Mauna Loa, el CO2 y el cambio climático

El volcán Mauna Loa y sus erupciones

Mauna Loa en el idioma nativo de las islas significa montaña larga. Su lava es muy fluida y pobre en sílice, por lo que las erupciones tienden a ser efusivas, muy fluidas y no explosivas y las pendientes del volcán no son muy pronunciadas. El volcán ha estado en erupción por lo menos durante los últimos 700.000 años, y puede haber emergido sobre el nivel del mar hace unos 400.000 años. El magma del volcán proviene del punto caliente mantélico de Hawai, que fue también responsable de la formación del resto de la cadena de islas hawaianas a lo largo de decenas de millones de años. La lenta deriva hacia el noroeste de la placa del Pacífico llevará Mauna Loa fuera del punto caliente dentro de unos 500.000 años, en cuyo momento el volcán se extinguirá como les ha pasado a los volcanes que formaron el resto del archipiélago hawaiano y empezará la formación submarina de una nueva isla.

Mauna Loa es uno de los cinco volcanes (junto con Kohala, Hualalai, Kilauea y Mauna Kea) que ha formado, con sus erupciones, y a lo largo del último millón de años, la isla de Hawai. Son volcanes en escudoactivos durante todo el Cuaternario, con un volumen total expulsado de materiales volcánicos que se estima de unos 75.000 km³. Mauna Loa es considerado el volcán más grande de la Tierra en términos de volumen y superficie. Su cumbre se sitúa a 4.170 m sobre el nivel del mar. Se dice que este volcán es la montaña más alta del mundo porque su base se sitúa sobre la llanura abisal del Pacífico a unos 5.000 m de profundidad, por lo que su altura total sería de unos 9.170 m, mayor que la del monte Everest. 

Se dice que este volcán es la montaña más alta del mundo porque su base se sitúa sobre la llanura abisal del Pacífico a unos 5.000 m de profundidad, por lo que su altura total sería de unos 9.170 m, mayor que la del monte Everest. 

La erupción, hasta ahora, más reciente del Mauna Loa se había producido el 24 de marzo de 1984 prolongándose hasta el 15 de abril de aquel año. El 28 de noviembre de 2022 entró en erupción nuevamente. Aunque las erupciones recientes del volcán no causaron víctimas mortales, las de 1926 y 1950 destruyeron varias aldeas, y la ciudad de Hilo se construyó en parte sobre los flujos de lava de finales del siglo XIX. Desde 1912 el volcán ha sido intensamente vigilado por el Observatorio Volcanológico de Hawai perteneciente al Servicio Geológico de los Estados Unidos (U.S.G.S. por sus siglas en ingles). La erupción actual, activa hasta el 10 de Diciembre de 2022, se produjo a lo largo de una fractura de un kilómetro de largo, conocida como Northeast Rift Zone. Por esta fisura (figuras 1 y 2) se emitió una lava muy fluida a unos 1.100 grados de temperatura.


Figura 1.-Vista aérea de la fractura abierta en el “Northeast Rift Zone” de Mauna Loa. 
Fuente. U.S.G.S. United States Geological Service.
 
Figura 2.-Vista aérea de la salida del magma por la fractura abierta en el “Northeast Rift Zone” de Mauna Loa. 
Fuente. U.S.G.S. United States Geological Service.

Mauna Loa, observatorio N.O.A.A. y los registros del CO2

Además de las observaciones volcanológicas, en la ladera que da acceso a la cumbre de Mauna Loa se toman numerosos datos de la atmósfera y, sobre todo, de las concentraciones de gases de efecto invernadero (G.E.I.) así como distintas observaciones solares. Todo este trabajo de investigación se realiza desde dos instalaciones científicas (figura 3) situadas cerca de la cumbre del volcán, a 3.500 m de altitud y a unos dos kilómetros y medio al Noroeste de la fisura, operadas por la National Oceanic and Atmospheric Administration (N.O.A.A.).

El Observatorio de Mauna Loa es la estación de medición de CO2 más antigua en funcionamiento: sus mediciones fueron iniciadas por Charles David Keeling en 1958. En aquellos momentos se consideró que su situación geográfica era muy propicia para la medición de gases en la atmósfera. En efecto, Hawai se sitúa en medio del Océano Pacífico a unos 3.800 km de la costa oeste de Norteamérica, a 6.500 km de Japón y a unos 8.000 km de Australia. Su elevada posición sobre el nivel del mar, hace que sus sensores se sitúen muy lejos de la zona baja de la atmósfera terrestre, la más contaminada. Además, su ubicación remota y las mínimas influencias de la vegetación y la actividad humana, se considera que la atmósfera sobre el observatorio es una representación fidedigna de lo que se podría llamar la Atmósfera media del planeta. Aunque, como suele ocurrir, no todo es perfecto, y la presencia de erupciones volcánicas como la que ahora está ocurriendo, representan su talón de Aquiles, pues la atmósfera del entorno del volcán queda alterada por sus emisiones gaseosas cuando éste entra en erupción, por lo que durante esos periodos deben suspenderse las medidas de datos meteorológicos, especialmente las que se refieren a las concentraciones atmosféricas de CO2.

Figura 3.- Cartografía de las emisiones de lava desde el cráter de Mauna Loa (Hawai).
En morado se observan las lavas de erupciones anteriores a los años 80 del siglo XX.
En rojo las fracturas abiertas en el “Northeast rift zone” por donde se produjo la erupción actual.
El observatorio N.O.A.A. se sitúa a unos 2.500 m al Noroeste de la actual erupción.
Fuente. U.S.G.S. United States Geological Service. 

