La Organización Marítima Internacional (OMI) puso en marcha en 2020 nuevas normativas que obligan a los buques a utilizar combustible bajo en azufre por razones de salud pública.
Esto ha provocado una reducción bienvenida de las emisiones de dióxido de azufre (SO2) del transporte marítimo, aunque es posible que, involuntariamente, haya dado un ligero impulso a las temperaturas superficiales de los océanos.
Es probable que este cambio no altere la trayectoria a largo plazo, y existen otros factores que contribuyen a las temperaturas oceánicas récord actuales.
La Organización Marítima Internacional (OMI) las normas de la OMI han tenido cierto éxito en la mejora de la salud pública. Las emisiones mundiales de dióxido de azufre (SO2), un contaminante atmosférico nocivo para la salud, han disminuido alrededor de un 10% como resultado.
Pero el cambio al combustible marítimo bajo en azufre ha tenido una consecuencia adicional.
Las partículas de azufre contenidas en los gases de escape de los buques han contrarrestado parte del calentamiento causado por los gases de efecto invernadero. Pero reducir el contenido de azufre del combustible marino ha debilitado el efecto enmascarador, lo que en la práctica ha impulsado el calentamiento.
Algunos investigadores han propuesto que la caída del SO2 como consecuencia de las normas de aire limpio de la OMI podría estar detrás de un reciente repunte de la temperatura superficial del mar a escala mundial.
El análisis de Carbon Brief muestra que el probable efecto secundario de la normativa de 2020 para reducir la contaminación atmosférica del transporte marítimo es elevar las temperaturas globales en unos 0,05 °C para 2050. Esto equivale a aproximadamente dos años adicionales de emisiones.
Si bien esto contribuirá al calentamiento y dificultará aún más evitar superar 1,5 °C en las próximas décadas, es probable que varios otros factores contribuyan a la ola de calor oceánica.
Entre ellos se incluyen una erupción masiva de un volcán submarino en el Pacífico sur, una inusual ausencia de polvo del Sáhara y un El Niño en intensificación.
Reducción gradual
Casi todas las emisiones actuales de SO2 son un subproducto de la combustión de combustibles fósiles.
A escala mundial, las emisiones de SO2 aumentaron de unos 6 millones de toneladas (MtSO2) por año en la década de 1970 a más de 10MtSO2 por año en las décadas de 2000 y 2010.
Las emisiones de SO2 procedentes de los combustibles fósiles han contribuido durante mucho tiempo a graves efectos sobre la salud a través de la formación de materia particulada conocida como PM2,5.
Los estudios estiman que el alto contenido de azufre del combustible marino (muy superior a los niveles permitidos en tierra) contribuye a entre 19.000 y 91.000 muertes prematuras al año en las regiones costeras.
Los científicos han incluido durante mucho tiempo una reducción gradual de las emisiones de SO2 en los modelos climáticos a medida que el mundo avanza en la transición para alejarse de los combustibles fósiles.
Casi todas las emisiones escenarios evaluados en el reciente Sexto Informe de Evaluación del Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático (AR6) prevén que las emisiones de SO2 disminuyan en el futuro. La disminución del SO2 es más rápida en los escenarios en los que los combustibles fósiles se eliminan con mayor rapidez.
En 2020, las normativas introducidas por la OMI impusieron límites estrictos al contenido de azufre de los combustibles marinos. Las nuevas normas redujeron el porcentaje máximo de azufre del 3,5% al 0,5% para todos los buques que operan en todo el mundo.
Esto siguió a una restricción más limitada vigente entre 2010 y 2015, que solo se aplicaba a los buques que operaban en las costas de América del Norte y en el mar del Norte.
La rápida eliminación del azufre en los combustibles marinos probablemente redujo las emisiones mundiales de SO2 en unos 8,5MtSO2 por año, hasta unos 2,5 MtSO2 por año. Esto representa una caída abrupta de las emisiones mundiales de SO2, de alrededor del 10%, después de 2020.
En este análisis, Carbon Brief estima las emisiones de SO2 posteriores a 2020 a partir del impacto previsto de las normativas sobre combustibles bajos en azufre, dado que el conjunto de datos mundial de aerosoles (CEDS) solo se actualiza hasta 2019.
Es posible que el cumplimiento de la normativa no haya sido universal y que la adopción de combustibles bajos en azufre sea más lenta de lo que supone este análisis.
Dicho esto, los estudios realizados después de la eliminación gradual muestran una fuerte
reducción de las estelas de buques medibles que se producen debido a los efectos del SO2 sobre la formación de nubes. Los autores atribuyen esto a las normas más estrictas sobre emisiones de los buques desde 2020.
Posible culpable
El SO2 tiene un fuerte efecto refrigerante sobre el clima, tanto al reflejar directamente la luz solar incidente como al actuar como núcleos de condensación de nubes. Esto aumenta la formación de nubes reflectantes.
