Wednesday, March 25, 2015

Los Aerosoles Antropogénicos, el Cambio Climático y la Geoingeniería

Por Oscar A. Escobar
GT - FL USA

Actualizado Julio 1, 2015

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


La definición de la Real Academia Española RAE:


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:


¿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 (niebla) 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 aerosoles para aumentar los niveles de cloro que puede reaccionar con nitrógeno en la estratosfera, es un contribuyente principal para la destrucción del ozono estratosférico”.
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 / 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. Err... 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, 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. 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 socio-técnico’. [29]

 ¿Cómo evitarlo?


3. Riesgo moral. "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 lo 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? [39]


¿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
Unas gráficas muy interesantes que extraídas de un articulo de Bloomberg basado en información de la NASA. Arriba, un poco de calentamiento por el CO2 emitido por los volcanes. Abajo, el efecto de enfriamiento producido por los aerosoles de origen humano producto de la combustión para energía.

La parte buena, vamos a decir, es el enfriamiento producido por estos aerosoles. La parte mala va mas allá de 'lluvia ácida" como lo que indica el articulo. También hay grandes efectos negativos en la salud y otros ecológicos, como en los ecosistemas y diversidad biológica de gran alcance.  


What’s Really Warming the World?
By Roston/Migliozzi - June 24, 2015 - Bloomberg






 Referencias
 [1] Anthropogenic sulfur dioxide emissions: 1850–2005
[2] The last decade of global anthropogenic sulfur dioxide: 2000–2011 emissions
[3] Trend in Global Black Carbon Emissions from 1960 to 2007
Rong Wang et al
Environ. Sci. Technol., 2014, 48 (12), pp 6780–6787
DOI: 10.1021/es5021422
Publication Date (Web): May 13, 2014
[4] Study estimates global black carbon emissions up 72% from 1960-2007; BC emissions intensity down 52%
Green Car Congress - 31 May 2014
[5] Global tracking of the SO2 clouds from the June, 1991 Mount Pinatubo eruptions
Gregg J. S. Bluth
Article first published online: 7 DEC 2012
DOI: 10.1029/91GL02792
[6] An overview of geoengineering of climate using stratospheric sulfate aerosols
Philip J Rasch et al
The Royal Society – Philosophical Transactions A
DOI: 10.1098/rsta.2008.0131 Published 13 November 2008
“For example, the eruption of Mount Pinatubo is believed to have injected approximately 10 Tg S (in the form of SO2) over a few days”
[6a] The Cataclysmic 1991 Eruption of Mount Pinatubo, Philippines
USGS - U.S. Geological Survey Fact Sheet 113-97
[7] Emissions from volcanoes
Christiane Textor, Hans-F. Graf, Claudia Timmreck, Alan Robock
Emissions of Atmospheric Trace Compounds
Advances in Global Change Research Volume 18, 2004, pp 269-303
[8] A Case for Climate Engineering
David Keith (2014)
[9] Possible influence of anthropogenic aerosols on cirrus clouds and anthropogenic forcing
J. E. Penner – Feb 3, 2009
Atmos. Chem. Phys., 9, 879-896, 2009
www.atmos-chem-phys.net/9/879/2009/
doi:10.5194/acp-9-879-2009
[9a] Thin, Low Arctic Clouds Played an Important Role in Widespread 2012 Greenland Ice Sheet Melt
National Science Foundation - Press Release 13-060 - April 3, 2013
[10] Does air pollution—specifically particulate matter (aerosols)—affect global warming?
Summary prepared by M. Baker (University of Washington) and reviewed by B. Ekwurzel, N. Cole, P. Frumhoff, and S. Shaw (UCS).
Union of Concerned Scientists 
[11] Estimates of residence times of sulfate aerosols in ambient air
E.A. Bondietti, C. Papastefanou∗∗
Science of The Total Environment