En este caso, además, la erupción de Mauna Loa ha cortado la carretera de acceso y las redes de suministros de energía a estos observatorios, interrumpiendo todo el trabajo y, entre otros, los registros de CO2. Debe tenerse en cuenta que la serie de registros anuales de CO2 de Mauna Loa es la más importante, más larga y continua de todas las series de las que se dispone ya que contiene datos desde finales de los años 50 del siglo XX. La información de este observatorio está considerada como la serie de referencia mundial para medir la concentración atmosférica del gas al que, supuestamente, se le considera como principal responsable del calentamiento global que está experimentando el planeta.

En artículos anteriores, también publicados en Entrevisttas.com, se ha discutido y analizado la incompleta relación causa-efecto que, a lo largo del tiempo, existe entre el contenido atmosférico de CO2 y la temperatura, sugiriendo que el ciclo actual de calentamiento forma parte de un proceso natural que se inició hace unos 20.000 años, al final del último máximo glacial. Y, además, dicho proceso representaría simplemente un episodio más de una larga serie que viene sucediéndose desde hace millones de años. Uno de los puntos álgidos del debate que hoy se plantea sobre el cambio climático es, precisamente, la comparación entre las observaciones que actualmente nos permite la tecnología con los datos sobre el pasado de nuestro planeta que han quedado registrados en el hielo, las rocas y los sedimentos. Y, dentro de este debate, las series de valores atmosféricos registradas en el observatorio de Mauna Loa juegan un papel fundamental.

El calentamiento global ha producido, y lo seguirá haciendo, cambios en el clima de las distintas zonas de la Tierra. Pero esos cambios serán diferentes según las latitudes y circunstancias de cada zona. Y se producirán de forma lenta, no catastrófica, de acuerdo con la dinámica geológica global ya establecida desde antiguo. En la interpretación de la historia de la Tierra y de los fenómenos geológicos, el gradualismo se impuso al catastrofismo ya hace siglo y medio. La tendencia actual al catastrofismo climático, el infierno climático, la emergencia climática y la histeria climática no está justificada, salvo por un dudoso interés en mantener a la población en estado de ansiedad. Por otro lado, como se expondrá más adelante, no está clara la relación entre porcentaje de gases de efecto invernadero (G.E.I.) en la atmósfera y la temperatura media global. Las medidas realizadas en el observatorio de Mauna Loa han permitido conocer la evolución de la concentración de CO2 en la atmósfera, poniendo de manifiesto el ritmo de aumento a lo largo de las últimas décadas.

El calentamiento global ha producido, y lo seguirá haciendo, cambios en el clima de las distintas zonas de la Tierra. Pero esos cambios serán diferentes según las latitudes y circunstancias de cada zona. Y se producirán de forma lenta, no catastrófica, de acuerdo con la dinámica geológica global ya establecida desde antiguo.

Este aumento de CO2 se representa gráficamente mediante la mundialmente conocida como Curva de Keeling (figura 4).

Figura 4.- Evolución de la concentración de CO2 (partes por millón, p.p.m.) en la atmósfera conocida universalmente como Curva de Keeling. Fuente. N.O.A.A. National Oceanic and Atmospheric Administration (U.S.A.). 

La última lectura hecha en Mauna Loa, el 28 de noviembre de 2022, registró una concentración de CO2 en la atmósfera de 416.87 ppm. A partir de aquí se han interrumpido las medidas dado que la atmósfera alrededor del observatorio estaba afectada por las emisiones de la actual erupción que exhala cantidades ingentes de SO2, SO3, CO2 y otros gases volcánicos. Además, como consecuencia de las coladas de lava, aún no se sabe cuándo podrán reanudarse las medidas habiendo quedado la serie temporalmente interrumpida.

De hecho, no es la primera vez que la lava empieza a brotar en la ladera norte del volcán. Allí se registraron 5 erupciones durante la segunda mitad del siglo XIX y 3 erupciones más en el siglo XX. Durante la última de ellas, la ya citada de 1984, el observatorio estuvo meses sin poder registrar mediciones, hasta que se instaló un nuevo generador. Esta vez ha ocurrido algo diferente, ya que el foco de la erupción está relativamente cerca de las instalaciones (figura 3) y, por lo tanto, la actividad volcánica ha obligado a la evacuación del Observatorio por la interrupción del suministro eléctrico, paralizando el trabajo científico del centro. Desde la tarde del lunes 28 de Noviembre no se están registrando datos. Según ha declarado Edward Dlugokencky, responsable de la medición de gases de efecto invernadero del Laboratorio de Monitorización Global, del que depende el Observatorio de Mauna Loa: Nuestro sistema de análisis y el equipo asociado de control de gases y adquisición de datos necesitan electricidad para funcionar, así que están parados. Incluso con energía, pero sin acceso por carretera, algunos de los instrumentos se acabarían obstruyendo y deteniendo.

Por ahora, los flujos de lava no ponen en riesgo los instrumentos, las instalaciones, ni tampoco las poblaciones locales. Aun así, el Servicio Geológico de Estados Unidos mantiene el nivel de alerta roja en toda la isla. Además, advierte de que las erupciones en la zona suelen ser muy dinámicas y los flujos de lava pueden cambiar de dirección con rapidez. El científico Ralph Keeling (hijo de Charles David Keeling y responsable de mantener la Curva de Keeling) ha declarado que: la situación es muy preocupante, ya que es una gran erupción y está en un mal lugar, así que no se va a volver a la normalidad durante meses. De acuerdo con este científico deberá pasar mucho tiempo para demostrar que los datos, a partir del cese de la erupción, son comparables con los anteriores y el trabajo se va a extender durante algunos años.


¿Se verán afectadas las medidas del CO2 atmosférico?

