El verano del 2024 llega a su fin como el más cálido nunca antes registrado desde hace 175 años, cuando se comenzaron a recopilar datos meteorológicos. Un récord que ya no resulta algo extraordinario; desde hace cuatro décadas la temperatura del planeta asciende imparable, habiendo incrementado un promedio de 1.45 ºC.
Desviación de la temperatura terrestre y oceánica respecto a la media en agosto de 2024 – NOAAGlobalTemp v6.0.0-20240908
Si bien el año 2023 destacó como el más caluroso, es probable que al finalizar éste las temperaturas experimentadas en todo el planeta sobrepasen a las registradas el año pasado. Lo más alarmante es que no nos hallamos ante un escenario de anomalías meteorológicas que se muestran a través de episodios puntuales o estacionales, sino que son cambios cada vez más constantes y recurrentes fundamentados en la energía atrapada en la atmósfera, cuyo origen está en los altos niveles de gases de efecto invernaderoSi bien la concentración de dióxido de carbono (CO2) en la atmósfera ha ido aumentando de forma constante y acelerada en las últimas décadas, durante ...
Leer más (GEI) presentes.
“El año 2023 nos ha demostrado con total claridad que el cambio climático ya está aquí. Unas temperaturas sin precedentes abrasan la tierra y calientan los océanos, y episodios de fenómenos meteorológicos extremos causan estragos en todo el planeta. Aunque sabemos que esto es solo el principio, la respuesta mundial es claramente insuficiente.” Antonio Gutérres, Secretario General de la ONU.
Incendios forestales, ciclones, olas de calor, lluvias torrenciales, subida del nivel mar o largas sequías son fenómenos cada vez más frecuentes que se desarrollan con inusitada rapidez y furia por todo el planeta; una amenaza que causa sus mayores estragos entre los seres humanos; así como sobre los ecosistemas y en las especies de sus hábitats.
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Para afrontar esta amenaza ambiental de magnitud planetaria resulta primordial vigilar el estado del clima. Con una monitorización precisa de los principales gases que contribuyen al efecto invernadero (dióxido de carbono, metano y óxido nitroso) aún estamos a tiempo de mitigar el cambio climático.
Qué es el efecto invernadero
El efecto invernadero es un fenómeno natural que permite a la Tierra retener el calor proveniente de la luz visible y ultravioleta, entre otras radiaciones solares. Parte de dicha radiación es absorbida por la superficie terrestre, lo que hace que se caliente a un nivel adecuado para el desarrollo de la vida. Sin dicha energía solar, la temperatura media del planeta no ascendería de -18 ºC.
Sin embargo parte de esta radiación, para equilibrar el calor, es devuelta a la atmósfera en forma de radiación infrarroja. Es entonces cuando algunos gases contaminantes, originados por actividades humanas y que permanecen en la atmósfera, entran en acción, absorbiendo parte de dicha radiación infrarroja que, a su vez, es devuelta hacia la superficie terrestre, provocando un calentamiento considerable. El calor ha quedado atrapado por la acción de los gases de efecto invernadero, alterando drásticamente la temperatura adecuada para el desarrollo de la vida en la biosfera y originando el calentamiento global.
Cómo se produce el efecto invernadero
Principales causas del aumento de la concentración de gases de efecto invernadero
Las principales fuentes de contaminantes atmosféricosLa contaminación del aire causada por los contaminantes atmosféricos constituye uno de los problemas ambientales más críticos y complejos a los que nos...
Leer más que contribuyen al efecto invernadero son actividades humanas que liberan una serie de GEI a la atmósfera.
Según el sector del que procedan, las causas que originan la presencia de GEI se pueden clasificar en:
Quema de combustibles fósiles
Industria y generación de energía
Las industrias que utilizan como combustible carbón, petróleo y gas natural, junto a las plantas eléctricas son las mayores fuentes de generación de dióxido de carbono, el principal gas que contribuye al efecto invernadero.
Transporte
Los medios de transporte que emplean combustibles fósiles, como los automóviles, camiones, aviones y barcos, generan grandes cantidades de CO₂.
