mitad de este gas queda atrapado en la atmósfera, donde es probable que permanezca durante cientos de años, y desde donde ejerce su influencia en el clima global.

En 2020, durante el primer año de la pandemia del coronavirus, cuando bajó el uso del coche privado y algunas industrias detuvieron brevemente su actividad, las emisiones de dióxido de carbono procedentes de la quema de combustibles se redujeron en torno al 6 %. Pero esto no implicó una reducción de la concentración de dióxido de carbono, pues la cantidad liberada a la atmósfera por la actividad humana seguía excediendo con creces lo que la atmósfera podía absorber de forma natural.

Si la civilización dejara hoy de emitir dióxido de carbono, aún se necesitarían varios cientos de años para que el volumen de dicho gas en la atmósfera se redujera de forma natural y el ciclo del carbono del planeta volviera a alcanzar el equilibrio debido a la persistencia del CO₂ en la atmósfera.

¿Cuánto tiempo permanece el CO2 en la atmósfera? 

¿Cómo sabemos que los gases de efecto invernadero pueden cambiar el clima?

Numerosas evidencias científicas apuntan a que el aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero producidas durante el último siglo y medio han supuesto el factor fundamental del cambio climático a largo plazo en todo el mundo. Por ejemplo:

• Las mediciones de laboratorio realizadas desde el siglo XIX han demostrado y cuantificado en múltiples ocasiones las propiedades de absorción del dióxido de carbono, que hacen que pueda retener el calor en la atmósfera.

• Los modelos simples que toman como referencia el calentamiento del planeta provocado por el dióxido de carbono atrapado en la atmósfera certifican que dicho aumento de temperaturas sigue una cronología histórica.

• Los modelos climáticos complejos, cuyos precursores han sido recientemente galardonados con el premio Nobel de Física, no solo muestran el calentamiento global general producido por el aumento de emisiones de gases de efecto invernadero, sino que además ofrecen información detallada sobre aquellas zonas donde el peligro es mayor.

La evidencia científica demuestra que, cuando los niveles de dióxido de carbono han sido altos, también lo han sido las temperaturas. Elaborado a partir de Salawitch et al., 2017, y actualizado con datos de finales de 2020, CC BY

• Los registros a largo plazo que suponen los testigos de hielo, los anillos de los árboles y los corales muestran que cuando los niveles de dióxido de carbono han sido altos, también lo han sido las temperaturas.

• Nuestros planetas vecinos también nos ofrecen evidencias científicas. La atmósfera de Venus posee una gran cantidad de dióxido de carbono y en consecuencia es el planeta que presenta mayores temperaturas de nuestro sistema solar. Y eso a pesar de que Mercurio se encuentra más próximo al Sol.

Las temperaturas están subiendo en todos los continentes

El aumento de las temperaturas resulta evidente en los registros de todos los continentes, y también en los océanos.

Sin embargo, las temperaturas no están subiendo con la misma intensidad en todos los sitios. Hay numerosos factores que condicionan las temperaturas de cada región, como por ejemplo los usos del suelo, que influyen en la cantidad de radiación solar absorbida o reflejada, las fuentes de calor concretas como las islas de calor urbanas, o los niveles de contaminación.

En el Ártico, por ejemplo, el ritmo de aumento de las temperaturas es tres veces superior a la media de la Tierra. En parte, es porque, a medida que se calienta el planeta, la nieve y el hielo se van derritiendo y hacen que la superficie terrestre tenga una mayor tendencia a absorber (en lugar de reflejar) la radiación solar. Como consecuencia de ello, tanto la capa de nieve como los mares congelados se están reduciendo a mayor velocidad.

¿Qué le está haciendo el cambio climático al planeta?

El sistema del clima de la Tierra es complejo y está interconectado, por lo que incluso pequeñas variaciones de temperatura pueden tener un gran impacto (por ejemplo, en la capa de nieve o en el nivel del mar).

Y los cambios ya están ocurriendo. Hay estudios que muestran cómo el aumento de las temperaturas ya está teniendo un impacto en las precipitaciones, en los glaciares, en los patrones del tiempo atmosférico así como en la incidencia de los ciclones tropicales y de las grandes tormentas. Numerosos trabajos muestran, por ejemplo, que el aumento de la frecuencia, intensidad y duración de las olas de calor afectan a los ecosistemas, a la salud humana y a actividades como el comercio o la agricultura.