Una importante cuestión, que preocupa a la comunidad científica sobre lo que ocurrirá cuando finalice la erupción, es saber qué pasará con los registros cuando el funcionamiento de los equipos quede restablecido. La variación de la concentración de CO2 en la atmósfera es un dato que sustenta la teoría del origen antrópico del calentamiento global, como consecuencia de las actividades humanas (especialmente las industriales) desde finales del siglo XIX. Teniendo en cuenta que el dióxido de carbono es uno de los gases que emanan del volcán en grandes cantidades y, dado que la erupción está muy cercana al observatorio,  los instrumentos recogerán un rápido incremento del COy realizarán medidas incorrectas de los valores de fondo de los gases de efecto invernadero en la atmósfera. Edward Dlugokencky ha señalado que si el sistema de análisis estuviese funcionando, registraría un aumento del dióxido de carbono cuando el viento soplase desde el lugar de la erupción. Sin embargo, cuando el viento soplase en otras direcciones, en principio, las mediciones no se verían afectadas.

Pero, en realidad, esta declaración no deja de parecer simplemente voluntarista porque, después de la interrupción, será imprescindible volver a calibrar los equipos y depurar las mediciones del período de tiempo afectado por la erupción que, además, no será exclusivamente la etapa efusiva del volcán, sino también todo el periodo posterior hasta alcanzar la calma total, durante el que se siguen emitiendo gases mientras se enfría, lo que puede durar meses o años. Un ejemplo reciente, en nuestro país, es el volcán Tajogaite de la Isla de la Palma que, transcurrido un año del cese de la erupción, sigue expulsando gases al exterior y permanece aún muy caliente. Todavía hoy siguen cerradas a los vecinos las zonas de Puerto Naos y La Bombilla por un exceso de CO2 en el ambiente.

Por otra parte, se considera que, si se produjeran estas alteraciones, tendrían un efecto puntual, sin consecuencias en las mediciones generales del Observatorio de Mauna Loa, puesto que éste no mide las concentraciones locales de CO2, sino la llamada concentración de CO2 de fondo. Es precisamente por esto que está situado en lo alto de este volcán y en el medio del océano, precisamente para evitar la mayor parte de las interferencias y de las fuentes locales de contaminación. Además, el observatorio ha estado equipado y especialmente preparado desde el inicio de sus actividades para detectar alteraciones producidas por emisiones locales, como las de una erupción, y corregirlas en sus registros. Según E. Dlugokencky: Lo que más interesa medir en Mauna Loa es la concentración de CO2 de fondo, en la que podemos ver los efectos de las emisiones de gases de efecto invernadero que han tenido lugar a miles de kilómetros del observatorio y, en el caso de una fuente local de emisiones como una erupción en el volcán, es bastante fácil detectar las desviaciones en las mediciones en función de la dirección del viento. De hecho, es lo que hicimos ya durante la erupción de 1984. Nuevamente, podrían calificarse estas declaraciones como excesivamente optimistas y voluntaristas.

Afortunadamente, además de las medidas de Mauna Loa, existen otros observatorios a escala global que realizan medidas de CO2, por lo que la continuidad de los datos está asegurada. Uno de ellos es, el Centro de Investigación Atmosférica de Izaña, perteneciente a la Agencia Española de Meteorología (AEMET), un emplazamiento que presenta muchas similitudes con el Observatorio de Mauna Loa. En efecto, también dedicado a medir los gases atmosféricos, está situado en una posición oceánica, la isla canaria de Tenerife (relativamente cercana, eso sí, al desierto del Sahara), muy cerca de la cumbre del volcán más grande de España (Teide), a una altura de 2.367 metros, cerca de áreas afectadas por erupciones recientes. Cuando en 2021 se produjo la erupción del volcán de La Palma, a 140 km de distancia, la investigadora Omaira García Rodríguez señaló que se registraron incrementos de hasta 75 partes por millón (ppm) de forma puntual cuando la nube de dispersión volcánica impactó el observatorio, valor que supone casi 10 veces la variación estacional de nuestra región (8 ppm), y casi 40 veces la tendencia de crecimiento interanual global de aproximadamente 2 ppm. En la misma línea, la investigadora subrayó que: A escala local o regional y durante periodos muy cortos de tiempo, las concentraciones de COobservadas sí se pueden modificar de una forma apreciable debido a las contribuciones de las emisiones volcánicas. En la figura 5, se recogen los datos de la gráfica de Keeling del observatorio de Izaña y su comparación con los obtenidos en Mauna Loa. Aunque los datos presentan pequeñas diferencias, las curvas en general son muy parejas por lo que la continuidad de la serie de datos está asegurada. Las ligeras variaciones entre los dos observatorios pueden verse en los datos recogidos en la Tabla 1.

Figura 5. Concentración media mensual de COen p.p.m. medidas en los Observatorios de Izaña (rojo) y Mauna Loa (negro)
bajo condiciones de fondo y datos desestacionalizados (azul y verde, respectivamente) de cada estación (Curva de Keeling).
En la imagen ampliada se aprecia como el ciclo estacional de IZO tiene una ligera mayor amplitud y
presenta un ligero desfase con respecto al de MLO, aunque ambas tendencias son idénticas.
Fuentes: N.O.A.A. National Oceanic and AtmosphericAdministration (U.S.A.) y
A.E.MET. Agencia Española de Meteorología.
Tabla 1. Incremento medio anual de la concentración de fondo de CO2 (ppm/año) en los
observatorios de Izaña (IZO) y Mauna Loa (MLO) para las últimas cuatro décadas.

A pesar de las desviaciones que puntualmente pueden observarse entre los datos de ambos observatorios (como por ejemplo para el intervalo entre 1984 y 1993, que llega al -7,94 %), la similitud de los valores promedio observados entre dos lugares tan distantes del planeta, ofrece garantías sobre la representatividad de las medidas. Además, las tendencias idénticas registradas en ambos observatorios (dos rectas con idéntica pendiente, ver Figura 5) sugieren la disponibilidad de una visión realista de la evolución actual del contenido atmosférico de CO2.

