La vigilancia del ciclo del carbono de la Tierra y de las emisiones de dióxido de carbono de la humanidad cuenta cada vez más con el apoyo que brindan los terabytes de datos que los satélites envían a la Tierra.
Cinco artículos publicados hoy en Science presentan datos de la misión Orbiting Carbon Observatory-2 (OCO-2) de la NASA. Muestran el ciclo del carbono de la Tierra con un nivel de detalle sin precedentes, incluidos los efectos de los incendios en el Sudeste Asiático, las tasas de crecimiento de los bosques amazónicos y el aumento récord del dióxido de carbono atmosférico durante El Niño de 2015-16.
Otro estudio satelital publicado hace dos semanasreveló una rápida pérdida de biomasa en los trópicos, lo que demuestra que habíamos pasado por alto las mayores fuentes de emisiones terrestres de carbono. Aunque nos preocupe la tala de tierras, los bosques tropicales pierden el doble de biomasa debido a procesos de degradación como la extracción de madera.
El siguiente paso para comprender la dinámica del carbono de la Tierra será crear sensores, satélites y modelos informáticos capaces de distinguir la actividad humana de los procesos naturales.
¿Pueden los satélites detectar las emisiones causadas por el ser humano?
La idea de usar satélites para seguir nuestros esfuerzos por reducir las emisiones de combustibles fósiles resulta atractiva. Los satélites actuales no pueden hacerlo, pero la próxima generación aspira a respaldar la vigilancia en países, regiones y ciudades.
Los sensores satelitales actuales pueden medir los niveles de CO₂ en la atmósfera, pero no pueden determinar si este procede del intercambio natural de carbono con la tierra y los océanos o de actividades humanas como la quema de combustibles fósiles, la producción de cemento y la deforestación.
Del mismo modo, los satélites no pueden distinguir entre los cambios naturales y los causados por el ser humano en la cobertura foliar (verdor), ni en la capacidad de la vegetación para absorber CO₂.
Pero esto cambiará a medida que aumente la resolución espacial de los satélites. OCO-2 puede detectar elementos de apenas 3 km², mientras que el satélite anterior diseñado específicamente para este fin, GOSATsolo puede observar elementos de unos 50 km² como mínimo.
A medida que mejore la resolución, podremos observar mejor las concentraciones elevadas de CO₂ sobre focos de emisiones, como las grandes ciudades, las zonas de incendios forestales de África y Australia, e incluso centrales eléctricas individuales y fugas industriales.
Al combinar estas técnicas de observación con modelos informáticos de la atmósfera, los océanos y la tierra, podremos separar el impacto de la humanidad de los procesos naturales.
Por ejemplo, desde hace tiempo sabemos que la concentración de CO₂ atmosférico aumenta más rápido durante un episodio de El Niño, principalmente debido a cambios en la tierra. Solo gracias a la perspectiva panorámica que ofrece el satélite OCO-2 pudimos ver que cada continente tropical reaccionó de manera muy distinta durante el reciente episodio intenso de El Niño: aumentaron las emisiones de los incendios en el Sudeste Asiático, disminuyó la absorción de carbono por los bosques de la Amazonía y aumentó la respiración del suelo en África tropical.
Del mismo modo, ahora podemos examinar los procesos que están detrás del extraordinario reverdecimiento de la Tierra durante las últimas décadas, a medida que han aumentado los niveles de CO₂. Hasta el 50 % de las tierras con vegetación son ahora más verdesque hace 30 años. Se estimó que el efecto fertilizante del CO₂ sobre la vegetación, cada vez más impulsado por la actividad humana, era el factor dominante.
Ahora contamos con satélites que pueden estudiar este proceso con resoluciones espaciales de decenas de metros, lo que también nos permite seguir los procesos que revierten este reverdecimiento, como la deforestación.
Qué nos depara el futuro
En la próxima década se desarrollarán más sensores espaciales y herramientas de modelización que nos ayudarán a seguir el ciclo del carbono.
GOSAT-2 sustituirá al GOSAT actual y ofrecerá una resolución considerablemente mejor y mediciones más sensibles de CO₂ y metano (CH₄), otro importante gas de efecto invernadero.
Mientras tanto, el GeoCarb se lanzará a una órbita geoestacionaria sobre las Américas para medir CO₂, CH₄ (principalmente de los humedales tropicales) y monóxido de carbono (procedente de la quema de biomasa). También vigilará si se producen grandes fugas en la industria del gas.
Las misiones satelitales BIOMASS y FLEX ofrecerán, respectivamente, mejores estimaciones globales de la altura de los bosques y la densidad de carbono, y de la capacidad fotosintética de las plantas.
A bordo de la Estación Espacial Internacional, un instrumento llamado GEDI también estimará la altura y la estructura de la vegetación y, en combinación con ECOSTRESS evaluará los cambios en la biomasa aérea, las reservas de carbono y la productividad.
En Australia estamos desarrollando un sistema de modelización atmosférica y un modelo de vegetación dinámica capaces de incorporar las observaciones terrestres y satelitales de última generación para cartografiar las fuentes y los sumideros de carbono en todo el continente.
A través de la Red de Investigación de Ecosistemas Terrestres (TERN), nos estamos preparando para aprovechar al máximo estas nuevas misiones y ayudar a validar muchas de estas estimaciones satelitales en los Supersites de TERN y otros puntos de muestreo clave.
Con la gran cantidad de información que generarán los sensores espaciales, junto con las observaciones terrestres y los modelos informáticos, estamos entrando en una era en la que tendremos una capacidad sin precedentes para seguir el impacto de la humanidad en nuestra atmósfera, nuestras tierras y nuestros océanos.
