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Jun 23, 2023

Aerosoles: ¿la reducción de las emisiones de SO2 contribuye al calentamiento global?

La cuestión de si la reducción de la carga de aerosoles contribuye al calentamiento global no es nueva para los científicos atmosféricos, pero ha resurgido recientemente con las olas de calor extremas en el Atlántico Norte.

La cuestión de si la reducción de la carga de aerosoles contribuye al calentamiento global no es nueva para los científicos atmosféricos, pero ha resurgido recientemente con las olas de calor extremas en el Atlántico Norte y muchas zonas de Europa. En este análisis, los científicos del Servicio de Monitoreo de la Atmósfera de Copernicus (CAMS) y del Servicio de Cambio Climático de Copernicus (C3S) concluyen que es demasiado pronto para atribuir el reciente calentamiento excepcional a una reducción de las emisiones del transporte marítimo emprendida desde 2020.

Las investigaciones sugieren que la reducción de las emisiones de contaminantes en Europa, gracias a las regulaciones, está provocando una reducción de las cantidades de aerosoles en la atmósfera. Esto está provocando un aumento de la radiación solar que llega a la superficie, con posibles impactos en la intensidad de las olas de calor y las temperaturas del agua superficial, lo que podría aumentar la gravedad de las sequías.

Científicos como Ben Booth de la Met Office han sugerido durante algún tiempo que los aerosoles antropogénicos, como los resultantes de las emisiones industriales y del transporte marítimo, habían sido un factor clave de la variabilidad climática en el Atlántico Norte. Desde entonces, los modelos climáticos se han mejorado para integrar las interacciones de los aerosoles atmosféricos.

En 2020, la Organización Marítima Internacional adoptó su reglamento 'OMI 2020' para reducir drásticamente las emisiones de dióxido de azufre (SO2) relacionadas con el transporte marítimo. Los estudios han concluido que la caída de las emisiones redujo significativamente la formación de nubes sobre las rutas marítimas. Un análisis de Carbon Brief estimó que “el probable efecto secundario de las regulaciones de 2020 para reducir la contaminación del aire causada por el transporte marítimo es un aumento de las temperaturas globales en alrededor de 0,05 °C para 2050. Esto equivale aproximadamente a dos años adicionales de emisiones”. Sin embargo, vincular las reducciones de SO2 directamente con las recientes olas de calor marinas extremas omite parte de la complejidad de utilizar modelos para calcular las interacciones de los aerosoles de sulfato en la atmósfera o estimar la aplicación efectiva de la regulación 2020 de la OMI y, de manera más general, la complejidad de los cambios climáticos y atmosféricos. química.

Los aerosoles atmosféricos son partículas microscópicas, sólidas o líquidas, suspendidas en un gas (nuestra atmósfera en este caso). Hay muchas fuentes naturales de aerosoles atmosféricos, como el polvo del desierto, la espuma del mar y la sal de los océanos, los aerosoles biogénicos de la vegetación, el humo de los incendios forestales o los volcanes, por nombrar algunas. La principal fuente antropogénica de aerosoles son las emisiones procedentes de la combustión de combustibles fósiles, que emiten una amplia gama de contaminantes atmosféricos, incluidas partículas, dióxido de nitrógeno y SO2. Las emisiones de dióxido de azufre son el precursor del aerosol de sulfato, que es un actor clave en el equilibrio energético de la Tierra.

Los aerosoles, al dispersar, reflejar o absorber la luz solar, reducen la cantidad de radiación solar que llega a las capas inferiores de nuestra atmósfera. El Panel Intergubernamental para el Cambio Climático (IPCC) considera que hay “pruebas sólidas de un forzamiento radiativo efectivo total negativo sustancial de los aerosoles”, es decir, la cantidad de energía que entra y sale de la atmósfera, pero también reconoce que “permanece una incertidumbre considerable”.

