En los últimos años, países, empresas e instituciones de todo el mundo han fijado objetivos de emisiones de CO2 “net-zero” y han pedido la eliminación de carbono.
Las emisiones de CO2 y de otros gases de efecto invernadero pueden ser difíciles y muy costosas de eliminar.
Un nuevo estudio ha concluido que compensar una emisión de CO2 con una eliminación de carbono podría dar lugar a un resultado climático distinto al que se obtendría evitando la emisión de CO2.
Autora del estudio, la catedrática de ciencias climáticas Kirsten Zickfeld explica por qué la eliminación de dióxido de carbono no es igual y opuesta a la reducción de las emisiones de CO2.
En los últimos años, países, empresas e instituciones de todo el mundo han fijado objetivos de emisiones “net-zero” como parte de los esfuerzos para hacer frente al cambio climático.
La necesidad de alcanzar cero emisiones de dióxido de carbono (CO2) para detener el aumento de la temperatura media mundial se debe al largo tiempo que el CO2 permanece en la atmósfera y a la lenta reacción de los océanos.
Pero ¿qué ocurre con el aspecto «neto»? La lógica es que las emisiones residuales de CO2 –y de otros gases de efecto invernadero que son difíciles o muy costosos de eliminar– pueden compensarse mediante la eliminación directa de CO2 de la atmósfera y su almacenamiento a largo plazo.
Esto puede lograrse mediante el refuerzo de los «sumideros» naturales de carbono que eliminan el CO2 de la atmósfera; por ejemplo, mediante la plantación de árboles o la restauración de turberas y manglares. Otras formas de eliminar el CO2 de la atmósfera incluyen la captura de CO2 de las plantas de bioenergía o métodos de ingeniería que capturan el CO2 directamente de la atmósfera y lo almacenan bajo tierra o en productos.
Una suposición que se hace habitualmente al compensar una emisión de CO2 con una eliminación de CO2 es que «una tonelada que entra equivale a una tonelada que sale»; es decir, que el comportamiento del sistema climático en respuesta a las emisiones y eliminaciones de CO2 es «simétrico».
Pero esta suposición no se había comprobado y, aunque probablemente sea razonable para emisiones y eliminaciones pequeñas, parecía poco probable que se cumpliera para emisiones y eliminaciones mayores debido a la naturaleza no lineal del sistema terrestre.
En un nuevo artículo publicado en Nature Climate Change, mis colegas y yo demostramos que la respuesta climática a las emisiones y eliminaciones es, en realidad, «asimétrica»; es decir, que el ciclo del carbono y la respuesta climática a las emisiones de CO2 no son iguales y opuestas a las eliminaciones de CO2 de la misma magnitud.
Emisiones y eliminación de CO2
Decidimos comprobar nuestra hipótesis utilizando un modelo climático global de complejidad intermedia, con una representación simplificada de algunos componentes del sistema climático y ejecutado con una resolución espacial más gruesa que los modelos de complejidad completa.
La ventaja de esta clase de modelos es que se ejecutan más rápido y, por tanto, permiten realizar más simulaciones y de mayor duración. 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 facilita la detección de una «señal» en la forma en que la Tierra responde a los cambios en el CO2.
Sometimos el modelo a un «pulso» instantáneo de emisiones y eliminaciones de CO2 que oscilaban entre 100 000 millones y 500 000 millones de toneladas (gigatoneladas o GtC) de carbono, lo que equivale a entre 10 y 50 veces las emisiones mundiales anuales actuales de CO2.
La aplicación de emisiones y eliminaciones instantáneas es una forma «idealizada» de realizar el experimento, pero es una práctica habitual en la ciencia climática, ya que la respuesta del clima y del ciclo del carbono ha quedado demostrado que es independiente de la tasa de emisión o eliminación. Utilizamos 100GtC como el tamaño de pulso más pequeño porque es el forzamiento mínimo que puede aplicarse para que una señal de temperatura sea detectable. Esto ocurre incluso en el caso de un modelo como el utilizado en este estudio, que excluye la variabilidad atmosférica, ya que sigue existiendo 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 verlo en el gráfico siguiente, que muestra un ejemplo del cambio simulado en las concentraciones atmosféricas de CO2 tras la emisión (línea gris continua) 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 la disminución tras una eliminación de CO2 de la misma magnitud.
Esta asimetría aumenta cuanto más CO2 se emite o se elimina: del 3 % para una emisión y eliminación de 100GtC al 18 % para una emisión y eliminación de 500GtC (en relación con el cambio de CO2 atmosférico 100 años después de la emisión o eliminación).
Este hallazgo implica que se requiere una eliminación adicional de CO2 para compensar una emisión si se quiere que la concentración atmosférica de CO2 permanezca sin cambios. O, dicho de otro modo, que compensar una emisión de CO2 con una eliminación de CO2 del mismo tamaño daría lugar a una concentración atmosférica de CO2 más alta que si se evitara en primer lugar la emisión de CO2.
La asimetría en la concentración atmosférica de CO2 se debe a las diferencias en la forma en que los sumideros de carbono terrestres y oceánicos responden a las emisiones y eliminaciones de CO2. Varios procesos clave que determinan la reacción de estos sumideros no son lineales.
