Usted no se lo cree

“Ken Caldeira has shown… that a molecule of CO2 generated by burning fossil fuels will, in the course of its lifetime in the atmosphere, trap a hundred thousand times more heat than was released in producing it.^[1]” — Elizabeth Kolbert, New Yorker magazine, November 2006

Relación entre gases emitidos, concentración en la atmósfera y temperatura resultante

Veamos la correspondencia entre el incremento de la temperatura media de la Tierra, a qué concentración de dióxido de carbono corresponde y el nivel de emisiones que la provoca.

Perturbación y respuesta del sistema climático

En el sistema climático de la Tierra definido en un post anterior hay que distinguir entre la perturbación al sistema, a saber, el nivel de ‘forzamiento’ al que es sometido el sistema por los gases de efecto invernadero, y la respuesta del sistema, a saber, las variables que responden a este forzamiento.

Perturbación y respuesta del sistema climático

Lo que causa hoy el forzamiento climático (perturbación) fuera de los márgenes de los últimos 10.000 años no es la posición relativa de la Tierra respecto al sol^[2], fenómeno éste que ha dado lugar a los ciclos glaciales-interglaciales, sino los gases de efecto invernadero añadidos (emitidos) a la atmósfera por la actividad humana, cuya concentración ha aumentado con respecto al promedio de la era preindustrial^[3]. Pero lo que actúa ahora sobre el sistema climático, perturbándolo (forzándolo) respecto a este (supuesto) óptimo, mientras otras posibles perturbaciones se mantienen constantes (intensidad solar, que ahora se encuentra en mínimos, erupciones volcánicas, etc) es la concentración de estos gases en la atmósfera. La respuesta del sistema climático de la Tierra que mejor sabemos medir es la temperatura media de la Tierra.

Hasta hace unos 250 años, la concentración de dióxido de carbono se mantuvo prácticamente estable, alrededor de las 280 partes por millón en volumen (ppmv) en los 10.000 años anteriores, una vez cesó la influencia de la última desglaciación. La respuesta del sistema climático de la Tierra a esta concentración estable de dióxido de carbono fue mantener la temperatura casi constante alrededor de 15,0 ºC, valor que consideramos óptimo. Diversos fenómenos de menor importancia han hecho variar la temperatura en ±0, 5 ºC alrededor de esos 15 ºC^[4] (1). Esto es lo que podemos denominar ‘zona climática segura’.

Atrás en la respuesta

Si andamos un paso atrás en la perturbación al sistema nos damos cuenta de que son las emisiones a la atmósfera de estos gases lo que hace variar su concentración. Y un paso más adelante de la respuesta del sistema se encuentran los impactos directos que la variación de temperatura provoca en el planeta, en forma de 1) intensificación de la frecuencia de los fenómenos meteorológicos extremos, tales como olas de frío o calor, lluvias torrenciales, sequías prolongadas y pérdida de biodiversidad, y 2) la fusión de las masas de hielo.

En un nuevo paso atrás en la perturbación podemos decidir hablar de emisiones de carbono (C) en lugar de emisiones de dióxido de carbono (CO2). Veremos después la importancia que esto tiene.

Consecuencias de la respuesta del sistema

Y si ahora vamos un paso más adelante en las respuestas, nos damos cuenta de que los impactos en forma de olas de calor y sequías prolongadas llevan a una diversidad de impactos indirectos, como son la mayor frecuencia e intensidad de los incendios forestales, y que la fusión de los hielos comporta un aumento del nivel del mar^[5], entre otros impactos, de mayor o menos intensidad o duración, que se suceden unos a otros.

De modo que se puede establecer una correspondencia, por ejemplo, entre la cantidad de carbono emitida a la atmósfera y el nivel del mar^[6].

Cuidado con las cifras

La importancia de los demás gases distintos del CO2

Es interesante en este punto saber que todos los gases de efecto invernadero distintos del CO₂ tienen un ‘poder invernadero’ (Global Warming Potential, o potencial de calentamiento global, que en español se conoce por ‘Índice GWP’) superior al del CO₂, aunque su tiempo de permanencia en la atmósfera sea casi siempre menor. Entonces lo que se hace es atribuir a cada gas un valor de efecto invernadero tomando el CO₂ como base. Por ejemplo, al metano (CH₄, o gas natural) se le atribuye un poder invernadero de 25 para un tiempo de vida de 100 años (2).

En definitiva, lo que esto significa es que, si pudiéramos sustituir el metano por CO₂, habría que añadir 25 veces la cantidad de metano original para que la perturbación sobre el sistema climático fuera la misma que cuando había metano. Esto tiene la ventaja de poder hablar sólo en términos de CO₂, y poder considerar que en la atmósfera hay determinada cantidad de CO₂ ‘equivalente’, o CO₂eq (3).

Concentración de otros gases de efecto invernadero

Tiene esta ventaja pero algunos inconvenientes: uno es que enmascara la existencia de esos otros gases, que contribuyen también poderosamente al efecto invernadero. Otro inconveniente es que, a diferencia del CO2, cuyo índice GWP se considera constante a efectos prácticos, el de los demás gases varía según el tiempo que lleven en la atmósfera^[7].

Otro inconveniente más cotidiano es que, al hablar de la concentración máxima de CO₂ en la atmósfera, se confunde el CO₂ con el CO₂eq. Así, las concentraciones máximas con las que se ha trabajado en el entorno político, medidas en partes por millón en volumen, lo son en CO₂ equivalente, cosa que intuyo que muy pocas personas deben saber. Pero cuando se habla de la concentración actual de CO₂ en la atmósfera, lo que se suele mencionar es el CO₂ propiamente dicho, ‘tout court’.