Agricultura y ganadería
Las actividades agrícolas y ganaderas, generan dos de los principales GEI: metano y óxido nitroso. El metano también se genera en la descomposición anaeróbica de desechos agrícolas y orgánicos en los vertederos. Mientras que el óxido nitroso proviene primordialmente de los fertilizantes sintéticos nitrogenados empleados en agricultura intensiva; así como en determinados procesos industriales.
Deforestación
Las masas de vegetación natural como los bosques poseen una notable capacidad para absorber el CO₂. Su desaparición, como ocurre con la deforestación de la superficie de bosque, favorece que persistan en la atmósfera grandes proporciones de tan nocivo GEI. Los árboles y la vegetación en general, son conocidos como sumideros de carbono, ya que son las estructuras vegetales, junto a los océanos, los agentes naturales que más capturan el CO₂ almacenado en la atmósfera.
Residuos y vertederos
La descomposición de residuos orgánicos en vertederos produce metano debido a la descomposición anaeróbica de materia orgánica. De igual manera, la incineración de residuos derivados del petróleo libera múltiples contaminantes al aire entre los que se incluye el CO₂.
Procesos industriales
Algunas actividades industriales como la producción de cemento, acero, productos químicos y otros materiales liberan grandes cantidades de CO₂ y otros gases como el óxido nitroso y los fluorocarbonos.
Uso de productos químicos industriales
Los gases fluorados, clorofluorocarbonos (CFC), hidrofluorocarbonos (HFC) y perfluorocarbonos (PFC), se emplean en productos químicos como refrigerantes, aerosoles y espumas. Su liberación al aire es muy peligrosa ya que son GEI muy potentes. No obstante, su concentración en la atmósfera es menor en comparación con el dióxido de carbono y el metano.
Gases de efecto invernadero más comunes
La importancia de medir los gases de efecto invernadero
La supervisión de los contaminantes atmosféricos, principalmente originados por actividades antropogénicas, debe fundamentarse en datos exactos y precisos para evaluar correctamente el impacto de los GEI en el estado global del clima. Así lo han confirmado más de un centenar de expertos mundiales procedentes de 48 países, reunidos por el IPCC (Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático) en Ispra (Italia) en el Centro Común de Investigación de la Comisión Europea.
El mayor desafío al que nos enfrentamos, según el investigador Giacomo Grassi, lo suponen “las diferencias sorprendentes en las estimaciones de los flujos antropogénicos de CO2 frente a los inventarios nacionales de gases de efecto invernadero utilizados para evaluar el cumplimiento de los objetivos climáticos nacionales”. Estos han de seguir las directrices de marcos internacionales como el Acuerdo de París, los presupuestos globales de carbono (persiguen un equilibrio entre la cantidad de CO₂ producida por la industria, los hogares y el resto de sectores de la economía y las actividades que lo eliminan de la atmósfera) y los informes de evaluación del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático.
La medición de los flujos y concentraciones de gases contaminantes como el dióxido de carbono, metano y óxido nitroso, que son las tres emisiones principales que contribuyen al cambio climático, debe basarse en datos sólidos y coherentes. De esta manera, con la recogida de datos fiables y su análisis posterior se puede evaluar de una manera precisa el estado global del clima.
Para ser efectivas en la acción climática global,las políticas nacionales e internacionales han de basarse en los datos que sustentan las investigaciones científicas. Son datos que, una vez analizados, aportan un recurso sólido y transparente que apoya, no sólo la innovación tecnológica y la certificación de productos, sino también el desarrollo de normas y prácticas reguladoras ante el calentamiento global.
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Más ciencia por el clima
En el ámbito de la investigación científica, la recopilación de datos sobre los GEI resulta crucial para entender y mitigar el cambio climático. Estos datos permiten a los científicos modelar y predecir los cambios en el clima, evaluar el impacto de las actividades humanas y desarrollar estrategias para reducir las emisiones.
