La contradicción de las emisiones de CO2

En el artículo publicado en Climate Connections,  se plantea la interrogante sobre las emisiones de CO2, e indica que se estabilizaron entre 2014 y 2016. Pero el crecimiento anual de CO2 en la atmósfera aumentó más de un 50 por ciento por encima de las décadas pasadas. Esto lleva a una total contradicción que trata de develar en el análisis de las investigaciones pasadas y presentes sobre las mediciones de CO2.

Es en 2015, los que habitamos la tierra, unos 7.500 millones de nosotros, descargamos 36.000 millones de toneladas de dióxido de carbono en el aire desde muchos tubos de escape y chimeneas. Eso es aproximadamente la misma cantidad de gas que calienta el planeta emitió en 2014, y la cifra se mantuvo prácticamente sin cambios en 2016.

Después de un siglo de crecimiento exponencial en la masa de dióxido de carbono expulsado al aire, la nivelación de la producción sorprendió a muchos observadores. Se explica en parte por la sustitución generalizada de gas natural por carbón en la producción de electricidad y por el uso ampliado de la energía eólica y solar.

Aunque la cantidad de CO2 expulsado al aire se estabilizó en 2015, la cantidad acumulada en la atmósfera no disminuyó. Más bien, se disparó. De hecho, la concentración del gas aumentó ese año en 3 partes por millón (ppm), un 50 por ciento más que en el año anterior y el aumento anual promedio de las cuatro décadas anteriores. Los investigadores no habían observado un aumento tan grande desde que comenzaron las mediciones sistemáticas de CO2 en la atmósfera en 1958. La cantidad de CO2 en el aire probablemente no había aumentado tanto en un solo año desde al menos el final de la última edad hielo- hace 10,000 años.

El CO2 extra provenía de los bosques tropicales del mundo. A partir de finales de 2014 y con una duración de 19 meses, el fenómeno de El Niño más fuerte registrado en más de 50 años calentó y secó los trópicos, aumentando los incendios forestales, ralentizando el crecimiento de los árboles y acelerando la descomposición de la vegetación muerta, liberando miles de millones de toneladas adicionales de CO2 al aire. Los autores de ese artículo de 2017 también informaron una sorpresa: no todos los bosques tropicales reaccionaron ante El Niño de la misma manera, un hallazgo que dicen los coautores podría ayudar a mejorar los modelos climáticos.

Los bosques probablemente se recuperaron en 2017, y la tendencia de crecimiento de CO2 parece haber vuelto a su promedio a largo plazo. Pero el incidente puede anticipar un mecanismo preocupante que el cambio climático podría desencadenar permanentemente, dice Junjie Liu, autor principal del artículo y científico del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California. Muchos modelos climáticos proyectan que las condiciones cálidas y secas en los trópicos, como las de 2015 y principios de 2016, serán más comunes a finales de este siglo. Los resultados informados en su artículo sugieren que en el futuro, los trópicos "pueden liberar más carbono a la atmósfera o absorber menos", acelerando la acumulación de dióxido de carbono en la atmósfera y acelerando aún más el calentamiento.

Por cada cuatro toneladas de CO2 creadas en la combustión de combustibles fósiles, solo se acumulan dos toneladas en la atmósfera. Una tonelada se disuelve rápidamente en agua de mar y finalmente se hunde. Los bosques absorben una segunda tonelada, y los árboles transforman el gas por fotosíntesis en compuestos ricos en carbono como el azúcar y la celulosa, algunos de los cuales quedan secuestrados permanentemente en el suelo.

"La naturaleza nos ha hecho un favor fantástico", reduciendo a la mitad la cantidad de CO2 acumulado en la atmósfera, dice Scott Denning, de la Universidad Estatal de Colorado, un científico atmosférico que no participa en el estudio.

Es probable que esa absorción oceánica continúe sin obstáculos en las próximas décadas, dice Denning. El futuro de la absorción forestal es menos seguro. Los investigadores han intentado durante años pronosticar si el cambio climático dañará los bosques e interrumpirá este proceso crítico de secuestro de carbono.

Los bosques en regiones templadas y tropicales absorben dióxido de carbono y un cambio climático moderado. Pero muchos científicos del clima dicen que los bosques tropicales, incluso en las selvas del Amazonas, el Congo y el sudeste asiático, son los más propensos a experimentar una menor ingesta de carbono. Las consecuencias, si se alivian, serían graves. En un año promedio, los bosques tropicales primarios absorben casi 5 mil millones de toneladas de CO2, según las cifras publicadas en un estudio ampliamente citado. Algunas investigaciones sugieren que este sumidero de carbono absorbe cada vez menos, pero la evidencia es cuestionada. La gran escala y la pobre infraestructura de los bosques tropicales han obstaculizado los intentos de determinar cómo se comportan.

