Los gases de efecto invernaderoLos gases de efecto invernadero (GEI) son gases, naturales o generados por la actividad humana, que retienen el calor en la atmósfera terrestre y regulan ...
Leer más (GEI), como el dióxido de carbono (CO2)El dióxido de carbono (CO2) es un gas que se encuentra de manera natural en la atmósfera y desempeña un papel crucial en los procesos vitales del planet...
Leer más, el metano (CH4)El metano, conocido químicamente como CH4, es un gas dañino para la atmósfera y los seres vivos porque tiene gran capacidad de atrapar el calor. Es po...
Leer más y el óxido nitroso (N2O), retienen el calor en la atmósfera, intensificando el efecto invernadero y provocando el calentamiento global. La monitorización de estos gases con alta precisión es esencial para una acción climática eficaz, el cumplimiento de los objetivos internacionales y la protección de los ecosistemas y la salud humana.
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 invernadero (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.
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.
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¿Qué son los gases de efecto invernadero y cómo afectan al planeta?
Definición y función natural de los GEI
Los gases de efecto invernadero (GEI) son gases presentes de forma natural en la atmósfera terrestre que tienen la capacidad de atrapar el calor y regular la temperatura del planeta. Actúan como una manta térmica que permite que la radiación solar llegue a la superficie, impidiendo que parte de la radiación infrarroja emitida por la Tierra escape de nuevo al espacio.
Los principales gases de efecto invernadero naturales son el dióxido de carbono (CO2), el metano (CH4), el óxido nitroso (N2O), el ozono (O3) y el vapor de agua (H2O). Sin su efecto moderador, la temperatura media global sería de unos –18 °C, haciendo imposible la vida tal y como la conocemos.
Por tanto, el efecto invernadero no es en sí mismo negativo. Es un proceso natural esencial que mantiene la Tierra lo suficientemente cálida para sostener los ecosistemas, la agricultura y la biodiversidad.
Cómo se produce el efecto invernadero
Este fenómeno ocurre cuando la radiación solar (luz visible y ultravioleta) atraviesa la atmósfera y calienta la superficie terrestre. La superficie calentada emite entonces energía de nuevo hacia el espacio en forma de radiación infrarroja.
Parte de esta radiación saliente es absorbida y reemitida por los gases de efecto invernadero, lo que provoca que el calor quede atrapado en las capas inferiores de la atmósfera. Este equilibrio entre la energía que entra y la que sale es lo que mantiene el clima del planeta estable.
Sin embargo, cuando la concentración de GEI aumenta debido a las actividades humanas, este equilibrio natural se altera, lo que provoca que más energía permanezca en la atmósfera y conlleve un aumento de la temperatura global.
Influencia humana: GEI antropogénicos y forzamiento radiativo
Desde la Revolución Industrial, la actividad humana ha incrementado drásticamente la concentración de gases de efecto invernadero en la atmósfera. La quema de combustibles fósiles, los procesos industriales, la agricultura intensiva y la deforestación han contribuido a la acumulación de estos gases más allá de los niveles naturales.
Este fenómeno intensifica el llamado forzamiento radiativo, que mide cuánta energía adicional queda atrapada en el sistema climático debido al aumento de GEI. Un forzamiento radiativo positivo significa que entra más energía de la que sale de la atmósfera, lo que genera un efecto de calentamiento.
- CO2 representa aproximadamente el 75 % de las emisiones totales de GEI y puede permanecer en la atmósfera durante siglos.
- CH4 tiene una vida media más corta (≈12 años), pero un potencial de calentamiento global más de 25 veces superior al del CO2.
- N2O persiste más de un siglo y contribuye tanto al calentamiento global como a la destrucción de la capa de ozono.
En conjunto, estos gases han elevado la temperatura media de la Tierra en aproximadamente 1,45 °C por encima de los niveles preindustriales, desencadenando impactos ambientales y sociales sin precedentes.
Conexión con el calentamiento global y el cambio climático
El aumento en la concentración de gases de efecto invernadero es el principal impulsor del calentamiento global, el incremento a largo plazo de la temperatura media del planeta. Este calentamiento altera los patrones climáticos naturales, provocando fenómenos meteorológicos extremos más frecuentes como olas de calor, sequías, inundaciones y tormentas intensas.
