El aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero a la atmósfera es solo una de varias amenazas globales graves para nuestra existencia continua en la Tierra, y su reducción es el núcleo de acuerdos internacionales como el Acuerdo de París y los Objetivos de Desarrollo Sostenible de la ONU.
por IIASA
Junto con colegas ucranianos, los investigadores de IIASA adoptaron un enfoque novedoso para comprender mejor la carga planetaria y su dinámica causada por las emisiones de la actividad humana.
Para comprender mejor la carga de la actividad humana y su dinámica en el planeta, específicamente en lo que se refiere a los efectos del aumento continuo de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) y el calentamiento global , investigadores del IIASA y la Universidad Nacional Politécnica de Lviv, Ucrania , abordó el problema desde una perspectiva de “tensión-deformación”. Yendo más allá del conocimiento de los libros de texto convencionales, el equipo introdujo tres parámetros que caracterizan el sistema en su modelo: tiempo de retraso, memoria y persistencia.
La capacidad de un sistema para acumular memoria puede entenderse como su capacidad para responder dentro de sus mecanismos naturales o, si la acumulación de memoria es limitada, como una medida para futuras fallas del sistema global. Esta capacidad disminuye considerablemente cuando la memoria alcanza altos niveles de explotación. En este sentido, los autores señalan que aproximadamente el 60% de la memoria de la Tierra ya había sido explotada antes de 1959. La persistencia se refiere a cuán bloqueados pueden llegar a estar los procesos planetarios, haciendo progresivamente más difícil relajar el sistema.
Los tres parámetros dependen, en igualdad de condiciones, únicamente del comportamiento reológico (viscoelástico) característico del sistema de la Tierra y permiten una visión más profunda y novedosa de ese sistema. Los investigadores consideraron la emisión de GEI hechos por el hombre a la atmósfera , en particular el dióxido de carbono (CO 2 ), como un factor de estrés en el sistema de la Tierra y estudiaron la condición de la Tierra en términos de unidades de tensión-deformación. Esta perspectiva va más allá de la perspectiva del balance de masa de carbono global que suele aplicar la comunidad del carbono, que se conoce ampliamente como el estándar de oro para evaluar si la Tierra seguirá siendo hospitalaria para la vida en el futuro.
Los investigadores comenzaron con el estrés causado por las emisiones de CO 2 de la quema de combustibles fósiles y el uso de la tierra entre 1959 y 2015 y confirmaron que, desde el punto de vista de un observador global, la concentración de CO 2 en la atmósfera aumentó con bastante rapidez durante este período. Al mismo tiempo, se ha informado que la atmósfera se ha calentado y expandido aproximadamente de 15 a 20 metros en la troposfera por década desde 1990, mientras que parte del carbono se ha encerrado (con bastante lentitud) en la tierra y los océanos. En conjunto, la expansión de la atmósfera y la absorción de carbono en los llamados sumideros de carbono se conocen como la respuesta de tensión general del sistema de carbono atmósfera-tierra y océano.
Según los autores, no está claro cuán reversible y divergente es el proceso más lento (captación de carbono por los sumideros) en relación con el más rápido (expansión de la atmósfera). Lo que sí se sabe, sin embargo, es que el primer proceso recuerda la influencia del segundo, que se adelanta. Esto llevó a los investigadores a formular tres preguntas, a saber: ¿Se puede cuantificar esta memoria a escala global, la memoria de la Tierra? ¿Cuál es el grado de agotamiento? Y, ¿la memoria de la Tierra permite cuantificar su persistencia, especulando que los dos no son independientes el uno del otro?
Para responder a estas preguntas, los autores permiten que la “memoria” se extienda en el tiempo hasta 1850, suponiendo cero estrés por actividades humanas antes de esa fecha. Descubrieron que desde 1850, el sistema de la atmósfera, la tierra y el océano ha quedado atrapado progresivamente en términos de persistencia (es decir, se volverá cada vez más difícil relajar el sistema), mientras que su capacidad para acumular memoria se ha reducido. Simultáneamente con la explotación de la memoria, el estudio encontró que el valor límite al que apunta la persistencia aumentó aproximadamente en un factor de dos a tres desde 1850 y se puede esperar que aumente aún más si la liberación de emisiones de CO2 continúa globalmente como antes.
“El sistema de carbono de la atmósfera, la tierra y los océanos es mucho más frágil de lo que se cree. Con base en los conocimientos de estrés y tensión de nuestro estudio, esperamos que el sistema de carbono de la atmósfera, la tierra y los océanos pueda verse forzado a salir de su régimen natural. antes de 2050 si la tendencia actual en las emisiones no se revierte de inmediato y de manera sostenible.Esta información es independiente de cualquier valor objetivo externo, como los objetivos de temperatura justificados por medio de la investigación del cambio global, y sugiere que la ventana de tiempo para las contramedidas, incluidas la mitigación y la adaptación , es mucho más corto de lo que pensamos”, dice el autor principal del estudio, Matthias Jonas, investigador principal del Grupo de Investigación de Modelado Exploratorio de Sistemas Humano-Naturales del IIASA.
Los autores señalan que aunque el enfoque de su estudio está en el sistema de carbono de la atmósfera, la tierra y el océano, el enfoque de tensión-deformación que siguieron no debe considerarse un apéndice de un modelo de ciclo de carbono basado en el balance de masa. En su lugar, debe verse como un modelo autónomo que pertenece al conjunto de modelos reducidos pero aún perspicaces que ofrecen grandes beneficios para salvaguardar modelos tridimensionales complejos de cambio climático y global, entre los cuales un modelo de tensión-deformación no está disponible actualmente.
El estudio acaba de ser publicado en la revista Earth System Dynamics .
