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Cómo los humanos descarrilaron el clima de la Tierra en solo 160 años


El cambio climático podría ser el tema más urgente de nuestros días, tanto en lo político como en términos de la vida en la Tierra. Existe una creciente conciencia de que el clima global es un asunto de acción pública.


Guillaume Paris y Pierre-Henri Blard


Durante 11,500 años, las concentraciones de dióxido de carbono (CO 2 ) en la atmósfera se mantuvieron alrededor de 280 ppm (el «normal» preindustrial), con una temperatura promedio en la superficie de alrededor de 15 ° C. Desde la Revolución Industrial, este nivel ha estado subiendo continuamente, alcanzando 410 ppm en 2018. Las geociencias, con su enfoque en escalas de tiempo hasta miles de millones de años, están equipadas de manera única para dejar muy claro cómo las sociedades industriales han cambiado abruptamente y están cambiando la clima.

Clima, gases de efecto invernadero, CO 2 y sumideros de carbono.

El motor principal del clima de la Tierra es el sol. Nuestra estrella ofrece una potencia de superficie promedio de 342 W / m 2 por año (aproximadamente la de un secador de pelo por cada metro cuadrado del planeta). La Tierra absorbe alrededor del 70% de esto y refleja el resto. Si este fuera el único mecanismo climático, la temperatura promedio sería de -15 ° C (por debajo del punto de congelación del agua, 0 ° C). La vida probablemente sería imposible. Afortunadamente, parte de la energía absorbida se vuelve a emitir como radiación infrarroja, que, a diferencia de la luz visible, interactúa con los gases de efecto invernadero (GEI) presentes en la atmósfera para irradiar calor hacia la superficie de la Tierra. Este efecto invernadero actualmente mantiene nuestra temperatura promedio alrededor de 15 ° C.

Los GEI primarios son el vapor de agua y el muy debatido CO 2 . El dióxido de carbono contribuye hasta el 30% del efecto invernadero total, el vapor de agua proporciona aproximadamente el 70%. El CO 2 , sin embargo, tiene un poder de calentamiento general que el vapor de agua no tiene. El vapor de agua en la atmósfera tiene un tiempo de residencia muy corto (de horas a días) y su concentración puede aumentar solo si aumenta la temperatura. El CO 2 permanece en la atmósfera durante 100 años y su concentración no se controla únicamente por la temperatura. De este modo, el CO 2 puede provocar el calentamiento: si la concentración de CO 2 aumenta, la temperatura promedio, independientemente de su propia tendencia, aumentará.

Por lo tanto, es crucial entender cómo se regula el CO 2 atmosférico . A lo largo de escalas de tiempo geológicas (más de 100.000 años), los gases volcánicos son la fuente principal de CO 2 , con un promedio de 0.4 billones de toneladas de CO 2 por año (0.4 GtCO 2 / a). Pero el CO 2 no solo se acumula en la atmósfera, sino que fluye hacia adentro y hacia afuera gracias a otros procesos ambientales, y se almacena en depósitos conocidos como sumideros de carbono .

El océano, por ejemplo, contiene 50 veces más carbono que la atmósfera. Sin embargo, CO 2 disuelto en el océano fácilmente puede ser liberado hacia la atmósfera, mientras que sólo los sumideros geológicos mantienen CO 2 lejos de la atmósfera en escalas de tiempo geológicas.

El primer sumidero geológico es materia orgánica sedimentaria. Los organismos vivos contienen carbono orgánico construido a partir de CO 2 atmosférico a través de la fotosíntesis , y los organismos muertos a menudo se envían al fondo del océano, lagos y pantanos. De este modo, se acumulan cantidades inmensas de carbono orgánico en los sedimentos marinos y continentales, algunos de los cuales eventualmente se transforman en combustibles fósiles (petróleo, gas y carbón).

Las rocas calcáreas son el segundo sumidero geológico. Las rocas, como los granitos o los basaltos, son erosionadas por las aguas superficiales, que arrastran los iones de calcio y bicarbonato al océano. Los organismos marinos utilizan estos para construir partes duras hechas de carbonato de calcio. Cuando se deposita en el fondo del océano, el carbonato de calcio es finalmente secuestrado como piedra caliza.

Según las estimaciones, estos dos sumideros combinados contienen de 50,000 a 100,000 veces más carbono que la atmósfera actual.

Cómo los humanos descarrilaron el clima de la Tierra en solo 160 años
Ciclo geológico del carbono simplificado. Los sumideros (negro) muestran la sedimentación de la materia orgánica y el acoplamiento de carbonato de la alteración-síntesis. Se oponen a las fuentes (grises): volcanes por más de 4 mil millones de años y actividades humanas termoindustriales durante 150 años. Crédito: G. Paris

La historia anterior: la atmósfera de la Tierra a través del tiempo.

La cantidad de CO 2 en la atmósfera de la Tierra ha variado ampliamente. Décadas de investigación nos permiten trazar las líneas principales de la historia a partir de la formación completa de la Tierra hace 4.400 millones de años .