A la vista de ambas curvas nos permitirnos hacer un inciso para explicar el aspecto sinusoidal de los datos, en ciclos anuales, con picos máximos alrededor de mayo y mínimos en noviembre. Estos ciclos anuales tienen que ver, en primer término, con el comportamiento de la masa vegetal mundial que, en el hemisferio norte, absorbe durante su crecimiento mucho CO2 entre abril y agosto, como consecuencia de la fotosíntesis creadora de tejidos vegetales. En el período frio, las plantas pierden su follaje, que se descompone y devuelve CO2 a la atmósfera. Este ciclo sinusoidal anual también tiene que ver con la solubilidad del CO2 en el agua del mar, dado que el mar es el mayor almacén de CO2 disuelto del que dispone nuestro planeta. Así la solubilidad del CO2 en el agua fría invernal (a 10 ºC) puede llegar a los 3,5 gr por litro, mientras que en las aguas calientes veraniegas (a 25 ºC) es de 1,3 gr por litro. Así pues, anualmente, se disuelven y se emiten, sucesivamente, unos 2,2 gr por litro de CO2 por año, que contribuyen a este aspecto sinusoidal de los datos, aunque otras interacciones son también posibles y están aún poco estudiadas. La gráfica es, por tanto, el resultado de múltiples interacciones del CO2 con la materia vegetal, los océanos, la lixiviación de las rocas silicatadas de la corteza terrestre (de este aspecto más geológico se tratará en un próximo artículo), la formación primaveral de fitoplancton marino, etc. Es interesante también aclarar, contradiciendo algunas informaciones y para evitar falsas alarmas, que como consecuencia del incremento del CO2 en la atmósfera, el agua del mar no se está acidificando, ya que, independientemente de la cantidad de CO2 que haya en el aire, en el agua sólo se puede disolver aquella que dicta la curva de solubilidad del gas. Aunque sea cierto que la mayor parte del CO2 disuelto en el agua del mar está en forma de ácido carbónico, se trata de un ácido débil de formula CO3H2 (CO2 + H2O). Además, en todo caso, se estaría produciendo el efecto contrario y la acidez estaría disminuyendo, ya que, al aumentar la temperatura del agua, disminuye el producto de solubilidad del CO2 (como se ha mencionado anteriormente), y por lo tanto la presencia de ácido carbónico también estaría disminuyendo.


¿Qué representa la concentración de CO2 en la atmósfera?

La última medida del observatorio de Mauna Loa antes de la reciente erupción fue de 416,87 ppm. Pero, ¿qué representa esta lectura? ¿Es mucho o es poco? ¿Es un valor anormalmente elevado en comparación con épocas anteriores de la historia del planeta? Para tener una primera idea del significado de ese dato, debe mencionarse que el porcentaje de participación que representan esas partes por millón en el volumen atmosférico es, escasamente, algo más de cuatro centésimas por ciento, exactamente el 0,0416 %. En la tabla 2 se recoge la composición media que tenía la atmósfera en 1987, cuando el contenido en CO2 era de 350 ppm. Es decir, que a lo largo de 35 años, la concentración ha aumentado en 67 ppm, creciendo a razón de 1,966 ppm. por año (un 0,0001966 %) como promedio (véase la Tabla 1).

Tabla 2. Composición media del aire atmosférico en 1987.
Fuente: http://www.ace.mmu.ac.uk/eae/atmosphere/older/Trace_Gases.html

Debe tenerse en cuenta también que casi la totalidad del aire (un 95 %) se encuentra a menos de 30 km de altura, y que más del 75 % está localizado en la troposfera (hasta 15 km de altura), donde adquiere la forma de una mezcla de gases bastante homogénea, con un comportamiento equivalente al que tendría si estuviera compuesto por un solo gas. La composición de la atmósfera está detallada en la Tabla 2, donde el porcentaje de cada una de las sustancias puede variar de un lugar a otro, en función de las emisiones presentes en cada zona. Los datos presentados se corresponden con los valores promedio a escala global. En cuanto al vapor de agua debe señalarse que es el gas más potente de efecto invernadero del que dispone la atmósfera para mantener las temperaturas que permiten la vida en el planeta. Es responsable del color azul de nuestros cielos y de la formación de nubes y nieblas. Está en cantidad muy variable que puede llegar a alcanzar el 4% en la troposfera (40.000 ppm). Sin embargo, casi nadie le presta atención aun cuando su porcentaje es 100 veces mayor que el del CO2 tan denostado. No debe olvidarse que todas nuestras actividades (y no sólo los procesos industriales) tienen como consecuencia la emisión conjunta de vapor de agua, dióxido de carbón y mucho, muchísimo calor. Sin embargo, a pesar de estas evidencias, nadie le presta atención al vapor de agua que generamos,  exceptuando algunos casos en que se utilizan imágenes de forma errónea, cuando se intenta demostrar gráficamente lo peligrosos que son los gases que emitimos a la atmósfera, y se presentan como argumento fotografías de complejos fabriles y centrales de producción eléctrica emitiendo grandes nubes de gases.

