Mejora del potencial de los depósitos de carbono terrestres: una posible contribución para mitigar el calentamiento...

Mejora del potencial de los depósitos de carbono terrestres: una posible contribución para mitigar el calentamiento mundial.

Asunto: La biosfera terrestre está considerada como uno de los mayores depósitos de emisiones atmosféricas antropogénicas de dióxido de carbono (CO2). Algunas estimaciones recientes sugieren que alrededor del 25% del total del dióxido de carbono del globo se encuentra en la biosfera. Por lo tanto, la mejora del potencial de almacenamiento de la biosfera puede ser una opción para reducir la creciente concentración de dióxido de carbono atmosférico, y de este modo mitigar el pronosticado calentamiento mundial.

Relevancia: Las partes relacionadas en el Anexo I del Protocolo de Kyoto acordaron reducir sus emisiones globales de gases invernadero al menos un 5% por debajo de los niveles de 1990 en el período comprometido 2008-2012. Este acuerdo incluye la opción de conceder créditos para depósitos (considerados como emisiones negativas) en la biosfera, pero limitados a actividades humanas de reforestación y deforestación (Art. 3.3). Sin embargo, las categorías parciales de depósitos del protocolo pueden resultar insuficientes.

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Introducción

El investigador del clima Klaus Hasselmann, director del Instituto Max-Plank (IMP) de Meteorología de Hamburgo y uno de los coordinadores de proyecto del Programa de Medio Ambiente y Clima de la UE, fue uno de lo primeros científicos en avisar que las tendencias al calentamiento mundial observadas recientemente tienen un componente perceptible relacionado con la actividad humana. Los cálculos de modelos climáticos muestran que el calentamiento mundial está íntimamente relacionado con las crecientes concentraciones de gases invernadero (GHG) en la atmósfera, como consecuencia de la actividad del hombre. Desde la época pre-industrial, la concentración atmosférica de CO2, el GHG más importante, se ha incrementado desde 280 hasta 360 ppm y crecerá aún más. Según el Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC) las emisiones antropogénicas totales añaden hasta 7-8 GtCy-1 (1 GtCy-1 = 1.000.000.000 toneladas) de carbono por año. La combustión de combustibles fósiles y la deforestación son dos de los principales contribuyentes a las cifras de emisión. Si las recientes tendencias de calentamiento mundial continúan, el impacto sobre la naturaleza, la agricultura y los ecosistemas en muchas regiones del mundo podría ser grave y afectar a casi todos los sectores de la vida humana, desde el turismo al suministro de agua. Para evitar estas consecuencias potencialmente devastadoras, tanto la comunidad de investigadores del clima como el público están demandando acciones políticas urgentes para reducir las emisiones de GHG.

Las pruebas de interferencias humanas en el clima, apoyadas por la investigación sobre el clima, han forzado a los políticos a considerar seriamente la amenaza del cambio climático. Finalmente, después de largas negociaciones, los esfuerzos culminaron en la tercera sesión de la Conferencia de las Partes del Convenio-Marco de las Naciones Unidas sobre Cambio Climático (UNFCCC) en Kyoto. Aquí, por primera vez, las partes se pusieron de acuerdo acerca de compromisos legales (sólo los países del Anexo I) para reducir las emisiones de GHG una media del 5% (la UE se comprometió unilateralmente a una reducción voluntaria del 8%), en relación con el nivel de 1990 en el período de compromiso 2008-2012.

Las incertidumbres científicas

Existen básicamente dos opciones para alcanzar los objetivos de reducción de GHG: reducir las emisiones atmosféricas o mejorar el almacenamiento de GHG en la biosfera. La opción del almacenamiento se basa en la hipótesis de que la biosfera es capaz de captar y almacenar porciones significativas del CO2 de la atmósfera. Estimaciones del IPCC sugieren que la biosfera capta alrededor del 25% (1,8 GtCy-1) del conjunto de las emisiones de CO2. No obstante, el margen de error asociado con esta estimación es del mismo orden, lo que hasta cierto punto reduce la credibilidad de este método. Se sabe aún menos sobre la capacidad de almacenamiento y los posibles niveles de saturación de la biosfera.