Los registros históricos del nivel de los océanos han mostrado aumentos casi siempre crecientes a lo largo de los últimos 150 años. Esto se ha producido de forma simultánea al retroceso de los glaciares y al incremento general de las temperaturas, que han hecho aumentar la cantidad de agua en los océanos con algunas desviaciones locales, pues algunos terrenos han quedado sumergidos y otros han surgido sobre el nivel del mar.

Aunque es cierto que los fenómenos climáticos extremos tienen su origen en conjuntos complejos de causas, algunas de estas se ven exacerbadas por el cambio climático. De la misma forma en que las inundaciones costeras pueden ir a peor por el aumento del nivel de los océanos, las olas de calor pueden ser más complejas de gestionar si aumentan las temperaturas medias.

Los científicos climáticos trabajan duro para evaluar los cambios que se producirán como consecuencia tanto del incremento de las emisiones de dióxido de carbono y debido a otras alteraciones esperables, como por ejemplo el aumento de la población global. Está claro que las temperaturas subirán, y que también variarán los patrones de las precipitaciones, pero la magnitud exacta de estos cambios dependerá de numerosos factores interrelacionados. 

Basado en el SSP3-7.0, un escenario de altas emisiones. Claudia Tebaldi, et al., 2021

Algunas razones para la esperanza

Afortunadamente, los métodos de investigación científica están mejorando nuestro conocimiento sobre el clima y sobre el complejo ecosistema general de nuestro planeta, con lo que se están identificando las zonas más vulnerables y se están pudiendo coordinar esfuerzos para reducir los catalizadores del cambio climático.

Los esfuerzos que se están realizando en energías renovables, en fuentes de energía alternativas y en mecanismos para capturar el carbono que las industrias expulsan a la atmósfera ofrecen nuevas opciones a unas sociedades ahora mejor preparadas para este reto.

Al mismo tiempo, las personas están aprendiendo a reducir su impacto climático individual, pues cada vez existe un conocimiento mayor sobre el hecho de que es necesario un esfuerzo global coordinado para lograr impactos significativos. La utilización de vehículos eléctricos y de energías solar y eólica está aumentando hasta alcanzar niveles antes impensables. Y cada vez hay más personas dispuestas a cambiar los modos tradicionales de hacer las cosas para lograr una mayor eficiencia energética, un consumo más sostenible y para consolidar la alternativa de las energías renovables.

Los científicos defienden con pruebas cada vez más sólidas que abandonar el uso de combustibles fósiles tiene ventajas adicionales como una mejor calidad del aire, lo que tiene consecuencias positivas tanto para la salud humana como para la de los ecosistemas. 

Este artículo forma parte de la cobertura de The Conversation sobre la COP26, la conferencia sobre el clima de Glasgow. Siga la cobertura completa en inglés, francés, francés canadiense, bahasa indonesio y español, aquí. 

Fuente:   Betsy Weatherhead Senior Scientist, University of Colorado Boulder

Los bosques tropicales del mundo están perdiendo su capacidad de absorber el CO2 de la atmósfera, mientras que los bosques boreales están absorbiendolo a un ritmo cada vez más rápido, según un estudio.

El nuevo análisis utiliza una combinación de datos de teledetección y modelización para crear una imagen detallada de la pérdida y la ganancia de carbono en todos las biomas de la Tierra desde 1992 hasta 2015. Muestra un cuadro divergente en los dos ecosistemas más importantes del mundo para el almacenamiento de carbono en tierra firme: los bosques tropicales húmedos y los bosques "boreales", que se encuentran en el clima frío de las altas latitudes.

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En los últimos años, países, empresas e instituciones de todo el mundo han fijado objetivos de emisiones "netas" como parte de los esfuerzos para hacer frente al cambio climático.

La necesidad de llegar a cero emisiones de dióxido de carbono (CO2) para frenar el aumento de la temperatura media mundial se debe al largo tiempo que el CO2 permanece en la atmósfera y al tiempo de reacción lento del océano.

Pero, ¿qué pasa con el resultado "final"? La lógica es que las emisiones residuales de CO2 -y de otros gases de efecto invernadero cuya eliminación es difícil o muy costosa- pueden equilibrarse retirando el CO2 directamente de la atmósfera y almacenándolo de forma duradera.

