¿Cuánto carbono puede contener el océano? Los investigadores de Lamont pretenden descubrir el estado del planeta

El tema del Día Mundial de los Océanos de las Naciones Unidas de este año, que se celebra el 8 de junio, es Despertar nuevas profundidades. El tema habla de la enorme complejidad del agua que nos rodea y alude a sus numerosas funciones desconocidas pero vitales.

Una de las funciones más críticas del océano invita a las preguntas que los investigadores de Lamont están tratando de abordar, a saber: ¿Cuánto carbono contiene el océano? ¿Y cómo empezamos a medir algo tan vasto? Galen McKinley, profesora de ciencias terrestres y ambientales en el Observatorio Terrestre Lamont-Doherty (LDEO) de la Escuela Climática de Columbia, y su grupo de investigación han estado trazando el camino para comprender cómo el océano absorbe el carbono y luchar contra el cambio climático en el proceso.

Nuestro océano es un sumidero natural de carbono, absorbiendo alrededor del 25% del dióxido de carbono (CO₂) emisiones de la atmósfera cada año. Además de la biosfera terrestre, que también absorbe aproximadamente el 25% de las emisiones de dióxido de carbono, tenemos dos procesos naturales que actualmente eliminan aproximadamente la mitad de las emisiones anuales de dióxido de carbono de la atmósfera, explicó McKinley.

“Si usamos CO moderado₂ precio de 100 dólares por tonelada métrica», dijo McKinley, «entonces el océano realiza 1 billón de dólares en servicios de mitigación climática cada década, mientras que la biosfera terrestre proporciona otro billón de dólares».

¿Pero qué pasa si estos números cambian? «Si los sumideros de la biosfera de los océanos y la tierra comienzan a absorber menos carbono, tendremos una tarea mayor para reducir las emisiones con el fin de limitar el cambio climático. O si tenemos suerte y empiezan a absorber más carbono, nos ayudará», dijo McKinley. Por eso cree que poder medir los sumideros y cualquier variación es fundamental para comprender cómo evolucionará el cambio climático en el futuro.

En las preguntas y respuestas a continuación, McKinley analiza cómo ella y sus colegas han estado trabajando para calcular cuánto carbono almacena el océano, así como dónde aún existen incertidumbres.

Esta entrevista ha sido editada para mayor extensión y claridad.

¿Puede darnos algunos antecedentes sobre su investigación actual sobre el sumidero de carbono del océano?

En la década de 1950, Taro Takahashi aquí en Lamont comenzó a comprender cómo podríamos desarrollar instrumentos que pudieran viajar en un barco y observar la presión parcial del CO.₂ [pCO₂], que nos dice cuánto dióxido de carbono hay en la superficie del océano. Luego, a finales de la década de 1990, Takahashi publicó la primera estimación global completa de estas emisiones de CO aire-mar.₂ flows, que actualizó varias veces en la década siguiente. También compartió sus innovaciones con científicos de todo el mundo. Otros estaban midiendo la pCO₂ así como, con instrumentos automatizados similares, y recopilar estos datos en una base de datos de libre acceso.

Desde que mi grupo llegó a LDEO en 2017, hemos estado utilizando el aprendizaje automático para extrapolar estas escasas pCO.₂ datos para estimaciones mensuales que cubren los océanos globales. Este trabajo puede verse como una evolución del trabajo iniciado por Takahashi. De estas pCO₂ campos, estimamos CO aire-mar₂ intercambio. La suma de todos estos flujos alrededor del mundo es el sumidero de carbono del océano. Cuantificar este sumidero mensualmente nos permite rastrearlo a medida que evoluciona con el tiempo.

En los últimos años, mi grupo ha desarrollado dos enfoques diferentes basados ​​en el aprendizaje automático que nos brindan mediciones mensuales (en un caso incluyen datos desde la década de 1950 y en el otro desde la década de 1980) hasta el presente. Debido a este trabajo y al impulso en nuestro campo para ser más reproducible y transparente, hemos creado un nuevo sitio web que proporciona explicaciones de nuestros métodos, enlaces a artículos, el código fuente y los propios conjuntos de datos.

