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Oscurecimiento global

El oscurecimiento global es una disminución en la cantidad de luz solar que llega a la superficie de la Tierra . [2] [3] Es causada por partículas atmosféricas , predominantemente aerosoles de sulfato , que son componentes de la contaminación del aire . [4] El oscurecimiento global se observó poco después de que comenzaran las primeras mediciones sistemáticas de la irradiancia solar en la década de 1950. Este debilitamiento de la luz solar visible se produjo a un ritmo del 4 al 5% por década hasta la década de 1980. [1] Durante estos años, la contaminación del aire aumentó debido a la industrialización de la posguerra. La actividad solar no varió más de lo habitual durante este período. [2] [5]

Como los aerosoles tienen un efecto refrescante, el oscurecimiento global ha enmascarado el alcance del calentamiento global experimentado hasta la fecha, y las regiones más contaminadas incluso experimentaron un enfriamiento en la década de 1970. [1] [6] El oscurecimiento global ha interferido con el ciclo del agua al reducir la evaporación y, por lo tanto, probablemente ha reducido las precipitaciones en ciertas áreas. [1] Es posible que haya debilitado el monzón del sur de Asia y haya provocado que todo el cinturón de lluvias tropicales se desplazara hacia el sur entre 1950 y 1985, con una recuperación limitada después. [7] [8] [9] Los niveles récord de contaminación por partículas en el hemisferio norte causaron o al menos exacerbaron la falla del monzón detrás de la hambruna en Etiopía de 1984 . [10] [11] [12] [13]

Desde la década de 1980, una disminución de la contaminación del aire ha llevado a una reversión parcial de la tendencia a la atenuación, a veces denominada brillo global. [1] Este brillo global había contribuido a la aceleración del calentamiento global, que comenzó en la década de 1990. [1] [6] Según los modelos climáticos , el efecto de atenuación de los aerosoles probablemente compense alrededor de 0,5 °C (0,9 °F) de calentamiento a partir de 2021. [14] A medida que las naciones actúan para reducir el costo de la contaminación del aire en la salud de sus ciudadanos, se espera que el efecto enmascarante sobre el calentamiento global disminuya aún más. [15] Los escenarios de acción climática necesarios para cumplir los objetivos de 1,5 °C (2,7 °F) y 2 °C (3,6 °F) incorporan la disminución prevista en los niveles de aerosoles. [14] Sin embargo, las simulaciones de modelos de los efectos de los aerosoles en los sistemas climáticos siguen siendo inciertas. [16] [17]

Los procesos detrás del oscurecimiento global son similares a la inyección de aerosoles estratosféricos . Se trata de una propuesta de intervención de geoingeniería solar que tiene como objetivo contrarrestar el calentamiento global mediante liberaciones intencionales de aerosoles reflectantes. [18] La inyección de aerosoles estratosféricos podría ser muy eficaz para detener o revertir el calentamiento, pero también tendría efectos sustanciales en el ciclo global del agua, el clima regional y los ecosistemas . Además, tendría que llevarse a cabo durante siglos para evitar un retorno rápido y violento del calentamiento. [19]

Historia

Las tendencias observadas de oscurecimiento y brillo global en cuatro regiones geográficas principales. La atenuación fue mayor en el promedio de días sin nubes (línea roja) que en el promedio de todos los días (línea morada), lo que sugiere fuertemente que los aerosoles de sulfato fueron la causa. [dieciséis]

En la década de 1970 , numerosos estudios demostraron que los aerosoles atmosféricos podían afectar a la propagación de la luz solar a través de la atmósfera, medida también conocida como irradiancia solar directa . [20] [21] Un estudio demostró que se filtraba menos luz solar a una altura de 1,7 km (1,1 millas) sobre Los Ángeles , incluso en aquellos días en los que no había smog visible . [22] Otro sugirió que la contaminación por sulfatos o la erupción de un volcán podrían provocar el inicio de una edad de hielo . [23] [24] En la década de 1980, Atsumu Ohmura , un investigador de geografía del Instituto Federal Suizo de Tecnología , descubrió que la radiación solar que incide sobre la superficie de la Tierra había disminuido en más de un 10% durante las tres décadas anteriores, incluso cuando la temperatura global en general había ido aumentando desde el decenio de 1970. [25] [26] En la década de 1990, a esto le siguieron artículos que describían disminuciones de varias décadas en Estonia, [27] Alemania, [28] Israel [29] y en toda la ex Unión Soviética . [30] [26]

