Los Aerosoles Antropogénicos, el Cambio Climático y la Geoingeniería

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Los Aerosoles Antropogénicos, el Cambio Climático y la Geoingeniería Por Oscar A. Escobar GT - FL USA - Original Marzo 25, 2015. Ultima actualización Agosto 4, 2015

“Los aerosoles son partículas diminutas suspendidas en la atmósfera.”

La definición de la Real Academia Española RAE dice: Aerosol: 1. m. Suspensión de partículas ultramicroscópicas de sólidos o líquidos en el aire u otro gas. 2. m. Sistema coloidal obtenido por dispersión de sustancias sólidas o líquidas en el seno de un gas. Los aerosoles de azufre en la estratosfera son los más controversiales de los que popularmente se habla en debates sobre la gestión de la radiación solar o geoingeniería solar. Mis comentarios a continuación de un breve artículo de la NASA acerca de lo que son los aerosoles. (Las negritas son mi énfasis)

Los aerosoles atmosféricos: (Mi traducción)

¿Qué son y por qué son tan importantes? Los aerosoles son partículas diminutas suspendidas en la atmósfera. Cuando estas partículas son lo suficientemente grandes, nos damos cuenta de su presencia, ya que dispersan y absorben la luz del sol. Su dispersión de la luz del sol puede reducir la visibilidad (neblina) y enrojecer los amaneceres y las puestas del sol. Los aerosoles interactúan directa e indirectamente con el presupuesto de radiación de la Tierra y el clima. Como efecto directo, los aerosoles dispersan la luz solar directamente hacia el espacio. Como efecto indirecto, aerosoles en la atmósfera inferior puede modificar el tamaño de las partículas de las nubes, cambiando la forma en que las nubes reflejan y absorben la luz solar, lo que afecta el balance de energía de la Tierra.

Los aerosoles también puede actuar como sitios para que las reacciones químicas tengan lugar (la química heterogénea). Las más importantes de estas reacciones son las que conducen a la destrucción del ozono estratosférico. Durante el invierno en las regiones polares, los aerosoles crecen para formar nubes estratosféricas polares. Las grandes áreas superficiales de estas partículas de la nube proporcionan sitios para que reacciones químicas tengan lugar. Estas reacciones conducen a la formación de grandes cantidades de cloro reactivo y, en última instancia, a la destrucción de la capa de ozono en la estratosfera. Ahora existe evidencia mostrando que cambios similares en las concentraciones de ozono estratosférico se producen después de grandes erupciones volcánicas, como la del Monte Pinatubo en 1991, donde toneladas de aerosoles volcánicos fueron expulsadas hacia la atmósfera (Fig. 1).

Fig. 1 La dispersión de aerosoles volcánicos tiene un efecto drástico en la atmósfera de la Tierra. A raíz de una erupción, grandes cantidades de dióxido de azufre (SO2), ácido clorhídrico (HCL) y cenizas son arrojados en la estratosfera de la Tierra. El ácido clorhídrico, en la mayoría de los casos, se condensa con

el vapor de agua y es removido con la lluvia fuera de la formación de la nube volcánica. El dióxido de azufre de la nube se transforma en ácido sulfúrico (H2SO4). El ácido sulfúrico se condensa rápidamente, produciendo partículas de aerosol que permanecen en la atmósfera durante largos períodos de tiempo. La interacción de los productos químicos sobre la superficie de los aerosoles, conocidos como la química heterogénea, y la tendencia de los aerosoles para aumentar los niveles de cloro que puede reaccionar con el nitrógeno en la estratosfera, es un contribuyente principal para la destrucción del ozono estratosférico”. Fuente: NASA FS-08.11.1996-LaRC - agosto 1996

Ahora sobre...

Los Aerosoles Antropogénicos, el Cambio Climático y la Geoingeniería

Los científicos generalmente evitan hacer la comparación entre las emisiones de dióxido de azufre (SO2) de los volcanes y las fuentes antropogénicas. Después de hacerle una pregunta que surgió a raíz de uno de sus artículos en ‘Yale Climate Connections’, el periodista científico David Appell, me señaló que al comparar las emisiones de SO2 actuales entre las fuentes antropogénicas y las de las erupciones volcánicas... "la cuestión no es tanto sobre comparar eso a las de los volcanes, sino de cuánto llega a la estratosfera”. Creo que el punto de David Appell es muy importante, sobre todo en lo que respecta a cuanto permanecen los aerosoles en la atmósfera (estos permanecen por más tiempo en la estratosfera que en la troposfera), que tan lejos viajan y varias otras razones tales como las interacciones químicas. Pero, para mí como profano (o como persona sin adiestramiento científico), hacer ese tipo de comparaciones y pensar en términos más concretos me ayuda a entender la jerga científica y los conceptos que describe. Por ejemplo, tome las siguientes cifras anuales de emisiones mundiales de dióxido de azufre de origen antropogénico: Más de 100 Tg (tera gramos)/ año (100.000 Gg / año) de SO2 antropogénico (dióxido de azufre) [1] [2] Otro aerosol importante y potente pero con propiedades diferentes es el Negro de Carbón (BC por sus siglas en inglés) con más de 9,1 Tg / año [3] [4] Esas son grandes cantidades, pero para algunos de nosotros, profanos, se necesita un marco de referencia para comprender esa magnitud. Así que una cuidadosa comparación entre las emisiones antropogénicas y las volcánicas es útil:

