Por primera vez, los investigadores han detectado fluctuaciones regionales a corto plazo en el dióxido de carbono atmosférico (CO2) en todo el mundo debido a las emisiones de las actividades humanas.
Utilizando una combinación de satélites de la NASA y modelos atmosféricos, los científicos realizaron una detección única en su tipo de los cambios en las emisiones humanas de CO2. El nuevo estudio utiliza datos del Orbiting Carbon Observatory-2 (OCO-2) de la NASA para medir las caídas en las emisiones de CO2 durante la pandemia de COVID-19 desde el espacio. Con productos de datos diarios y mensuales ahora disponibles para el público, esto abre nuevas posibilidades para rastrear los efectos colectivos de las actividades humanas en las concentraciones de CO2 casi en tiempo real.
Estudios anteriores investigaron los efectos de los bloqueos al principio de la pandemia y encontraron que los niveles globales de CO2 cayeron ligeramente en 2020. Sin embargo, al combinar los datos de alta resolución de OCO-2 con herramientas de modelado y análisis de datos del Sistema de Observación de la Tierra Goddard (GEOS) de la NASA, el El equipo pudo reducir qué cambios mensuales se debieron a la actividad humana y cuáles se debieron a causas naturales a escala regional. Esto confirma estimaciones anteriores basadas en datos económicos y de actividad humana.
Las mediciones del equipo mostraron que en el hemisferio norte, el crecimiento de las concentraciones de CO2 generado por el hombre disminuyó de febrero a mayo de 2020 y se recuperó durante el verano, en consonancia con una disminución de las emisiones globales del 3% al 13% para el año.
Los resultados representan un gran avance para los investigadores que estudian los efectos regionales del cambio climático y rastrean los resultados de las estrategias de mitigación, dijo el equipo. El método permite la detección de cambios en el CO2 atmosférico solo uno o dos meses después de que ocurran, proporcionando información rápida y procesable sobre cómo están evolucionando las emisiones humanas y naturales.
Discernir cambios sutiles en la atmósfera de la Tierra
El dióxido de carbono (CO2) es un gas de efecto invernadero presente en la atmósfera y su concentración cambia debido a procesos naturales como la respiración de las plantas, el intercambio con los océanos del mundo y actividades humanas como la quema de combustibles fósiles y la deforestación. Desde la Revolución Industrial, la concentración de CO2 en la atmósfera ha aumentado casi un 49 %, superando las 400 partes por millón por primera vez en la historia de la humanidad en 2013.
Cuando los gobiernos pidieron a los ciudadanos que se quedaran en casa al comienzo de la pandemia de COVID-19, menos autos en las calles significó fuertes caídas en la cantidad de gases de efecto invernadero y contaminantes liberados a la atmósfera. Pero con el CO2, una “caída pronunciada” debe ponerse en contexto, dijo Lesley Ott, meteoróloga investigadora de la Oficina de Asimilación y Modelado Global de la NASA en el Centro de Vuelo Espacial Goddard en Greenbelt, Maryland. Este gas puede durar en la atmósfera hasta un siglo después de su liberación, por lo que los cambios a corto plazo podrían perderse en el ciclo global global del carbono, una secuencia de absorción y liberación que involucra procesos naturales y humanos. Los bloqueos de principios de 2020 son una pequeña parte de la imagen total de CO2 para el año.
“A principios de 2020, vimos incendios en Australia que liberaron CO2, vimos una mayor absorción de plantas en India y vimos todas estas diferentes influencias mezcladas”, dijo Ott. “El desafío es tratar de desentrañar eso y comprender cuáles fueron todos los diferentes componentes”.
Hasta hace poco, medir este tipo de cambios no era posible con la tecnología satelital. El satélite OCO-2 de la NASA tiene espectrómetros de alta precisión diseñados para detectar fluctuaciones aún más pequeñas en el CO2 y, combinado con el modelo integral del sistema GEOS Earth, fue perfecto para detectar los cambios relacionados con la pandemia.
“OCO-2 no fue diseñado para monitorear emisiones, pero está diseñado para ver señales aún más pequeñas que las que vimos con COVID”, dijo el autor principal Brad Weir, científico investigador de Goddard y Morgan State University. Weir explicó que uno de los objetivos de investigación de la misión OCO-2 era rastrear cómo cambiaron las emisiones humanas en respuesta a las políticas climáticas, que se espera que produzcan cambios pequeños y graduales en el CO2. “Esperábamos que este sistema de medición pudiera detectar una gran interrupción como COVID”.
El equipo comparó los cambios medidos en el CO2 atmosférico con estimaciones independientes de cambios en las emisiones debido a los cierres. Además de confirmar esas otras estimaciones, la concordancia entre los modelos de emisiones y las mediciones de CO2 atmosférico proporciona una fuerte evidencia de que las reducciones se debieron a las actividades humanas.
GEOS aportó información importante sobre patrones de viento y otras fluctuaciones climáticas naturales que afectan la emisión y el transporte de CO2. “Este estudio realmente reúne todo para atacar un problema enormemente difícil”, dijo Ott.
Una mirada más cercana a los gases de efecto invernadero
Los resultados del equipo mostraron que el crecimiento en las concentraciones de CO2 disminuyó en el hemisferio norte desde febrero hasta mayo de 2020 (lo que corresponde a una disminución de las emisiones globales del 3 % y el 13 %), lo que coincidió con las simulaciones por computadora de cómo las restricciones de actividad y las influencias naturales deberían afectar la atmósfera. .
La señal no fue tan clara en el hemisferio sur, gracias a otra anomalía climática sin precedentes: el dipolo del océano Índico o IOD. El IOD es un patrón cíclico de océanos más fríos de lo normal en el sudeste asiático y océanos más cálidos de lo normal en el este del Océano Índico (fase “positiva”) o al revés (fase “negativa”). A finales de 2019 y principios de 2020, el IOD experimentó una intensa fase positiva, produciendo una temporada de cosecha abundante en el África subsahariana y contribuyendo a la temporada récord de incendios en Australia. Ambos eventos afectaron fuertemente el ciclo del carbono y dificultaron la detección de la señal de los bloqueos de COVID, dijo el equipo, pero también demostraron el potencial de GEOS/OCO-2 para rastrear las fluctuaciones naturales de CO2 en el futuro.
Los datos de GEOS/OCO-2 alimentan uno de los indicadores del Panel de Observación de la Tierra COVID-19, una asociación entre la NASA, la Agencia Espacial Europea y la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón. El tablero recopila datos e indicadores globales para rastrear cómo los bloqueos, las reducciones dramáticas en el transporte y otras acciones relacionadas con COVID están afectando los ecosistemas de la Tierra.
El producto asimilado GEOS-OCO-2 está disponible para descarga gratuita, haciéndolo accesible a investigadores y estudiantes que quieran investigar más.
“Los científicos pueden ir a este tablero y decir: ‘Veo algo interesante en la señal de CO2; ¿Qué podría ser?’”, dijo Ott. “Hay todo tipo de cosas en las que no hemos entrado en estos conjuntos de datos, y creo que ayuda a las personas a explorar de una nueva manera”.
En el futuro, el nuevo método de asimilación y análisis también podría usarse para ayudar a monitorear los resultados de los programas y políticas de mitigación climática, especialmente a nivel comunitario o regional, dijo el equipo.
“Tener la capacidad de monitorear cómo está cambiando nuestro clima, saber que esta tecnología está lista para funcionar, es algo de lo que estamos realmente orgullosos”, dijo Ott.
