Realizan la primera observación directa del aumento del efecto invernadero del CO2 en la superficie de la Tierra

La influencia del CO2 atmosférico en el equilibrio entre la energía entrante del sol y el calor saliente de la Tierra (también llamado balance energético del planeta) está bien establecida, pero, hasta ahora, no se ha confirmado experimentalmente tal efecto fuera del laboratorio, como señala la investigación, que se detalla en un artículo que se publicó ayer en la edición digital anticipada de la revista Nature .

Los resultados concuerdan con las predicciones teóricas del efecto invernadero provocado por la actividad humana y también proporcionan una confirmación adicional de que los cálculos empleados en los modelos climáticos actuales van por buen camino cuando se trata de representar el impacto del CO2. Los científicos midieron la contribución de dióxido de carbono en la atmósfera a al forzamiento radiativo en dos sitios, uno en Oklahoma y el otro en la Ladera Norte de Alaska, entre 2000 y finales de 2010.

El forzamiento radiativo es una medida de la cantidad de equilibrio energético del planeta que está perturbado por los cambios en la atmósfera. Así, se produce forzamiento radiativo positivo cuando la Tierra absorbe más energía de la radiación solar de la que emite como radiación térmica de vuelta al espacio. Puede medirse en la superficie de la Tierra o en la alta atmósfera, pero en esta investigación, los científicos se centraron en la superficie.

Los expertos del Laboratorio Nacional Berkeley de Estados Unidos encontraron que el CO2 fue el responsable de un repunte significativo en el forzamiento radiativo en ambos lugares, de cerca de dos décimas de vatio por metro cuadrado por década. Vinculan esta tendencia al aumento de 22 partes por millón de CO2 en la atmósfera entre 2000 y 2010. Gran parte de este CO2 proviene de la quema de combustibles fósiles, según un sistema de modelado que rastrea las fuentes de CO2 en todo el mundo.

«Vemos, por primera vez en el campo, la amplificación del efecto invernadero porque hay más CO2 en la atmósfera para absorber de lo que la Tierra emite en respuesta a la radiación solar entrante», resume Daniel Feldman, científico de la División de Ciencias de la Tierra de Berkeley Lab y autor principal del trabajo.

«Numerosos estudios demuestran el aumento de las concentraciones de CO2 en la atmósfera, pero nuestro trabajo proporciona la conexión crítica entre esas concentraciones y la adición de energía al sistema, o el efecto invernadero», añade Feldman, quien realizó la investigación con su compañeros de Berkeley Lab Bill Collins y Margaret Torn, así como con Jonathan Gero, de la Universidad de Wisconsin-Madison ; Timothy Shippert, del Laboratorio Nacional del Pacífico Noroeste , y Eli Mlawer, de Investigación de la Atmósfera y Ambiental.

Los científicos utilizaron instrumentos espectroscópicos increíblemente precisos operados por « Atmospheric Radiation Measurement (ARM) Climate Research Facility» . Estos instrumentos, que se encuentra en los sitios de investigación de ARM en Oklahoma y Alaska, miden la energía infrarroja térmica que viaja a través de la atmósfera hasta la superficie y pueden detectar la firma espectral única de energía infrarroja de CO2.

Otros instrumentos en los dos lugares detectan las firmas únicas de fenómenos que también pueden emitir energía infrarroja, como las nubes y el vapor de agua. La combinación de todas las medidas permitió a los científicos aislar las señales atribuidas exclusivamente al CO2. «Hemos medido la radiación en forma de energía infrarroja. Luego, controlamos otros factores que podrían afectar a nuestras mediciones, como un sistema meteorológico en movimiento por la zona», dice Feldman.

El resultado es de dos series de tiempo desde dos lugares muy diferentes. Cada serie se extiende desde 2000 hasta finales de 2010 e incluye 3.300 mediciones de Alaska y 8.300 mediciones de Oklahoma obtenidas sobre una base casi diaria. Ambas series mostraron la misma tendencia: el CO2 atmosférico emite una cantidad cada vez mayor de energía infrarroja, por una suma de 0,2 vatios por metro cuadrado por década. El aumento es el 10% de la tendencia de todas las fuentes de energía infrarroja como las nubes y el vapor de agua.

Basándose en un análisis de datos del sistema CarbonTracker de la Administración Nacional Oceánica y de la Atmósfera de Estados Unidos , los científicos vincularon tal repunte en el forzamiento radiativo atribuido al CO2 a las emisiones y la quema de combustibles fósiles. Las mediciones también permitieron a los científicos detectar, por primera vez, la influencia de la fotosíntesis en el equilibrio de energía en la superficie.