La figura 6 recoge una de estas imágenes recurrentes de la contaminación atmosférica por gases, cuyo sentido real puede ser descrito mediante una simpática anécdota: un compañero de trabajo nos relató que, realizando un viaje con sus hijas pequeñas, pasaron por delante de una de estas centrales y una de ellas exclamó: mira papá, ¡¡¡Una fábrica de nubes!!! Sin ninguna duda, la pequeña estaba mucho más acertada que los periodistas que insertan estas imágenes en la prensa para ilustrar la contaminación y los gases de efecto invernadero. ¡¡¡¡Las torres de refrigeración de las centrales eléctricas emiten mucho vapor de agua!!!! Abundando en el mismo tipo de conceptos erróneos, todos hemos oído hablar de la producción de Hidrógeno (H2) como uno de los nuevos desarrollos de energías renovables. Se trata de realizar la electrólisis del agua (separarla con energía eléctrica en Hidrogeno y Oxigeno) a partir de energías renovables (solar y eólica). Este desarrollo pretende sustituir en el tiempo al gas natural de origen fósil. Independientemente de toda una serie de consideraciones que bien podrían ser el tema para un nuevo artículo, no debe olvidarse que la combustión de hidrógeno, además de calor, produce cantidades ingentes de vapor de agua que, nuevamente, serán emitidos a la atmósfera generando un incremento de los gases de efecto invernadero, con consecuencias mucho más sensibles y significativas que las del dióxido de carbono. Es decir, nihil novum sub sole, o como se suele expresar de forma coloquial, hacer un pan como unas tortas.

No debe olvidarse que la combustión de hidrógeno, además de calor, produce cantidades ingentes de vapor de agua que, nuevamente, serán emitidos a la atmósfera generando un incremento de los gases de efecto invernadero, con consecuencias mucho más sensibles y significativas que las del dióxido de carbono

Figura 6. Torres de refrigeración de una central nuclear emitiendo gases de efecto invernadero.
A pesar de lo aparatoso de la emisión, los gases no son contaminantes, tampoco se trata de CO2
simplemente se trata de ¡¡¡¡ VAPOR DE AGUA !!!!.
Fuente: National Geographic España

En la misma línea, tampoco se le está prestando atención, mediante los estudios y medidas que se requieren, a algo verdaderamente importante en todas nuestras actividades y que es completamente independiente del tipo de combustible que se use: el calor que generamos, tanto en los procesos industriales (siderurgia, cemento, cerámica, producción de electricidad, etc.) como en los motores térmicos de coches, barcos, generadores, aviones, etc. Este es un aspecto esencial que no está siendo convenientemente estudiado. Porque el calor que generamos calienta de forma directa la atmósfera y este tipo de proceso va a tener continuidad en el futuro, independientemente de la fuente energética que se utilice. Como ejemplo, se incluye la figura 7 en la que vemos el resultado de un proceso siderúrgico con vertido de arrabio fundido a 1.100ºC de temperatura. Cuando el arrabio se enfría, dando lugar al hierro y acero que conocemos y utilizamos, el calor se transmite directamente a la atmósfera.

El calor que generamos calienta de forma directa la atmósfera y este tipo de proceso va a tener continuidad en el futuro, independientemente de la fuente energética que se utilice

Figura 7. Colada de arrabio (hierro fundido recién salido del alto horno) entrando en los convertidores
para su transformación en acero. Altos Hornos de Arcelor Mittal (Avilés, España).
Fuente: http://www.arcelormittal.com

A pesar de las evidencias indicadoras de que el problema no tendría un origen exclusivo en el dióxido de carbono, todo el énfasis en las propuestas para combatir el cambio climático está focalizado en los supuestos perjuicios que ocasiona el CO2, dejando de lado el vapor de agua, el intenso calor que desprendemos y que contribuye a calentar directamente la atmósfera troposférica sin ayuda del efecto invernadero, o también el efecto de otros gases, como por ejemplo el metano, que está presente en la atmósfera con un contenido de 1,7 ppm. (un 0,00017 %) y está siendo también acusado de contribuir al calentamiento. Pero, en realidad, las discrepancias entre las observaciones, los hechos y las interpretaciones que se están realizando sugieren que aún falta mucha investigación básica para conocer cuáles son las causas que producen el efecto invernadero y el calentamiento global, y sobre todo, cuáles son los porcentajes con que contribuyen cada una de ellas.


¿Es anómalo el actual contenido de CO2 en la atmósfera?

Las informaciones que mayoritariamente recibimos desde los medios de comunicación y desde los alarmantes informes que emite periódicamente el International Panel of Climatic Change (I.P.C.C.) nos dicen que sí. Y, por ello, es necesario reducir las emisiones de este gas para frenar y revertir el peligroso calentamiento global que nos acecha. Sin embargo, si prestamos atención a la historia de nuestro planeta, los valores actuales de CO2 pueden considerarse muy bajos en comparación con los que han sido registrados en otras épocas geológicas.

Así, en la Figura 8, obtenida de los trabajos de Berner & Kothavala (2001), se representa la evolución durante los últimos 600 millones de años (desde el inicio del Paleozoico) del contenido de CO2 en la atmósfera. Los valores de ordenadas se corresponden con un factor multiplicativo de la masa de CO2 respecto a los valores actuales. De acuerdo con el gráfico, en el inicio del período Cámbrico (hace 550 millones de años) el CO2 atmosférico era 25 veces mayor que el actual (unas 10.000 ppm) bajando drásticamente hasta que, entre los 350 y 250 millones de años (períodos Carbonífero y Pérmico), alcanzó valores similares a los actuales con 400 o 500 ppm. Estos valores tan bajos no se han vuelto a dar hasta el presente. No se entiende, por tanto, el porqué ahora es tan peligrosa esta concentración. Hace 250 millones de años (en el triásico inferior), el CO2 volvió a subir hasta las 3.000 ppm y existe otro pico hace 170 millones de años (en el Jurásico Medio) en que el CO2 alcanzó las 4.000 ppm. Desde entonces el mundo ha ido reduciendo progresivamente su contenido de CO2 hasta los valores actuales.