Investigaciones posteriores estimaron una reducción promedio de la luz solar que llega a la superficie terrestre de alrededor del 4% al 5% por década entre finales de los años 1950 y 1980, y del 2% al 3% por década cuando se incluyó el decenio de 1990. [29] [31] [32] [33] En particular, la radiación solar en la parte superior de la atmósfera no varió más de 0,1-0,3% en todo ese tiempo, lo que sugiere fuertemente que las razones de la atenuación estaban en la Tierra. [5] [2] Además, sólo se atenuaron la luz visible y la radiación infrarroja , en lugar de la parte ultravioleta del espectro. [34] Además, la atenuación se había producido incluso cuando los cielos estaban despejados y, de hecho, era más fuerte que durante los días nublados, lo que demuestra que no fue causado únicamente por cambios en la capa de nubes. [35] [2] [16]

Causas

Sulfatos antropogénicos

Instantánea satelital del dióxido de azufre atmosférico el 15 de abril de 2017. El dióxido de azufre forma sulfatos altamente reflectantes, que se consideran la principal causa del oscurecimiento global. [4]

El oscurecimiento global es causado principalmente por la presencia de partículas de sulfato que flotan en la atmósfera terrestre en forma de aerosoles . [36] Estos aerosoles contribuyen directamente a la atenuación, ya que reflejan la luz del sol como pequeños espejos. [37] También tienen un efecto indirecto como núcleos , lo que significa que las gotas de agua en las nubes se fusionan alrededor de las partículas. El aumento de la contaminación causa más partículas y, por lo tanto, crea nubes que consisten en una mayor cantidad de gotas más pequeñas (es decir, la misma cantidad de agua se distribuye en más gotas). Las gotas más pequeñas hacen que las nubes sean más reflectantes , de modo que más luz solar entrante se refleja hacia el espacio y llega menos a la superficie de la Tierra. [4] En los modelos, estas gotas más pequeñas también disminuyen las precipitaciones. [38]

Antes de la Revolución Industrial , la principal fuente de aerosoles de sulfato era el sulfuro de dimetilo producido por algunos tipos de plancton oceánico. Las emisiones procedentes de la actividad volcánica fueron la segunda fuente más importante, aunque las grandes erupciones volcánicas , como la erupción del Monte Pinatubo en 1991 , dominan en los años en que ocurren. En 1990, el Primer Informe de Evaluación del IPCC estimó las emisiones de sulfuro de dimetilo en 40 millones de toneladas por año, mientras que las emisiones de los volcanes se estimaron en 10 millones de toneladas. [39] Estos niveles anuales se han mantenido en gran medida estables durante mucho tiempo. Por otro lado, las emisiones globales de azufre a la atmósfera causadas por el hombre aumentaron de menos de 3 millones de toneladas por año en 1860 a 15 millones de toneladas en 1900, 40 millones de toneladas en 1940 y alrededor de 80 millones de toneladas en 1980. Esto significó que para En 1980, las emisiones provocadas por el hombre derivadas de la quema de combustibles que contienen azufre (principalmente carbón y combustible para buques ) llegaron a ser al menos tan grandes como todas las emisiones naturales de compuestos que contienen azufre. [39] El informe también concluyó que "en las regiones industrializadas de Europa y América del Norte, las emisiones antropogénicas dominan sobre las emisiones naturales en aproximadamente un factor de diez o incluso más". [39]

carbón negro

Si el humo de los incendios forestales se mezcla con las nubes, las oscurece y disminuye su albedo. Si no hay nubes, el humo puede aumentar el albedo, especialmente sobre los océanos. [40]

Otro tipo importante de aerosol es el carbón negro , conocido coloquialmente como hollín . Se forma debido a la combustión incompleta de combustibles fósiles , así como de madera y otras materias vegetales. [41] A nivel mundial, la mayor fuente de carbono negro proviene de los incendios de pastizales y bosques , incluidos tanto los incendios forestales como las quemas intencionales. Sin embargo, el uso de carbón es responsable de la mayoría (60 a 80%) de las emisiones de carbono negro en Asia y África, mientras que la combustión de diésel produce el 70% del carbono negro en Europa y América. [42]

El carbono negro en la atmósfera inferior es uno de los principales contribuyentes a 7 millones de muertes prematuras causadas por la contaminación del aire cada año. [43] Su presencia es especialmente visible, ya que las llamadas "nubes marrones" aparecen en zonas muy contaminadas. De hecho, fue una investigación de la década de 1970 sobre la nube marrón de Denver la que descubrió por primera vez que las partículas de carbono negro absorben energía solar y, por lo tanto, pueden afectar la cantidad de luz solar visible. [42] Investigaciones posteriores descubrieron que el carbono negro es 190 veces más eficaz para absorber la luz solar dentro de las nubes que el polvo normal de las partículas del suelo . [44] En el peor de los casos, todas las nubes dentro de una capa atmosférica de 3 a 5 km (1,9 a 3,1 millas) de espesor se oscurecen visiblemente y la columna puede alcanzar una escala transcontinental [45] (es decir, la nube marrón asiática ). La atenuación del carbono negro es mucho menor que la de las partículas de sulfato. [14]

Inversión

Los aerosoles que bloquean el sol en todo el mundo han disminuido constantemente (línea roja) desde la erupción del Monte Pinatubo en 1991 , según estimaciones satelitales.