Por ejemplo, la agricultura es una fuente significativa de gases contaminantes como el metano y el óxido nitroso, para lo que organismos como la FAO (Food and Agriculture Organization of the United Nations) elabora guías con las que estimar con precisión las emisiones en este sector; asimismo incluye prácticas para reducir la contribución de las actividades agrícolas a la presencia de gases de efecto invernadero en la atmósfera.
“Avances científicos y tecnológicos revolucionarios, como la modelización climática de alta resolución, la inteligencia artificial y la predicción inmediata, pueden impulsar la transformación que permitirá alcanzar los ODS. Además, lograr que las alertas tempranas protejan a toda la población de aquí a 2027 no solo salvará vidas y medios de subsistencia, sino que también contribuirá a salvaguardar el desarrollo sostenible». Petteri Taalas, Secretario General de la Organización Meteorológica Mundial (WMO).
Además, disponer de datos abiertos es fundamental para medir adecuadamente la huella de carbonoEn un mundo cada vez más afectado por el cambio climático, comprender cómo nuestras acciones cotidianas contribuyen a su agravamiento se ha vuelto funda...
Leer más y, basándose en ellos, fomentar la transparencia y la acción colectiva. En Europa, el uso de datos abiertos ya ha contribuido a un ahorro significativo de energía y costes.
La ciencia posee, por tanto, un papel primordial para avanzar ante la urgencia extrema que requiere la acción climática. Así la Organización Meteorológica Mundial (WMO por sus siglas en inglés) ha puesto en marcha un programa de vigilancia de los gases de efecto invernadero, Global Greenhouse Gas Watch (G3W), con el que invita a colaborar a expertos mundiales en un esfuerzo integrado y común para vigilar los GEI presentes tanto a nivel espacial como en la atmósfera en contacto con la superficie terrestre.
El análisis de los datos obtenidos durante la medición y control de los niveles de los principales GEI es crucial para la modelización. Esto permite desarrollar estrategias de acción climática alineadas con el Acuerdo de París y las medidas de mitigación adoptadas por 197 países en la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CMNUCC) con el objetivo de estabilizar las concentraciones de gases de efecto invernadero en la atmósfera.
La urgente necesidad de reducir las emisiones globales de GEI, para alcanzar un futuro de emisiones netas cero, requiere de un esfuerzo conjunto a nivel global. La recopilación y análisis de datos es, por lo tanto, un pilar imprescindible en la lucha contra el calentamiento global. Su vigilancia y verificación es la herramienta que permite a un país evaluar la eficacia de sus acciones climáticas.
En el punto intermedio de la Agenda 2030, la ciencia es clara: el planeta está muy lejos de cumplir sus objetivos climáticos. United in Science 2023 Inform. WMO.
Medir y modelar el clima del futuro
La monitorización precisa de los principales gases que contribuyen al efecto invernadero, como el dióxido de carbono (CO2), el metano (CH4) y el óxido nitroso (N2O), es crucial para avanzar hacia un futuro climático seguro. Mejorar la precisión y fiabilidad en la monitorización del dióxido de carbono, metano y óxido nitroso permitirá verificar datos y desarrollar modelos como un método sólido y eficaz en el que fundamentar las políticas climáticas a nivel nacional, regional y local, avanzando así de manera global por la consecución de resultados ante el cambio climático.
Si bien, cada vez hay más preocupación por las consecuencias de los gases de efecto invernadero en la atmósfera, también hay más acuerdos internacionales para inventariar de forma precisa las fuentes de donde provienen y los niveles de sus emisiones.
Por ejemplo, respecto al más importante de los gases de efecto invernadero, el CO2, existen varios conjuntos de datos internacionales que informan sobre la producción y el procesamiento de combustibles fósiles, y con ellos se constituye la base de los inventarios de emisiones. Combinados con datos sobre el contenido de carbono de los diversos combustibles y productos industriales, estos conjuntos de datos permiten realizar estimaciones razonables de las emisiones nacionales anuales de CO2.
“Si bien las emisiones de dióxido de carbono están disminuyendo en algunas regiones, incluidas Europa y Estados Unidos, siguen aumentando en general… La acción global para reducir el consumo de combustibles fósiles no está sucediendo lo suficientemente rápido como para prevenir los impactos peligrosos del cambio climático”. Global Carbon Budget 2023 Report.