Importante: La concentración de dióxido de carbono presente en la atmósfera, que en 2005 era de 379 ppmv (hoy son 387 ppmv), pasa a ser de 455 ppmv de CO2eq, es decir, cuando se consideran los demás gases (4). Y cuando se plantea que el margen seguro de concentración de CO₂ está por debajo de las 350 ppmv, este valor está expresado en CO₂eq. Luego hemos superado ya, con mucho, el valor seguro de concentración. Bastante más de lo que habitualmente se cree.

Sin embargo, falta un detalle crucial. A la atmósfera no sólo emitimos gases de efecto invernadero, sino también partículas microscópicas que provocan el efecto contrario. En concreto, reflejan una parte de la radiación solar hacia el espacio. Esa parte de energía no incide sobre la tierra, y ésta se calienta menos de lo que lo haría si estos polvos no existieran. Son algunos de los productos de las combustiones incompletas, denominados aerosoles, y que crean el denominado oscurecimiento global. En particular, los aerosoles reflectores más importantes son los sulfatos generados por las emisiones de SO₂ derivadas de la combustión del carbón para la generación de electricidad^[8] (5).

La importancia del CO₂eq reside en que, del total del calentamiento del efecto invernadero, sólo algo más de la mitad alrededor del 60%, corresponde al CO₂ propiamente dicho (6). Acabemos redondeando la jugada. ¿Por qué entonces todo el mundo habla de CO₂ en lugar de CO₂ equivalente?

Se da la circunstancia de que algunos aerosoles, que frenan el calentamiento, lo hacen casualmente en una cantidad prácticamente igual que los gases distintos del CO2 (7). ¿Tema resuelto? Todavía no.

Recordemos la entrada relativa al ‘oscurecimiento global’. Si cesaran las emisiones de todo tipo a la atmósfera, casi todos los gases permanecerían… ¡menos los aerosoles! Su tiempo de permanencia en la troposfera, parte inferior de la atmósfera, es de pocos días. Puesto que son las centrales de energía eléctrica a base de carbón las que emiten más CO2 por kW generado, éstas deberían ser las primeramente afectadas, pero también son, precisamente, las que emiten los aerosoles reflectantes.

Vemos pues que la contaminación atmosférica y las emisiones de dióxido de carbono, en términos de limitar el incremento de temperatura, están íntimamente relacionados.

Así pues, conclusión a recordar:

Importante: Siendo necesario reducir las emisiones de dióxido de carbono en una cantidad próxima a cero cuanto antes, no es posible reducirlas sin reducir simultánea y severamente los demás gases de efecto invernadero, o el propio CO2 en mucha mayor proporción (8).

El caso es que si se aplicaran completamente las recomendaciones resultantes de la Conferencia de Bali, la temperatura aumentaría en lugar de disminuir (9). Por otra parte, algunos estudios indican incluso que el efecto de compensación de los sulfatos podría invertirse a partir de mitad del siglo, pasando a predominar los aerosoles de efecto invernadero sobre los aerosoles reflectantes, con especial afectación en el Mediterráneo, entre otras regiones (10).

Carbono y dióxido de carbono

Para terminar con este asunto clave, y una vez estamos hablando de CO₂ equivalente, cabe hablar de cuánto carbono equivalente está contenido en esa cantidad de CO₂ equivalente, ahora medido en unidades de peso.

La relación entre el peso del CO₂ y el peso del carbono está en función del peso molecular de ambas sustancias: (12+2*16) /12. Así, para pasar de CO₂ a C, es decir, cuánto carbono, en unidades de peso, hay en determinada cantidad de CO₂, es preciso dividir por 3,67. A la inversa, multiplicar por 3,67. Cuidado porque no hay un criterio unificado acerca de esto, y es fácil confundirse.

Finalmente, esta complicación vale la pena porque nos lleva a una medida muy útil en términos políticos y de mucha mejor comprensión ciudadana: ¿cuánto carbono equivalente virtual podemos depositar en la atmósfera para que la temperatura media no supere determinado umbral? A esto se le denomina el ‘enfoque presupuestario’ (budget approach), que la oficina alemana de cambio climático acaba de desarrollar (11).

(Continuará)

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Notas

[1] Ken Caldeira ha demostrado que una molécula de CO2 generada en la quema de combustibles fósiles atrapará, en el curso de su tiempo de vida en la atmósfera, 100.000 veces más calor que el que generó cuando fue emitido

[2] Son los denominados ‘Ciclos de Milankovitch’

[3] Ahora tocaría dirigirnos hacia una nueva glaciación, pero la hemos frenado e invertido la tendencia

[4] La denominada ‘Anomalía Térmica Medieval’ y la ‘Pequeña Edad de Hielo’ fueron fenómenos locales, del hemisferio norte, mientras en el hemisferio sur la temperatura variaba en sentido contrario (12)

[5] El aumento del nivel del mar se produce también por expansión térmica por efecto directo de la temperatura.

[6] James Lovelock dice que el nivel del mar es como el termómetro del planeta enfermo
[7] Este concepto de GWP, que resulta ilustrativo, resulta sin embargo de difícil tratamiento científico debido a la diferencia, también, en el tiempo de permanencia de los distintos gases, para lo cual se están proponiendo métricas más adecuadas (13).

[8] Dos tipos de aerosol, el dióxido de azufre y los óxidos de nitrógeno, están en el origen de la lluvia ácida (llueve ácido sulfúrico diluido). Sigue presente todavía en los países que no tienen un reglamentación que obligue a filtrar el SO2 a todas las centrales de generación de energía eléctrica a base de carbón, como hizo Europa en los años 80 y, sólo parcialmente, más tarde, los Estados Unidos.

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