Después de 1990, la tendencia global de oscurecimiento había cambiado claramente hacia un brillo global. [46] [47] [48] [49] [50] Esto siguió a las medidas adoptadas para combatir la contaminación del aire por parte de las naciones desarrolladas , generalmente a través de instalaciones de desulfuración de gases de combustión en plantas de energía térmica , como depuradores húmedos o combustión en lecho fluidizado . [51] [52] [53] En los Estados Unidos, los aerosoles de sulfato han disminuido significativamente desde 1970 con la aprobación de la Ley de Aire Limpio , que fue reforzada en 1977 y 1990. Según la EPA , de 1970 a 2005, las emisiones totales de los seis principales contaminantes del aire, incluidos los sulfatos, se redujeron en un 53% en Estados Unidos. [54] Para 2010, esta reducción en la contaminación por sulfatos generó ahorros estimados en costos de atención médica valorados en 50 mil millones de dólares anuales. [55] Se tomaron medidas similares en Europa, [54] como el Protocolo de Helsinki de 1985 sobre la reducción de las emisiones de azufre en virtud del Convenio sobre la contaminación atmosférica transfronteriza a larga distancia , y con mejoras similares. [56]

Foto de satélite que muestra una espesa capa de humo y neblina procedente de los incendios forestales en el este de China . Este humo está lleno de carbón negro, lo que contribuye a las tendencias de atenuación pero tiene un efecto de calentamiento general.

Por otro lado, una revisión de 2009 encontró que la atenuación continuó aumentando en China después de estabilizarse en la década de 1990 y se intensificó en India, en consonancia con su continua industrialización, mientras que Estados Unidos, Europa y Corea del Sur continuaron mejorando. La evidencia de Zimbabwe, Chile y Venezuela también indicó un mayor oscurecimiento durante ese período, aunque con un nivel de confianza más bajo debido al menor número de observaciones. [57] [58] Investigaciones posteriores encontraron que en China, la tendencia de atenuación continuó a un ritmo más lento después de 1990, [59] y no comenzó a revertirse hasta alrededor de 2005. [60] Debido a estas tendencias contrastantes, no hubo cambios estadísticamente significativos había ocurrido a escala global entre 2001 y 2012. [1] Las observaciones posteriores a 2010 indican que la disminución global de las concentraciones de aerosoles y la atenuación global continuaron, y los controles de la contaminación en la industria naviera mundial desempeñaron un papel sustancial en los últimos años. [61] Dado que casi el 90% de la población humana vive en el hemisferio norte , las nubes se ven mucho más afectadas por los aerosoles que en el hemisferio sur , pero estas diferencias se han reducido a la mitad en las dos décadas transcurridas desde 2000, lo que proporciona más evidencia de la actual crisis global. brillo. [62]

Relación con el cambio climático

Enfriamiento por aerosoles de sulfato

La contaminación del aire, incluida la procedente del desmonte de tierras a gran escala, ha aumentado sustancialmente la presencia de aerosoles en la atmósfera en comparación con los niveles preindustriales. Los diferentes tipos de partículas tienen diferentes efectos y existe una variedad de interacciones en diferentes capas atmosféricas. En general, proporcionan enfriamiento, pero la complejidad hace que sea muy difícil estimar la fuerza exacta del enfriamiento. [40]

Los aerosoles tienen un efecto refrescante, que ha enmascarado el alcance total del calentamiento global experimentado hasta la fecha. [40]

Desde hace mucho tiempo se entiende que cualquier efecto de los aerosoles sobre la irradiancia solar necesariamente afectaría el equilibrio de radiación de la Tierra . Ya se han observado reducciones de las temperaturas atmosféricas después de grandes erupciones volcánicas como la erupción del Monte Agung en Bali en 1963, la erupción de El Chichón en México en 1982 , la erupción del Nevado del Ruiz en Colombia en 1985 y la erupción del Monte Pinatubo en Filipinas en 1991. Sin embargo, incluso las grandes erupciones sólo provocan saltos temporales de partículas de azufre, a diferencia de los aumentos más sostenidos causados ​​por la contaminación antropogénica. [50]