El aumento de las temperaturas globales también acelera el derretimiento de glaciares y hielos polares, lo que contribuye a la subida del nivel del mar y amenaza los ecosistemas y comunidades costeras.
Además, la acumulación de GEI afecta a la química oceánica, aumentando la acidificación y alterando la biodiversidad marina. Los efectos combinados de estos procesos definen lo que hoy conocemos como cambio climático: una crisis compleja e interconectada que requiere una monitorización precisa y una acción global decisiva.
Comprender cómo funcionan los gases de efecto invernadero y cómo las actividades humanas alteran su equilibrio natural es esencial para diseñar estrategias de mitigación eficaces y sistemas de monitorización de 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...
Leer más capaces de proteger tanto a las personas como al planeta.
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.
Principales fuentes y causas de las emisiones de gases de efecto invernadero
La actividad humana es el principal factor detrás del aumento de la concentración de gases de efecto invernadero (GEI) en la atmósfera. Estos gases se liberan durante la producción de energía, los procesos industriales, la agricultura, la gestión de residuos y los cambios en el uso del suelo. En conjunto, amplifican el efecto invernadero y aceleran el calentamiento global.
Los siguientes sectores representan las principales fuentes de emisiones antropogénicas:
Quema de combustibles fósiles (industria, transporte y energía)
La combustión de carbón, petróleo y gas natural es la mayor fuente individual de emisiones mundiales de GEI. Cuando se queman combustibles fósiles para generar energía o hacer funcionar maquinaria, liberan grandes cantidades de dióxido de carbono (CO2), el principal gas de efecto invernadero responsable del cambio climático a largo plazo.
Industria y generación de energía
Las instalaciones industriales y las centrales térmicas representan la mayoría de las emisiones de CO2. La generación de electricidad y calor por sí sola es responsable de casi el 40% de las emisiones energéticas globales. La quema de combustibles fósiles en calderas, turbinas y hornos libera CO2 y otros contaminantes como el dióxido de azufre (SO2)El dióxido de azufre (SO2) es un gas incoloro de aroma penetrante y que produce una sensación irritante similar a cuando falta el aire para respirar. Su ...
Leer más y los óxidos de nitrógeno (NOx), que degradan aún más la calidad del aire.
Transporte
Los coches, camiones, barcos y aviones que funcionan con motores de gasolina o diésel emiten tanto CO2 como metano (CH4). El sector del transporte contribuye aproximadamente con una quinta parte de las emisiones globales de GEI, debido a la dependencia continua de los motores de combustión interna y a la lenta adopción de alternativas de movilidad baja en carbono.
Agricultura y ganadería (metano y óxido nitroso)
Las prácticas agrícolas y ganaderas generan cantidades significativas de metano (CH4) y óxido nitroso (N2O), dos gases con un potencial de calentamiento mucho mayor que el del CO2.
- Metano: se emite durante la fermentación entérica en animales rumiantes (vacas, ovejas, cabras) y durante la descomposición anaerobia de materia orgánica en arrozales, almacenamiento de estiércol y residuos agrícolas.
- Óxido nitroso: proviene principalmente de los fertilizantes nitrogenados, las prácticas de gestión del suelo y la aplicación de estiércol en sistemas agrícolas intensivos.
Ambos gases son extremadamente potentes: el metano tiene un potencial de calentamiento global 28 veces mayor que el del CO2, mientras que el del óxido nitroso es casi 300 veces superior en un periodo de 100 años.
Deforestación y cambio en el uso del suelo (pérdida de sumideros de carbono)
Los bosques y la vegetación actúan como sumideros de carbono, absorbiendo CO2 a través de la fotosíntesis y almacenándolo en la biomasa y los suelos. Sin embargo, la deforestación, la degradación forestal y la conversión del suelo liberan ese carbono almacenado de nuevo a la atmósfera.
Cada año, la destrucción de bosques para la agricultura, la minería y la expansión urbana contribuye con alrededor del 10–12% de las emisiones globales de GEI.
La pérdida de estos sumideros también reduce la capacidad natural del planeta para compensar las emisiones de otros sectores, creando un bucle de retroalimentación que agrava el desequilibrio climático.
Residuos y vertederos (generación de metano)
La descomposición de los residuos orgánicos en vertederos bajo condiciones pobres en oxígeno (anaerobias) produce metano, uno de los gases de efecto invernadero más potentes.