Una tercera alternativa es hacer uso del potencial de almacenamiento de GHG de los océanos. Existen varias opciones directas e indirectas disponibles. El vertido de CO2 a las profundidades oceánicas es una posibilidad, pero la producción de CO2 líquido o de hielo seco es cara y los costes de transporte elevados. Además, la inyección de CO2 en las profundidades oceánicas podría acidificar el agua en la cual se inyecta y crear lagos de CO2 en el fondo del mar. Las implicaciones medioambientales podrían ser graves. Un segundo método (indirecto) discutido a menudo, es la mejora de la actividad biológica en las capas superiores del océano mediante fertilizantes. Con este método la concentración de partículas orgánicas transportadas hacia las profundidades marinas ("bomba biológica") podría incrementarse, mejorando el flujo de carbono en paralelo. Aunque el carbono en las profundidades marinas está "enterrado de forma segura", los procesos de descomposición reducirían el contenido en oxígeno de las capas oceánicas más profundas. En suma, estas opciones son costosas y los impactos ambientales y riesgos asociados con estas opciones son impredecibles. El principio de precaución hace del uso de la biosfera terrestre la vía más pragmática para mitigar por ahora el problema de los gases invernadero.

Aunque la mejora del potencial de la biosfera terrestre para almacenar carbono plantea menos riesgos para el Medio Ambiente, sin embargo es difícil cuantificar las fuentes y los depósitos. Existen tres razones para esta incertidumbre:

La cantidad de carbono acumulado por la biosfera terrestre es pequeña comparada con el ciclo global de carbono (el intercambio entre la biosfera terrestre y la atmósfera es de alrededor de 60 GtCy-1 en ambas direcciones).

Los procesos en el suelo, plantas y atmósfera que controlan el intercambio de gas entre los depósitos son complejos y no muy bien conocidos, y por tanto difíciles de modelizar.

Existe una desproporción entre el tamaño del problema y las escalas involucradas. El tamaño es mundial, pero las medidas relacionadas con el problema son principalmente locales. Las medidas locales tienen que ser extrapoladas (lo que se denomina "up-scaling") teniendo en cuenta las amplias variaciones geográficas y temporales (las dimensiones tienen que convertirse de metros a escala continental, los tiempos de horas a años). Desgraciadamente, los registros de observaciones consistentes de flujos de carbono con suficiente resolución temporal, horizontal y vertical (requeridos también para calibrar los modelos) no existen todavía.

Por otro lado, la implementación de nuevas tecnologías y metodologías de medida ha hecho posible actualmente separar la absorción en los océanos y en la tierra. Los resultados iniciales indican que los bosques del Hemisferio Norte presentan un fuerte depósito a principios de los 90. La magnitud es del orden de 0.8 GtCy-1 pero varía de año en año. El origen de los depósitos en el Hemisferio Norte no se conoce en su totalidad. Podría estar relacionado con una creciente deposición de nitrógeno asociada con actividades industriales y agrícolas. El nitrógeno juega un papel importante en el equilibrio de nutrientes de los ecosistemas. Actúa como fertilizante y mejora la productividad. Los efectos fertilizantes de las concentraciones atmosféricas crecientes de CO2 podrían también contribuir, pero no se conoce el modo en que la biosfera responde a esta fertilización desde el nivel de especies hasta el nivel más general de ecosistema. El nuevo desarrollo de los bosques y la duración de la estación de crecimiento (observada vía satélite) proporcionan otra posibilidad. La mayoría de estos efectos han ocurrido simultáneamente durante los últimos años y sigue siendo difícil identificar y cuantificar la contribución de cada proceso al balance regional o mundial de carbono.

Sin embargo, la mayor fuente de incertidumbre es la respuesta de los depósitos de carbono de la biosfera ante el cambio climático. Los registros históricos muestran que la tasa anual de crecimiento de CO2 atmosférico no es estable a lo largo del tiempo. Las fluctuaciones climáticas que siguen al fenómeno de El Niño, los cambios en la circulación oceánica y las erupciones volcánicas han modulado la tasa de crecimiento de CO2 en el pasado (equivalente a una variación anual de la absorción/eliminación de 2-3 GtCy-1).

Aunque los bosques están considerados generalmente como depósitos de carbono, esto puede no ser verdad en todos los casos. Hay pruebas recientes de que los bosques boreales son altamente vulnerables al cambio climático y pueden cambiar de ser un depósito a ser una fuente de carbono, dependiendo de las condiciones climáticas. Resultados recientes indican también que los bosques tropicales acumulan mayores cantidades de carbono de lo que se pensaba, pero una vez más las estimaciones muestran una gran variación dependiendo del tipo de bosque y de las condiciones climáticas. Es preciso comprender mejor los procesos implicados, en particular aquéllos que afectan al suelo.