En 1990, el Primer Informe de Evaluación del IPCC reconoció que "los aerosoles fabricados por el hombre, a partir del azufre emitido en gran medida por la quema de combustibles fósiles, pueden modificar las nubes y esto puede actuar para reducir las temperaturas", mientras que "podría esperarse que una disminución de las emisiones de azufre aumentara la contaminación global". temperaturas". Sin embargo, la falta de datos de observación y las dificultades para calcular los efectos indirectos sobre las nubes impidieron que el informe pudiera estimar si el impacto total de todos los aerosoles antropogénicos sobre la temperatura global equivalía a un enfriamiento o un calentamiento. [39] En 1995, el Segundo Informe de Evaluación del IPCC había evaluado con confianza el impacto general de los aerosoles como negativo (enfriamiento); [63] sin embargo, los aerosoles fueron reconocidos como la mayor fuente de incertidumbre en las proyecciones futuras en ese informe y los posteriores. [1]

Calentamiento por carbono negro

A diferencia de la contaminación por sulfatos, el carbono negro contribuye tanto al oscurecimiento como al calentamiento global, ya que sus partículas absorben la luz solar y la calientan en lugar de reflejarla. [42] Estas partículas también desarrollan recubrimientos gruesos con el tiempo, lo que puede aumentar la absorción inicial hasta en un 40%. Debido a que la velocidad a la que se forman estos recubrimientos varía según la estación, el calentamiento debido al carbono negro también varía según la estación. [64]

Aunque este calentamiento es más débil que el calentamiento inducido por el CO 2 o el enfriamiento debido a los sulfatos, [14] puede ser significativo a nivel regional cuando el carbono negro se deposita sobre masas de hielo como los glaciares de montaña y la capa de hielo de Groenlandia . Allí reduce su albedo y aumenta su absorción de radiación solar, lo que acelera su fusión. [45] El carbono negro también contribuye enormemente al calentamiento local dentro de las ciudades contaminadas. [65] Incluso el efecto indirecto de las partículas de hollín que actúan como núcleos de nubes no es lo suficientemente fuerte como para proporcionar enfriamiento: se sabía que las "nubes marrones" formadas alrededor de las partículas de hollín tenían un efecto de calentamiento neto desde la década de 2000. [66] La contaminación por carbono negro es particularmente fuerte en la India: por lo tanto, se considera una de las pocas regiones donde la limpieza de la contaminación del aire reduciría, en lugar de aumentar, el calentamiento. [67]

Papel menor de las estelas de los aviones.

Estelas de aviones (líneas blancas) y nubes naturales.

Los aviones dejan estelas visibles (también conocidas como estelas de vapor) a medida que viajan. Estas estelas reflejan la radiación solar entrante y atrapan la radiación de onda larga saliente que emite la Tierra. Debido a que las estelas de vapor reflejan la luz solar sólo durante el día, pero atrapan el calor día y noche, normalmente se considera que causan un calentamiento neto, aunque sea muy pequeño. Una estimación de 1992 era de entre 3,5 mW/m 2 y 17 mW/m 2 , cientos de veces menor que el forzamiento radiativo de los principales gases de efecto invernadero. [68]

Sin embargo, algunos científicos argumentaron que el efecto de enfriamiento diurno de las estelas de vapor era mucho más fuerte de lo que generalmente se estima, y ​​este argumento llamó la atención después de los ataques del 11 de septiembre . [3] Debido a que ningún avión comercial cruzó los EE. UU. inmediatamente después de los ataques, este período se consideró una demostración en el mundo real de un clima libre de estelas. [69] En 4.000 estaciones meteorológicas en los Estados Unidos continentales, la variación de temperatura diurna (la diferencia entre los máximos y mínimos del día en una estación fija) se amplió en 1,1 °C (2,0 °F), el mayor aumento registrado en 30 años. . [70] En el sur de los EE. UU., la diferencia se redujo en aproximadamente 3,3 °C (6 °F) y en 2,8 °C (5 °F) en el medio oeste de los EE. UU. [71] Algunos científicos interpretaron esto como una prueba de una fuerte influencia refrescante de las estelas de los aviones. [72]

En última instancia, los estudios de seguimiento encontraron que un cambio natural en la cobertura de nubes que ocurrió en ese momento fue suficiente para explicar estos hallazgos. [73] [74] Cuando la respuesta global a la pandemia de coronavirus de 2020 condujo a una reducción en el tráfico aéreo global de casi el 70% en relación con 2019, múltiples estudios no encontraron "una respuesta significativa del rango diurno de temperatura del aire en la superficie" como resultado de las estelas de vapor. cambios, y "ningún FER global neto significativo" (forzamiento radiativo efectivo) o un efecto de calentamiento muy pequeño. [75] [76] [77]

Enfriamiento histórico

Este gráfico muestra cuánto afectan diversos factores físicos al cambio climático . Por ejemplo, el dióxido de azufre provoca enfriamiento porque reacciona para formar una variedad de sulfatos que reflejan la luz solar. Su gran barra de error muestra que existe mucha incertidumbre con respecto a la fuerza del enfriamiento causado por el dióxido de azufre en la atmósfera.