Además, la incineración de residuos y los residuos derivados del petróleo emiten CO2 y compuestos orgánicos volátiles (COV)Los compuestos orgánicos volátiles (COV) son sustancias químicas formadas principalmente por carbono e hidrógeno, pero también pueden contener otros e...
Leer más, contribuyendo aún más a la contaminación del aire local y al cambio climático.
Una gestión inadecuada de los residuos no solo emite GEI, sino que también genera subproductos dañinos que pueden afectar la calidad del aire, el suelo y el agua. La expansión de las tecnologías de valorización energética, el reciclaje y el compostaje son estrategias eficaces para reducir las emisiones de metano de este sector.
Procesos industriales y productos químicos (cemento, acero, gases fluorados)
Producción de cemento, acero y productos químicos
El sector industrial es responsable de aproximadamente el 25% de las emisiones globales de gases de efecto invernadero. Procesos como la fabricación de cemento, la producción de acero y la síntesis química liberan CO2 y óxido nitroso (N2O) como resultado de la combustión de combustibles y las reacciones químicas. Por ejemplo, la producción de cemento por sí sola contribuye con casi el 8% de las emisiones globales de CO2, principalmente por la calcinación de la piedra caliza.
Gases fluorados y compuestos sintéticos
Las aplicaciones industriales y los procesos químicos también emiten gases fluorados (F-gases), como los hidrofluorocarbonos (HFC), perfluorocarbonos (PFC) y el hexafluoruro de azufre (SF6). Aunque estos gases se liberan en menores cantidades que el CO2 o el CH4, tienen un potencial de calentamiento global extremadamente alto (que varía desde cientos hasta decenas de miles de veces más que el del CO2). Se utilizan ampliamente en refrigeración, aire acondicionado, aerosoles y espumas aislantes, y deben gestionarse estrictamente bajo regulaciones internacionales como la Enmienda de Kigali al Protocolo de Montreal.
Comprender el alcance total de las emisiones de gases de efecto invernadero
Alcances de las emisiones de efecto invernadero
Los alcances de las emisiones de GEI clasifican el origen de estos gases:
- Alcance 1: emisiones directas de fuentes propias o controladas (por ejemplo, combustión de combustibles, procesos industriales).
- Alcance 2: emisiones indirectas derivadas de la energía comprada (electricidad, calor, vapor).
- Alcance 3: todas las demás emisiones indirectas en la cadena de valor, incluido el uso del producto, la gestión de residuos y el transporte.
Comprender estas categorías ayuda a las industrias, gobiernos y organizaciones a cuantificar, monitorizar y reducir de manera más eficaz su 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...
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Gases de efecto invernadero más comunes
Por qué es esencial medir los gases de efecto invernadero
Acción climática basada en datos
La medición de los gases de efecto invernadero (GEI) es la piedra angular de una gobernanza climática efectiva. Monitorear la concentración y el flujo de gases como el dióxido de carbono (CO2), el metano (CH4) y el óxido nitroso (N2O) proporciona la base científica necesaria para diseñar y evaluar las políticas climáticas. Los datos precisos y trazables permiten a gobiernos e industrias cuantificar sus emisiones, evaluar los esfuerzos de mitigación y medir el progreso hacia los objetivos de emisiones netas cero.
Este principio cuenta con el respaldo de más de 100 expertos internacionales de 48 países que, bajo la coordinación del Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático (IPCC), destacaron la necesidad de marcos de medición transparentes y estandarizados durante las reuniones celebradas en el Centro Común de Investigación de la Comisión Europea en Ispra (Italia). Dichos marcos son esenciales para garantizar que las acciones climáticas sean científicamente sólidas y coherentes entre países.
Si bien existen herramientas y modelos que ofrecen oportunidades de monitoreo sin precedentes, aún existen diferencias significativas en las estimaciones de los flujos de CO2 derivados del uso antropogénico de la tierra.” Grassi, G., et.al, 2023.
En esta línea, el Acuerdo de París, la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CMNUCC) y la Organización Meteorológica Mundial (OMM) han establecido iniciativas globales de monitoreo para apoyar la acción climática basada en datos. Estos marcos buscan armonizar los métodos de medición, mejorar la comparabilidad de los datos y reforzar la base científica de los compromisos climáticos internacionales.