No obstante, aunque es igual de importante, resulta más complicado estimar las emisiones de gases que contribuyen al efecto invernadero a menor escala nacional y temporal. Dichas estimaciones, con frecuencia, se obtienen de datos indirectos como la densidad de población, las observaciones satelitales de luces nocturnas o los recuentos de tráfico vial para estimar las emisiones urbanas o en determinadas áreas geográficas. Es por esta razón que deben establecerse límites claros para los inventarios y comprender la incertidumbre de las emisiones inventariadas.
De igual manera, los datos recabados de una manera precisa y fiable apoyan la investigación científica que busca entender mejor los complejos procesos climáticos y sus efectos sobre los ecosistemas. La información detallada sobre las fuentes de emisión y su variabilidad temporal también es esencial para la creación de modelos climáticos más precisos, que son herramientas clave para la predicción y la planificación a largo plazo.
En resumen, la recopilación de datos no solo es importante para la acción climática actual, sino también para preparar a la sociedad y actividades humanas en su adaptación a los cambios futuros y, gracias a ello, minimizar los riesgos sobre las personas y el entorno asociados al cambio climático.
Cómo medir los gases de efecto invernadero
La recopilación de datos sobre GEI se realiza a través de una variedad de métodos que incluyen tanto la recopilación de datos existentes como la generación de nuevos datos.
Estaciones de monitorización atmosférica
Las estaciones de monitorización atmosférica son fundamentales en la medición de los GEI al proporcionar datos continuos y en tiempo real sobre la concentración de estos gases en la atmósfera. Estas estaciones están ubicadas estratégicamente en áreas urbanas, rurales, y remotas para capturar una imagen completa de las emisiones globales y regionales. Una estación de monitorización típica está equipada con una variedad de analizadores especializados para detectar los principales gases responsables del efecto invernadero. Los instrumentos más comunes incluyen espectrómetros de absorción infrarroja no dispersiva (NDIR), espectroscopia láser de diodo ajustable (TDLAS) o cromatografia de gases.
Imágenes satelitales
La integración de datos de múltiples fuentes y tecnologías también permite la creación de modelos climáticos más precisos, que son herramientas clave para la predicción y la planificación a largo plazo.
Por esta razón, se emplean métodos indirectos como el análisis de imágenes satelitales que pueden indicar niveles de gases en áreas extensas y remotas.
Una columna de metano de al menos 4,8 kilómetros de largo se eleva hacia la atmósfera al sur de Teherán, Irán. El penacho, detectado por la misión Earth Surface Mineral Dust Source Investigation de la NASA, procede de un importante vertedero, donde el metano es un subproducto de la descomposición. Créditos: NASA/JPL-Caltech
Los satélites pueden llevar a bordo instrumentos como espectrómetros que miden la luz solar reflejada y absorbida por la Tierra, proporcionando datos sobre la concentración de gases como el CO2, CH4 y N2O.
La tecnología LIDAR (Detección y Rango de Luz) también se ha integrado en plataformas satelitales. Estos sistemas emiten pulsos de láser hacia la atmósfera y miden la luz reflejada para calcular las concentraciones de gases. Los satélites equipados con LIDAR pueden realizar estudios a gran escala de la atmósfera y la superficie terrestre ayudando a obtener una visión más amplia de las tendencias globales en la calidad del aireLa calidad del aire se refiere al estado del aire que respiramos y su composición en términos de contaminantes presentes en la atmósfera. Se considera b...
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Inventarios de gases de efecto invernadero
Los inventarios nacionales de gases de efecto invernadero también son una fuente crucial de datos en un periodo de tiempo determinado (suele ser de un año). Son datos obtenidos según metodología estandarizada por el IPCC que resultan fundamentales. Se compilan a partir de estadísticas de energía, datos industriales y otras fuentes que cuantifican las emisiones de las actividades humanas.