Cada año, también contribuimos al Presupuesto Mundial de Carbono, que se publica a finales de otoño, justo antes de la Conferencia de las Partes (COP) de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático. El Presupuesto Global de Carbono es un esfuerzo de cientos de científicos para cuantificar las emisiones causadas por el hombre y los sumideros naturales en la tierra y el océano que en conjunto determinan el CO atmosférico.₂ concentración. Aumento del CO atmosférico₂ es el principal impulsor del cambio climático.

¿Cómo se recopilan los datos sobre el carbono oceánico? ¿Y cómo cuantifica el enfoque de aprendizaje automático estas mediciones a escala global?

Cuando un barco atraviesa el océano, el agua entra por una tubería de entrada. Una pequeña cantidad de esa agua se introduce en un instrumento que mide la pCO₂. Gases con CO conocido con precisión₂ las concentraciones se llevan con el instrumento para que los instrumentos puedan calibrarse con frecuencia. Los datos se guardan y luego se descargan cuando el barco llega a puerto. Estas observaciones se recopilan y se verifica su calidad, y luego se publican en conjuntos de datos actualizados periódicamente.

Estos instrumentos se pueden utilizar de forma autónoma en barcos de contenedores, de suministro o de cruceros. No es necesario que un científico cuide el instrumento mientras atraviesa el océano. El uso de estos barcos de «observación voluntaria» es una de las formas en que los oceanógrafos utilizan cada vez más enfoques automatizados para obtener una mejor cobertura del vasto y variable océano. Cada año obtenemos del orden del 1 al 2% de cobertura del océano global en pCO₂.

Luego utilizamos modelos de aprendizaje automático que combinan estas mediciones con observaciones relacionadas, como las temperaturas globales de la superficie del mar recopiladas por satélites, para estimar la pCO.₂ en todos los puntos del océano global.

¿Cuánto varían estos números de un año a otro?

Sabemos que a medida que aumenta la concentración de carbono atmosférico, como ocurre año tras año, continúa arrojando carbono al océano. El sumidero del océano crece y crece, lo que definitivamente es visible en los conjuntos de datos.

También hay signos interesantes de variabilidad que no se comprenden tan bien. Están apareciendo nuevos fenómenos, como las olas de calor marinas que impactan en el sumidero de carbono del océano, y estamos trabajando para comprender estos impactos en detalle.

De cara al futuro, ¿cómo se pueden utilizar estos datos para abordar el cambio climático?

La única forma de abordar eficazmente el cambio climático es reducir drásticamente nuestras emisiones de CO₂, principalmente debido a la quema de combustibles fósiles. Muchas personas, gobiernos y empresas están llevando a cabo audaces esfuerzos de mitigación. Pero lo que estamos haciendo ahora está lejos de ser suficiente. Estos esfuerzos deben incrementarse dramáticamente si queremos evitar que el cambio climático alcance un nivel peligroso e irreversible.

En el próximo siglo, gestionar el clima significará gestionar el ciclo del carbono. La biosfera oceánica y terrestre ya está eliminando la mitad de nuestro CO anual₂ emisiones. No existen otras vías a través de las cuales cantidades significativas de CO a nivel mundial₂ están siendo eliminados de la atmósfera. Aunque sabemos que este es el caso a escala global, nuestra capacidad para cuantificar con precisión cuánto carbono ingresa en una zona particular del océano o en un grupo específico de árboles tiene grandes incertidumbres. Necesitamos reducir estas incertidumbres para que nuestros esfuerzos por gestionar el carbono puedan ser mucho más eficientes y para que podamos invertir en las prácticas de gestión que sean más efectivas para eliminar permanentemente el carbono de la atmósfera.

En el océano, ahora hay un impulso para tratar de trazar sumideros de carbono adicionales. Hay muchas empresas pequeñas que están obteniendo importantes inversiones para desarrollar enfoques de ingeniería para eliminar el dióxido de carbono marino. La capacidad de estos enfoques de ingeniería será (al menos durante varias décadas, si no para siempre) mucho menor que el sumidero natural de carbono del océano. Si no sabemos qué hace el océano de forma natural, nunca sabremos si los esfuerzos de ingeniería están marcando alguna diferencia. Nunca sabremos si cuando pagamos a una empresa, realmente está eliminando carbono de la atmósfera o si nos está vendiendo una promesa falsa. Debemos seguir midiendo, comprendiendo mejor y prediciendo el sumidero de carbono de los océanos.