Figura 8. Evolución del contenido de CO2 en la atmósfera durante los últimos 550 millones de años.
Ordenadas: factor multiplicativo respecto a los valores actuales (400 ppm).
Fuente: Berner, Robert A. & Kothalava, Zavareth (2001): “Geocarb III: A revised model of atmospheric CO2 over phanerozoic time”.
American Journal of Science, Vol. 301, February, 2001, P. 182–204

Además, no debe olvidarse que, desde hace unos 65 millones de años (desde el Paleógeno inferior), el mundo viene enfriándose, y en el momento actual estamos atravesando una de las etapas más frías que ha tenido el planeta en su historia. Desde una perspectiva a muy largo plazo, en caso de confirmarse dicha tendencia en los próximos millones de años, se llegaría a un mundo helado en el cual, esta vez sí, nuestra civilización no podría sobrevivir. Se ha estimado que sin los gases de efecto invernadero (vapor de agua, CO2, CH4, etc.) la temperatura media global caería hasta los -18 ºC. No obstante, no debe olvidarse que la naturaleza posee mecanismos de autocontrol para que el planeta pueda moderar por sí mismo el exceso de CO2 en la atmósfera, tal y como esperamos describir también en un próximo artículo. Esperemos que, en la escala de tiempo geológico (no en el brevísimo periodo de aumento que nos ha correspondido conocer), el dióxido de carbono atmosférico no continúe descendiendo, de acuerdo con la tendencia mostrada en la Figura 8, para evitar ese gélido planeta.

Esperemos que, en la escala de tiempo geológico (no en el brevísimo periodo de aumento que nos ha correspondido conocer), el dióxido de carbono atmosférico no continúe descendiendo, de acuerdo con la tendencia mostrada en la Figura 8, para evitar ese gélido planeta.


La interpretación de los datos de la curva de Keeling

La Curva de Keeling constituye uno de los argumentos fundamentales para apoyar la hipótesis (aún no demostrada) que postula a las actividades antrópicas como responsables exclusivos del calentamiento global. De acuerdo con esta hipótesis, como la actividad humana genera grandes emisiones de CO2 hacia la atmósfera, y como el CO2 es un gas de efecto invernadero, el calentamiento global que hoy se observa, está directa y exclusivamente relacionado con dichas emisiones y el incremento del efecto invernadero que llevan asociado. Por lo tanto, es la Humanidad con sus actividades y emisiones de CO2 quien está calentando al planeta que, como consecuencia del incremento de la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera, llegará a un punto de no retorno a partir del cual nos esperan grandes calamidades climáticas. En este contexto, la curva de Keeling sería un indicador del ritmo al que nuestras emisiones están contaminando la atmósfera, avisando de que nos estamos aproximando al punto de no retorno

Pero la atmósfera terrestre es un medio físico multivariante, cuyo comportamiento no puede ser explicado por un razonamiento tan simplista, y ni tan siquiera las potentísimas herramientas informáticas hoy disponibles han podido predecir con precisión su evolución a medio plazo, como ha quedado demostrado por el reiterado fracaso de los sucesivos vaticinios climáticos realizados desde principios del siglo XXI (véanse los diferentes artículos previamente publicados en Entrevisttas).  En clara contraposición a la argumentación sobre el origen antrópico del cambio climático, la Curva de Keeling parece demostrar que el incremento de CO2 en la atmósfera es independiente de las actividades humanas, de sus emisiones de CO2 y de la evolución de la temperatura media global del planeta, como sugieren las gráficas siguientes.

La Figura 9 permite comparar, para el intervalo comprendido entre 1960 y 2022, las emisiones de CO2 a la atmosfera (gráfica A) con el incremento de la temperatura media global (gráfica B) y con la evolución de la concentración media mensual de CO2 medida en el observatorio de Mauna Loa (curva de Keeling, gráfica C). La gráfica B (incremento (∆ ºC) de la temperatura media global para el intervalo 1960-1991) se representa dentro de un intervalo de confianza (las líneas negras por encima y por debajo de la línea roja central), indicativas de que el valor medio puede oscilar entre los valores máximo y mínimo indicados por dichas líneas negras.

Un primer vistazo a esta figura indica que las tres gráficas tienen una pendiente ascendente con el paso de los años, sugiriendo que puede existir una relación causa-efecto entre las magnitudes representadas, pero esto no tiene porqué ser necesariamente así, como puede comprobarse si analizamos las gráficas con mayor atención, tal y como se hace en la Figura 10, donde se han representado los mismos parámetros, diferenciando cuatro intervalos temporales diferentes.

Figura 9. Comparación para el intervalo 1960 a 2022 de los datos de emisiones antrópicas de CO2 a la atmosfera (Gton), del incremento de la temperatura media global (º C) y del incremento de la concentración media mensual de CO(ppm) medidas en el observatorio de Mauna Loa.
Fuentes: Our World in Data, Oxford University (gráficas A y B) ,
N.O.A.A. National Oceanic and Atmospheric Administration (U.S.A., gráfica C) y elaboración propia.
Figura 10.  Análisis por intervalos de las gráficas de la figura 9. Fuente: Elaboración propia.

Durante el periodo del primer intervalo, desde 1959 a 1973, las emisiones de CO2 a la atmósfera aumentaron un 242 %, pasando de 7 a 17 Gton (Gigatoneladas) por año. Sin embargo, durante ese mismo período, la concentración de CO2 apenas aumentó de 315 a 330 ppm (un 4,76 %), con un ritmo de crecimiento medio anual de 0,88 p.p.m. por año. Es decir, que el fuerte aumento en las emisiones (más que se duplicaron) no tuvo influencia significativa en el aumento de los valores de fondo del CO2 en la atmósfera. La variación de la temperatura durante ese mismo intervalo temporal atraviesa un periodo de estabilidad de 5 años, para descender bruscamente en 1964 y luego volver a ascender rápidamente hasta 1975. La correlación entre los tres parámetros no existe.