Si bien los aerosoles tienen un efecto de enfriamiento directo al filtrar la radiación solar, su contribución efectiva al enfriamiento global, o al calentamiento cuando se reducen, también conocido como forzamiento radiativo negativo o positivo de los aerosoles, sigue siendo una cuestión de investigación, y no la más fácil. debido a las incertidumbres de los efectos indirectos, como los impactos de los aerosoles de sulfato en la formación de gotas de nubes.

Las partículas y los contaminantes influyen en el aumento y la reducción de la formación de nubes, lo que complica aún más la situación. Generalmente se considera que los aerosoles de sulfatos actúan como núcleos de condensación de nubes, favoreciendo la formación de nubes y, por tanto, reduciendo la cantidad de radiación solar que llega a la superficie.

Pronóstico de profundidad óptica del aerosol CAMS 13 de octubre de 2017. Naranja - polvo, rojo - quema de biomasa, azul - sal marina, gris - sulfatos, amarillo - incendios Crédito: CAMS/ECMWF.

El papel del SO2 en el clima se ha debatido durante mucho tiempo y no hay conclusiones claras. Si se supone que todos los barcos del mundo adoptaron la normativa IMO 20 y la recientemente introducida IMO 23, esto sin duda tendría un impacto en la reducción de las emisiones y, por tanto, de los aerosoles y la formación de nubes. Pero el transporte marítimo es sólo una de las fuentes de emisiones de SO2 y sólo representa el 3,5% de las emisiones globales, según algunas estimaciones.

Sin embargo, Europa ha reducido drásticamente sus emisiones industriales de SO2 en medio de algunos años de temperaturas récord, lo que tiende a respaldar la teoría del forzamiento radiativo positivo de la reducción de aerosoles. La caída desde 2020 es notable, según datos de la Agencia Europea de Seguridad Marítima, pero la reducción coincide con la pandemia de COVID y la consiguiente reducción de la actividad de transporte.

El Servicio de Vigilancia Atmosférica de Copernicus (CAMS) dispone de modelos de última generación para el análisis y previsión de contaminantes atmosféricos. Evaluar el impacto de los aerosoles en la reducción de la radiación solar y comprender sus interacciones químicas es clave para proporcionar datos precisos sobre el estado actual y la evolución de nuestra atmósfera.

Si bien el impacto de los aerosoles naturales tiene generalmente un impacto más directo y fácilmente observable sobre la radiación, el papel de los aerosoles antropogénicos es más complejo debido a las interacciones químicas.

El modelo global CAMS actualmente tiene en cuenta el impacto de los eventos de aerosoles naturales, como el humo de los incendios forestales o las grandes columnas de polvo. Cuando estos eventos están presentes en las simulaciones (a partir de observaciones o calculados a partir de parámetros meteorológicos en el modelo), calculan automáticamente una reducción de la radiación solar a nivel de superficie. Estas reducciones de la radiación son generalmente de corta duración y se limitan al área donde tiene lugar el episodio.

Las emisiones del transporte marítimo generalmente se estiman a partir de inventarios basados ​​en la información proporcionada por las compañías navieras o se miden mediante datos satelitales y, como tal, no son 100% exactos.

El inventario de emisiones del transporte marítimo CAMS se basa en el Sistema de Identificación Automatizado (AIS), que proporciona información sobre el tamaño y rutas de los principales buques de carga, teniendo en cuenta la meteorología para calcular el consumo. En las previsiones se utilizan las emisiones como media mensual en lugar de utilizar la información AIS en tiempo real. La reciente actualización del sistema CAMS incluye un inventario nuevo y más actualizado. Las emisiones del transporte marítimo, como todo el sistema CAMS, se desarrollan continuamente para proporcionar datos operativos más precisos.

#DYK que varios conjuntos de datos @CopernicusECMWF #CAMS están disponibles en la plataforma @Windycom?