La erupción del Monte Pinatubo de 1991 inyectó sobre 20 Tg de SO2 a la atmósfera [5] con algunos pensando que la mitad (10Tg) entró en la estratosfera sobre el trascurso de unos días. [6] La cataclísmica erupción de 1991 del Monte Pinatubo en Las Filipinas, fue la segunda mayor erupción volcánica del siglo 20. [6a] Además… Desde el año 2000 se han producido una serie de erupciones volcánicas ‘modestas’, las tres más importantes en 2008, 2009, 2011, cada una de las cuales expulsó entre 1 Tg a 1,5 Tg de dióxido de azufre. [6] Las emisiones volcánicas de SO2 anuales varían entre 1,5 a 50 Tg. [7] Ahora sí entiendo mejor. La inyección de SO2 del Monte Pinatubo a la atmósfera durante la erupción de 1991 fue extraordinaria... independientemente de lo mucho que realmente entró en la estratosfera. Pero aún más extraordinario es el hecho de que ‘nosotros’ actualmente estamos emitiendo a la atmósfera 5 veces el monto de la erupción del Monte Pinatubo en 1991, o el dióxido de azufre equivalente de hasta 100 'erupciones modestas’ ¡cada año! O sea más de 100 Tg anuales de SO2. Con la marina mercante internacional por si sola emitiendo, para el año 2005, más del 12 Tg / año. [1] Ahora volviendo a 'donde' en la atmósfera llega el SO2, y cómo puede afectar el clima... "Los aerosoles tienen muy aproximadamente la misma capacidad de dispersar la luz solar de vuelta al espacio, dondequiera que se encuentren en la atmósfera." [8] Esta habilidad es contrarrestada cuando actúan para formar núcleos para formar nubes cirros altas, las que actúan para atrapar, y reflejar, la radiación saliente de onda larga de vuelta a la tierra; [9] y cuando o si actúan para formar nubes bajas y delgadas sobre la capa de hielo de Groenlandia las que pueden acelerar el derretimiento del hielo. [9a] Pero sí, los aerosoles en la estratosfera se quedan allí por más tiempo -- un año o más [10] mientras que los que están más bajos en la troposfera tienden a permanecer allí sólo por una o dos semanas, [11], todo dependiendo de varios factores. Estos son tiempos cortos de "residencia" comparados con el dióxido de carbono, que puede permanecer en la atmósfera durante siglos, y es la razón por la cual el dióxido de azufre se clasifica como forzador/forzante climático de poca duración. El consenso científico es que los aerosoles estratosféricos como el SO2 de las erupciones de volcanes enfrían el clima global. ...Excepto cuando una gran erupción volcánica causa ¡calentamiento de invierno! [12] [13]