“El monitoreo fiable y armonizado de los gases de efecto invernadero permite la transparencia, respalda la verificación de los compromisos y mejora la respuesta global frente al cambio climático.” IPCC, 2023
Valor científico y político de los datos fiables sobre GEI
Los datos fiables y verificados sobre GEI actúan como un puente entre el conocimiento científico y la toma de decisiones políticas. Permiten a los investigadores desarrollar modelos climáticos precisos, evaluar la influencia humana en la atmósfera y prever las tendencias ambientales a largo plazo. Al mismo tiempo, los responsables políticos utilizan estos datos para evaluar el progreso nacional hacia los objetivos de reducción de emisiones y diseñar estrategias de mitigación acordes con los estándares internacionales.
La armonización de los inventarios de gases de efecto invernadero, promovida por el IPCC, garantiza que los países utilicen metodologías comparables para estimar las emisiones por sector y actividad. Esta coherencia refuerza la confianza en los informes internacionales y fortalece la rendición de cuentas en el marco de la CMNUCC. Además, proporciona la base para las políticas de datos abiertos que fomentan la transparencia y la planificación climática colectiva.
El acceso a datos ambientales abiertos ya ha generado beneficios medibles. En Europa, por ejemplo, la disponibilidad de conjuntos de datos armonizados de GEI ha contribuido a lograr ahorros energéticos y reducciones de costes significativos tanto en el sector público como en el privado. La iniciativa Global Greenhouse Gas Watch (G3W) lanzada por la OMM representa un gran avance en esta dirección, al integrar observaciones terrestres y satelitales en una red global de monitoreo en tiempo real.
“Los avances científicos y tecnológicos revolucionarios, como la modelización climática de alta resolución, la inteligencia artificial y los sistemas de alerta temprana, pueden impulsar la transformación necesaria para alcanzar los Objetivos de Desarrollo Sostenible.” Petteri Taalas, Secretario General de la OMM
El desafío de la incertidumbre en los inventarios nacionales
A pesar de los avances logrados, la incertidumbre en los inventarios nacionales de gases de efecto invernadero sigue siendo uno de los mayores desafíos para la gobernanza climática. Según el investigador Giacomo Grassi, “existen notables diferencias entre las estimaciones de los flujos antropogénicos de CO2 y los inventarios nacionales utilizados para evaluar el cumplimiento de los objetivos climáticos.” Estas discrepancias surgen de diferencias metodológicas, conjuntos de datos incompletos y variaciones en la definición del uso del suelo y los factores de emisión.
Para reducir estas inconsistencias, la comunidad científica trabaja en perfeccionar los modelos de emisión y mejorar la calibración entre los datos observacionales y los informes nacionales. Un mayor uso de la teledetección, los sistemas de monitoreo basados en IoT y las redes de muestreo de alta frecuencia puede ayudar a verificar las fuentes de emisión y reducir las brechas de datos en regiones con poca cobertura.
Reducir la incertidumbre no es solo un desafío técnico, sino una condición esencial para garantizar la credibilidad política y la confianza pública. Los datos transparentes y bien documentados permiten realizar comparaciones justas entre países, verificar el progreso con precisión y diseñar mejores estrategias de mitigación basadas en emisiones reales, no estimadas. En última instancia, la precisión científica en el monitoreo de GEI transforma los datos en acción, sentando las bases de políticas climáticas efectivas, responsables y orientadas al futuro.
Medición de los gases de efecto invernadero: tecnologías y métodos
La medición y el análisis de los gases de efecto invernadero (GEI) se basan en una combinación de métodos directos e indirectos diseñados para cuantificar su concentración, fuentes y comportamiento en la atmósfera. Las tecnologías modernas de monitoreo proporcionan datos en tiempo real y de alta precisión que permiten a científicos y responsables políticos evaluar las tendencias de emisión, valorar las políticas climáticas y diseñar estrategias de mitigación más efectivas.
Estaciones de monitoreo atmosférico
Las estaciones de monitoreo atmosférico son fundamentales para rastrear la concentración de gases de efecto invernadero a nivel local, regional y global. Estas estaciones operan de manera continua, recopilando datos en tiempo real que reflejan las variaciones de CO2, CH4, N2O y otros gases traza. Estratégicamente ubicadas en entornos urbanos, rurales y remotos, ofrecen una visión integral de las fuentes de emisión y los sumideros naturales.
