El aumento global del CO2: los hechos, Exxon y los trucos negacionistas favoritos

Realclimate, 13/03/2018, www.realclimate.org

Los hechos básicos relativos al incremento global del CO2 son claros y se encuentran establecidos más allá de la duda razonable. Sin embargo, recientemente he visto que algunos de los viejos mitos vendidos de puerta en puerta por los "escépticos climáticos" resurgen de nuevo. Los responsables del incremento del CO2 ¿son los árboles? ¿O los volcanes? ¿O quizá los océanos?

Empecemos por una breve visión general de los datos y hechos más importantes relativos al incremento de la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera:

1. Desde el inicio de la industrialización, la concentración de CO2 se ha elevado de los 280 ppm (el valor de los milenios anteriores del Holoceno) a los actuales 405 ppm.

2. Este incremento del 45% (o 125 ppm) se debe totalmente a la acción humana.

3. La concentración de CO2 es ya superior que la que hubo durante varios millones de años.

4. Los 125 ppm de CO2 adicionales tienen un efecto de calentamiento de 2 vatios por metro cuadrado de superficie terrestre, debido al bien conocido efecto invernadero: suficiente para elevar la temperatura terrestre en 1°C hasta el presente.

Fig. 1 Quizá la más importante serie científica de mediciones del Siglo XX: la concentración de CO2 de la atmósfera, medida en Mauna Loa, Hawaii. Otras estaciones de la de la red de mediciones del CO2 muestran casi exactamente lo mismo; la variación regional más importante es el ciclo estacional muy mitigado de las estaciones del hemisferio sur. Esta variación estacional se debe principalmente a la "inhalación y exhalación" de los bosques a lo largo del año en las masas terrestres del hemisferio septentrional. Fuente (actualizada diariamente): Scripps Institution of Oceanography.

Fig. 2 La concentración de CO2 en la atmósfera durante el Holoceno, medida en los testigos de hielo de la Antártida hasta 1958, después en Mauna Loa. Fuente: Scripps Institution of Oceanography.

Estos hechos son bien conocidos y fáciles de entender. Sin embargo, me enfrento con frecuencia con intentos de quitar importancia al peligroso incremento de CO2, por ejemplo, recientemente, en el periódico alemán de derechas Die Welt.

¿Son culpables los bosques?

Die Welt presentaba un truco numérico común entre los negacionistas (los lectores podrán encontrar seguramente algunos ejemplos en su propio idioma):

En realidad, el dióxido de carbono, al que se culpa del calentamiento climático, solo tiene 0.04 por ciento de la atmósfera. Y de ese 0.04%, el 95% procede de fuentes naturales, como los volcanes o los procesos de descomposición de la naturaleza. El contenido de CO2 en el aire causado por los humanos es solo del 0.0016 por ciento.

La afirmación de que "el 95% procede de fuentes naturales" y el "0.0016 por ciento" son simples falsedades (ni en la aritmética tienen razón: ¿cómo el 5% de 0.04 va a ser 0.0016?). Estas cifras (y otras similares, pues a veces escriben el 97% procede de fuentes naturales) han rondado por los círculos de los negacionistas climáticos durante muchos años (y repetidamente han sido rechazadas por los científicos). Presentan en términos económicos una mezcla de volumen de negocios y beneficios. Los ecosistemas terrestres tienen, desde luego, un alto volumen de carbono, pero (a diferencia de lo que hacen los ecosistemas humanos) no añaden CO2 neto a la atmósfera.

Cualquier biomasa que se descompone debe primero haber crecido: el CO2 liberado al pudrirse fue primero extraído de la atmósfera mediante fotosíntesis. Es un ciclo, ¡quizá por eso se le llama el ciclo del carbono!
Es por eso que una manera de reducir las emisiones sea usar la bioenergía, como cuando se calienta la madera al menos cuando se hace de una manera sostenible, pues muchos errores pueden cometerse con la bioenergía). Los bosques solo incrementan el volumen de CO2 en el aire cuando son talados, quemados o mueren. Esto se entiende inmediatamente mirando un esquema del ciclo de carbono, Fig. 3.

Fig. 3 Esquema del ciclo global del carbono. Los valores de los stocks de carbono se proporcionan en Gt C (mil millones de toneladas de carbono (cifras en negrita). Los valores de flujos de carbono medios se dan en Gt C por año (números normales). Fuente: WBGU 2006 . En Wikipedia. se puede encontrar un gráfico similar). Desde que se hizo este gráfico, las emisiones antropogénicas y el contenido de CO2 de la atmósfera han aumentado más, como se ve en las Fig. 4 y 5, pero me gusta la simplicidad de este gráfico.

