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¿Cuánto dióxido de carbono podemos emitir? (Glen Peters)

Modificado a partir del artículo de Glen Peters How much carbon dioxide can we emit?

El punto de partida es el siguiente: la Madre Tierra se está calentando, y la acumulación de CO2 en la atmósfera es la responsable. Como dicen los expertos del 5º informe sobre el Cambio Climático (IPCC): “Las emisiones acumuladas de CO2 determinan en gran medida el calentamiento global de la superficie a finales del siglo XXI y en adelante”.

Por tanto, a pesar de la complejidad del sistema climático, existe una relación bastante simple entre el aumento de la temperatura a largo plazo y la cantidad total de dióxido de carbono emitido. Entonces, uno podría pensar que podemos calcular cuánto CO2 podemos emitir para mantener la temperatura por debajo de cierto umbral. Es decir, ¿podemos calcular un presupuesto de cuánto carbono podemos emitir? La respuesta no está clara.

 

El presupuesto de carbono (for dummies)

El presupuesto de carbono se calcula considerando cuánto hemos emitido hasta el momento y cuánto podemos emitir todavía, con el objetivo de que el aumento de la temperatura global no sobrepase los 2ºC. A día de hoy, ya hemos emitido 2100 mil millones de toneladas. Como indican los expertos del IPCC, un presupuesto de carbono restante de alrededor de 800 mil millones de toneladas de CO2 limitaría el calentamiento humano total a menos de 2°C en relación con el período 1861-1880, con una probabilidad superior al 66%, como se muestra en la Figura 1. Si las emisiones continúan en el nivel de hoy, este presupuesto se habrá alcanzado totalmente en 20 años.

Figura 1. Perspectivas del presupuesto de carbono: 1. Ya hemos emitido 2100 mil millones toneladas de CO2, y si emitimos 800 mil millones de toneladas más, entonces hay un 66% de probabilidad de que superemos los 2 ° C. 2. Habremos emitido este CO2 alrededor de 2040 a las actuales tasas de emisión. 3. Un concepto hermosamente simple, pero que es mucho más complejo en la realidad.

¡Quieto ahí, no es tan simple!

Visto así, el concepto de presupuesto de carbono parece un concepto hermosamente simple. El presupuesto debería ser fácil de actualizar con cada nuevo año de emisiones y así rastrear la velocidad con que estamos consumiendo el presupuesto de carbono. ¿Correcto? El problema es que no hay un «único» presupuesto de carbono, como vemos en la Figura 2 hay muchos presupuestos de carbono igualmente defendibles. ¿Por qué? Veamos cómo y con qué herramientas se calculan estos presupuestos. A continuación vamos analizar los siguientes aspectos: temperatura y probabilidad, tipo de modelos y estimaciones de emisiones históricas.

 

Figura 2: En el resumen del Informe de síntesis del IPCC, el resto del presupuesto de carbono es un mar de números. ¡Hay muchos presupuestos para elegir!

 

  1. Temperatura y probabilidad

El concepto de presupuesto de carbono es probabilístico, dado que existen demasiadas incertidumbres en el sistema climático, el sistema socioeconómico e incluso en las emisiones emitidas históricamente. Por ello, el IPCC da los presupuestos de carbono con una probabilidad de 33%, 50% y 66% de permanecer por debajo de 1,5 °C, 2 °C y 3 °C.

¿Con cuál no quedamos? El IPCC se refiere generalmente a 2°C con una probabilidad del 66%, lo que es discutible que esté de acuerdo con el «muy por debajo de 2°C» mencionado en el acuerdo de París, pero por ahora, vamos a trabajar con 2°C con un 66% de posibilidades.

 

  1. Tipo de modelo

Como se ha explicado en el texto sobre conocimientos básicos (ir a pág. 7)  los modelos son necesarios para reproducir el clima y plantear los posibles escenarios futuros. Sin embargo, hay una gran variedad entre los distintos tipos de modelos, desde modelos simples a modelos más complejos.

Los modelos complejos son capaces de reproducir detalladamente los fenómenos que se producen en el sistema climático, desde el océano hasta las capas altas de la atmosfera, así como la evolución de las capas de hielo. Es decir,  describen muy detalladamente la evolución del clima. Estos modelos se inicializan en un año determinado y se dejan correr en el tiempo, de modo que reproducen la realidad observada y más allá en el tiempo. Normalmente estos modelos se inicializan más de una vez y cada vez que se corren dan resultados distintos, debido a la variabilidad interna de los propios modelos. Por tanto, podemos correr un modelo complejo 10 veces y obtener 10 simulaciones distintas, dando lugar a un conjunto de 10 simulaciones. Para cada modelo y conjunto el CO2 acumulado se estima en el momento en el que la temperatura “excede” un umbral dado (exceeding treshold), véase la Figura 3. Se calculan los resultados de múltiples modelos y conjuntos y se calculan las emisiones acumuladas de CO2 cuando el 33%, 50% o 66% de las combinaciones de conjuntos de modelos exceden el nivel de temperatura considerado. De modo que en estos modelos complejos la probabilidad refleja la variación entre modelos.