En el punto álgido del oscurecimiento global, pudo contrarrestar por completo la tendencia al calentamiento. En 1975, las concentraciones cada vez mayores de gases de efecto invernadero superaron el efecto enmascarante y dominaron desde entonces. [54] Incluso entonces, las regiones con altas concentraciones de aerosoles de sulfato debido a la contaminación del aire habían experimentado inicialmente un enfriamiento, en contradicción con la tendencia general al calentamiento. [78] El este de los Estados Unidos fue un ejemplo destacado: las temperaturas allí disminuyeron 0,7 °C (1,3 °F) entre 1970 y 1980, y hasta 1 °C (1,8 °F) en Arkansas y Missouri . [79]

Brillo y calentamiento acelerado.

A partir de la década de 1980, la reducción del oscurecimiento global ha contribuido al aumento de las temperaturas globales. Los extremos cálidos se aceleraron a medida que disminuyó el oscurecimiento global. Se ha estimado que desde mediados de la década de 1990, las temperaturas máximas diarias en el noreste de Asia y los días más calurosos del año en Europa occidental habrían sido sustancialmente menos calurosos si las concentraciones de aerosoles hubieran permanecido iguales que antes. [1] Parte de la aceleración del aumento del nivel del mar , así como la amplificación del Ártico y la disminución asociada del hielo marino del Ártico , también se atribuyó a la reducción del enmascaramiento de aerosoles. [6] [80] [81] [82]

En Europa, la disminución de las concentraciones de aerosoles desde la década de 1980 también había reducido la niebla , la neblina y la neblina asociadas : en conjunto, eran responsables de alrededor del 10% al 20% del calentamiento diurno en toda Europa, y alrededor del 50% del calentamiento en las zonas más contaminadas. Europa del Este. [83] Debido a que el enfriamiento de los aerosoles depende de la reflexión de la luz solar, las mejoras en la calidad del aire tuvieron un impacto insignificante en las temperaturas invernales, [84] pero aumentaron las temperaturas de abril a septiembre en alrededor de 1 °C (1,8 °F) en Europa central y oriental. [85] El centro y el este de Estados Unidos experimentaron un calentamiento de 0,3 °C (0,54 °F) entre 1980 y 2010 a medida que se redujo la contaminación por sulfatos, [79] incluso cuando las partículas de sulfato todavía representaban alrededor del 25% de todas las partículas . [55] Para 2021, la costa noreste de los Estados Unidos era una de las regiones de América del Norte que se calentaba más rápido, ya que la desaceleración de la circulación meridional del Atlántico aumentó las temperaturas en esa parte del Océano Atlántico Norte. [86] [87]

La rápida disminución de la contaminación del aire causada por los cierres de COVID-19 en China fue responsable de hasta el 40 % de los cambios de temperatura regionales en enero-marzo de 2020, en comparación con enero-marzo de 2019 [88]

En 2020, los cierres de COVID-19 proporcionaron un notable "experimento natural", ya que se había producido una marcada disminución de las emisiones de sulfato y carbono negro causada por la reducción del tráfico rodado y la producción industrial. Esa disminución tuvo un impacto de calentamiento detectable: se estimó que aumentó las temperaturas globales entre 0,01 y 0,02 °C (0,018-0,036 °F) inicialmente y hasta 0,03 °C (0,054 °F) para 2023, antes de desaparecer. A nivel regional, se estimó que los cierres aumentarían las temperaturas entre 0,05 y 0,15 °C (0,090 y 0,270 °F) en el este de China durante enero y marzo, y luego entre 0,04 y 0,07 °C (0,072 y 0,126 °F) en Europa, el este de Estados Unidos Estados Unidos y el sur de Asia en marzo-mayo, con un impacto máximo de 0,3 °C (0,54 °F) en algunas regiones de Estados Unidos y Rusia. [89] [88] En la ciudad de Wuhan , se encontró que el efecto isla de calor urbano había disminuido en 0,24 °C (0,43 °F) por la noche y en 0,12 °C (0,22 °F) en general durante los cierres más estrictos. [90]

Futuro

Dado que los cambios en las concentraciones de aerosoles ya tienen un impacto en el clima global, necesariamente influirían también en las proyecciones futuras. De hecho, es imposible estimar completamente el impacto de todos los gases de efecto invernadero en el calentamiento sin tener en cuenta el enfriamiento que contrarrestan los aerosoles. [15] [40]

Estimaciones de principios de la década de 2010 de las emisiones antropogénicas globales de dióxido de azufre pasadas y futuras, incluidas las vías de concentración representativas . Si bien ningún escenario de cambio climático puede alcanzar reducciones máximas factibles (MFR), todos suponen fuertes disminuciones con respecto a los niveles actuales. En 2019, se confirmó que las reducciones de las emisiones de sulfato avanzaban a un ritmo muy rápido. [15]

