Curva Keeling

De Wikipedia, la enciclopedia libre
(Redirigido desde «Curva de Keeling»)
Saltar a: navegación, búsqueda
La Curva Keeling : Concentraciones CO2 atmosférico medidas en el observatorio de Mauna Loa (Hawái) de 1958 a 2012

La Curva Keeling es una gráfica que muestra los cambios en la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera desde 1958. Se basa en las mediciones continuas tomadas en el observatorio de Mauna Loa en Hawái bajo la supervisión de Charles David Keeling. Estas mediciones fueron la primera evidencia de los rápidos incrementos en los niveles de dióxido de carbono en la atmósfera.[1]

Charles David Keeling, de la Scripps Institution of Oceanography en la Universidad de California San Diego, fue la primera persona en efectuar mediciones regulares de las concentraciones de dióxido de carbono atmosférico en el Polo Sur y en Hawái desde 1958 en adelante.[2]

Antes de Keeling se pensaba que la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera estaba afectada por una constante variabilidad. Keeling perfeccionó las técnicas de medición y observó variaciones diurnas, estacionales y también un incremento anual que tenía una correlación con los combustibles fósiles quemados en ese año. En el artículo que le hizo famoso observaba que “en el Polo Sur la tasa de incremento de la concentración es casi la esperada por la combustión de combustibles fósiles”.[3]

Mediciones en Mauna Loa[editar]

Observatorio Mauna Loa, Hawaii

Debido a recortes económicos hacia 1965, Keeling tuvo que abandonar las mediciones en el Polo Sur, pero mantuvo las de Mauna Loa.[4]

Las mediciones efectuadas en Mauna Loa muestran un incremento mantenido en la concentración media del CO2 desde 315 partes por millón en volumen (ppmv) en 1958 hasta 397 ppmv en julio de 2013.[5] [6] Este incremento en el CO2 atmosférico se debe fundamentalmente a la quema de combustibles fósiles y se ha ido acelerando en los últimos años. Como el dióxido de carbono es un gas de efecto invernadero esto tiene unas implicaciones muy importantes para el calentamiento global

Aunque Mauna Loa no es un volcán activo, Keeling y sus colaboradores efectuaron las mediciones por encima de la capa de inversión térmica para minimizar la contaminación local y los datos fueron normalizados estadísticamente.[7] Las mediciones en otras ubicaciones aisladas han confirmado la tendencia a largo plazo mostrada por la Curva de Keeling,[8] aunque ningún otro sitio tiene un registro tan amplio como el de Mauna Loa.[9]

Variación estacional de la concentración de dióxido de carbono en Mauna Loa 2011

La Curva de Keeling muestra una variación de unos 5 ppmv cada año correspondiente al consumo estacional de CO2 por la vegetación. La mayor parte de la vegetación está en el hemisferio Norte porque es donde se localiza la mayor superficie de tierra emergida. El nivel disminuye desde la primavera del hemisferio Norte porque el crecimiento de las plantas mediante la fotosíntesis toma dióxido de carbono de la atmósfera y vuelve a aumentar en el otoño del hemisferio Norte cuando las plantas mueren o pierden las hojas y sueltan el dióxido de carbono a la atmósfera.[10]

Debido a la importancia de los hallazgos de Keeling la NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) comenzó en 1970 a monitorizar los niveles de CO2 en todo el mundo. Actualmente se efectúan mediciones en unos 100 lugares en todo el mundo.[1]

Las mediciones de dióxido de carbono en el Observatorio de Mauna Loa se efectúan con un tipo de espectrómetro de infrarrojos no dispersivo.[11]

Keeling falleció en 2005. La supervisión del proyecto de mediciones fue continuada por su hijo Ralph Keeling, profesor de ciencia del clima en la Scripps Institution.[12]

Mediciones históricas[editar]

Concentraciones de dióxido de carbono y relación con la variación de temperatura en los últimos 420 000 años
Concentraciones de dióxido de carbono en los últimos 420 000 años. El período industrial desde 1850 a 2012 está pintado en rojo.

Cuando nieva queda aire atrapado en los copos. En los polos y en otras regiones la nieve nunca se funde y termina formando hielo y ese aire queda atrapado en pequeñas burbujas. Normalmente en cada kilogramo de hielo quedan atrapados 100 militros de aire. De este modo el hielo polar funciona como un “museo del aire” proporcionando información de la composición de la atmósfera hasta medio millón de años atrás.

