Las concentraciones atmosféricas de CO2 y CH4 medidas en el Observatorio de Izaña continúan su tendencia creciente
1E. Cuevas, 1O.E. García, 1P.P. Rivas, and 2S.F. León-Luis
1Centro de Investigación Atmosférico de Izaña (CIAI), Agencia Estatal de Meteorología (AEMET), España
2TRAGSATEC, España
Contacto: ecuevasa@aemet.es
Como ocurre cada año a finales de abril y comienzo de mayo la serie de CO2 del Observatorio de Izaña (IZO, AEMET) ha registrado un nuevo record histórico como muestra la Figura 1. En Abril de 2022, ka concentración mensual media de CO2 alcanzó los 421,95 ppm (partes por millón), que representa un incremento de 2,28 ppm con rspecto al anterior máximo, 419,67 ppm, registrado en 2021. Ambos valores corresponden a condiciones de fondo atmosférico.
Figura 1. Media mensual (puntos rojos) y tendencia (línea azul) de la concentración de CO2. La gráfica ampliada muestra las concentraciones en el periodo 2016-2022.
En la Figure 1, la línea de tendencia representa el incremento de CO2 causado por las emisiones antropogénicas, mentras que las concentraciones medias mensuales presentan una variación estacional debido al intercambio de CO2 emtre la atmósfera y la biosfera. El Observatorio de Mauna Loa (MLO, Hawaii, NOAA) también observa un comportamiento similar en el CO2, reportando un nuevo máximo de la media mensual de 420,99 ppm en mayo de 2022 [1]. Estos datos son todavía provisionales, pero no diferirán significativamente de los valores finales. La Tabla 1 contiene un resumen de los máximos de las medias mensuales y la media anual de la concentración de CO2 en IZO y MLO en los últimos años. A pesar de que ambos observatorios están separados por 13.200Km, los dos han informado sobre concentraciones similares de CO2 demostrando que sus medidas son representativas de los cambios a escala global. Además, IZO opera un complejo programa para la monitorización e investigación de la composición atmosférica basado en la espectrometría de infrarrojo por transformada de Fourier (FTIR). Los espectrómetros FTIR medien el espectro de absorción solar, registrando así la huella de absorción de los gases presentes en toda la columna atmosférica, a diferencia de los analizadores in situ que registran la concentración a nivel superficie. Aunque ambos programas están basados en diferentes técnicas de medida, sus observaciones pueden ser comparables directamente en observatorios de fondo como Izaña. Como se puede apreciar en la Tabla 1, los valores medios de FTIR siguen la misma tendencia creceiente que la registrada por los datos in situ, confirmando que la concentración atmosférica de CO2 sigue aumentando. aunque las medidas FTIR son intercomparadas con sondeos verticales "Air-core" y post-calibrados a la escala OMM, los registros todavía muestran un cierto sesgo debido a los parámetros espectroscópicos empleados en su evaluación [2].
Tabla 1. Máximo de las medias mensuales y media anual de la concentración de CO2 (ppm) en IZO y MLO.
El Metano (CH4) es el segundo gas de efecto invernadero más importante, después del CO2, y también es monitorizado por el programa de gases de efecto invernadero de IZO. Este gas, aunque tiene una concentración en la atmósfera mucho menor que el CO2, posee un potencial de calentamiento 28 veces superior que éste [3]. Por tanto, realizar un seguimiento de su concentración atmosférica es esencial para entender el calentamiento global, como también para verificar eléxito de las medidas adoptadas para reducir sus emisiones a la atmósfera.
La Figura 2 muestra la línea de tendencia y la media mensual de la concentración de CH4 en condiciones de fondo atmosférico. Debido a que el CH4 es más activo químicamente que el CO2, es más sensible a la variabilidad de sus fuentes y sumideros. las mediciones realizadas en IZO muestran que, tras un periodo inicial de crecimiento, la concentración de CH4 se estabilizó durante la primera mitad de la década del 2000 y desde entonces ha seguido aumentando. Sin embargo, en los últimos años esta tendencia se ha acelerado como se observa tanto a nivel de superficie (véase el gráfico ampliado de la Figura 2) como desde plataformas espaciales, afectando así a toda la columna atmosférica [4]. Las fuentes que contribuyen a esta reciente aceleración están siendo estuduadas, considerándose diferentes factores tanto naturales como antropogénicos. Por un lado, el calentamiento global está siendo responsable del deshielo del permafrost de la Tierra, que ha actuado como un gran reservorio de CH4 todo este tiempo, liberando así grandes cantidades de este gas a la atmósfera. Por otra parte, el gran crecimiento de la agricultura y la ganadería, así como la producción de petróleo y gas natural, ha hecho que aumenten las emisiones en la última década [5]. Además, la precipitación en los trópicos contribuye a la variación interanual de las emisiones procedentes de zonas pantanosas, donde hay materia orgánica en descomposición, y la destrucción química de este gas en la atmosfera también afecta a la concentración final medida [4-6].