En el segundo intervalo (desde 1973 a 2001), las emisiones de CO2 a la atmósfera pasaron de 17 a 26 Gton por año, con un aumento promedio del 52,9 %, aunque con altibajos. Al mismo tiempo, la concentración de CO2 aumentó de 330 a 373 ppm (un 13,03 %), a un ritmo de 1,59 ppm por año como promedio. El comportamiento de la temperatura media global se inició, en este periodo, con un tramo estable de 3 años para luego, con altibajos de año en año, dispararse al alza, experimentar una fuerte bajada en 1984 y 1985, pasando después a experimentar una tendencia creciente (aunque con muchas oscilaciones) de 0,4 ºC. De nuevo, en el detalle, no parece existir una buena correlación entre la evolución de los tres parámetros, especialmente si lo comparamos con el intervalo anterior, ya que el CO2 ha crecido a una mayor velocidad, a pesar de que el crecimiento de las emisiones se había ralentizado, mientras que la temperatura aumenta de forma continuada.

Para el tercer intervalo (entre 2001 y 2011), las emisiones de CO2 a la atmósfera vuelven a acelerar su crecimiento (a pesar de los esfuerzos realizados para su disminución), pasando de 26 a 35 Gton por año, con un aumento del 34,6 %. La concentración de CO2 aumentó de 373 a 390 ppm (un 4,56 %) con un ritmo de crecimiento en la curva de Keeling de 1,70 ppm por año, mientras que la temperatura se estabiliza y detiene su incremento. No parece, nuevamente, que exista una buena correlación entre el comportamiento de estas tres magnitudes, especialmente entre la temperatura y las emisiones, ya que esta se estabiliza y paraliza su incremento precisamente cuando las emisiones acusan un significativo aumento.

Durante el cuarto intervalo, correspondiente a la última década (2011-2021), las emisiones de CO2 a la atmosfera se ralentizan y tienden a estabilizarse alrededor de las 37 Gton por año (a pesar de los ingentes esfuerzos que se han realizado por reducirlas) mientras que, contradictoriamente, la temperatura sufre un incremento brusco que llega a los + 0,8 ºC, y a pesar de la estabilización del ritmo de emisiones, la concentración de CO2 en la atmósfera también crece desde las 390 a las 417 ppm (un 6,92%), con un ritmo de crecimiento de 2,7 ppm por año. Es decir que, de nuevo, en este cuarto tramo, la evolución comparada de los tres parámetros muestra la falta de concordancia entre sus respectivos comportamientos.


A modo de conclusión | Reflexiones finales

A partir de los datos y los razonamientos anteriormente descritos, puede deducirse que, tanto la concentración de CO2 en la atmósfera como el incremento de la temperatura media global no guardan una relación directa entre sí, ni tampoco con las emisiones de CO2 generadas por el hombre, ya que se trata de tres magnitudes que evolucionan con ritmos y tendencias diferentes, a veces incluso contrapuestas. Si existiese una relación directa causa–efecto entre ellas, las tres gráficas deberían evolucionar al unísono a lo largo de todo su trazado, en contra de lo que muestran los datos observados. De esta situación se deduce que la evolución de la temperatura media global, al menos con los datos de que a la fecha de hoy se disponen, no depende exclusivamente del CO2, sino que hay otros parámetros que controlan esa evolución y hay otras variables que intervienen en el control del proceso. Desde luego, no puede excluirse que el CO2 no tenga influencia en la evolución térmica, pero no de una forma significativa y mucho menos exclusiva. Esta conclusión contradice absolutamente los postulados al uso que indican que, simplemente reduciendo las emisiones de dióxido de carbono, se conseguirá frenar y revertir el calentamiento global.

Se deduce que la evolución de la temperatura media global, al menos con los datos de que a la fecha de hoy se disponen, no depende exclusivamente del CO2, sino que hay otros parámetros que controlan esa evolución y hay otras variables que intervienen en el control del proceso

La figura 4 muestra que la evolución del contenido del dióxido de carbono en la atmósfera está creciendo a un ritmo prácticamente constante desde que se iniciaron las observaciones a mediados del siglo pasado, a pesar del notable incremento de las emisiones antrópicas experimentado desde entonces (se pasó de 6 a 37 Gton por año). Si además tenemos en cuenta las discrepancias observadas en la Figura 10, ¿qué garantías podemos tener de qué se detenga o se invierta el aumento de la temperatura al disminuir las emisiones antrópicas de CO2?. La evolución observada sugiere que la concentración del dióxido de carbono en la atmósfera aumenta paulatinamente a un ritmo independiente de las actividades humanas y también de la temperatura media global. Y si extrapolamos estas evidencias hacia el futuro, debemos concluir que continuará creciendo con un ritmo similar al actual, aunque reduzcamos nuestras emisiones. También, si extrapolamos en sentido inverso, hacia el pasado, y de acuerdo con las informaciones obtenidas en los sondeos de hielo ya mencionadas en artículos anteriores, ¿no sería posible que el CO2 haya estado aumentando con una tendencia y velocidad como la observada tendiendo a la uniformidad desde el final de la última glaciación, hace unos 20.000 años?

Es evidente que la atmósfera, como ya se ha señalado anteriormente, es un sistema muy complejo donde interactúan múltiples factores, algunos de los cuales son desconocidos, otros no están bien conocidos mientras que otros no están aún bien calibrados. En estas condiciones los modelos de ordenador actuales que simulan la evolución climática a medio o largo plazo (aparte de ignorar las evidencias geológicas del pasado) no son capaces de parametrizar todas las variables. De hecho, todas las previsiones de calentamiento que se vienen realizando sobre la base de estos cálculos desde los inicios del siglo XXI, han fallado estrepitosamente.