La atmósfera primitiva de la Tierra era extremadamente rica en CO 2 (hasta 10,000 veces los niveles modernos), mientras que el oxígeno (O 2 ) era escaso. Durante el Arcaico (hace 3.8 a 2.5 mil millones de años), la vida primero floreció, los primeros continentes se acumularon. La intemperie comenzó a sacar CO 2 de la atmósfera. El desarrollo de la fotosíntesis contribuyó a disminuir el CO 2 atmosférico , mientras elevaba los niveles de O 2 durante el Gran Evento de Oxigenación , hace unos 2.300 millones de años. La concentración de CO 2 cayó a «solo» 20 a 100 veces el nivel preindustrial, para nunca volver a la concentración de los eones más antiguos de la Tierra.

Dos mil millones de años después, el ciclo del carbono cambió. Hacia el final del Devónico-Carbonífero temprano (hace unos 350 millones de años ), la concentración de CO 2 era de alrededor de 1,000 ppm . Los mamíferos no existían. Las plantas vasculares capaces de sintetizar lignina aparecieron durante el Devónico y se diseminaron. La lignina es una molécula resistente a la degradación microbiana que permitió que las reservas de carbono orgánico masivo se acumulen como carbón durante millones de años. Combinado con el clima de la gama herciniana (cuyos vestigios se pueden encontrar en el Macizo Central de Francia o en los Apalaches), el entierro de carbono orgánico redujo el CO 2 atmosférico a niveles similares (o inferiores a los actuales) y generó una gran era glaciar Hace entre 320 y 280 millones de años.

Para el final del Jurásico (hace 145 millones de años), sin embargo, el péndulo había oscilado. Los dinosaurios gobernaron la Tierra, los mamíferos evolucionaron, la actividad tectónica aumentó y Pangea (el último supercontinente) se dislocó . El CO 2 aumentó, de 500 a 2,000 ppm , y se mantuvo en niveles altos, manteniendo un clima cálido de invernadero durante 100 millones de años.

A partir de 55 millones de años, la Tierra se enfrió a medida que disminuía el CO 2 , en particular después del levantamiento del Himalaya y un aumento posterior en la meteorización y la sedimentación de carbono orgánico. La evolución continúa con los homínidos que aparecen hace 7 millones de años . Con 2.6 millones de años, la Tierra entró en un nuevo estado caracterizado por una alternancia de períodos glaciales e interglaciales a un ritmo regular liderado por los parámetros orbitales de la Tierra y amplificado por el ciclo del carbono a más corto plazo. El CO 2 alcanzó su nivel preindustrial hace 11,500 años cuando la Tierra entró en la última etapa interglacial.

Una nueva historia: la revolución industrial.

Hasta el siglo XIX, la historia del carbono atmosférico y el clima de la Tierra era una historia de geología, biología y evolución. Esa historia cambió bruscamente después de la Revolución Industrial, cuando los humanos modernos ( Homo sapiens ), quienes probablemente aparecieron hace 300,000 años , comenzaron a consumir combustibles fósiles a gran escala.

Para 1950, la adición de CO 2 a la atmósfera a través de la combustión de combustibles fósiles ya estaba probada , a través de la firma isotópica de carbono de las moléculas de CO 2 (efecto «Suess»). A fines de la década de 1970 , los científicos del clima observaron una rápida desviación hacia temperaturas generales más cálidas. El IPCC , creado en 1988, mostró en 2012 que la temperatura promedio había aumentado en 0.9 ° C desde 1901. Sigue subiendo. Ese cambio puede parecer modesto en comparación con la última deglaciación, cuando la temperatura promedio aumentó en aproximadamente 6 ° C en 7,000 años, pero es al menos 10 veces más rápido. Los parámetros naturales, como la actividad solar o el volcanismo, no pueden explicar un calentamiento tan rápido. La causa es, sin ambigüedad, la adición humana de GEI a la atmósfera, y los países de altos ingresos emiten la mayor cantidad de CO 2 por habitante.

¿Cómo terminará nuestra historia?

Las sociedades industriales quemaron aproximadamente el 25% de los combustibles fósiles de la Tierra en 160 años e invirtieron bruscamente un flujo natural que almacenaba el carbono lejos de la atmósfera . Este nuevo flujo generado por el hombre está agregando 28 Gt de CO₂ por año , 50 veces más que los volcanes. El secuestro geológico natural no puede compensar y el CO 2 atmosférico sigue aumentando.

Las consecuencias son inminentes, numerosas y terribles: los fenómenos meteorológicos extremos , el aumento del nivel del mar, la retirada de glaciares, la acidificación de los océanos, las perturbaciones y las extinciones de los ecosistemas. La tierra misma ha sobrevivido a otras catástrofes. Aunque el calentamiento actual superará la capacidad de adaptación de muchas especies, la vida continuará. No es el planeta lo que está en juego. En cambio, es el futuro de las sociedades humanas y la preservación de los ecosistemas actuales.

Si bien las ciencias de la Tierra no pueden proporcionar soluciones para pensar sobre los cambios necesarios en nuestro comportamiento y consumo de combustibles fósiles , pueden y deben contribuir al conocimiento y la conciencia colectiva del calentamiento global actual.

Información de: phys.org


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