Si tomamos como las emisiones totales una parte "natural" (60 GtC de los suelos + 60 GtC de las plantas de tierra) y los 7 GtC de emisiones fósiles como la parte antropogénica, la porción antropogénica de aproximadamente el 5% (7 de los 127 mil millones de toneladas de carbono) como se cita en el artículo de Welt. Este porcentaje es muy equívoco, sin embargo, pues ignora que la biosfera de tierra no solo libera 120 GtC, sino que también absorbe 122 GtC con la fotosíntesis, lo que significa que se eliminan 2 GtC netos de la atmósfera. Asimismo, el océano quita alrededor de 2 GtC. Para dejarlo más claro, las emisiones netas de los humanos han de ser comparadas con el consumo neto de los océanos, los bosques y la atmósfera, no con la tasa de rotación de un ciclo, que es una comparación irrelevante. Y no solo irrelevante: es claramente errónea cuando ese 5% es malentendido como la contribución a la concentración atmosférica de CO2.

El sistema natural de la tierra, por tanto, no es en absoluto una fuente de CO2 para la atmósfera, ¡es un sumidero! De los 7 GtC, que lanzamos a la atmósfera cada año, solo 3 permanecen ahí. 2 son absorbidos por el océano y 2 por los bosques. Eso significa que en la atmósfera, en la biosfera terrestre y en el océano la cantidad de carbono almacenado está aumentando. Y el origen de todo este carbono adicional es el hecho de que extraemos cargas de carbono fósil de la corteza de la tierra y las añadimos al sistema. Ya está claro desde el hecho de que agregamos a la atmósfera dos veces lo que se necesita para explicar ese incremento pleno: lo que evidencia que el sistema natural de la Tierra no pueda estar añadiendo más CO2, sino que más bien está quitando continuamente aproximadamente la mitad de nuestras emisiones de CO2 de la atmósfera.

El sistema estaba casi exactamente en equilibrio antes de que intervinieran los humanos. Por eso la concentración de CO2 en el aire fue casi constante durante varios miles de años (Figura 2). Eso significa que los ecosistemas terrestres tomaban 120 GtC y devolvían 120 GtC (los números exactos no importan aquí, lo que importa es que son los mismos). El consumo incrementado de CO2 por los bosques y océanos, de aproximadamente 2 GtC por año, es ya un resultado de las emisiones humanas, lo que añade ingentes cantidades de CO2 al sistema. El océano ha empezado a ingresar CO2 de la atmósfera mediante el intercambio de gas en la superficie del mar: porque la concentración de CO2 en la atmósfera es superior ahora que en la superficie del océano, hay un flujo neto de CO2 al mar. Y como los árboles absorben CO2 por fotosíntesis y pueden hacerlo más fácilmente si se les ofrece más CO2 en el aire, han empezado a fotosintetizar más y así absorben un poco más CO2 que el que es liberado por la descomposición de la antigua biomasa. (En qué medida y durante cuánto tiempo la biosfera terrestre seguirá siendo un sumidero de carbono es un tema abierto a debate, sin embargo: eso dependerá de la medida en que los ecosistemas globales estén bajo la presión del calentamiento global, por ejemplo, por el incremento de la sequía y los incendios.)

El diagrama siguiente muestra (con cifras más actualizadas y precisas) los flujos netos de CO2 (¡esta vez en unidades de CO2, no de carbono!).

Fig. 4 Presupuesto de CO2 para 2007-2016, mostrando las diversas fuentes y sumideros netos. Las cifras se expresan aquí en gigatones de CO2 y no en gigatones de carbono como en la Fig. 3. El factor de conversión es 44/12 (peso molecular del CO2 dividido por el peso atómico del carbono). Fuente: Global Carbon Project.

Fig. 5 Emisiones de carbono de fuentes fósiles y deforestación, y emisiones anuales desde la biosfera, la atmósfera y el océano (las últimas son negativas, lo que significa un consumo neto)). De nuevo es en unidades de carbono (no de CO2); los 12 gigatones de carbono emitidos en 2016 son mucho más que los 7 gigatones de la Fig. 3. fuente: Global Carbon Project.

La Fig. 5 muestra de dónde procede el CO2 (en la mitad superior verá las fuentes: carbono fósil y deforestación) y dónde termina (en la mitad inferior verá los sumideros), en el curso del tiempo. Termina comparablemente con grandes partes en el aire, los océanos y los bosques. La parte absorbida por los ecosistemas terrestres varía mucho de un año a otro, dependiendo de si hubo grandes sequías, por ejemplo, o si hubo un buen crecimiento anual de los bosques. Es por eso que el incremento anual del CO2 en la atmósfera también varía mucho cada año, y esta variación a corto plazo no está causada principalmente por las variaciones en nuestras emisiones (por eso un incremento récord del CO2 en la atmósfera en un año de El Niño no significa que las emisiones humanas hayan aumentado en ese año).