Los modelos de ordenador actuales que simulan la evolución climática a medio o largo plazo (aparte de ignorar las evidencias geológicas del pasado) no son capaces de parametrizar todas las variables

Por otra parte, debemos preguntarnos también si disponemos de la información suficiente para conocer la evolución térmica del planeta. La comparación entre los datos obtenidos en los observatorios de Mauna Loa e Izaña nos permite albergar una cierta seguridad sobre la representatividad de los valores obtenidos sobre la composición atmosférica, ya que se observan valores y evoluciones idénticas en dos lugares de la tierra muy alejados entre sí. Pero… ¿podemos decir lo mismo de la temperatura? ¿De qué valores disponemos para hablar de la temperatura media del planeta? ¿Son significativas y representativas las evoluciones postuladas, cuando las variaciones que se observan pueden caer dentro del rango de error de las medidas realizadas? Estas dudas, fueron planteadas hace ya algunos años por Ivar Giaever, premio Nobel en Física y exintegrante del I.P.C.C., denunciando la falta de proporcionalidad entre datos y conclusiones en los informes de dicho organismo. En un próximo artículo se intentará profundizar en el concepto de temperatura media global, en los complejos métodos estadísticos que se utilizan para su cálculo y en las dudas que, razonablemente, puede ofrecer dicha metodología.

El pasado 10 de diciembre de 2022 cesó la erupción del Mauna Loa, aunque la emisión de gases volcánicos continúa, por lo que las medidas de los gases atmosféricos continúan interrumpidas. No serán restablecidas hasta que se estabilice la concentración de gases volcánicos alrededor del observatorio, una vez realizados los correspondientes ajustes y calibraciones. Mientras tanto, otros laboratorios (en particular, el observatorio de Izaña) continúan con el registro de medidas atmosféricas y los científicos seguirán disponiendo de los datos recogidos en la Curva de Keeling, gracias a la ajustada y objetiva correlación existente entre los datos de diferentes observatorios. Pero, ¿dispondremos de la misma objetividad al correlacionar dichas observaciones con la evolución climática?

La correlación de los parámetros comentados no es fácil ni inmediata, aunque la curva de Keeling se haya constituido como uno de los cimientos de la hipótesis del calentamiento global generado por las emisiones antrópicas. Hay en la atmósfera otros gases de efecto invernadero, en especial el vapor de agua, que está presente en cantidades 10 veces superiores al CO2, de los que nunca se habla ni se realizan medidas. A la fecha de hoy, no puede considerarse como demostrado que el aumento de los G.E.I. sea el responsable único del calentamiento global que experimenta el planeta.

A la fecha de hoy, no puede considerarse como demostrado que el aumento de los G.E.I. sea el responsable único del calentamiento global que experimenta el planeta.

Algunos científicos, dadas las dudas que plantea la representatividad de las medidas de la temperatura media del planeta, consideran que tampoco se puede demostrar lo contrario, es decir que realmente son los G.E.I. los que están contribuyendo  al calentamiento. En esta tesitura, utilizar el lenguaje adecuado es esencial, porque no es lo mismo decir que los G.E.I. pueden estar contribuyendo a acentuar de una forma anómala un calentamiento de origen natural, que afirmar con rotundidad (como se está transmitiendo a la sociedad) que las actividades antrópicas son responsables exclusivas del calentamiento. Y en cualquier caso, para algo disponemos del registro geológico de la historia de la Tierra. Tampoco hay informaciones suficientes (sobre todo si se compara la presente situación con los ciclos climáticos experimentados por el planeta durante los últimos 3.800 millones de años) para afirmar que el calentamiento actual vaya a producir un cambio climático drástico y de características catastróficas generalizado en toda la Tierra. Esta continuará con su dinámica geológica habitual y lo mejor que podemos hacer es dedicar nuestro tiempo, esfuerzo, tecnología, dinero y conocimientos no a frenar el fenómeno, sino a adaptar nuestra sociedad y modo de vida a las nuevas condiciones.


Referencias

Keeling, C.D., Bacastow, R.B., Bainbridge, A.E., Ekdahl, C.A., Jr., Guenther, P.R., Waterman, L.S. and Chin, J.F.S. (1976):

“Atmospheric carbon dioxide variations at Mauna Loa Observatory, Hawaii”. Tellus, 28: 538-551. https://doi.org/10.1111/j.2153-3490.1976.tb00701.x

Thoning, K. W., P. P. Tans and W.D. Komhyr (1989):

Atmospheric Carbon Dioxide at Mauna Loa Observatory 2. Analysis of the NOAA GMCC Data, 1974-1985, Journal of Geophysical Research-Atmospheres, 94, D6, 8549-8565, JD094iD06p0854.


Mauna Loa, el CO2 y el cambio climático
Por José Antonio Sáenz de Santa María Benedet
y Enrique Ortega Gironés


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2 comentarios sobre “Mauna Loa, el CO2 y el cambio climático

  1. Abaixo de «Tabla 2. Composición media del aire atmosférico en 1987.»
    diz sobre o vapor de água «…4% (4.000 ppm)», mas é (40.000 ppm), É mais ainda.

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    1. Estimado José Carlos. En efecto, el 4% de vapor de agua en la atmósfera son 40.000 p.p.m. y así el párrafo queda de la siguiente forma: «Está en cantidad muy variable que puede llegar a alcanzar el 4% en la troposfera (40.000 ppm). Sin embargo, casi nadie le presta atención aun cuando su porcentaje es 100 veces mayor que el del CO2 tan denostado». Tu apreciación mejora nuestro argumento pues la cantidad de vapor de agua en la atmósfera es, en realidad, 100 veces mayor que la de CO2 (no 10 veces, este segundo gazapo lo hemos visto nosotros). Muchas gracias por la corrección. Mira que somos dos autores y revisamos el artículo al menos 6 veces mas las correcciones de varios compañeros y amigos que actúan como referees. Aun así, los gazapos existen y perduran en el tiempo y en las versiones. Un saludo, José Antonio y Enrique.

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