Aunque en ocasiones he repetido aquí en este blog el mantra de que "los aerosoles de azufre enfrían el clima", un concepto más preciso es que han enmascarado el calentamiento global en algunas regiones. A través del tiempo han habido varios estudios contradictorios e informes que apuntan a los aerosoles antropogénicos de azufre como principales, o una causa importante de lo que se ha llamado... "la pausa o ralentización en el calentamiento global o hiato." [14] [15] mientras que otros sostienen que pequeñas erupciones volcánicas recientes pueden ser la fuente principal de aerosoles y por lo tanto responsables de la pausa, [16] [17] con todavía algunos otros teorizando que se debe a otros factores como los ciclos de "variabilidad natural" y la absorción de calor por los océanos. [18] [19] Pero... En su mayor parte, las consideraciones ambientales, sociales, jurídicas, económicas, éticas y políticas de los efectos de 100 Tg / año de emisiones antropogénicas de azufre, o sea el equivalente anual a más de 5 veces las emisiones de SO2 a la atmósfera por la erupción del Pinatubo, está ausente en los debates sobre la geoingeniería del clima. Con algunos desechando tajantemente estas preocupaciones. Tal vez la excepción más reciente que conozco entre los opositores a la geoingeniería climática es Clive Hamilton que escribe brevemente sobre los efectos de los aerosoles antropogénicos de SO2 en su libro Amos de la Tierra - El amanecer de la Era de la Ingeniería Climática. 2013 (Capítulo 3. p70-71 edición rústica). (Se puede ver el extracto de Amos de la Tierra en este blog, fecha Marzo 16, 2015) Aunque como ya he dicho antes, este tema de los aerosoles troposféricos está en gran medida ausente en las discusiones de geoingeniería, recibe atención de pasada solamente, y quizás tangencialmente. Por ejemplo cuando los estudios e informes hablan de un posible aumento en las temperaturas globales en el 2020 o 2025, [20], que es casualmente el marco de tiempo dado para que entren en vigencia algunas leyes de control de la contaminación por SO2. [21] Además, el año 2020 ha sido citado como una fecha de inicio para las actividades de geoingeniería solar (SRM por sus siglas en inglés). [8] Creo que no discutir los aerosoles troposféricos es una omisión flagrante de las comunidades ambientales y políticas, así como de otras más. Especialmente a la luz de los informes de la acelerada acidificación de los océanos, [22] y teniendo en cuenta el papel que la marina mercante internacional puede estar jugando en esta aceleración con sus 12 Tg / año de azufre acidificante y emisiones de CO2. El acelerado deshielo Ártico con pérdidas record, [23], teniendo en cuenta el papel del negro de carbón sobre el hielo y de otros factores que atrapan radiación térmica. [9] Los múltiples informes globales sobre las sequías persistentes y que también están rompiendo récords; [24] [25] [26] y otros factores ambientales tales como los efectos sobre la biodiversidad, la acidificación de los océanos y la salud.

Todos estos y otros eventos ambientales a nivel global que son atribuidos (con razón, en mi opinión) al dióxido de carbono y otras formas de contaminación, tienen también una correlación muy fuerte a los aerosoles de azufre, y mientras que la correlación no implica causalidad, en mi opinión, ciertamente hacen una llamada para la investigación exhaustiva y pronta dentro de un marco de geoingeniería.

¿Por qué es importante que los aerosoles antropogénicos sean investigados dentro de un marco de geoingeniería? 1. La posibilidad de trauma por terminación (Termination Shock). Magnitud del aumento esperado en las temperaturas cuando se termine el forzamiento climático de los aerosoles troposféricos antropogénicos [27] [28]. ¿Estamos a tiempo de evitarlo o ya estamos encerrados en el trauma por terminación? 2. Encierre Socio-técnico (Lock-in). Tanto el acelerar la Gestión de la Radiación Solar y / o mantener las emisiones actuales de SO2, son formas de ‘atrapamiento o encierre sociotécnico’. [29] ¿Cómo evitarlo? ¿Cómo salir? 3. Riesgo moral. [29a] "El riesgo moral nos informa de cómo los individuos asumen en sus decisiones mayores riesgos cuando las posibles consecuencias negativas de sus actos no son asumidas por ellos, sino por un tercero." ¿Son los hechos sobre los aerosoles antropogénicos hechos importantes? ¿Quién se beneficia de la ignorancia? Los subsidios a los combustibles fósiles, [30] [31] [32] la exploración de petróleo en el Ártico, [33] las nuevas rutas marítimas en el Ártico, [34] [35] la minería en el Ártico, [36], la militarización del Ártico, [37] [38], etc. ¿Acaso no son estas expresiones de riesgo moral en curso? ¿Quién se beneficia? ¿Quién está pagando el precio? ¿Hasta la fecha ha sido el debate o la falta de debate un ejercicio de dialéctica hegeliana con un resultado prescrito? ¿Vamos a seguir por este camino?

Actualización Julio 1, 2015 Abajo, unas gráficas muy interesantes extraídas de un artículo de Bloomberg basado en un información de la NASA.

En la gráfica superior: La línea roja corresponde al efecto climático de los volcanes, mostrando un poco de calentamiento por el CO2 emitido por estos. Las señales fuertes de enfriamiento de corta duración corresponden a las emisiones de azufre durante las grandes erupciones volcánicas. En la gráfica inferior, la línea azul corresponde al efecto de enfriamiento producido por los aerosoles de origen humano producto de la combustión para energía. Hay que notar que el enfriamiento producido, no solo es tan pronunciado o más que el producido durante las grades erupciones, sino que es constante a diferencia del volcanismo. La parte buena, vamos a decir, es el enfriamiento producido por estos aerosoles. La parte mala va más allá de la 'lluvia ácida" como lo que indica el artículo. También podría haber grandes efectos negativos en la salud y otros ecológicos, como en los ecosistemas y diversidad biológica de gran alcance, y tal vez los más críticos sean los posibles efectos sobre el ciclo hidrológico. Una pregunta pertinente sería: ¿Cómo reaccionan las personas al enterarse de este enfriamiento artificial en curso?