Por ejemplo, el efecto de fertilización por CO2, por el que las plantas producen más biomasa con una concentración atmosférica de CO2 elevada, se satura a niveles atmosféricos de CO2 más altos. Asimismo, la capacidad del océano para amortiguar el exceso de CO2 – clave para que el océano absorba CO2 adicional de la atmósfera – disminuye a niveles atmosféricos de CO2 más altos. Debido a estos y otros procesos no lineales, una emisión produce un cambio de concentración atmosférica de CO2 distinto al que produce una eliminación del mismo tamaño.
¿Qué hace el Foro Económico Mundial en materia de soluciones climáticas naturales?
El mundo se enfrenta a crisis ambientales convergentes: la destrucción cada vez más acelerada de la naturaleza y el cambio climático.
Las soluciones climáticas naturales (NCS) – la inversión en programas de conservación y gestión de tierras que aumentan el almacenamiento de carbono y reducen las emisiones de carbono – ofrecen una vía importante para abordar ambas crisis y generar beneficios ambientales y sociales adicionales.
La investigación realizada para el informe del Foro Naturaleza y cero neto confirma las estimaciones de que las NCS pueden aportar un tercio de la mitigación climática necesaria para alcanzar una trayectoria de 1,5° y 2° en 2030—y a un coste inferior al de otras formas de eliminación de dióxido de carbono. Este informe se basa en las recomendaciones del Grupo de Trabajo para la Ampliación de los Mercados Voluntarios de Carbono, e identifica seis medidas para acelerar la ampliación de NCS de alta calidad y desbloquear los mercados mediante los esfuerzos combinados de líderes empresariales, responsables políticos y la sociedad civil.
Para fomentar la colaboración, en 2019 el Foro y el Consejo Empresarial Mundial para el Desarrollo Sostenible se unieron para establecer la Alianza de Soluciones Climáticas Naturales con el fin de reunir a partes interesadas públicas y privadas para identificar oportunidades y obstáculos a la inversión en NCS.
Las organizaciones miembro de la Alianza NCS aportaron conocimientos especializados para elaborar las Soluciones Climáticas Naturales para Empresas, una guía de alto nivel sobre el uso creíble de créditos NCS por parte de las empresas.
Póngase en contacto para sumarse a nuestra misión de liberar el poder de la naturaleza.
Temperatura
¿Y qué ocurre con la temperatura de la superficie? Resulta que la reacción de la temperatura a las emisiones y eliminaciones presenta menos esta asimetría. Por ejemplo, hay un desequilibrio del 2 % en las temperaturas 100 años después de una emisión o eliminación de 200GtC, frente al 7 % del CO2 atmosférico.
La razón es que las no linealidades del ciclo del carbono se compensan con otro proceso no lineal, a saber, el efecto de los cambios en la concentración atmosférica de CO2 sobre el balance radiativo de la Tierra, que disminuye a niveles atmosféricos de CO2 más altos. Como resultado, un aumento de las emisiones atmosféricas de CO2 tiene un efecto radiativo menor que una disminución de CO2 de la misma magnitud.
La siguiente figura muestra la respuesta de la temperatura media del aire en superficie a nivel mundial ante 200GtC de emisiones (línea gris continua) y eliminaciones (línea gris discontinua). La diferencia entre ambas (representada por la línea azul) revela que la asimetría de la temperatura tiene el signo opuesto a la asimetría de la concentración atmosférica de CO2: el aumento de temperatura tras una emisión es ligeramente menor que la disminución tras una eliminación de la misma magnitud.
Sin embargo, hay razones para suponer que el signo de la asimetría de la temperatura dependerá del modelo climático utilizado para ejecutar las simulaciones. La respuesta de la temperatura a una emisión y eliminación de CO2 viene determinada por el efecto radiativo del CO2 mencionado anteriormente, pero también por la absorción de calor por el océano y retroalimentaciones climáticas. La medida en que la combinación de estos procesos compensa la no linealidad de la respuesta del ciclo del carbono probablemente varía de un modelo a otro.
En el mundo real
Entonces, ¿tiene la asimetría hallada en este estudio implicaciones para la forma en que se compensan las emisiones y eliminaciones de CO2 en entornos reales?
Si bien las emisiones y eliminaciones totales de hasta 500GtC utilizadas en este estudio son coherentes con los escenarios de la literatura, en estos escenarios las emisiones y eliminaciones se producen simultáneamente y no en «mundos» separados de emisiones y eliminaciones de CO2.
Como resultado de aplicar las emisiones y eliminaciones por separado, la concentración atmosférica de CO2 diverge más intensamente en nuestras simulaciones del modelo de lo que lo haría en el mundo real, lo que amplifica la asimetría.
Sin embargo, las respuestas del ciclo del carbono y del clima difieren mucho entre modelos, y un análisis preliminar de simulaciones realizadas 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 considerablemente mayor que la hallada en este estudio.
En conclusión, los resultados de este estudio sugieren que compensar una emisión de CO2 con una eliminación de CO2 podría dar lugar a un resultado climático distinto al que se obtendría evitando las emisiones de CO2, pero la magnitud de este efecto sigue siendo incierta y requiere una mayor cuantificación.