El método de los depósitos

Con anterioridad a la conferencia de Kyoto existía un amplio consenso entre la comunidad europea de investigadores del clima, de que el problema del calentamiento mundial debería atacarse en sus raíces reduciendo las emisiones y no recurriendo a la estrategia de mejorar el almacenamiento. La principal preocupación es que el potencial de captación de carbono de la biosfera terrestre es limitado y que el carbono captado no está "almacenado de una forma segura" a largo plazo. Tarde o temprano, alcanzaría un nivel de saturación y sería probable una re-emisión a la atmósfera en unas pocas décadas. Por lo tanto, la estrategia de mejorar el almacenamiento proporciona sólo una solución "política" temporal, pero de hecho podría simplemente trasladar el problema a las próximas generaciones. Además, tal y como se ha mencionado anteriormente, el intercambio de carbono entre la atmósfera y la biosfera terrestre y los procesos biogeoquímicos involucrados son complejos, altamente variables en el espacio y en el tiempo y todavía no se conocen bien. Esta es la razón por la que las medidas y los cálculos de los modelos de captación de carbono en la biosfera terrestre muestran una amplia variación. En el momento actual, estimaciones detalladas de los cambios en los depósitos terrestres de carbono, tal como solicitó el Protocolo de Kyoto, sólo están disponibles para algunas áreas locales pero no a escala mundial. La ciencia sabe aún menos sobre las consecuencias a largo plazo, los mecanismos de retroalimentación y las posibles "sorpresas" debidas a distorsiones del ciclo global del carbono y sus impactos en los ecosistemas marinos y terrestres.

A menudo se olvida en las discusiones una gran fuente de emisiones de dióxido de carbono, directamente relacionada con la interferencia humana con la biosfera terrestre. El cambio en el uso de la tierra y la deforestación, especialmente la conversión de bosques naturales en tierras de cultivo, contribuye significativamente al crecimiento global del CO2 atmosférico. Un promedio de 1,6 Gt de CO2 se vierte a la atmósfera anualmente, constituyendo más del 20% de las emisiones antropogénicas de carbono. Estos datos llevan a la mayoría de los científicos a recomendar que se reduzcan las emisiones de GHG, sin considerar la opción del almacenamiento. Alternativamente, debería concederse la mayor prioridad a la conservación de los bosques naturales, como se recogió en el informe del Seminario sobre Gases Invernadero celebrado en Orvieto, Italia, del 10 al 13 de noviembre de 1997, organizado por la Comisión Europea.

`Aunque probablemente acumulan carbono en una menor proporción, los grandes depósitos de carbono de los bosques primitivos representan el carbono acumulado durante muchos siglos. Este carbono sólo puede ser reemplazado a lo largo de un período de tiempo igual de largo. Por lo tanto, la conservación de los bosques primitivos debería ser prioritaria sobre los programas de reforestación cuando sea posible¿.

Agenda científica después de Kyoto

Aunque las partes acordaron en Kyoto incluir las fuentes de GHG y las opciones de almacenamiento en el Protocolo, se limitó estrictamente a las categorías de reforestación y deforestación relacionadas con los bosques. Las consecuencias del Protocolo han sido analizadas, por ejemplo, durante un seminario organizado por la Comisión Europea y el Grupo de Trabajo sobre Carbono Terrestre IGBP. La comunidad científica llegó a la conclusión de que las categorías parciales de almacenamiento acordadas eran insuficientes. En su lugar recomendaron usar el balance del carbono total de la biosfera, evaluado a lo largo de períodos de tiempo suficientemente largos, como base apropiada para un sistema de contabilidad del carbono. Además, el sistema de almacenamiento del Protocolo de Kyoto abre varios caminos para un sistema de contabilidad "creativo" (véanse los artículos relacionados en las referencias para un análisis más detallado del Protocolo de Kyoto). En resumen, la contribución del potencial de captación de carbono de la biosfera, incluso para una solución temporal del problema del calentamiento mundial, seguirá siendo pequeña debido a las limitadas categorías de almacenamiento de carbono acordadas.