Dado el fuerte impacto refrigerante del SO2, una reducción del 10% de las emisiones de SO2 provocará un calentamiento global adicional.
En las últimas semanas se ha prestado una enorme atención a la temperatura superficial del mar récord (SST) a escala mundial, y algunos sugieren que la eliminación gradual del azufre en el combustible marino podría ser un factor determinante del calentamiento.
La siguiente figura muestra la SST mundial de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica de Estados Unidos (NOAA) Optimum Interpolation SST (OISST) para cada año desde 1981. El año en curso, 2023, se muestra con la línea negra continua.
La SST actual se sitúa unos 0,2 °C por encima del récord anterior para esta época del año, establecido el año pasado, en 2022.
Cuánto calentamiento adicional resultará exactamente de una reducción del 10% de las emisiones de SO2 es una pregunta difícil de responder.
Esto se debe a las grandes diferencias entre los modelos en sus estimaciones tanto del forzamiento radiativo del SO2 (y de otros aerosoles) y de lo sensible que es el clima a los cambios en el forzamiento.
El forzamiento radiativo es una medida del efecto combinado de los gases de efecto invernadero, los aerosoles y otros factores que pueden influir en el clima para retener calor adicional.
Impacto climático
En general, las emisiones de SO2 tienen un mayor impacto climático en las regiones donde se emite menos. Esto se debe a que los efectos de las partículas de azufre sobre la formación de nubes se saturan a partir de cierto punto, de modo que las emisiones adicionales tienen un efecto menor.
La siguiente figura muestra la ubicación de las emisiones de SO2 procedentes del combustible marino antes de las normativas de la OMI de 2020 (izquierda) y el patrón de las emisiones naturales de sulfuro de dimetilo (DMS), que son emitidas principalmente por las algas (derecha).
Se espera que los mayores impactos de calentamiento se produzcan donde las altas emisiones de SO2 del combustible marino se superponen con emisiones de DMS más bajas. Ambas zonas de alta concentración de rutas marítimas (Atlántico Norte y Pacífico Norte) también presentan niveles elevados de DMS.
Para estimar los probables impactos climáticos de las normativas que limitan el contenido de azufre del combustible marino, Carbon Brief calcula el efecto de reducir las emisiones mundiales de SO2 en 8,5MtSO2 por año en comparación con el mismo escenario climático sin esas reducciones de emisiones de SO2.
La siguiente figura muestra las emisiones históricas de SO2 hasta 2015 y las emisiones proyectadas de SO2 hasta 2050 en el SSP2-4.5, un escenario intermedio que es ampliamente coherente con la trayectoria de emisiones que sigue el mundo con las políticas vigentes hoy (gris claro).
El mismo escenario con emisiones de SO2 reducidas se muestra junto a él (amarillo). Los cuadrados negros representan dos puntos de datos observacionales de las emisiones de SO2 de 2019 y 2022, procedentes de Forster et al (2023).
Cabe señalar que las estimaciones observacionales de SO2 representadas por los cuadrados negros anteriores no modelan explícitamente los efectos de las normativas de la OMI, pero incluyen algunas observaciones que pueden solaparse con los efectos de la normativa. Esto puede reflejarse en la diferencia entre la estimación observacional de 2022 y el escenario SSP2-4.5 ajustado por azufre que aparece más arriba.
También existe el riesgo de contabilizar dos veces las reducciones de SO2 en horizontes temporales más largos. Cabe esperar cierta reducción del SO2 procedente del transporte marítimo incluso en ausencia de las normativas de 2020, a medida que el sector naviero, y el mundo en general, descarbonizan.
En ese caso, los dos escenarios de la figura anterior convergerían con el tiempo hacia el escenario superior (gris).
Forzar un cambio
Utilizando un modelo climático simple, el modelo de Respuesta de Impulso de Amplitud Finita (FaIR) – este análisis compara el cambio en el forzamiento radiativo entre las dos versiones del escenario SSP2-4.5, con y sin una reducción de las emisiones de SO2 de 8,5MtSO2 por año después de 2020.
Los resultados de la comparación sugieren que la reducción de las emisiones de SO2 derivada de las normativas de 2020 que exigen combustible marino bajo en azufre aumenta el forzamiento radiativo en 0,079 vatios por metro cuadrado en la superficie de la Tierra.
Esta estimación está razonablemente en línea con (aunque en el extremo inferior) varios otros estudios publicados que han evaluado el probable impacto climático del combustible marino bajo en azufre.
La siguiente figura muestra la estimación de Carbon Brief a la izquierda, en comparación con ocho estudios diferentes publicados en las últimas dos décadas.