Dichos inventarios se utilizan para verificar que cada país cumpla con los tratados internacionales por la acción climática como el Acuerdo de París. De igual modo, los inventarios sirven para que cada país pueda evaluar la eficacia de sus políticas climáticas y las readapten para cumplir con los objetivos establecidos a nivel global.
Estos métodos se complementan con modelos computacionales que estiman emisiones basados en factores de emisión y datos de actividad. La adaptación de los datos para su uso en inventarios es un proceso meticuloso que asegura la coherencia y la comparabilidad a lo largo del tiempo y entre diferentes regiones.
Estaciones de monitorización basadas en sensores
Las estaciones de monitorización basadas en sensores juegan un papel fundamental en la detección temprana de fugas y emisiones localizadas, especialmente en sectores industriales. Si bien, estas estaciones, utilizadas para la monitorización de calidad del aire, no son útiles para medir directamente las concentraciones de GEI en la atmósfera a gran escala, resultan esenciales para su detección porque permiten a las industrias identificar fugas en tiempo real y detectar procesos ineficientes que podrían estar generando emisiones adicionales.
Por ejemplo, los sensores de bajo coste y de alta precisión de Kunak, instalados en los perímetros de infraestructuras industriales, permiten identificar fugas de metano en vertederos o en instalaciones de procesamiento de gas.
Este tipo de tecnología ayuda a las empresas a actuar rápidamente, minimizando las emisiones fugitivas y optimizando sus procesos. Estos sensores contribuyen indirectamente a la mitigación de los GEI al reducir las fugas no controladas y optimizar los procesos industriales. En definitiva, permiten un control más eficiente de las emisiones en tiempo real, lo que es crucial para cumplir con los objetivos climáticos globales.
Otros métodos
Otra tecnología importante es la técnica Eddy Covariance, un método científico que mide los flujos de los gases entre la superficie de la Tierra (suelo, agua y vegetación) y la atmósfera para determinar el intercambio de gases entre ellas. Esta técnica es especialmente útil para estudiar los sumideros y fuentes de gases de efecto invernadero a través de la fluctuación (turbulencias o eddies) que circulan verticalmente entre la Tierra y la atmósfera transportando gases, vapor de agua y energía.
Además, las técnicas isotópicas con nitrógeno 15 y carbono 13 se utilizan para rastrear el movimiento y el origen de las emisiones de gases, lo que es esencial para desarrollar prácticas agrícolas sostenibles y climáticamente inteligentes.
La combinación de estas tecnologías proporciona una imagen completa y precisa de los niveles de gases de efecto invernadero, lo que es crucial para la toma de decisiones informadas ante el cambio climático.
Acción por el clima
No hay tiempo que perder para que los principales responsables, los países con mayores ingresos (constituyentes del G20 y responsables de casi el 70% de las emisiones globales de gases de efecto invernadero) tomen acción.
Medidas más ambiciosas son urgentes y necesarias para alcanzar los objetivos climáticos que requieren una reducción de dichos gases del 28% para el año 2030. Lograr esta meta es fundamental para avanzar en la acción climática que asegure un clima saludable para la vida en el planeta.
Referencias
- Poulter, B., Canadell, J., Hayes, D. and Thompson, R. Balancing Greenhouse Gas Budgets. Eds. Elsevier. May 2022.
- Janssens-Maenhout, G., et.al, 2020. Toward an Operational Anthropogenic CO2 Emissions Monitoring and Verification Support Capacity. Bull. Amer. Meteor. Soc., 101, E1439–E1451, https://doi.org/10.1175/BAMS-D-19-0017.1
- Grassi, G., et.al, 2023. Harmonising the land-use flux estimates of global models and national inventories for 2000—2020. Earth System Science Data, 15, 3 (1093—1114). https://essd.copernicus.org/articles/15/1093/2023/
- World Meteorological Organization, et.al. United in Science 2023 Inform. https://library.wmo.int/records/item/68235-united-in-science-2023
- Friedlingstein, P. et.al, Global Carbon Budget 2023. Earth System Science Data. 15, 12 (5301—5369). https://essd.copernicus.org/articles/15/5301/2023