Aunque los climatólogos todavía tienen sus reservas, y todavía conceden una elevada prioridad a la conservación de los bosques naturales, el acuerdo de Kyoto sobre depósitos terrestres supone también un gran desafío para la investigación del clima para cubrir lagunas en nuestro conocimiento de sus características. La UE está apoyando numerosos proyectos de investigación como EUROFLUX, ESCOBA y Eurosiberian Carbonflux, en el marco del Programa de Medio Ambiente y Clima en el campo de la investigación sobre GHG. El objetivo de estos proyectos es desarrollar herramientas y metodologías para hacer posible el conocimiento de los procesos y cuantificar mejor las fuentes y los depósitos. Dentro de EUROFLUX se ha establecido, en toda Europa y una serie de bosques representativos, una red de estaciones de control del carbono. Las medidas a largo plazo sobre el intercambio de carbono entre los bosques y la atmósfera, junto con la aplicación de nuevas metodologías basadas en modelos, permitirá realizar mejores estimaciones del balance europeo de carbono en el futuro. La metodología EUROFLUX proporciona la base para el establecimiento de una red de seguimiento mundial del carbono. La integración de los datos sobre el flujo de carbono entre la biosfera terrestre y la atmósfera a escala continental es el objetivo del proyecto Eurosiberian Carbonflux. Esto se conseguirá mediante experimentos de campo conjuntos llevados a cabo por equipos de investigación de Rusia y la UE en Europa y Siberia. Medidas realizadas por aviones a diferentes alturas en la capa límite atmosférica, complementadas por observaciones a nivel del suelo, proporcionan las bases para la integración de datos. El objetivo del proyecto ESCOBA es la investigación del balance mundial de carbono usando sofisticadas técnicas de medición y métodos de modelización inversa. Estas técnicas ayudarán a cuantificar y distinguir mejor el intercambio de carbono entre la biosfera terrestre y el océano. Dado que pronto estarán disponibles más datos y de mejor calidad a escala mundial, las técnicas de modelización inversa ayudarán a identificar las fuentes y los depósitos de carbono de forma más precisa.

Que la Comisión Europea (CE) ha aceptado el desafío de la investigación sobre cambio climático se refleja una vez más en el 5º Programa Marco, que incluye la Acción-clave "Cambio mundial, clima y biodiversidad" como parte del programa "Conservación de los ecosistemas". Este se centra en los problemas medioambientales relacionados con el clima y concede una elevada prioridad a la investigación sobre GHG. Esta acción clave apoya asimismo nuevos elementos tales como infraestructura y programas de seguimiento a largo plazo de parámetros medioambientales para satisfacer más adecuadamente las demandas de los investigadores en esta área. Este nuevo enfoque pondrá la investigación europea a la cabeza de los esfuerzos internacionales en este tema crucial.

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Palabras clave

protocolo de Kyoto, captación de carbono, depósitos terrestres de carbono, bosques

Referencias

Informe de la UE, Greenhouse Gases and their Role in Climate Change: the Status of Research in Europe, celebrado en Orvieto, Italia, 10-13 Noviembre 1997 (en preparación, Comisión Europea, 1998).

Informe de la UE, Greenhouse Gases Sink Approach of the Kyoto Protocol. Comisión Europea, DG XII-D, Bruselas 1998.

IGBP Terrestrial Working Group, The Terrestrial Carbon Cycle: Implications for the Kyoto Protocol, Science, vol. 280, 1393-1394, 1998.

Informes del IPCC.

Protocolo de Kyoto.

Informes del proyecto ESCOBA de la UE.

Contacto

Claus Brüning, Comisión Europea, DG XII-D-02

Tel.: +32 2 295 44 84, fax: +32 2 296 30 24

Sobre el autor

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Claus Brüning obtuvo un diploma en meteorología en 1982 y el doctorado en oceanografía por la Universidad de Hamburgo en 1987. Ha trabajado en el Instituto Max Planck de Meteorología de Hamburgo, Alemania, en el European Centre for Medium Range Weather Forecasts (ECMWF) en Reading, Reino Unido, y en la Universidad de Hamburgo. Desde 1995 trabaja para la DG XII-D-02 de la Comisión Europea, en la Unidad de Climatología y Desastres Naturales de la Dirección General de Investigación y Tecnología. Su responsabilidad es la implementación y seguimiento de proyectos de investigación relacionados con "Procesos básicos en el sistema climático", área 1.1.1 del Programa de Medio Ambiente y Clima.