Al revisar las temperaturas récord de la superficie del Mar Atlántico Norte en junio de 2023, un análisis preliminar de los científicos del CAMS encontró una anomalía negativa significativa en el transporte de aerosoles de polvo del Sahara sobre el Océano Atlántico tropical, y una mayor anomalía en los aerosoles que queman biomasa sobre el Atlántico Norte, provenientes del Grandes incendios forestales en Canadá. Estas anomalías de aerosoles son mucho mayores que el cambio de sulfato debido a la reducción de las emisiones del transporte marítimo. Esto hace que la estimación del impacto de la reducción de las emisiones de aerosoles de sulfato en las temperaturas de la superficie del mar sea muy desafiante.

El Servicio de Cambio Climático Copernicus (C3S) también sugirió que, entre otros factores, los vientos reducidos de un anticiclón debilitado de las Azores -un extenso sistema de vientos que gira en espiral desde un centro de alta presión atmosférica- podrían haber reducido el intercambio océano-atmósfera y la la mezcla vertical del océano entre aguas más frías y más cálidas, así como la reducción del transporte de polvo del Sahara sobre el Atlántico, todo lo cual tiene el potencial de aumentar la temperatura de la superficie del océano.

“Sin duda, la reducción de las emisiones de SO2 tendrá impactos a largo plazo, pero requerirá una investigación dedicada para comprender el impacto de los cambios en el azufre. Los cambios en el polvo o el carbón negro tienen un efecto más tangible a corto plazo”, afirma Richard Engelen, director adjunto de CAMS.

Los datos de carga de aerosoles de CAMS junto con los registros climáticos de C3S pueden ayudar a comprender algunos efectos a corto plazo de la reducción de aerosoles y las consecuencias a largo plazo para el clima.

En los últimos años, Europa ha experimentado algunas de las mayores anomalías en la duración de la luz solar (y, a la inversa, la cobertura de nubes más baja) jamás registrada, como se muestra en el Estado Europeo del Clima del Servicio de Cambio Climático Copernicus (C3S). El informe encontró que la radiación solar en toda Europa estaba en su nivel más alto observado desde que comenzaron los registros de datos satelitales en 1983.

Esta situación coincide con el verano más cálido jamás registrado en Europa y condiciones de sequía generalizadas en Europa, que coinciden aproximadamente con las áreas que experimentaron mayores anomalías de radiación solar.

Europa ha reducido significativamente las emisiones de SO2, aunque no sólo en el transporte marítimo. Como se describió anteriormente, la introducción del reglamento IMO 20 coincidió con la reducción de emisiones vinculada a la crisis del COVID-19. Los efectos de las regulaciones del transporte marítimo internacional han sido mensurables.

Los esfuerzos de la industria naviera por introducir combustibles menos contaminantes y aumentar la eficiencia del combustible, y las regulaciones para reducir las emisiones de combustibles fósiles a nivel mundial son un éxito internacional independientemente de la posible reducción de las cargas de aerosoles, con beneficios considerables para el medio ambiente y la salud humana en forma de reducción del riesgo de lluvia ácida y mejora de la calidad del aire.

Hace una década, un artículo científico coordinado por Ben Booth de la Oficina Meteorológica en Nature encontró que las emisiones antropogénicas de aerosoles habían desempeñado un papel importante en la variabilidad climática del Atlántico Norte durante el siglo XX.

Pero investigaciones recientes sugieren que el efecto ha sido sobreestimado, en un momento en que algunos proyectos de geoingeniería estudian la posibilidad de liberar aerosoles de SO2 a la atmósfera como una estrategia controvertida de mitigación del calentamiento global.

Los experimentos que utilizan MIROC-SPRINTARS, un modelo de circulación general acoplado atmósfera-océano, descubrieron que la reducción de las emisiones de SO2 puede favorecer la formación del Agujero de Calentamiento del Atlántico Norte, un área en el Océano Atlántico Norte que se calienta menos que las aguas circundantes. Este patrón también se observa en simulaciones de reducción de emisiones de CO2. Se cree que está relacionado con cambios en la circulación oceánica, incluida una desaceleración de la circulación meridional del Atlántico (AMOC) y la adición de agua dulce procedente del derretimiento de las capas de hielo del Ártico y la Antártida, pero el proceso no se comprende bien.

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