¿Cómo sabemos que los recientes incrementos en CO2 son debidos a las actividades humanas?

Eric Steig, 17/04/2010

Durante los últimos 150 años, la concentración de dióxido de carbono han subido de 280 a cerca de 380 partes por millón (ppm). Este hecho es debido casi enteramente a las actividades humanas y está tan bien establecido que uno raramente ve, que sea cuestionado. Aún así es bastante razonable preguntar como lo sabemos.

Una forma de saber que las actividades humanas son responsables del incremento de CO2 es simplemente mirar el registro histórico de actividades humanas. Desde al revolución industrial, hemos estado quemando combustibles fósiles, aclarando y quemando bosques a tasas sin precedentes y estos procesos convirtieron el carbón orgánico en CO2. Contabilizando con cuidado la cantidad de combustibles fósiles que han sido extraídos y quemados y cuanta tierra ha perdido su masa forestal, vemos que hemos producido mucho más CO2 y ahora permanece en la atmósfera. Los cerca de 500 mil millones de toneladas métricas de carbono que hemos producido son suficientes como para haber elevado la concentración de CO2 atmosférico a 500 ppm. Las concentraciones no han alcanzado ese nivel porque el océano y la biosfera tienen la capacidad de absorber parte del carbono que producimos*. Sin embargo, es el hecho de que producimos más rápido del que el océano y la biosfera pueden absorber lo que explica el aumento observado.

Otra forma bastante independiente por la que sabemos que la quema de combustibles fósiles y aclarado de bosques específicamente son responsables del incremento en el CO2 en los últimos 150 años es a través de las medidas de isótopos de carbono. Los isótopos son átomos simplemente diferentes con el mismo comportamiento químico (isótopo quiere decir “mismo tipo”) pero con diferentes masas. El carbón está compuesto de tres isótopos diferentes 14C, 13C y 12C. El más común es el 12C, 13C es cerca del 1% del total. 14C contabiliza por solo 1 en un trillón de átomos de carbono.

El CO2 producido por la quema de combustibles fósiles o quema de bosques tiene una composición isotópica bastante diferente al del CO2 en la atmósfera. Esto es porque las plantas tienen preferencia por los isótopos más ligeros (12C vs. 13C); por tanto, tienen ratios más bajos de 13C/12C. Ya que los combustibles fósiles están derivados finalmente de vegetales antiguos, las plantas y los combustibles fósiles tiene el mismo ratio 13C/12C – sobre un 2% menor que el de la atmósfera. Como el CO2 de estos materiales es emitido y mezclado con la atmósfera, el promedio del ratio 13C/12C desciende en la atmósfera.

Los geoquímicos que estudian isótopos han desarrollado series de tiempo de las variaciones en las concentraciones atmosféricas del 14C y 13C. Uno de los métodos usados es medir el 13C/12C en los anillos de los árboles** y usan esto para inferir estos mismos ratios en el CO2 atmosférico. Esto funciona porque durante la fotosíntesis, los árboles toman carbono de la atmósfera y colocan este carbón como material orgánico de la planta en la forma de anillos, produciendo una foto de la composición atmosférica en ese momento. Si el ratio de 13C/12C sube o baja en la atmósfera, así lo hace el 13C/12C en los anillos de los árboles. Esto no es decir que los anillos de los árboles tiene la misma composición isotópica de la atmósfera – como cité arriba, las plantas tienen preferencia por los isótopos más ligeros, pero si esta preferencia no cambia mucho, los cambios en los anillos de los árboles seguirán los cambios atmosféricos.

Las secuencias anuales de los anillos de los árboles de hace miles de años atrás han sido ahora analizadas por sus ratios 13C/12C. A causa de que la edad de cada anillo se conoce con precisión podemos hacer un gráfico del ratio 13C/12C vs tiempo. Lo que se descubre es que en los últimos 10.000 años no ha habido un ratio 13C/12C en la atmósfera tan pequeño como el actual. Además, el ratio 13C/12C comenzó a declinar fuertemente justo cuando el CO2 comenzó a incrementarse después de 1850. Esto es exactamente lo que esperamos si el CO2 incrementado es en efecto debido a la quema de combustibles fósiles. Además, podemos seguir el rastro de la absorción de CO2 en el océano midiendo el ratio 13C/12C de las aguas superficiales del océano. Mientras que los datos no son tan completos como los datos de los anillos de los árboles (solo hemos estado haciendo estas medidas durante unas pocas décadas) observamos lo que se esperaba: El 13C/12C en la superficie del océano desciende. Las medidas de 13C/12C en corales y esponjas –cuyas conchas de carbonato reflejan la química oceánica de la misma manera que el registro de los anillos de los árboles, la química atmosférica- muestran que este descenso comienza casi al mismo tiempo que la atmósfera, esto es, cuando la producción humana de CO2 comenzó a acelerar en serio.

En resumen, de los datos de los anillos de los árboles, hay también medidas del ratio 13C/12C en el CO2 atrapado en los núcleos de hielo. Los datos de los anillos de los árboles y de los núcleos de hielo muestran que el cambio total en el ratio 13C/12C de la atmósfera desde 1850 es de 0.15%. Parece muy pequeño pero es realmente muy grande en relación a la variabilidad natural. Los resultados muestran que el cambio interglaciar a glaciar completo en 13C/12C en la atmósfera –que necesitan muchos miles de años era de 0.03%, o cerca de 5 veces menos que lo observado en los últimos 150 años.

Traducido por Mario Cuellar para Globalízate.

Artículo original:

http://www.realclimate.org/index.php/archives/2004/12/how-do-we-know-that-recent-cosub2sub-increases-are-due-to-human-activities-updated/

Referencias :

Stuiver, M., Burk, R. L. and Quay, P. D. 1984. 13C/12C ratios and the transfer of biospheric carbon to the atmosphere. J. Geophys. Res. 89, 11,731-11,748.

Francey, R.J., Allison, C.E., Etheridge, D.M., Trudinger, C.M., Enting, I.G., Leuenberger, M., Langenfelds, R.L., Michel, E., Steele, L.P., 1999. A 1000-year high precision record of d13Cin atmospheric CO2. Tellus 51B, 170–193.

Quay, P.D., B. Tilbrook, C.S. Wong. Oceanic uptake of fossil fuel CO2: carbon-13 evidence. Science 256 (1992), 74-79

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Notas
*Cuanto se espera que absorban a largo plazo es una cuestión científica importante e interesante, discutida en detalle en el capítulo 3 del informe del IPCC. Aunque claramente, es nuestra capacidad de producir más rápido que el océano y la tierra pueden absorber esta es la causa fundamental del incremento observado desde los tiempos pre-industriales.
http://www.grida.no/climate/ipcc_tar/wg1/095.htm
**El desarrollo de series continuas de anillos de los árboles yendo atrás miles de años usando anillos de edades superpuestas, es conocido como dendrocronología. Más información aquí:
http://www.ltrr.arizona.edu/dendrochronology.html

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