Los modelos climáticos comenzaron a tener en cuenta los efectos de los aerosoles de sulfato en torno al Segundo Informe de Evaluación del IPCC ; Cuando se publicó el Cuarto Informe de Evaluación del IPCC en 2007, todos los modelos climáticos tenían sulfatos integrados, pero solo cinco pudieron tener en cuenta partículas menos impactantes como el carbono negro. [37] Para 2021, los modelos CMIP6 estimaron el enfriamiento total de los aerosoles en el rango de 0,1 °C (0,18 °F) a 0,7 °C (1,3 °F); [91] El Sexto Informe de Evaluación del IPCC seleccionó la mejor estimación de un enfriamiento de 0,5 °C (0,90 °F) proporcionado por aerosoles de sulfato, mientras que el carbono negro equivale aproximadamente a 0,1 °C (0,18 °F) de calentamiento. [14] Si bien estos valores se basan en la combinación de estimaciones de modelos con limitaciones de observación, incluidas aquellas sobre el contenido de calor del océano , [61] el asunto aún no está completamente resuelto. La diferencia entre las estimaciones de los modelos se debe principalmente a desacuerdos sobre los efectos indirectos de los aerosoles en las nubes. [92] [93]

Independientemente de la intensidad actual del enfriamiento de los aerosoles, todos los escenarios futuros de cambio climático proyectan reducciones de partículas y esto incluye los escenarios en los que se cumplen los objetivos de 1,5 °C (2,7 °F) y 2 °C (3,6 °F): sus objetivos específicos de reducción de emisiones. asumir la necesidad de compensar una menor atenuación. [14] Dado que los modelos estiman que el enfriamiento causado por los sulfatos es en gran medida equivalente al calentamiento causado por el metano atmosférico (y dado que el metano es un gas de efecto invernadero de vida relativamente corta), se cree que las reducciones simultáneas en ambos se cancelarían efectivamente entre sí. . [94] [95] Sin embargo, en los últimos años, las concentraciones de metano habían aumentado a tasas que excedían su período anterior de crecimiento máximo en la década de 1980, [96] [97] y las emisiones de metano de los humedales impulsaron gran parte del crecimiento reciente, [98 ] [99] mientras la contaminación del aire se limpia agresivamente. [61] Estas tendencias son algunas de las razones principales por las que ahora se espera un calentamiento de 1,5 °C (2,7 °F) alrededor de 2030, a diferencia de las estimaciones de mediados de la década de 2010, según las cuales no ocurriría hasta 2040. [15]

Es probable que abordar la contaminación del aire en Europa de acuerdo con las políticas actuales (línea azul) aumente la frecuencia de los días calurosos y reduzca la frecuencia de los días fríos. Esos aumentos serán aún más rápidos con las máximas reducciones posibles (línea roja), a menos que las emisiones de GEI se aborden al mismo ritmo. Se observarán tendencias similares en China [100]

También se ha sugerido que a los aerosoles no se les presta suficiente atención en las evaluaciones de riesgos regionales, a pesar de que tienen más influencia a escala regional que global. [17] Por ejemplo, un escenario de cambio climático con altas emisiones de gases de efecto invernadero pero fuertes reducciones en la contaminación del aire provocaría 0,2 °C (0,36 °F) más de calentamiento global para 2050 que el mismo escenario con poca mejora en la calidad del aire, pero a nivel regional, la diferencia agregaría 5 noches tropicales más por año en el norte de China y aumentaría sustancialmente las precipitaciones en el norte de China y el norte de India . [101] Asimismo, un artículo que compara el nivel actual de políticas de aire limpio con una acción hipotética máxima técnicamente factible en el mismo escenario de cambio climático encontró que este último aumentaría el riesgo de temperaturas extremas entre un 30% y un 50% en China y Europa. [100]

Desafortunadamente, debido a que los registros históricos de aerosoles son más escasos en algunas regiones que en otras, es difícil realizar proyecciones regionales precisas de los impactos de los aerosoles. Incluso los últimos modelos climáticos CMIP6 sólo pueden representar con precisión las tendencias de los aerosoles en Europa, [16] pero tienen dificultades para representar a América del Norte y Asia. Esto significa que es probable que sus proyecciones de impacto regional en el futuro cercano también contengan errores. [102] [16] [103]

Relación con el ciclo del agua

Los aerosoles de sulfato han disminuido las precipitaciones en la mayor parte de Asia (rojo), pero las han aumentado en algunas partes de Asia Central (azul). [104]