Que los "escépticos climáticos" culpen a los bosques del mayor incremento en el CO2, por la decadencia del follaje y la madera muerta no es solo un error, es haber perdido totalmente la chaveta. ¿Acaso las hojas empezaron a descomponerse solo desde la industrialización? Los Medios con un mínimo de aspiración a la credibilidad deberían rechazar absolutamente ideas tan absurdas, en lugar de ayudar a extenderlas. En el caso de Die Welt, uno de mis colegas de PIK había señalado explícitamente al autor, en respuesta a una pregunta que le había hecho, que el 5% de la parte humana del CO2 es una falsedad y que los humanos hemos causado un incremento del 45%. Que el incremento completo del CO2 es antropogénico es conocido desde hace décadas. El primer informe del IPCC, publicado en 1990, lo expresa así:

Desde la revolución industrial la combustión de combustibles fósiles y la deforestación han producido un incremento del 26% en la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera.
En los 27 años pasados desde entonces, el incremento del CO2 causado por nuestras emisiones ha subido del 26% al 45%.

Cómo Exxon impidió que el público tuviera un conocimiento mejor

Una cuestión fascinante es saber de dónde surgió esta falsa idea de que los humanos contribuyen poco al implacable crecimiento del CO2 atmosférico. Echemos un vistazo a este publirreportaje (un artículo pagado) de ExxonMobil en New York Times en 1997:

Fig. 6 Extracto del New York Times del 6 de noviembre de 1997

El texto dice:

Mientras que la mayor parte del CO2 emitido es con mucho el resultado de fenómenos naturales (principalmente la respiración y la descomposición), la mayor parte de la atención se ha centrado en el tres o el cuatro por ciento relacionado con las actividades humanas (quemar combustibles fósiles y la deforestación).

Esto es muy astuto y difícilmente podría ser algo accidental. La impresión que se da es que las emisiones humanas no son una gran parte y las únicas responsables de un pequeño porcentaje del incremento del CO2 en la atmósfera; pero sin decirlo explícitamente. En mi opinión, los autores de ese texto saben que es totalmente erróneo, por lo que en lugar de decirlo prefieren insinuarlo. En una reciente publicación de Geoffrey Supran y Naomi Oreskes en Environmental Research Letters se han valorado sistemáticamente las comunicaciones de ExxonMobil acerca del cambio climático durante el período 1977–2014 y han afirmado lo siguiente:

Llegamos a la conclusión de que ExxonMobil contribuyó al avance de la ciencia del clima —mediante las publicaciones académicas de sus científicos— pero promovió las dudas en sus publirreportajes. Dada esta discrepancia, concluimos que ExxonMobil engañó al público.

Explican sus descubrimientos principales en este corto viedeoclip.

¿Procede el CO2 de los volcanes?

Otro antiguo mito de los escépticos climáticos es que el CO2 procede de los volcanes; la primera vez que tuve que rebatir esto fue en los años 90, cuando era un joven postdoc. Las emisiones volcánicas totales están entre 0.04 y 0.07 gigatones de CO2 por año, comparados con las emisiones antropogénicas de 12 gigatones en 2016. Ahora las emisiones antropogénicas son cien veces superiores a las volcánicas. Las emisiones volcánicas son importantes para los cambios de CO2 a largo plazo, a lo largo de millones de años, pero no para un tiempo de unos siglos.

¿Procede el CO2 del océano?

Como ya mencionamos y vimos en las Figs. 4 y 5, los océanos absorben CO2 neto y no liberan ninguno. El incremento resultante del CO2 en la parte superior del océano está documentado y cartografiado al detalle por los innumerables estudios desde barcos y es conocido hasta una incertidumbre residual de + – 20% . Esto es un problema muy serio porque lleva a una acidificación de los océanos, pues el CO2 forma ácido carbónico en el agua.

El observado incremento del CO2 en los océanos del mundo desmiente otra popular pieza de las #fakenews de los "escépticos climáticos", la que dice que el incremento del CO2 en la atmósfera podría estar causado por la desgasificación del CO2 de los océanos como consecuencia del calentamiento. Ningún científico serio cree esto.
Recordemos también de las Figs. 4 y 5 que emitimos dos veces más de CO2 si queremos explicarnos su crecimiento completo en la atmósfera. En el caso de que no haya conectado los puntos: el mito negacionistas de los océanos como consecuencia del crecimiento atmosférico del CO2 suele tomar la forma de "el crecimiento del CO2 quedó por detrás del aumento de la temperatura en los ciclos glaciales". Es cierto que en las edades de hielo los océanos absorbieron más CO2 y a eso se debe que quedara menos en la atmósfera, y durante el calentamiento al final de los ciclos glaciales ese CO2 volvió del océano, lo que fue una importante amplificación de la retroalimentación. Pero es una falacia concluir ese mismo fenómeno natural esté sucediendo ahora. Tal como expliqué antes: las mediciones muestran claramente que el moderno crecimiento del CO2 tiene una causa diferente, principalmente el uso de combustibles fósiles. Lo que es lo mismo ahora que en los pasados ciclos glaciales no es la fuente del CO2, sino el efecto invernadero de los cambios del CO2 atmosférico: sin eso no podríamos entender (o simular correctamente en nuestros modelos climáticos) el alcance pleno de los ciclos glaciales.