Las estaciones típicas están equipadas con instrumentos analíticos avanzados como espectrómetros infrarrojos no dispersivos (NDIR), sistemas de espectroscopía de absorción con diodo láser ajustable (TDLAS) y cromatógrafos de gases. Estos dispositivos garantizan la detección de gases con una precisión de partes por millón (ppm), proporcionando datos esenciales para los modelos climáticos y los inventarios internacionales.
Observaciones por satélite
El uso de la teledetección por satélite ha transformado el monitoreo de los gases de efecto invernadero a escala global. Los satélites operados por la NASA, la Agencia Espacial Europea (ESA) y la iniciativa Global Greenhouse Gas Watch (G3W) de la Organización Meteorológica Mundial (OMM) permiten la detección continua de GEI en vastas regiones, muchas de ellas inaccesibles.
Estos satélites llevan a bordo espectrómetros que miden la luz solar reflejada y absorbida por la superficie terrestre, lo que permite cuantificar gases como el CO2, CH4 y N2O. La integración de la tecnología LIDAR (Light Detection and Ranging) mejora aún más la precisión al emitir pulsos láser hacia la atmósfera y medir la luz reflejada, lo que permite obtener perfiles verticales precisos de las concentraciones de gases.
Una pluma de metano de al menos 4,8 kilómetros se eleva hacia la atmósfera al sur de Teherán, Irán. La pluma, detectada por la misión Earth Surface Mineral Dust Source Investigation de la NASA, proviene de un vertedero principal, donde el metano es un subproducto de la descomposición. Créditos: NASA/JPL-Caltech
Inventarios de gases de efecto invernadero
Los inventarios nacionales de gases de efecto invernadero recopilan datos sobre las emisiones y absorciones de GEI durante un período específico, normalmente un año. Estos inventarios siguen metodologías estandarizadas definidas por el Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático (IPCC), que garantizan la coherencia y la comparabilidad entre países.
Los inventarios son esenciales para verificar el cumplimiento de los acuerdos internacionales como el Acuerdo de París. Permiten a las naciones evaluar la eficacia de sus políticas climáticas y adaptarlas para alcanzar los objetivos de reducción de emisiones. Los modelos computacionales complementan estos esfuerzos al estimar emisiones basadas en datos de actividad, estadísticas energéticas y factores de emisión.
Este proceso requiere una calibración y armonización de datos meticulosa para garantizar que las estimaciones de GEI sean transparentes y científicamente sólidas, respaldando los informes climáticos globales y los marcos de rendición de cuentas.
Monitoreo basado en sensores y soluciones IoT
Además de los sistemas a gran escala, las redes de monitoreo basadas en sensores desempeñan un papel cada vez más importante en la detección de emisiones locales o fugitivas, especialmente en entornos industriales. Estas redes utilizan sensores electroquímicos y ópticos capaces de identificar pequeñas fugas y picos de concentración en tiempo real.
Por ejemplo, las estaciones Kunak AIR Pro integran sensores de alta precisión que monitorean continuamente gases como metano (CH4), monóxido de carbono (CO)El monóxido de carbono (CO) es un gas invisible (incoloro e inodoro) que resulta, al mismo tiempo, un asesino silencioso porque en apenas unos minutos dej...
Leer más y óxidos de nitrógeno (NOx), proporcionando datos ambientales detallados en el perímetro de instalaciones industriales, plantas de tratamiento de residuos o zonas urbanas. Combinados con Kunak Cloud, estos datos pueden analizarse de forma remota, lo que permite a los operadores detectar anomalías, prevenir emisiones y optimizar los procesos industriales.
Estos sistemas basados en IoT no solo mejoran la seguridad laboral, sino que también contribuyen a las estrategias de reducción de emisiones al facilitar la detección temprana, la toma de decisiones basada en datos y el cumplimiento de las normativas ambientales.
Otros métodos científicos
Se emplean varias técnicas complementarias para ampliar la comprensión de la dinámica de los GEI y su intercambio entre la superficie y la atmósfera.
Una de las más aplicadas es la técnica de covarianza de remolino (Eddy Covariance), que mide los flujos verticales de gases, vapor de agua y energía entre la superficie terrestre y la atmósfera. Este método es fundamental para identificar sumideros y fuentes naturales de carbono en bosques, humedales y tierras agrícolas.