Volume 136, Issues 1–2, 15 August 1993, Pages 25–31
doi:10.1016/0048-9697(93)90294-G
[12] Winter warming from large volcanic eruptions
Alan Robock and Jianping Mao - 7 DEC 2012
DOI: 10.1029/92GL02627
[13] Workshop “High-latitude volcanic eruptions and climate: filling the gaps”, 5–6 November 2014
Bolin Center for Climate Research
[14] New study blames 10-year lull in global warming on China coal use, air pollution
By Andrew Freedman – Capital Weather Gang – WP – 07/05/2011
[15] Global is the new local: Pollution changes clouds, climate downstream
By Carol Rasmussen, - NASA's Earth Science News Team - January 26, 2015
[16] Volcanic aerosols, not pollutants, tamped down recent Earth warming, says CU study
March 1, 2013 - Natural Sciences, Environment, Institutes, Cooperative Institute for Research in Environmental Science (CIRES)
[17] Volcanic contribution to decadal changes in tropospheric temperature
Published online 23 February 2014
Benjamin D. Santer et al - Nature Geoscience 7, 185–189 (2014) doi:10.1038/ngeo2098
[18] Cool Pacific Ocean Slowed Global Warming
By Becky Oskin – Live Science - February 26, 2015
[19] Cause of global warming hiatus found deep in the Atlantic Ocean 
Phys.Org – Aug 21, 2014
[20] Global warming likely to accelerate after “pause”, say scientists
By Sophie Yeo – RTCC - Last updated on 24 February 2015
[21] Sulphur oxides (SOx) – Regulation 14
IMO International Maritime Organization
[22] Ocean Acidification
Summary for Policymakers
Third Symposium on the Ocean in a High-CO2 World
The International Geosphere-Biosphere Programme (IGBP)
[23] Arctic sea ice winter maximum may be record low
Yereth Rosen - Alaska Dispatch News - March 9, 2015
[24] U.S. Drought Monitor
[25] Little relief in Central America's food crisis
By Claire Luke - 19 February 2015
[26] Taps Start to Run Dry in Brazil’s Largest City
By SIMON ROMEROFEB. 16, 2015
[27] A new Geoengineering Model Intercomparison Project (GeoMIP) experiment designed for climate and chemistry models
S. Tilmes et al.
Geosci. Model Dev., 8, 43–49, 2015
doi:10.5194/gmd-8-43-2015
[28] 4. Post-Implementation Stage - Termination Problem
Ethics of Geoengineering Online Resource Center
University of Montana
Rose Cairns (SPRU – Estudios de Políticas de la Ciencia y la Tecnología)
Geoengineering: issues of path-dependence and socio-technical lock-in
Rose Cairns (SPRU – Science and Technology Policy Research)
October 2013
Wires Climate Change - Advanced Review
Published Online: Jun 27 2014
DOI: 10.1002/wcc.296
[30] Fossil Fuel Subsidies Are Twelve Times Renewables Support
by Bloomberg News - July 29, 2010
[31] Energy subsidies aren’t just for renewables, fossil fuels get the lion’s share
By The BDN Editorial Board,
Posted Feb. 19, 2015
[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
[34] The Melting Arctic: A Fragile Frontier of Riches and Risk Opens for Business
By Sabrina Shankman, InsideClimate News - Mar 17, 2015
[35] China Can Play Key Role in Arctic Shipping
By MarEx 2015-03-21
[36] Future Arctic: More Mining, More Shipping and More Tourists
By Benjamin Hulac and ClimateWire - March 13, 2015
[37] Could the Arctic be the next Crimea?
BY Duncan Depledge - Postdoctoral researcher, Royal Holloway
Quartz – March 23, 2015
[38] Russia's Arctic pivot is a massive military undertaking
JEREMY BENDER – Business Insider - MAR. 12, 2015
[39] Riesgo Moral
Wikipedia la enciclopedia libre
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


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


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

Creative Commons License
A #Geoengineering #Climate Issues blog - Geoingeniería by Oscar and Jocelyn Escobar is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.Licencia Creative Commons
A #Geoengineering #Climate Issues blog por Oscar y Jocelyn Escobar se distribuye bajo una Licencia Creative Commons Atribución-NoComercial 4.0 Internacional.