Figura 2. Media mensual (puntos rojos) y tendencia (línea azul) de la concentración de CH4. La figura ampliada muestra la concentración en el periodo 2016-2022.
En la Tabla 2 se resume las variaciones interanuales de la concentración de CH4 en IZO y a escala global. Esta últimas han sido obtenidas por la NOAA a través de su red mundial de estaciones de muestreo [7,8]. Los registros globales confirman que existe una clara aceleración en el aumento de la concentración atmosférica de CH4, siendo el ritmo de crecimiento estos dos últimos años casi tres veces superior al calculado para todo el periodo ( 1985-2022). IZO registró un aumento interanual similar, demostrando que sus mediciones son representativas del ritmo de crecimiento de la concentración de CH4 a escala global. Es importante destacar que las actuales concentraciones atmosféricas de CO2 y CH4 se han medido después de un periodo de reducción de emisiones debido a las duras restriccines provocadas por la pandemia Covid-19, principalmente en 2020 pero también en 2021 y, en un contexto donde la Unión Europea está a la cabeza de la lucha global contra el cambio climático, logrando reducir sus emisiones de CO2 en 2019 un 25% con respecto a las emitidas en 1990 según datos proporcionados por la Base de Datos de Emisiones para la investigación Atmosférica Global (EDGAR) [9]. Sin embargo, las mediciones actuales muestran que las concentraciones de CO2 y CH4 han seguido aumentando con un alto ritmo de crecimiento, demostrando que el impacto de las regulaciones implementadas para mitigar las emisiones de gases de efecto invernadero no tienen un efecto inmediato y deben mantenerse en el tiempo.
Tabla 2. Variaciones interanuales de la concentración de CH4 (ppb) en IZO a nivel global para diferentes periodos desde 1985. Las variaciones interanuales son calculadas como la diferencia entre los valores de la tendencia a 1 de enero del periodo analizado.
IZO y MLO son parte de la Organización Meteorológica Mundial - Programa de Vigilancia Atmósfera Global (WMO-GAW). IZO también participa en la Red de Observación de la Columna Total de Carbono (TCCON), y actualmente se está incorporando al Sistema Integrado de Observación del Carbono (ICOS) infraestructura promovida por la Comisión Europea para la observación y vigilancia de los gases de efecto invernadero.
Referencias:
[1] https://gml.noaa.gov/ccgg/trends/
[2] Dohe, S., Hase, F., Sepúlveda, E., Gómez-Peláez, A., Schneider, M., Blumenstock, T., and García, O., CO2 total column amounts at TCCON sites Izaña (28.3 N, 16.5 W) and Karlsruhe (49.1 N, 8.5 E) AIP Conference Proceedings 1531, 304 (2013), https://doi.org/10.1063/1.4804767 .
[3] IPCC, 2022: Climate Change 2022: Impacts, Adaptation, and Vulnerability. Contribution of Working Group II to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [H.-O. Pörtner, D.C. Roberts, M. Tignor, E.S. Poloczanska, K. Mintenbeck, A. Alegría, M. Craig, S. Langsdorf, S. Löschke, V. Möller, A. Okem, B. Rama (eds.)]. Cambridge University Press. In Press.
[4] Annual increase in whole-atmosphere mean methane concentration for 2021 marks the largest since 2011, https://www.eurekalert.org/news-releases/946874
[5] Saunois M., Jackson R.B., Bousquet P., Poulter B., Canadell J.G. (2016), The growing role of methane in anthropogenic climate change, Environ Res Lett, 11, 120207.
[6] Froitzheim, N., Majka J., and Zastrozhnov, D. (2021), Methane release from carbonate rock formations in the Siberian permafrost area during and after the 2020 heat wave August 2,118(32)e2107632118, https://doi.org/10.1073/pnas.2107632118
[7] Dlugokencky, E. J., L. P. Steele, P. M. Lang, and K. A. Masarie (1994), The growth rate and distribution of atmospheric methane, J. Geophys. Res., 99, 17,021– 17,043, doi:10.1029/94JD01245.
[8] https://gml.noaa.gov/ccgg/trends_ch4/
[9] https://edgar.jrc.ec.europa.eu/