Las técnicas de extracción y análisis de gases proporcionan las concentraciones de CO2 anteriores a 1950. Además suministran las concentraciones posteriores a 1950 y confirman las medidas de Keeling.

Las concentraciones de CO2 medidas en el hielo del glaciar Law Dome (Antártida) muestran concentraciones constantes entre 270 y 280 ppm durante los 1 000 años anteriores al siglo XVIII cuando comenzaron a crecer. En 2012 la concentración alcanzó 396 ppm, lo que supone un incremento del 41%.

Los registros de hielo muestran que las concentraciones de CO2 no tienen precedente en los últimos 650 000 años.[13]

Protocolo de Kioto[editar]

El Protocolo de Kioto de la convención marco de las Naciones Unidas sobre el cambio climático se firmó el 11 de diciembre de 1997 y entró en vigor el 16 de febrero de 2005.

Artículo 3

1. Las Partes incluidas en el anexo I se asegurarán, individual o conjuntamente, de que sus emisiones antropógenas agregadas, expresadas en dióxido de carbono equivalente, de los gases de efecto invernadero enumerados en el anexo A no excedan de las cantidades atribuidas a ellas, calculadas en función de los compromisos cuantificados de limitación y reducción de las emisiones consignados para ellas en el anexo B y de conformidad con lo dispuesto en el presente artículo, con miras a reducir el total de sus emisiones de esos gases a un nivel inferior en no menos de 5% al de 1990 en el período de compromiso comprendido entre el año 2008 y el 2012.

[14]

La curva de Keeling muestra que no se ha producido esa reducción del 5% entre 2008 y 2012 sino que la concentración de dióxido de carbono ha seguido creciendo.

Cálculos[editar]

Parte por millón en volumen[editar]

1 ppmv de CO2 representa 2,13 Gt (Gigatoneladas: 109) de carbono, siendo la masa de la atmósfera 5.137 x 1018 kg (Trenberth, 1981 JGR 86:5238-46).[15]

Cada ppmv de CO2 representa también 2.13 X1015 gramos, o 2.13 petagramos of carbono (PgC).[15]

Orígenes antropogénicos[editar]

Correlación entre las emisiones de carbono antropogénicas y la concentración de dióxido de carbono de 1750 a 2010

El CO2 antropogénico proviene de la quema de combustibles fósiles, cambios en el uso de la tierra como la deforestación, y la fabricación de cemento.

Según Houghton and Hackler los cambios en el uso de la tierra entre 1850 y 2000 resultaron en una transferencia neta de 154 PgC hacia la atmósfera. Durante el mismo período se liberaron 282 PgC debido a la quema de combustibles fósiles y 5,5 PgC adicionales se emitieron debido a la fabricación de cemento.[15] Esto suma 154 + 282 + 5,5 = 441,5 PgC, de los cuales 282/444.1 = 64% es debido a la quema de combustibles fósiles.[15]

Respiración de las personas[editar]

Las personas exhalan aproximadamente 1 kg de dióxido de carbono al día. Esto incluye el carbono que fue tomado por las plantas a través de la fotosíntesis.[15] Las personas comen carne de animales que comieron plantas y por tanto es un ciclo cerrado con ninguna influencia neta en la atmósfera.[15]

Consumo de electricidad[editar]

En 2010 y como media se emitían 0,63 kg de dióxido de carbono por Kwh (Kilovatio-hora) de electricidad consumida en Estados Unidos. Esto incluye la electricidad consumida para hacer funcionar la planta generadora y las pérdidas en los transformadores y líneas de distribución. Las emisiones reales específicas pueden variar desde casi cero en el caso de la energía hidráulica hasta 1,09 kg por Kwh para una central eléctrica de carbón.[15]

Consumo de gasolina[editar]

La combustión de un litro de gasolina produce 2,34 kg de CO2. Esto no depende de la eficiencia del motor sino de la química de la gasolina. Sin embargo, con un coche eficiente se recorren más kilómetros por kg de CO2 emitido.[15]

Ejemplo de combustión del metano[editar]

El gas natural metano tiene la siguiente composición:

C = carbono, peso atómico 12

H = hidrógeno, peso atómico 1

O = oxígeno, peso atómico 16

CH4= metano, peso atómico 16

O2= oxígeno molecular, peso atómico 32

CO2= dióxido de carbono, peso atómico 44

H2O = agua, peso atómico 18

La combustión del metano:

CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O

De modo que la combustión de 16 unidades de masa (gramos, kilos, …) de metano produce 44 unidades de masa de dióxido de carbono y 36 unidades de masa de agua consumiendo 64 unidades de masa de oxígeno.[15]

Producción y consumo de CO2[editar]

Debemos tener en cuenta, sin embargo, que aunque es verdad que el hombre es un productor en gran escala de CO2 tanto en la respiración (lo mismo que sucede con el resto de los animales) como en las actividades industriales, el consumo global de dicho gas por la fotosíntesis de las plantas es muy superior a su producción por los animales y las actividades antropogénicas: unos 100 mil millones de toneladas cada año. Obviamente, esa enorme diferencia entre consumo y producción, garantiza el mantenimiento del CO2 en una pequeña proporción que, a pesar de lo que aquí se señala de manera catastrófica, se mantiene estable a largo plazo, y este hecho se debe a la avidez de las plantas por el dióxido de carbono que consumen en cantidades ingentes cada año. De hecho, y tal como se refiere en el artículo sobre la fotosíntesis, cada año los organismos fotosintetizadores fijan en forma de materia orgánica en torno a la cifra señalada de unos 100.000 millones de toneladas de carbono.[16] [17]

Lo dicho anteriormente nos muestra que si la producción de dióxido de carbono fuera únicamente la que producen los animales y las actividades humanas, hace tiempo que hubieran desaparecido las plantas y por ende, los animales. La enorme diferencia entre consumo por parte de los vegetales y producción por parte de los animales y las actividades humanas, la cubren los vegetales, que también son productores de CO2. En resumen, los vegetales son consumidores netos de CO2 y productores netos de O2, mientras que en los animales sucede lo contrario.

Véase también[editar]

Referencias[editar]

  1. a b Briggs, Helen (1 de diciembre de 2007). «50 years on: The Keeling Curve legacy». BBC News. 
  2. Rose Kahele (octubre de 2007). «Behind the Inconvenient Truth». 'Hana Hou, The Magazine of Hawaiian Airlines, vol. 10, No. 5.
  3. C. D. Keeling, The Concentration and Isotopic Abundances of Carbon Dioxide in the Atmosphere, Tellus, 12, 200-203, 1960
  4. Keeling, Charles D. (1998). «Rewards and Penalties of Monitoring the Earth». Annual Review of Energy and the Environment 23:  pp. 25–82. 
  5. Trends in Atmospheric Carbon Dioxide - Mauna Loa. National Oceanic & Atmospheric Administration.
  6. Globally averaged marine surface monthly mean data. National Oceanic & Atmospheric Administration.
  7. Keeling, Charles D. (1978). "The Influence of Mauna Loa Observatory on the Development of Atmospheric CO2 Research". In Mauna Loa Observatory: A 20th Anniversary Report. (National Oceanic and Atmospheric Administration Special Report, September 1978), edited by John Miller, pp. 36-54. Boulder, CO: NOAA Environmental Research Laboratories.
  8. Global Stations CO2 Concentration Trends. Scripps CO2 Program.
  9. C.D. Keeling and T.P. Whorf (octubre de 2004). «Atmospheric CO2 from Continuous Air Samples at Mauna Loa Observatory, Hawaii, U.S.A.». Carbon Dioxide Information Analysis Center, Oak Ridge National Laboratory.
  10. http://earthguide.ucsd.edu/globalchange/keeling_curve/01.html Keeling Curve, 2002, University of California, San Diego
  11. «Sampling the Air». The New York Times. 22 de diciembre de 2010. 
  12. Manier, Jeremy (30 de marzo 2008). «Researcher's work, at 50, still points to 'inconvenient truth'».  Parámetro desconocido |publicación= ignorado (ayuda)
  13. Scripps (ed.): «FAQ» (en inglés). Consultado el 10 de junio 2012.
  14. Naciones Unidas (ed.): «United Nations Framework Convention on Climate Change» (16 de febrero de 2005). Consultado el 21 de junio de 2012.
  15. a b c d e f g h i CDIAC: Carbon Dioxide Information Analysis Center (ed.): «Frequently Asked Global Change Questions» (en inglés). Consultado el 9 de junio 2012.
  16. Universidad Politécnica de Valencia. «La Fotosíntesis». Consultado el 5 de diciembre de 2009
  17. Field CB, Behrenfeld MJ, Randerson JT, Falkowski P (1998). «Primary production of the biosphere: integrating terrestrial and oceanic components». Science 281. 237 - 240. http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/281/5374/237. 

Enlaces externos[editar]