A escala regional y global, la contaminación del aire puede afectar el ciclo del agua , de manera similar a algunos procesos naturales. Un ejemplo es el impacto del polvo del Sahara en la formación de huracanes : el aire cargado de arena y partículas minerales se mueve sobre el Océano Atlántico, donde impide que parte de la luz solar llegue a la superficie del agua, enfriándola ligeramente y frenando el desarrollo de huracanes. [105] Asimismo, desde principios de la década de 2000 se ha sugerido que, dado que los aerosoles disminuyen la radiación solar sobre el océano y, por lo tanto, reducen la evaporación del mismo, estarían "deshaciendo el ciclo hidrológico del planeta". [106] [107]

En 2011, se descubrió que los aerosoles antropogénicos habían sido el factor predominante detrás de los cambios en las precipitaciones del siglo XX en el sector del Océano Atlántico, [108] cuando todo el cinturón de lluvias tropicales se desplazó hacia el sur entre 1950 y 1985, con un desplazamiento limitado hacia el norte posteriormente. [9] Se espera que las futuras reducciones de las emisiones de aerosoles den lugar a un desplazamiento más rápido hacia el norte, con un impacto limitado en el Atlántico pero sustancialmente mayor en el Pacífico. [109] Algunas investigaciones también sugieren que estas reducciones afectarían el AMOC (ya se espera que se debilite debido al cambio climático). Las reducciones derivadas de políticas más estrictas sobre la calidad del aire podrían exacerbar esta disminución esperada en alrededor de un 10%, a menos que las emisiones de metano se reduzcan en una cantidad equivalente. [95]

En particular, múltiples estudios conectan los aerosoles del hemisferio norte con el monzón fallido en el África subsahariana durante las décadas de 1970 y 1980, que luego condujo a la sequía del Sahel y la hambruna asociada . [10] [12] [11] Sin embargo, las simulaciones de modelos del clima del Sahel son muy inconsistentes, [110] por lo que es difícil probar que la sequía no habría ocurrido sin la contaminación por aerosoles, aunque claramente habría sido menos severa. [111] [13] Algunas investigaciones indican que aquellos modelos que demuestran que el calentamiento por sí solo impulsa fuertes aumentos de precipitaciones en el Sahel son los más precisos, lo que hace más probable que la contaminación por sulfatos sea la culpable de dominar esta respuesta y enviar a la región a la sequía. [112]

En los Estados Unidos, los aerosoles generalmente reducen las precipitaciones medias y extremas en las cuatro estaciones, lo que ha anulado los aumentos causados ​​por el calentamiento de los gases de efecto invernadero [113]

Otro hallazgo dramático relacionó el impacto de los aerosoles con el debilitamiento del monzón en el sur de Asia . Se presentó por primera vez en 2006, [7] pero seguía siendo difícil de probar. [114] En particular, algunas investigaciones sugirieron que el calentamiento en sí aumenta el riesgo de falla del monzón, empujándolo potencialmente más allá de un punto de inflexión . [115] [116] Sin embargo, para 2021, se concluyó que el calentamiento global fortaleció constantemente el monzón, [117] y ya se observó cierto fortalecimiento después de las reducciones de aerosoles provocadas por el bloqueo. [8]

En 2009, un análisis de 50 años de datos encontró que las lluvias ligeras habían disminuido en el este de China, aunque no hubo cambios significativos en la cantidad de agua retenida en la atmósfera. Esto se atribuyó a que los aerosoles redujeron el tamaño de las gotas dentro de las nubes, lo que llevó a que esas nubes retuvieran agua durante más tiempo sin llover. [38] Estudios posteriores han confirmado el fenómeno de los aerosoles que suprimen la lluvia al reducir el tamaño de las gotas de las nubes. [118] Investigaciones posteriores encontraron que la contaminación por aerosoles en el sur y el este de Asia no solo suprimió las precipitaciones allí, sino que también resultó en una mayor transferencia de humedad a Asia central, donde las lluvias de verano habían aumentado como resultado. [104] En los Estados Unidos, los efectos del cambio climático en el ciclo del agua normalmente aumentarían las precipitaciones medias y extremas en todo el país, pero hasta ahora estos efectos han sido "enmascarados" por la sequía debida a concentraciones de aerosoles históricamente fuertes. [113] El Sexto Informe de Evaluación del IPCC también había vinculado los cambios en las concentraciones de aerosoles con la alteración de las precipitaciones en la región del Mediterráneo . [1]

Relevancia para la geoingeniería solar

Este gráfico muestra que si se implementara la inyección de aerosoles estratosféricos a partir de 2034, entonces se podría escalar con precisión para reducir a la mitad la velocidad del calentamiento para 2100, detenerlo o revertirlo por completo. El mismo grado de control está disponible en los escenarios de bajas, medias y altas emisiones de gases de efecto invernadero [119]

El oscurecimiento global también es un fenómeno relevante para ciertas propuestas sobre desacelerar, detener o revertir el calentamiento global. [120] Un aumento del albedo planetario del 1% eliminaría la mayor parte del forzamiento radiativo de las emisiones antropogénicas de gases de efecto invernadero y, por tanto, el calentamiento global, mientras que un aumento del albedo del 2% anularía el efecto de calentamiento de duplicar la concentración de dióxido de carbono atmosférico . [121] Esta es la teoría detrás de la geoingeniería solar , y el alto potencial reflectante de los aerosoles de sulfato significa que fueron considerados en esta capacidad a partir de la década de 1970. [122]

Debido a que los niveles históricos de oscurecimiento global se asociaron con una alta mortalidad por la contaminación del aire y problemas como la lluvia ácida , [123] el concepto de depender del enfriamiento directamente de la contaminación ha sido descrito como un " negocio fáustico " y no es considerado seriamente por los modernos. investigación. [111] En cambio, el artículo fundamental de 2006 de Paul Crutzen sugirió que la manera de evitar un mayor calentamiento a medida que disminuía la contaminación por sulfato era revisar la propuesta de 1974 del investigador soviético Mikhail Budyko . [124] [125] La propuesta implicaba liberar sulfatos de los aviones que volaban en las capas superiores de la atmósfera, en lo que ahora se describe como inyección de aerosol estratosférico , o SAI. [122] En comparación, la mayor parte de la contaminación del aire se encuentra en la capa atmosférica inferior (la troposfera ) y solo reside allí durante semanas. Como los aerosoles depositados en la estratosfera durarían años, sería necesario emitir mucho menos azufre para producir la misma cantidad de enfriamiento. [18]

Si bien la propuesta inicial de Crutzen se centró en evitar el calentamiento causado por la reducción de la contaminación del aire, inmediatamente se entendió que ampliar esta propuesta podría ralentizar, detener o revertir completamente el calentamiento. [122] Se ha estimado que la cantidad de azufre necesaria para compensar un calentamiento de alrededor de 4 °C (7,2 °F) en relación con la actualidad (y 5 °C (9,0 °F) en relación con la época preindustrial), bajo las temperaturas más altas, El escenario de emisiones RCP 8.5 sería menor que lo que ya se emite hoy a través de la contaminación del aire, y que las reducciones en la contaminación por azufre derivadas de futuras mejoras en la calidad del aire ya esperadas en ese escenario compensarían el azufre utilizado para la geoingeniería . [18] La compensación es un mayor costo. Aunque existe una narrativa popular de que la inyección de aerosoles estratosféricos puede ser llevada a cabo por individuos, estados pequeños u otros actores deshonestos no estatales, las estimaciones científicas sugieren que enfriar la atmósfera en 1 °C (1,8 °F) mediante la inyección de aerosoles estratosféricos costaría al menos 18 mil millones de dólares al año (al valor de USD 2020), lo que significa que solo las economías o bloques económicos más grandes podrían permitirse esta intervención. [119] [126] Aun así, estos enfoques seguirían siendo "órdenes de magnitud" más baratos que la mitigación de gases de efecto invernadero, [127] y mucho menos los costos de los efectos no mitigados del cambio climático . [121]

Incluso si la EFS detuviera o revirtiera por completo el calentamiento global, los patrones climáticos en muchas áreas seguirían cambiando sustancialmente. El hábitat de los mosquitos y otros vectores de enfermedades cambiaría, aunque no está claro cómo se compararía con los cambios que de otro modo probablemente ocurrirían debido al cambio climático . [19] Una menor luz solar afectaría el rendimiento de los cultivos y los sumideros de carbono debido a la reducción de la fotosíntesis , [120] pero esto probablemente se vería compensado por la falta de estrés térmico debido al calentamiento y el mayor efecto de fertilización con CO 2 en relación con la actualidad. [19] Lo más importante es que el calentamiento provocado por las emisiones de CO 2 dura cientos o miles de años, mientras que el enfriamiento provocado por el SAI se detiene entre 1 y 3 años después de la última inyección de aerosol. Esto significa que ni la inyección de aerosoles estratosféricos ni otras formas de geoingeniería solar pueden usarse como sustitutos para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero , porque si la geoingeniería solar cesara mientras los niveles de gases de efecto invernadero permanecieran altos, conduciría a un calentamiento "grande y extremadamente rápido". y cambios igualmente abruptos en el ciclo del agua . Como resultado, muchos miles de especies probablemente se extinguirían . En cambio, cualquier geoingeniería solar actuaría como una medida temporal para limitar el calentamiento mientras se reducen las emisiones de gases de efecto invernadero y se elimina el dióxido de carbono , lo que bien puede llevar cientos de años. [19]

Ver también

Referencias

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