Otro enfoque avanzado es el análisis isotópico, que utiliza isótopos como el nitrógeno-15 (N-15) y el carbono-13 (C-13) para rastrear el origen, la transformación y el transporte de los gases de efecto invernadero. Estos métodos ofrecen información clave para desarrollar prácticas agrícolas sostenibles y mejorar la precisión de los modelos globales de emisiones.
En conjunto, estas tecnologías complementarias proporcionan una visión completa y precisa de las concentraciones de gases de efecto invernadero y su evolución a lo largo del tiempo, sentando las bases para estrategias de acción climática más informadas y efectivas.
Marcos e iniciativas globales para el monitoreo de los GEI
El Acuerdo de París y los presupuestos de carbono
El Acuerdo de París, adoptado en 2015 en el marco de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CMNUCC), estableció las bases para los esfuerzos globales coordinados destinados a limitar el aumento de la temperatura media mundial a muy por debajo de los 2 °C respecto a los niveles preindustriales, y a proseguir los esfuerzos para restringirlo a 1,5 °C. Cada país participante se compromete a definir y actualizar sus Contribuciones Determinadas a Nivel Nacional (NDC), que incluyen objetivos de reducción de emisiones y estrategias de adaptación.
Para cumplir estos objetivos, el concepto de presupuestos globales de carbono se ha convertido en una herramienta fundamental para la planificación de la acción climática. Un presupuesto de carbono representa la cantidad máxima de CO2 que puede emitirse y aún tener una probabilidad razonable de limitar el calentamiento global al umbral deseado. Las evaluaciones científicas indican que, para alcanzar el objetivo de 1,5 °C, las emisiones globales de CO2 deben reducirse en aproximadamente un 45% para 2030 en comparación con los niveles de 2010 y alcanzar la neutralidad climática en 2050.
Cumplir estos objetivos de mitigación requiere sistemas de monitoreo sólidos capaces de seguir el progreso en tiempo real. Los datos fiables y transparentes de GEI proporcionan la base de evidencia necesaria para diseñar políticas, medir el cumplimiento y evaluar si las acciones nacionales son coherentes con los compromisos globales de emisiones netas cero.
Programas del IPCC y la OMM
Dos instituciones clave coordinan los esfuerzos internacionales para monitorear y evaluar los gases de efecto invernadero: el Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático (IPCC) y la Organización Meteorológica Mundial (OMM).
El IPCC desarrolla los Informes de Evaluación, que sintetizan el conocimiento científico sobre el cambio climático y proporcionan metodologías para los inventarios nacionales de gases de efecto invernadero. Estas directrices garantizan la coherencia y la comparabilidad entre países, y constituyen la base para la presentación de informes transparentes en el marco del Acuerdo de París.
Por su parte, la OMM desempeña un papel fundamental en la observación atmosférica global. En 2023, lanzó la iniciativa Global Greenhouse Gas Watch (G3W), que integra observaciones satelitales, mediciones terrestres y modelos atmosféricos para crear un sistema unificado de monitoreo en tiempo casi real de las concentraciones globales de GEI. Este programa apoya a las comunidades científica y política proporcionando verificación independiente de los datos de emisiones y fortaleciendo la capacidad mundial de observación climática.
Conjuntos de datos internacionales e inventarios de carbono
Las iniciativas de monitoreo global se basan en conjuntos de datos abiertos y armonizados que recopilan información sobre el uso de combustibles fósiles, la producción industrial, el cambio de uso del suelo y otras fuentes de emisión. Entre los recursos más reconocidos se encuentra el Global Carbon Budget 2023, que cuantifica las emisiones de CO2 derivadas de las actividades humanas y los sumideros naturales.
Según este informe, las emisiones globales de CO2 fósil alcanzaron los 37,4 mil millones de toneladas en 2023, lo que representa un ligero aumento respecto al año anterior. Aunque las emisiones se han estabilizado o reducido en algunas regiones, como Europa y Estados Unidos, continúan aumentando en las economías emergentes. El informe también destaca la creciente contribución de la deforestación y la degradación de la tierra al total de las emisiones, subrayando la urgencia de aplicar prácticas sostenibles de gestión del suelo.
Al integrar datos de múltiples fuentes, inventarios, sistemas satelitales y redes de sensores, los conjuntos de datos internacionales proporcionan la base para la modelización científica, el desarrollo de políticas y la verificación de los compromisos climáticos globales.