El cóctel de cianuro

En una fiesta un hombre le ofrece un cóctel con una diminuta cantidad de cianuro. Lo rechaza con indignación, pero el hombre le garantiza que es absolutamente seguro: al fin y al cabo, la cantidad de cianuro de su cuerpo tras esta bebida ¡será solo del 0.001 por ciento! ¡Eso no puede sentar mal! Obviamente, esos científicos que afirman que 3 mg de cianuro por kilo de masa corporal (es decir 0.0003 por ciento) son fatales no son de confianza.

¿Acepta ese argumento?

Esperemos que no, y esperemos que nunca acepte la afirmación de que el 0.0125 por ciento de CO2 (ese es el incremento de 125 ppm causado por los humanos) no puede ser malo, porque el número es pequeño. El CO2 en el aire también podría expresarse en kilogramos: 3200 mil milones de toneladas o 3,200,000,000,000,000 kilogramos. De esa cantidad, los humanos son responsables de casi 1000 mil millones. (¿Suena más nocivo que el 0.0125 por ciento?). Desde 1870 hemos emitido un total de aproximadamente 2,000 mil millones de toneladas. Como ya expliqué, los bosques y los océanos han eliminado de la atmósfera la mitad de esa cantidad.

Los científicos especifican la concentración de gases individuales en la atmósfera como fracciones de volumen (en lugar de como, por ejemplo, gramos por metro cúbico de aire) porque así los números no dependen de la temperatura y la presión, que varían mucho en la atmósfera. Por lo que concierne al impacto climático, sin embargo, la fracción de la masa total de la atmósfera es irrelevante dado que la atmósfera se compone en un 99% de nitrógeno, oxígeno y argón, es decir gases que no pueden ser absorbidos por la radiación infrarroja. Solo las moléculas compuestas al menos por tres átomos absorben la radiación de calor y por tanto solo los gases traza causan el efecto invernadero, y entre ellos el CO2 es el más importante después del vapor de agua. Todo esto se conoce desde las mediciones que hizo John Tyndall del efecto de varios gases en 1859. Tyndall escribió:
[L]a atmósfera admite la entrada del calor solar, pero dificulta su salida; y el resultado es una tendencia a acumular calor en la superficie del planeta.

¡Esta es una gran descripción concisa del efecto invernadero! Sin CO2 en el aire nuestro planeta estaría totalmente congelado y la vida no sería posible. Con el CO2, operamos uno de los más importantes botones de control del clima global.

El efecto del clima

Así llegamos finalmente al efecto climático del incremento del CO2. En cuanto al cianuro, el efecto es lo que cuenta, y no si se compara con algunas grandes puede determinarse por el efecto sobre las víctimas. El impacto climático de los gases de efecto invernadero puede calcularse bien sobre la base de una comprensión de los procesos físicos o bien se puede determinar por la experiencia de la historia del clima (véase mi post anterior). En ambos casos se llega a la misma conclusión. La sensibilidad climática (el calentamiento global en equilibrio cuando se dobla el CO2) es de aproximadamente el 3°C, y el calentamiento esperado hasta la fecha es de alrededor del 1°C. Esto se corresponde exactamente con el calentamiento global observado (Fig. 7). Para lo cual, dicho sea de paso, no hay una explicación natural, y el mejor cálculo para la parte antropogénica del calentamiento global desde 1950 es el 110 por ciento; se puede ver más sobre esto en mi post anterior.

Fig. 7 Evolución temporal de la temperatura global, concentración de CO2 y actividad solar. La temperatura y el CO2 se escalan en relación el uno con la otra como el efecto del CO2 físicamente esperado en las predicciones climáticas (es decir, el mejor cálculo de la sensibilidad climática). La amplitud de la curva solar se escala como derivada de la correlación observada de los datos solares y la temperatura. (Los detalles se explican aquí). Este gráfico se puede crear aquí y puede copiar un código que puede ser utilizado como un widget en cualquier sitio web (como en mi página principal), donde se actualiza automáticamente cada año con los últimos datos. Mi agradecimiento a Bernd Herd, que lo programó

Finalmente, un nuevo clip de vídeo que ilustra la historia de las emisiones de CO2 en el mapa: