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Emisiones de metano en el Ártico

Concentraciones de metano en el Ártico en la atmósfera hasta septiembre de 2020. En octubre de 2019 se alcanzó un máximo de 1988 partes por mil millones .

La liberación de metano en el Ártico es la liberación de metano de las aguas del océano Ártico, así como de los suelos en las regiones de permafrost del Ártico . Si bien es un proceso natural a largo plazo, la liberación de metano se ve exacerbada por el calentamiento global . Esto da como resultado una retroalimentación positiva del cambio climático (es decir, que amplifica el calentamiento), ya que el metano es un poderoso gas de efecto invernadero . [1] [2] La región ártica es una de las muchas fuentes naturales de metano. [3] El cambio climático podría acelerar la liberación de metano en el Ártico, debido a la liberación de metano de las reservas existentes y a la metanogénesis en la biomasa en descomposición . [4] Cuando el permafrost se descongela como consecuencia del calentamiento, grandes cantidades de material orgánico pueden quedar disponibles para la metanogénesis y, en última instancia, pueden liberarse como metano. [5]

Grandes cantidades de metano se almacenan en el Ártico en depósitos de gas natural y como clatratos de metano debajo de los sedimentos del fondo del océano . Los clatratos también se degradan con el calentamiento y liberan metano directamente. [6] [7] [8]

Las concentraciones atmosféricas de metano son entre un 8% y un 10% más altas en el Ártico que en la atmósfera antártica . Durante las épocas de glaciares fríos, este gradiente disminuye a niveles insignificantes. [9] Se cree que los ecosistemas terrestres son las principales fuentes de esta asimetría, aunque en 2007 se sugirió que "el papel del Océano Ártico está significativamente subestimado". [10] La temperatura del suelo y los niveles de humedad son variables importantes en los flujos de metano del suelo en ambientes de tundra . [11] [12]

Fuentes de metano

Deshielo del permafrost

Cámaras de PMMA utilizadas para medir las emisiones de metano y CO 2 en la turbera de Storflaket cerca de Abisko , al norte de Suecia .
El ciclo del carbono se acelera tras un deshielo abrupto (naranja) en relación con el estado anterior de la zona (azul, negro). [13]

El calentamiento global en el Ártico acelera la liberación de metano tanto de las reservas existentes como de la metanogénesis en la biomasa en descomposición . [14] La metanogénesis requiere ambientes completamente anaeróbicos, lo que ralentiza la movilización del carbono viejo. Una revisión de Nature de 2015 estimó que las emisiones acumuladas de los sitios de permafrost anaeróbicos descongelados eran entre un 75% y un 85% más bajas que las emisiones acumuladas de los sitios aeróbicos, y que incluso allí, las emisiones de metano ascendieron a solo entre el 3% y el 7% del CO 2 emitido in situ. Si bien representaron entre el 25% y el 45% del impacto potencial del CO 2 sobre el clima en una escala temporal de 100 años, la revisión concluyó que el deshielo aeróbico del permafrost aún tenía un mayor impacto en el calentamiento global. [15] En 2018, sin embargo, otro estudio en Nature Climate Change realizó experimentos de incubación de siete años y encontró que la producción de metano se volvió equivalente a la producción de CO 2 una vez que se estableció una comunidad microbiana metanogénica en el sitio anaeróbico. Este hallazgo había aumentado sustancialmente el impacto general del calentamiento representado por los sitios de deshielo anaeróbico. [dieciséis]

Dado que la metanogénesis requiere ambientes anaeróbicos, frecuentemente se asocia con lagos árticos, donde se puede observar la aparición de burbujas de metano. [17] [18] Los lagos producidos por el deshielo de permafrost particularmente rico en hielo se conocen como lagos termokarst . No todo el metano producido en el sedimento de un lago llega a la atmósfera, ya que puede oxidarse en la columna de agua o incluso dentro del propio sedimento: [19] Sin embargo, las observaciones de 2022 indican que al menos la mitad del metano producido en el termokarst Los lagos llegan a la atmósfera. [20] Otro proceso que frecuentemente resulta en emisiones sustanciales de metano es la erosión de las laderas estabilizadas por permafrost y su colapso final. [21] En conjunto, estos dos procesos (colapso de laderas (también conocido como deshielo regresivo o RTS) y formación de lagos termokarst) se describen colectivamente como deshielo abrupto, ya que pueden exponer rápidamente volúmenes sustanciales de suelo a la respiración microbiana en cuestión de minutos. días, a diferencia del deshielo gradual, cm a cm, del suelo anteriormente congelado que domina en la mayoría de los entornos de permafrost. Esta rapidez quedó ilustrada en 2019, cuando tres sitios de permafrost que habrían estado a salvo del descongelamiento bajo la Ruta de Concentración Representativa 4.5 "intermedia" durante 70 años más sufrieron un deshielo abrupto. [22] Otro ejemplo ocurrió a raíz de una ola de calor en Siberia en 2020, que se descubrió que había aumentado el número de RTS 17 veces en el norte de la península de Taymyr , de 82 a 1404, mientras que la movilización de carbono del suelo resultante aumentó 28 veces, hasta un una media de 11 gramos de carbono por metro cuadrado al año en toda la península (con una oscilación entre 5 y 38 gramos). [13]