Figura 3: Un ejemplo ilustrativo de cómo se pueden estimar los diferentes presupuestos. Es posible estimar emisiones acumuladas de CO2 para escenarios que superen un determinado umbral de temperatura (línea que sobrepasa los 2ºC) y escenarios que eviten el umbral (línea que no sobrepasa los 2ºC), con las estimaciones del presupuesto en el momento de la temperatura máxima.

 

Los modelos simples (¡no tan simples!), en cambio, son modelos del sistema socioeconómico, principalmente del sistema energético, y se usan para analizar las trayectorias de mitigación. El resultado de los modelos son trayectorias de emisiones, a partir de las cuales se pueden estimar trayectorias de temperatura utilizando un modelo climático simple. Se puede estimar una respuesta de temperatura probabilística basada en las incertidumbres en el sistema climático (al 33%, 50%, 66% de probabilidad), pero esta es una incertidumbre bastante diferente a la que se usa en los modelos complejos. En los modelos simples el presupuesto de carbono se calcula a partir de las emisiones de CO2 acumuladas  y considerando que en todos los escenarios la temperatura máxima no alcanza el límite (por ejemplo, 2 °C). Puesto que los modelos funcionan con relativa rapidez, pueden estimar el presupuesto de carbono para múltiples escenarios diferentes, en lugar de para un solo escenario como hacen los modelos complejos.

En resumen, como se observa en la Figura 3, los modelos complejos utilizan un solo escenario y un presupuesto de sobrepaso  y los modelos simples utilizan múltiples escenarios y un presupuesto de evitación. Los presupuestos de carbono de los modelos complejos y modelos simples son ambos correctos, pero nos dan información diferente. Por lo tanto, tiene sentido informar de ambos conjuntos de números. Un punto bastante técnico, pero no menos importante, es que la probabilidad en los modelos complejos y los modelos simples no es directamente comparable.

  1. Estimaciones históricas de emisiones

Otro punto clave es establecer en qué valor fijamos las emisiones históricas. El IPCC da los presupuestos de carbono desde 1870 y desde 2011. A pesar de las incertidumbre, hay un valor relativamente aceptado para las emisiones históricas de CO2. Sin embargo, la forma en que los modelos complejos estiman las emisiones históricas complica las cosas.

Los modelos complejos incluyen el ciclo del carbono, pero hay dos maneras principales de ejecutar estos modelos complejos: basados en la concentración, que utilizan las concentraciones atmosféricas como entrada, y basados en emisiones, que utilizan las emisiones de gases de efecto invernadero como entrada. Un cálculo basado en la concentración permite centrarse en el sistema climático sin incluir las complejidades del ciclo del carbono o la química atmosférica. Aun así, dado que el ciclo del carbono es una de las partes más inciertas del sistema climático, de cada modelo complejo se pueden obtener estimaciones bastante diferentes de las emisiones históricas. Esto se observa claramente en la Figura 2.

Por ejemplo, para los modelos complejos y el caso del 66% y 2ºC (recuadros con línea continua en la Figura 2) la resta de emisiones acumuladas “desde 1870”  (2900 Gt) y “desde 2011” (1000 Gt) da lugar a emisiones históricas implícitas de 1900 mil millones de toneladas de CO2:

 2900 Gt (desde 1870) – 1000 Gt (desde 2011) = 1900 Gt

En cambio, para el caso del 33% y 3ºC (recuadros con líneas discontinuas en la Figura 2), “desde 1870” (4850 Gt) y “desde 2011” (3250 Gt) la diferencia es de 1600 mil millones de toneladas de CO2:

 4850 Gt (desde 1870) – 3250 Gt (desde 2011) = 1600 Gt

Por tanto, para los modelos complejos tenemos una amplia horquilla de valores. En pocas palabras, las emisiones históricas obtenidas de los modelos complejos son mucho más inciertas que las emisiones históricas que medimos. Los modelos simples no tienen este problema y todas las filas del cuadro resumen del IPCC (ver los recuadros con líneas punteadas en Figura 2) dan unas emisiones acumuladas de 1750 mil millones de toneladas de CO2 entre 1870 y 2011.