Es posible que el aumento del forzamiento sobre los océanos sea mayor de lo que predice FaIR, ya que esas regiones tienen concentraciones de aerosoles más bajas y, por tanto, mayores efectos del azufre sobre la formación de nubes por unidad de emisiones. Sin embargo, como se ha mencionado anteriormente, los océanos tienen niveles de fondo de azufre más elevados procedentes de las emisiones naturales de sulfuro de dimetilo que las regiones terrestres.
Impulso del calentamiento
El siguiente paso para calcular el impacto climático de las normativas sobre azufre en el combustible marino es traducir el cambio en el forzamiento radiativo en calentamiento.
Este análisis utiliza una versión de FaIR diseñada para emular un conjunto de 66 modelos de la última generación del Proyecto de Intercomparación de Modelos Acoplados (CMIP6).
La siguiente figura muestra el calentamiento resultante, incluidos la media (línea azul) y el percentil 5/95 (sombreado azul). La estimación central es de un calentamiento de unos 0,045 °C tras 30 años.
Un análisis de 2009 estimó que una reducción del 90 % en las emisiones marinas de SO2 provocaría un calentamiento adicional de alrededor de 0,05 °C, con una respuesta climática rápida en los primeros 15 años. Esto es similar a la estimación central de Carbon Brief, que sitúa el calentamiento en alrededor de 0,045 °C tras 30 años.
Los efectos de la reducción de las emisiones de SO2 sobre el clima no son instantáneos, ya que el sistema terrestre tarda cierto tiempo en responder a un cambio en el forzamiento. Aproximadamente la mitad de la respuesta a un cambio en el forzamiento se produce en los primeros cuatro años, mientras que el resto se manifiesta de forma más lenta.
En el caso de las emisiones de SO2 sobre el océano, la respuesta podría ser incluso más lenta que la simulada en el modelo FaIR, debido a que las temperaturas sobre tierra se equilibran más rápidamente que sobre el océano.
El siguiente gráfico muestra la estimación de Carbon Brief del calentamiento global total para 2050 con las restricciones de la OMI sobre el contenido de azufre en los combustibles marinos (azul), en comparación con la ausencia de regulación (naranja).
El escenario SSP2-4.5 es comparable a lo que se espera con las políticas vigentes en la actualidad, y asume solo una reducción moderada de las futuras emisiones de SO2 (en comparación con los escenarios de mitigación profunda, que asumen reducciones mucho mayores).
El análisis de Carbon Brief sugiere que el calentamiento adicional debido a la normativa de la OMI sobre combustibles marinos equivale aproximadamente a dos años adicionales de emisiones mundiales de gases de efecto invernadero procedentes de la actividad humana al ritmo actual. Si bien esto no cambia fundamentalmente la trayectoria del mundo en términos de calentamiento para 2050, sí dificulta más limitar el calentamiento a 1,5 °C en las próximas décadas.
No obstante, el cambio en el forzamiento radiativo debido a la reducción de las emisiones de SO2 sigue siendo muy incierto, especialmente sobre los océanos. El siguiente gráfico muestra el calentamiento proyectado para 2030 y 2050 según una variedad de estimaciones de forzamiento recogidas en la literatura.
Si se toma el extremo superior del intervalo de estimaciones del forzamiento radiativo, el calentamiento adicional podría alcanzar hasta 0,18 °C para 2030 y 0,25 °C para 2050, aunque la mayoría de los estudios han encontrado estimaciones de forzamiento inferiores a esta.
Factor contribuyente
Dado que habrá una respuesta retardada del clima al cambio hacia combustibles marinos con bajo contenido de azufre, es razonable esperar que menos de la mitad del calentamiento resultante de la normativa de 2020 se haya materializado en 2023, probablemente solo en centésimas de grado a escala global.
Es poco probable que esto sea suficiente para explicar el repunte de la temperatura superficial global del mar en las últimas semanas, que se sitúa alrededor de 0,2 °C por encima del récord anterior para esta época del año.
Más bien, existen otros factores que probablemente contribuyen a las temperaturas oceánicas récord actuales. Entre ellos se encuentran el final de un episodio moderado de La Niña a principios de año y un El Niño en desarrollo, un cambio que tiende a provocar temperaturas globales más altas.
El vapor de agua estratosférico procedente de la erupción de 2022 del volcán Hunga Tonga-Hunga Ha’apai y una inusual ausencia de polvo procedente del desierto del Sahara sobre el Atlántico Norte tropical también podrían estar contribuyendo a la ola de calor oceánica.
En resumen, el principal impulsor del cambio climático sigue siendo las emisiones de CO2 procedentes de los combustibles fósiles. El cambio hacia combustibles marinos con bajo contenido de azufre, impulsado por las normativas de aire limpio, puede aumentar el calentamiento que experimentaremos en el futuro cercano, pero no alterará nuestra trayectoria a largo plazo de un calentamiento de alrededor de 2,6 °C para finales de siglo.