Hasta hace poco, el modelado de retroalimentación de carbono del permafrost (PCF) se había centrado principalmente en el deshielo gradual del permafrost, debido a la dificultad de modelar el deshielo abrupto y debido a los supuestos erróneos sobre las tasas de producción de metano. [23] Sin embargo, un estudio de 2018, mediante el uso de observaciones de campo, datación por radiocarbono y sensores remotos para tener en cuenta los lagos termokarst , determinó que el deshielo abrupto duplicará con creces las emisiones de carbono del permafrost para 2100. [24] Y un segundo estudio de 2020 , demostró que en el escenario de emisiones en continua aceleración (RCP 8.5), se prevé que las emisiones de carbono del deshielo abrupto en 2,5 millones de km 2 proporcionen la misma retroalimentación que el deshielo gradual del permafrost cercano a la superficie en los 18 millones de km 2 que ocupa. [23] Por lo tanto, el deshielo abrupto añade entre 60 y 100 gigatoneladas de carbono para 2300, [25] aumentando las emisiones de carbono entre un 125% y un 190% en comparación con el deshielo gradual por sí solo. [23] [24]

Las emisiones de metano del permafrost descongelado parecen disminuir a medida que las turberas maduran con el tiempo. [26]
Sin embargo, todavía existe un debate científico sobre la tasa y la trayectoria de la producción de metano en los entornos de permafrost descongelados. Por ejemplo, un artículo de 2017 sugirió que incluso en las turberas en proceso de descongelamiento con frecuentes lagos termokarst, menos del 10% de las emisiones de metano pueden atribuirse al carbono antiguo y descongelado, y el resto es descomposición anaeróbica del carbono moderno. [27] Un estudio de seguimiento realizado en 2018 incluso había sugerido que la mayor absorción de carbono debido a la rápida formación de turba en los humedales termokarst compensaría la mayor liberación de metano. [28] Otro artículo de 2018 sugirió que las emisiones de permafrost son limitadas después del deshielo del termokarst, pero son sustancialmente mayores después de los incendios forestales. [29] En 2022, un artículo demostró que las emisiones de metano de las turberas derivadas del deshielo del permafrost son inicialmente bastante altas (82 miligramos de metano por metro cuadrado por día), pero disminuyen casi tres veces a medida que la turbera de permafrost madura, lo que sugiere una reducción de las emisiones de metano. en varias décadas a un siglo después de un abrupto deshielo. [26]

Disminución del hielo marino en el Ártico

Un estudio de 2015 concluyó que la disminución del hielo marino del Ártico acelera las emisiones de metano de la tundra ártica , siendo las emisiones para el período 2005-2010 alrededor de 1,7 millones de toneladas más altas de lo que habrían sido con el hielo marino en los niveles de 1981-1990. [30] Uno de los investigadores señaló: "La expectativa es que con una mayor disminución del hielo marino, las temperaturas en el Ártico seguirán aumentando, y también lo harán las emisiones de metano de los humedales del norte". [31]

Desglose del clatrato

El clatrato de metano se libera en forma de gas en la columna de agua circundante o en los suelos cuando aumenta la temperatura ambiente.
La hipótesis del cañón de clatrato es una explicación propuesta para los períodos de rápido calentamiento durante el Cuaternario . La hipótesis es que los cambios en los flujos en las aguas intermedias superiores del océano provocaron fluctuaciones de temperatura que alternativamente acumularon y ocasionalmente liberaron clatrato de metano en los taludes continentales superiores. Esto habría tenido un impacto inmediato en la temperatura global, ya que el metano es un gas de efecto invernadero mucho más potente que el dióxido de carbono . A pesar de su vida atmosférica de alrededor de 12 años, el potencial de calentamiento global del metano es 72 veces mayor que el del dióxido de carbono en 20 años y 25 veces en 100 años (33 si se tienen en cuenta las interacciones de los aerosoles ). [32] Se propone además que estos eventos de calentamiento causaron los ciclos de Bond y eventos interestadiales individuales , como los interestadiales Dansgaard-Oeschger . [33]
En 2018, un artículo de perspectiva dedicado a los puntos de inflexión en el sistema climático sugirió que la contribución al cambio climático de los hidratos de metano sería "insignificante" para finales de siglo, pero podría ascender a 0,4-0,5 °C (0,72-0,90 °F). ) en las escalas de tiempo milenarias. [34] En 2021, el Sexto Informe de Evaluación del IPCC ya no incluyó los hidratos de metano en la lista de posibles puntos de inflexión y dice que "es muy poco probable que las emisiones de CH4 de los clatratos calienten sustancialmente el sistema climático durante los próximos siglos". [35] El informe también había vinculado los depósitos de hidratos terrestres con cráteres de emisión de gas descubiertos en la península de Yamal en Siberia , Rusia, a partir de julio de 2014, [36] pero señaló que dado que los hidratos de gas terrestres se forman predominantemente a una profundidad inferior a 200 metros, una cantidad sustancial Se puede descartar una respuesta en los próximos siglos. [35] Asimismo, una evaluación de 2022 de los puntos de inflexión describió los hidratos de metano como una "retroalimentación sin umbral" en lugar de un punto de inflexión. [37] [38]