Esto puede conseguirse potenciando los "sumideros" naturales de carbono que eliminan el CO2 de la atmósfera, por ejemplo, plantando árboles o restaurando las turberas y los manglares. Otras formas de eliminar el CO2 de la atmósfera son la captura de CO2 en plantas bioenergéticas o los métodos de ingeniería que capturan el CO2 directamente de la atmósfera y lo almacenan bajo tierra o en productos.

La hipótesis que se suele hacer al equilibrar una emisión de CO2 con una eliminación de CO2 es que "una tonelada de entrada es igual a una tonelada de salida", es decir, que el comportamiento del sistema climático en respuesta a las emisiones y las eliminaciones es "simétrico".

Pero esta suposición no se ha comprobado y, aunque probablemente sea razonable en el caso de pequeñas emisiones y absorciones, parece poco probable que se cumpla en el caso de grandes emisiones y absorciones debido a la naturaleza no lineal del sistema terrestre.

En un nuevo artículo, publicado en Nature Climate Change, demostramos que la respuesta del clima a las emisiones y absorciones es realmente "asimétrica", es decir, que la respuesta del ciclo del carbono y del clima a las emisiones de CO2 no es igual y opuesta a las absorciones de CO2 de la misma magnitud.

Emisiones y absorciones

Hemos optado por probar nuestra hipótesis utilizando un modelo climático global de complejidad intermedia, con una representación simplificada de algunos componentes del sistema climático y ejecutado a una resolución espacial más amplia que los modelos de complejidad total.

La ventaja de esta clase de modelos es que son más rápidos de ejecutar y, por tanto, nos permiten realizar más simulaciones y más largas. La ventaja adicional en este caso es que el modelo no representa la variabilidad atmosférica debida a fenómenos como El Niño y La Niña. Esto hace más fácil detectar la " señal " de la respuesta de la Tierra al cambio de CO2.

En el modelo se ha forzado un "pulso" instantáneo de emisiones y absorciones de CO2 que oscila entre 100.000 y 500.000 millones de toneladas (gigatoneladas o GtC) de carbono, lo que equivale a entre 10 y 50 veces las actuales emisiones mundiales de CO2.

La aplicación de emisiones y absorciones instantáneas es una forma "idealizada" de llevar a cabo el experimento, pero es una práctica habitual en la ciencia del clima, ya que se ha demostrado que la respuesta del clima y del ciclo del carbono es independiente de la tasa de emisión o absorción. Utilizamos 100GtC como el menor tamaño de pulso porque es el mínimo forzamiento que puede aplicarse para que una señal de temperatura sea detectable. Este es el caso incluso de un modelo como el utilizado en este estudio que excluye la variabilidad atmosférica, ya que sigue habiendo variabilidad en el sistema acoplado océano-hielo marino-atmósfera.

A partir de estas simulaciones del modelo descubrimos que el cambio en la concentración de CO2 en la atmósfera es asimétrico.

Puede verse en el gráfico siguiente, que muestra un ejemplo del cambio simulado en las concentraciones atmosféricas de CO2 tras la emisión (línea gris sólida) o la eliminación (línea gris discontinua) de 200GtC. La línea azul representa la diferencia entre ambas, que es ligeramente positiva, lo que indica que el aumento de la concentración atmosférica de CO2 tras una emisión es mayor que el descenso tras una eliminación de la misma magnitud.

Cambio en la concentración atmosférica de CO2 tras una emisión de CO2 (línea gris sólida) y una eliminación (línea gris discontinua) de 200 GtC aplicada a partir de un estado climático en equilibrio con el doble de la concentración atmosférica preindustrial de CO2. El aumento de la concentración atmosférica de CO2 tras una emisión es mayor que el descenso tras una eliminación de la misma magnitud (la línea azul muestra la diferencia). Crédito: Kirsten Zickfeld.

Esta diferencia aumenta cuanto más CO2 se emite o se elimina: desde el 3% para una emisión y eliminación de 100GtC hasta el 18% para una emisión y eliminación de 500GtC (en relación con el cambio del CO2 atmosférico 100 años después de la emisión o eliminación).

Esta conclusión implica que se requiere una eliminación adicional de CO2 para compensar una emisión si se quiere que la concentración atmosférica de CO2 permanezca inalterada. O, en otras palabras, que equilibrar una emisión de CO2 con una eliminación de CO2 del mismo tamaño daría lugar a un mayor nivel de CO2 atmosférico que evitar la emisión de CO2 en primer lugar.

La asimetría en la concentración atmosférica de CO2 es el resultado de las diferencias en la forma en que los sumideros de carbono terrestres y oceánicos responden a las emisiones y a las eliminaciones. Algunos procesos clave que determinan la reacción de estos sumideros no son lineales.

Por ejemplo, el efecto de fertilización del CO2, por el que las plantas producen más biomasa bajo una elevada concentración de CO2 atmosférico, se satura a niveles más altos de CO2 atmosférico. También la capacidad del océano para amortiguar el exceso de CO2 -que es clave para la capacidad del océano de absorber más CO2 de la atmósfera- disminuye a niveles más altos de CO2 atmosférico. Debido a estos y otros procesos no lineales, una emisión da lugar a un cambio en la concentración de CO2 en la atmósfera diferente al de una eliminación del mismo tamaño.

Temperatura

¿Y la temperatura de la superficie? Resulta que la reacción de la temperatura a las emisiones y a las extracciones tiene una menor asimetría. Por ejemplo, hay un dos por ciento de diferencia en las temperaturas 100 años después de una emisión o eliminación de 200GtC, en comparación con el siete por ciento en el caso del CO2 atmosférico.

La razón es que las no linealidades del ciclo del carbono se ven compensadas por otro proceso no lineal, es decir, el del efecto de los cambios en el CO2 atmosférico sobre el equilibrio de la radiación de la Tierra. Como consecuencia, un aumento del CO2 atmosférico tiene un efecto radiativo menor que una disminución del CO2 de la misma magnitud.   

La figura siguiente muestra la respuesta de la temperatura global del aire en superficie a 200GtC de emisiones (línea gris sólida) y de eliminaciones (línea gris discontinua). La diferencia entre ambas (mostrada por la línea azul) revela que la diferencia de temperatura es de signo contrario a la diferencia de concentración de CO2 en la atmósfera: el aumento de temperatura tras una emisión es ligeramente menor que el descenso tras una eliminación de la misma magnitud.

El cambio en la temperatura media global del aire en superficie tras una emisión de CO2 (línea gris sólida) y una eliminación (línea gris discontinua) de 200GtC aplicada a un estado de equilibrio climático con el doble de la concentración atmosférica preindustrial de CO2. El calentamiento tras una emisión es ligeramente menor (línea azul) que el enfriamiento tras una eliminación de la misma magnitud. Crédito: Kirsten Zickfeld.

Sin embargo, hay razones para suponer que el signo de la asimetría de la temperatura dependerá del modelo climático utilizado para realizar las simulaciones. La respuesta de la temperatura a una emisión y a una eliminación de CO2 viene determinada por el efecto radiativo del CO2 mencionado anteriormente, pero también por la absorción de calor por parte del océano y las retroalimentaciones climáticas. El grado en que la combinación de estos procesos compensa la no linealidad de la respuesta del ciclo del carbono varía probablemente de un modelo a otro.

En el mundo real

Entonces, ¿tiene la asimetría encontrada en este estudio implicaciones sobre cómo se equilibran las emisiones y absorciones de CO2 en el mundo real?

Aunque las emisiones y absorciones totales de hasta 500GtC utilizadas en este estudio son coherentes con los escenarios de la literatura, las emisiones y absorciones en estos escenarios se producen simultáneamente y no en "mundos" separados de emisiones y absorciones de CO2.

Como resultado de la aplicación de las emisiones y las absorciones por separado, la concentración atmosférica de CO2 diverge más fuertemente en nuestras simulaciones del modelo de lo que lo haría en el mundo real, amplificando la asimetría.

Sin embargo, las respuestas del ciclo del carbono y del clima difieren mucho entre modelos, y el análisis preliminar de las simulaciones con un conjunto de modelos complejos del sistema terrestre indica que la magnitud de la asimetría del ciclo del carbono y de la temperatura podría ser sustancialmente mayor que la encontrada en este estudio.

En conclusión, los resultados de este estudio sugieren que equilibrar una emisión de CO2 con una eliminación de CO2 podría conducir a un resultado climático diferente al de evitar la emisión de CO2, pero la magnitud de este efecto sigue siendo incierta y requiere una mayor cuantificación

Fuente: Zickfeld, K. et al. (2021) Asymmetry in the climate–carbon cycle response to positive and negative CO2 emissions, Nature Climate Change, doi:10.1038/s41558-021-01061-2