Fuente de las gráficas: What’s Really Warming the World? By Roston/Migliozzi - June 24, 2015 - Bloomberg http://www.bloomberg.com/graphics/2015-whats-warming-the-world/

OE: Según David Appell, un estudio más reciente en el 2014 por Santer el al. “La contribución Volcánica a los cambios decadales en la temperatura de la troposfera” (Volcanic contribution to decadal changes in tropospheric temperature doi:10.1038/ngeo2098 requiere pago) la ‘profundidad óptica estratosférica’ ha incrementado entre el 4% al 7% anualmente del 2000 al 2009. Si esas cifras son correctas entonces… Eso representa a un incremento en la ‘profundidad óptica estratosférica’ de aproximadamente 62% en esa década.

Referencias [1] Anthropogenic sulfur dioxide emissions: 1850–2005 http://www.atmos-chem-phys.net/11/1101/2011/acp-11-1101-2011.pdf [2] The last decade of global anthropogenic sulfur dioxide: 2000–2011 emissions

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http://wires.wiley.com/WileyCDA/WiresArticle/wisId-WCC296.html [29a] Riesgo Moral Wikipedia la enciclopedia libre http://es.wikipedia.org/wiki/Riesgo_moral Moral Hazard: “In economics, moral hazard occurs when one person takes more risks because someone else bears the burden of those risks. A moral hazard may occur where the actions of one party may change to the detriment of another after a financial transaction has taken place. Moral hazard occurs under a type of information asymmetry where the risk-taking party to a transaction knows more about its intentions than the party paying the consequences of the risk. More broadly, moral hazard occurs when the party with more information about its actions or intentions has a tendency or incentive to behave inappropriately from the perspective of the party with less information.” Moral Hazard - From Wikipedia, the free encyclopedia http://en.wikipedia.org/wiki/Moral_hazard

[30] Fossil Fuel Subsidies Are Twelve Times Renewables Support By Bloomberg News - July 29, 2010 http://www.bloomberg.com/news/articles/2010-07-29/fossil-fuel-subsidies-are-12-timessupport-for-renewables-study-shows [31] Energy subsidies aren’t just for renewables, fossil fuels get the lion’s share By The BDN Editorial Board, Posted Feb. 19, 2015 http://www.worldfinance.com/home/fossil-fuels-arent-going-anywhere [32] Fossil fuel clampdown could finally be on its way By Matt TimmsThursday, World Finance - February 26th, 2015 http://www.worldfinance.com/home/fossil-fuels-arent-going-anywhere [33] Shell oil drilling in Arctic set to get US government permission By Terry Macalister – The Guardian – March 22, 2015 http://www.theguardian.com/business/2015/mar/22/shell-oil-driling-in-arctic-set-to-get-usgovernment-permission

[34] The Melting Arctic: A Fragile Frontier of Riches and Risk Opens for Business By Sabrina Shankman, InsideClimate News - Mar 17, 2015 http://insideclimatenews.org/news/17032015/melting-arctic-fragile-frontier-riches-and-riskopens-business [35] China Can Play Key Role in Arctic Shipping By MarEx 2015-03-21 http://www.maritime-executive.com/features/china-can-play-key-role-in-arctic [36] Future Arctic: More Mining, More Shipping and More Tourists By Benjamin Hulac and ClimateWire - March 13, 2015 http://www.scientificamerican.com/article/future-arctic-more-mining-more-shipping-andmore-tourists/ [37] Could the Arctic be the next Crimea? BY Duncan Depledge - Postdoctoral researcher, Royal Holloway Quartz – March 23, 2015 http://qz.com/368022/could-the-arctic-be-the-next-crimea/ [38] Russia's Arctic pivot is a massive military undertaking JEREMY BENDER – Business Insider - MAR. 12, 2015 http://www.businessinsider.com/russias-arctic-pivot-is-a-massive-military-undertaking-2015-3

Otras lecturas: Climate forcing growth rates: doubling down on our Faustian bargain Environmental Research Letters Volume 8 Number 1 James Hansen et al 2013 Environ. Res. Lett. 8 011006 doi:10.1088/1748-9326/8/1/011006 http://iopscience.iop.org/1748-9326/8/1/011006

Top Lessons to be Learned from Warming ‘Hiatus’ David Appell — Yale Climate Connections --- March 5, 2015

http://www.yaleclimateconnections.org/2015/03/top-lessons-to-be-learned-from-warminghiatus/#comment-1492782

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