El artículo de Science de 2017 se basó en algunas de las primeras mediciones del espacio de dióxido de carbono atmosférico. Esa investigación casi no sucedió. El 24 de febrero de 2009, la NASA lanzó un cohete Taurus coronado por el Observatorio Orbital de Carbono (OCO), un satélite diseñado para medir con precisión la cantidad de CO2 sobre parches de la superficie de la Tierra tan pequeña como un kilómetro cuadrado en el área. El satélite debía volar sobre los polos en órbitas que cambiaban sistemáticamente, pasando sobre todo el planeta cada 16 días. Con una gran cantidad de cálculos numéricos, los investigadores habían planeado convertir el patrón de lecturas en mapas completos de las fuentes y sumideros de gas del mundo.

Pero el cohete no funcionó justo antes de empujar la nave espacial del tamaño de un refrigerador a la órbita, y el satélite cayó al Océano Índico. Uno de los 16 coautores del artículo de Science , David Schimel, un experto líder en el ciclo del carbono, la circulación de carbono entre la atmósfera y los depósitos en la Tierra, observó con horror la transmisión en vivo del lanzamiento de la NASA.

La NASA inmediatamente se comprometió a construir un reemplazo. Cinco años y medio después, a mediados de 2014, la agencia lanzó con éxito el gemelo del satélite, apodado OCO-2. Desde entonces, el orbitador ha dado vueltas alrededor de la Tierra unas 20,000 veces, haciendo cientos de millones de lecturas de CO2.

La cámara orbital especializada de OCO-2 ofrece a la comunidad científica una nueva herramienta poderosa. Investigaciones previas, dice Liu, habían tratado los bosques tropicales "como una caja, como una sola región". Pero ahora pueden mirar dentro de la caja cómo las diferentes selvas tropicales responden a las diferencias anuales en el clima.

Tres mecanismos juntos determinan el impacto de un bosque en el CO2 atmosférico. El crecimiento de los árboles absorbe el gas. Los otros dos, descomposición e incendios forestales, lo desprenden. Numéricamente, la cantidad neta de CO2 absorbida por un parche de tierra es igual a la cantidad absorbida por el crecimiento de los árboles menos la suma liberada por la descomposición y el fuego.

El equipo de investigación determinó el crecimiento de las plantas midiendo la cantidad de luz emitida en una longitud de onda específica emitida por las plantas que participan en la fotosíntesis. El equipo de OCO-2 no había sido diseñado para este trabajo, pero fortuitamente, los científicos pudieron convencerlo para que reuniera la información necesaria.

Los investigadores determinaron dónde los incendios habían liberado CO2 con los datos recopilados por el satélite Terra de la NASA, una nave espacial que había estado orbitando durante casi 20 años. También había sido diseñado para un propósito diferente: su detector de contaminación mide los niveles de monóxido de carbono cerca del suelo, un indicador sensible de fuego. Los científicos determinaron matemáticamente la descomposición de las plantas a partir de las otras mediciones.

Debido a que OCO-2 toma mediciones con una resolución espacial fina, los científicos discernieron que los bosques tropicales en América del Sur, África y Asia representaban aproximadamente un tercio del CO2 adicional agregado a la atmósfera. Más importante aún, aprendieron que los mecanismos que causaron este cambio variaban de un bosque a otro:

En la Amazonía, casi la totalidad de los 4 mil millones de toneladas adicionales de CO2 liberadas provenían del debilitado crecimiento de las plantas.

En Asia, los incendios liberaron la mitad del CO2 extra, probablemente de bosques de turberas degradados que habían sido drenados y desecados. 

Y en el Congo, donde, a diferencia de los bosques amazónicos y asiáticos, El Niño no impidió la lluvia, la mayor parte del CO2 extra liberado provenía del aumento de la descomposición de las plantas.

"Estudios anteriores sugirieron que un solo proceso dominante determinaba la variabilidad de un año a otro en el ciclo del carbono de la Tierra", dice Liu. "Eso no es compatible".

Scott Denning, del estado de Colorado, dice que esta conclusión está ayudando a los modeladores climáticos con la tarea crucial de pronosticar el comportamiento de los bosques tropicales en las próximas décadas. "Si no conseguimos los mecanismos correctos", dijo, "haremos las predicciones equivocadas".