Principales gases de efecto invernadero y sus características
Dióxido de carbono (CO2), principal GEI de larga vida procedente de la combustión
El dióxido de carbono es el gas de efecto invernadero antropogénico más abundante y persistente. Se libera principalmente por la combustión de combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural), la producción de cemento y la deforestación. Aunque el CO2 es menos potente por molécula que otros gases, su larga vida atmosférica (más de 100 años) lo convierte en el mayor contribuyente al calentamiento global.
Metano (CH4), potente contaminante climático de corta vida procedente de la agricultura y los residuos
El metano es un gas de efecto invernadero de corta vida pero extremadamente potente, con un potencial de calentamiento global 28 veces mayor que el del CO2 en un periodo de 100 años. Sus principales fuentes incluyen la ganadería (fermentación entérica), los vertederos, el tratamiento de aguas residuales y la extracción y transporte de combustibles fósiles. A pesar de su vida atmosférica relativamente corta, de unos 12 años, el intenso efecto radiativo del metano lo convierte en un objetivo prioritario para las estrategias de mitigación rápida.
Óxido nitroso (N2O), emitido por fertilizantes e industria
El óxido nitroso se produce a través de los procesos microbianos del suelo potenciados por el uso de fertilizantes sintéticos en la agricultura, así como por actividades industriales y de combustión. Tiene un potencial de calentamiento global aproximadamente 300 veces mayor que el del CO2 y permanece en la atmósfera más de un siglo. Además, el N2O contribuye a la destrucción de la capa de ozono, por lo que su control es una doble prioridad ambiental.
Gases fluorados (HFC, PFC, SF6), de usos industriales y refrigerantes
Los gases fluorados son compuestos sintéticos ampliamente utilizados como refrigerantes, propelentes de aerosoles y agentes aislantes en procesos industriales. Aunque representan una fracción pequeña de las emisiones totales, tienen potenciales de calentamiento global (GWP) muy altos, en algunos casos más de 10.000 veces superiores al del CO2. Reglamentos como la Enmienda de Kigali al Protocolo de Montreal buscan reducir progresivamente su producción y consumo a nivel mundial.
Avances tecnológicos para la acción climática
La innovación tecnológica desempeña un papel esencial en la consecución de los objetivos climáticos globales. Las herramientas emergentes basadas en la inteligencia artificial (IA), las arquitecturas de Internet de las cosas (IoT) y el análisis de datos en tiempo real están transformando la forma en que se detectan, cuantifican y comunican las emisiones.
Gracias a la integración de redes de monitoreo y plataformas en la nube, se pueden agregar, procesar y visualizar grandes volúmenes de datos ambientales en tiempo real. Este enfoque mejora la trazabilidad, favorece el cumplimiento de las normas internacionales y facilita una toma de decisiones más eficiente para gobiernos e industrias.
Soluciones de alta precisión como la Kunak AIR Pro y la plataforma Kunak Cloud son ejemplos de cómo las redes de sensores conectados pueden proporcionar monitoreo continuo de la calidad del aire y de gases en entornos complejos. Estos sistemas permiten la detección temprana de fugas, apoyan las iniciativas de reducción de emisiones y proporcionan datos verificables alineados con las estrategias ESG (ambientales, sociales y de gobernanza).
Combinando automatización, ciencia de datos y conectividad, estas tecnologías sientan las bases de un enfoque inteligente y basado en datos para la acción climática, donde la transparencia y la precisión son clave para lograr resultados sostenibles y medibles.
Preguntas frecuentes (FAQs) sobre los GEI
¿Cuáles son los principales gases de efecto invernadero?
Los principales gases de efecto invernadero (GEI) responsables de retener el calor en la atmósfera terrestre son: dióxido de carbono (CO2), metano (CH4), óxido nitroso (N2O), ozono (O3) y vapor de agua (H2O). Además, existen gases sintéticos como los hidrofluorocarbonos (HFCs), perfluorocarbonos (PFCs) y el hexafluoruro de azufre (SF6), que también contribuyen al calentamiento global a pesar de emitirse en menores cantidades. Cada uno presenta un potencial de calentamiento global (GWP) y una permanencia atmosférica distintos, lo que determina su impacto relativo en el cambio climático.
¿Cómo provocan los gases de efecto invernadero el calentamiento global?
Los gases de efecto invernadero generan calentamiento global al atrapar el calor dentro de la atmósfera mediante el efecto invernadero. La radiación solar que llega a la superficie terrestre es absorbida y reemitida en forma de radiación infrarroja. Los GEI absorben y vuelven a emitir parte de esta energía, impidiendo que se disipe al espacio. A medida que aumenta la concentración de estos gases, se incrementa la cantidad de calor retenido, lo que provoca un aumento progresivo de la temperatura media del planeta y altera los patrones climáticos, intensificando fenómenos extremos como olas de calor, sequías o tormentas intensas.
¿Cuál es la diferencia entre CO2, CH4 y N2O?
Aunque el dióxido de carbono (CO2), el metano (CH4) y el óxido nitroso (N2O) contribuyen al calentamiento global, difieren en su origen, duración en la atmósfera y potencia de calentamiento:
- CO2: Se emite principalmente por la combustión de combustibles fósiles, la producción de cemento y la deforestación. Representa cerca del 75 % de las emisiones globales de GEI y puede permanecer en la atmósfera durante más de un siglo.
- CH4: Se origina en la ganadería (fermentación entérica), los vertederos y el transporte de gas natural. Es aproximadamente 28 veces más potente que el CO2 en un periodo de 100 años, aunque su vida media atmosférica es de unos 12 años.
- N2O: Procede sobre todo del uso de fertilizantes nitrogenados y de ciertos procesos industriales. Tiene un potencial de calentamiento global unas 300 veces superior al del CO2 y una vida atmosférica de más de 100 años.
En conjunto, estos tres gases son el núcleo de las estrategias internacionales de mitigación del cambio climático por su fuerte impacto y larga permanencia en la atmósfera.
¿Cómo se miden los gases de efecto invernadero?
La medición de los gases de efecto invernadero se realiza mediante diferentes tecnologías y metodologías diseñadas para detectar y cuantificar sus concentraciones en la atmósfera:
- Estaciones de monitorización atmosférica: recogen datos continuos en tiempo real utilizando instrumentos como analizadores por infrarrojo no dispersivo (NDIR), cromatógrafos de gases o espectrómetros láser de absorción (TDLAS).
- Observaciones por satélite (NASA, ESA, WMO): permiten medir la absorción y reflexión de la luz solar para cartografiar la distribución global de GEI, especialmente de CO2 y CH4.
- Inventarios nacionales de GEI: elaborados por los países siguiendo las directrices del IPCC, estiman las emisiones según sectores y actividades.
- Sistemas basados en sensores e IoT: como Kunak AIR Pro y Kunak Cloud, que permiten detectar emisiones locales o industriales en tiempo real, aportando datos ambientales de alta resolución para la toma de decisiones y el cumplimiento normativo.
Estas metodologías complementarias garantizan una monitorización precisa en diferentes escalas, desde las tendencias globales hasta las emisiones locales.
¿Qué soluciones existen para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero?
La reducción de emisiones de GEI requiere combinar innovación tecnológica, políticas eficaces y cambios de comportamiento. Entre las estrategias más relevantes destacan:
- Transición hacia energías renovables (solar, eólica, hidráulica) para sustituir el uso de combustibles fósiles.
- Mejora de la eficiencia energética en la industria, el transporte y los edificios para reducir el consumo de energía.
- Desarrollo de una agricultura baja en emisiones, mediante un uso optimizado de fertilizantes y una mejor gestión del estiércol.
- Protección y restauración de bosques y ecosistemas naturales que actúan como sumideros de carbono.
- Implantación de tecnologías de captura, utilización y almacenamiento de carbono (CCUS) en procesos industriales.
- Uso de tecnologías de monitorización continua como las soluciones de Kunak, que permiten detectar fugas, reducir emisiones y verificar el cumplimiento de la normativa ambiental.
La combinación de tecnología, datos fiables y compromiso político es clave para acelerar la transición hacia la neutralidad climática y construir una economía sostenible y resiliente.
Conclusión: de la medición a la acción
Una monitorización fiable y transparente de los gases de efecto invernadero (GEI) es la base de una política climática eficaz y de la sostenibilidad industrial. La combinación de precisión científica, datos ambientales abiertos y tecnologías innovadoras como las redes de sensores IoT permite pasar de esfuerzos aislados a una acción climática coordinada y basada en datos. La monitorización continua facilita la detección temprana de emisiones, respalda la toma de decisiones informadas y refuerza los compromisos globales hacia la neutralidad climática y un planeta más saludable.
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