Capa de hielo de Groenlandia

Un estudio de 2014 encontró evidencia de ciclos de metano debajo de la capa de hielo del glaciar Russell , basándose en muestras de drenaje subglacial dominadas por Pseudomonadota . Durante el estudio, se observó en Groenlandia el derretimiento superficial más extendido registrado en los últimos 120 años; El 12 de julio de 2012, había agua no congelada en casi toda la superficie de la capa de hielo (98,6%). Los hallazgos indican que los metanótrofos podrían servir como un sumidero biológico de metano en el ecosistema subglacial, y la región fue, al menos durante el tiempo de la muestra, una fuente de metano atmosférico . El flujo de metano disuelto a escala durante los cuatro meses de la temporada de deshielo de verano se estimó en 990  Mg CH 4 . Debido a que el glaciar Russell-Leverett es representativo de glaciares de salida similares de Groenlandia, los investigadores concluyeron que la capa de hielo de Groenlandia puede representar una importante fuente global de metano. [39] Un estudio realizado en 2016 concluyó que pueden existir clatratos de metano debajo de las capas de hielo de Groenlandia y la Antártida, según evidencia anterior. [40]

Contribuciones al cambio climático

Principales fuentes de emisiones globales de metano (2008-2017) según el Global Carbon Project [41]

Debido a la vida relativamente corta del metano atmosférico , sus tendencias globales son más complejas que las del dióxido de carbono . Los registros anuales de la NOAA se han actualizado desde 1984 y muestran un crecimiento sustancial durante la década de 1980, una desaceleración del crecimiento anual durante la década de 1990, una meseta (incluidos algunos años de concentraciones atmosféricas decrecientes) a principios de la década de 2000 y otro aumento constante a partir de 2007. Desde aproximadamente 2018, ha habido una aceleración constante en los aumentos anuales de metano: el aumento de 2020 de 15,06 partes por mil millones superó el aumento récord anterior de 14,05 ppb establecido en 1991, y en 2021 se estableció un aumento aún mayor de 18,34 ppb. [42]

Estas tendencias alarman a los científicos del clima, y ​​algunos sugieren que representan una retroalimentación del cambio climático que aumenta las emisiones naturales de metano mucho más allá de sus niveles preindustriales. [43] Sin embargo, actualmente no hay evidencia que conecte el Ártico con esta reciente aceleración. [44] De hecho, un estudio de 2021 indicó que el papel del Ártico generalmente se sobreestimaba en la contabilidad global de metano, mientras que el papel de las regiones tropicales se subestimaba constantemente. [45] El estudio sugirió que las emisiones de metano de los humedales tropicales eran las culpables de la reciente tendencia de crecimiento, y esta hipótesis fue reforzada por un artículo de 2022 que conecta las emisiones terrestres tropicales con el 80% de las tendencias globales de metano atmosférico entre 2010 y 2019. [46]

Sin embargo, se considera muy probable que el papel del Ártico en las tendencias globales del metano aumente en el futuro. Hay evidencia de un aumento de las emisiones de metano desde 2004 desde un sitio de permafrost siberiano a la atmósfera relacionado con el calentamiento. [47]

Reducir las emisiones de metano

La mitigación de las emisiones de metano tiene el mayor potencial para preservar el hielo marino del Ártico si se implementa en la década de 2020. [48]

Uso de bengalas

ARPA-E ha financiado un proyecto de investigación de 2021 a 2023 para desarrollar una "flota de microllamas inteligentes" para quemar emisiones de metano en lugares remotos. [49] [50] [51]

Un artículo de revisión de 2012 afirmó que la mayoría de las tecnologías existentes "operan con corrientes de gas confinadas de 0,1% de metano" y eran más adecuadas para áreas donde el metano se emite en bolsas. [52]

Si las operaciones de petróleo y gas en el Ártico utilizan la Mejor Tecnología Disponible (BAT) y las Mejores Prácticas Ambientales (BEP) en la quema de gas de petróleo , esto puede resultar en reducciones significativas de las emisiones de metano, según el Consejo Ártico . [53]

Ver también

Referencias

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