Sin embargo, desde la publicación de este informe, nuestro conocimiento de las emisiones históricas ha cambiado y las últimas emisiones estimadas para el periodo 1870-2011 son ahora aproximadamente de 1880 mil millones de toneladas de CO2, alrededor de 100 mil millones de toneladas de CO2 más que las reportadas en 2014 por el IPCC para el mismo período. Además, durante el período 2012-2016, se han producido emisiones de alrededor de 200 mil millones de toneladas de CO2. Por tanto, las emisiones totales entre  1870 y 2016 son alrededor de 2080 mil millones de toneladas de CO2, redondeando obtenemos la cifra de 2100  mil millones de toneladas que dábamos al principio del texto.

 

Quiero el último presupuesto de carbono del IPCC, ¿cómo lo estimo?

El IPCC estima dos presupuestos distintos para dos períodos de tiempo diferentes (Figura 2). Yo recomendaría usar los presupuestos de carbono tanto de los modelos complejos como de los modelos simples. Utilizar la estimación del modelo complejo como estimación central, y la estimación del modelo simple como un rango. Debido a las complejidades y a las revisiones de las emisiones históricas, también recomiendo el uso de las emisiones acumuladas de CO2 a partir de 1870 y restar las últimas estimaciones de emisiones históricas de CO2 desde entonces. Por tanto, para un escenario de  2 °C con una probabilidad de 66%, hemos visto que las emisiones totales entre 1870 y 2016 son de 2100 mil millones de toneladas de CO2. La diferencia con respecto a 1870 para el caso de los modelos complejos da lugar a 800 mil millones de toneladas de CO2:

2900 Gt (desde 1870) – 2100 Gt (emisiones entre 1870 y 2016) = 800 Gt

Para los modelos simples, en cambio, tenemos un rango entre 450 y 1050 mil millones de toneladas de CO2:

2550-3150 Gt (desde 1870)– 2100 Gt (emisiones entre 1870 y 2016)=450-1050Gt

Todos estos números se redondean a los 500 mil millones de toneladas de CO2 más cercanos.

 

Complejidades con los 1,5 °C

Actualmente hay mucho interés en el presupuesto de carbono de 1,5 °C, especialmente desde el Acuerdo de París. El presupuesto de carbono restante para 1,5 °C de los modelos complejos varía dependiendo de los supuestos. Para un 50% de probabilidad a 1,5 °C, el presupuesto actualizado que se obtiene a partir de 1870 es de 150 mil millones de toneladas de CO2:

2250 Gt (desde 1870) – 2100 Gt (emisiones entre 1870 y 2016) = 150 Gt

Pero actualizado a partir de 2011 es de 350 mil millones de toneladas de CO2:

550 Gt (desde 2011) – 200 Gt (emisiones entre 2011 y 2016) = 350 Gt

El actual presupuesto de carbono de los modelos simples es de 200-250 mil millones de toneladas de CO2 desde 1870:

2300-2350 Gt (desde 1870) – 2100 Gt (emisiones entre 1870 y 2016)=200-250 Gt

O de 350-400 mil millones de toneladas de CO2 a partir de 2011:

550-600 Gt (desde 2011) – 200 Gt (emisiones entre 2011 y 2016) = 350-400 Gt

Por tanto, aun teniendo en cuenta la gran incertidumbre asociada con esta estimación, para un escenario de 1,5 °C con un 50%-66% de probabilidad, recomiendo 150 mil millones de toneladas de CO2.

 

La moraleja de la historia

La moraleja de la historia es que no hay un solo “presupuesto de carbono”. Sin embargo, el mensaje central del concepto de “presupuesto de carbono” es que las emisiones deben alcanzar un valor neto de cero (de lo contrario, el presupuesto seguirá creciendo). Que el presupuesto restante sea de 700, 800 o 900 mil millones de toneladas de CO2 es en gran medida irrelevante, ya que de cualquier manera, las emisiones deben ir a cero a un ritmo sin precedentes.

De acuerdo con el IPCC «las reservas estimadas totales de depósitos de carbono fósil superan la cantidad restante con un factor de 4 a 7, habiendo recursos aún mayores». Las implicaciones son claras: no tenemos tiempo y no podemos usar todas las reservas conocidas de combustibles fósiles. Por tanto, los combustibles fósiles tendrán que permanecer bajo tierra, pero la cantidad que debe permanecer allí dependerá del presupuesto de carbono.

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