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La adaptación de las concentraciones de gases de efecto invernadero en la atmósfera a la reducción de las emisiones depende de los procesos químicos y físicos que eliminan cada gas de la atmósfera. Las concentraciones de algunos gases de efecto invernadero disminuyen casi inmediatamente como respuesta a la reducción de las emisiones, mientras que otros gases pueden continuar aumentando en realidad durante siglos incluso con emisiones reducidas.
La concentración de un gas de efecto invernadero en la atmósfera depende de la relación que se establezca entre las tasas de emisión del gas hacia la atmósfera y la duración de los procesos que lo eliminan de la atmósfera. Por ejemplo, existe un intercambio de dióxido de carbono (CO2) entre la atmósfera, el océano y la tierra mediante procesos como la transferencia de gases entre el océano y la atmósfera y procesos químicos (por ejemplo: el marchitamiento) y biológicos (por ejemplo: la fotosíntesis). Si bien más de la mitad del CO2 emitido tarda un siglo en la actualidad para eliminarse de la atmósfera, una parte del CO2 emitido (cerca del 20%) se mantiene en la atmósfera durante muchos milenios. Como resultado del lento proceso de eliminación, el CO2 de la atmósfera continúa aumentando a largo plazo, aún cuando su emisión se reduzca sustancialmente en comparación con los niveles actuales. El metano (CH4) se elimina de la atmósfera mediante procesos químicos, mientras el óxido nitroso (N2O) y algunos halocarbonos se destruyen en la atmósfera superior con la radiación solar. Cada uno de estos procesos opera en diferentes escalas de tiempo que pueden tardar desde varios años hasta milenios. Una medida de ello es la permanencia de un gas en la atmósfera, definido como el tiempo que tarda una perturbación para reducirse al 37% de su cantidad inicial. Si bien se puede determinar de manera acertada la permanencia en la atmósfera del CH4, el N2O, y otros oligogases como el hidroclorofluorocarbono-22 (HCFC-22), un fluido refrigerante, (cerca de 12 años para el CH4, 110 para el N2O, y 12 para el HCFC-22), la permanencia del CO2 en la atmósfera no se puede definir.
El cambio de concentración de cualquier oligogás depende en parte de cómo evolucionan sus emisiones con el paso del tiempo. Si las emisiones aumentan con el tiempo, la concentración atmosférica aumentará también con el tiempo, independientemente del tiempo de permanencia del gas en la atmósfera. Sin embargo, si se toman medidas para reducir las emisiones, el destino de las concentraciones de oligogases dependerá de los cambios relativos no sólo de las emisiones sino también de sus procesos de eliminación. A continuación mostramos cómo el tiempo de permanencia y los procesos de eliminación de diferentes gases dictan la evolución de las concentraciones cuando se reducen las emisiones.
PF 10.3 Figura 1. (a) Cambios simulados en la concentración de CO2 atmosférico en comparación con el momento actual, para las emisiones estabilizadas a los niveles actuales (negro), o al 10% (rojo), al 30% (verde), al 50% (azul oscuro) y al 100% (azul claro) por debajo del nivel actual; (b) al igual que en (a ) para un oligogás con una permanencia en la atmósfera de 120 años, impulsado por flujos naturales y antropógenos; y (c) como en el caso de (a) para un oligogás con una permanencia en la atmósfera de 12 años, impulsado sólo por flujos antropógenos.
A manera de ejemplo, la Figura 1 muestra casos de pruebas que ilustran cómo la concentración futura de tres oligogases pudiera responder a cambios en las emisiones (representado en este caso como una respuesta a un cambio de ritmo impuesto por las emisiones). Consideramos en este caso el CO2, que no tiene tiempo específico de permanencia en la atmósfera, así como un oligogás con una permanencia prolongada bien definida en la atmósfera de aproximadamente un siglo (por ejemplo: el N2O) y un oligogás con un tiempo de permanencia en la atmósfera corto bien definido de cerca de una década (como son los casos del CH4, el HCFC-22 u otros halocarbonos). Para cada gas, se presentan cinco casos ilustrativos de emisiones futuras: estabilización de las emisiones a los niveles actuales, y una reducción inmediata de las emisiones al 10%, al 30%, al 50% y al 100%.
El comportamiento del CO2 (Figura 1a) es completamente diferente al de los oligogases con tiempos de permanencia en la atmósfera bien definidos. La estabilización de las emisiones de CO2 a los niveles actuales conduciría a un incremento constante del CO2 en la atmósfera durante el siglo XXI y más allá de él, mientras para un gas con un tiempo de permanencia de cerca de un siglo (Figura 1b) o de un decenio (Figura 1c), la estabilización de las emisiones a los niveles actuales traería como resultado una estabilización de sus concentraciones a un nivel superior al actual en un período de dos siglos, o dos decenios, respectivamente. De hecho, solo con una eliminación esencialmente completa de las emisiones es que
se podrá estabilizar la concentración de CO2 en la atmósfera a un nivel constante. Todos los demás casos de reducciones moderadas de las emisiones de CO2 muestran concentraciones cada vez mayores, debido a los procesos de intercambio característicos, asociados con el ciclo del carbono en el sistema climático.
De manera más específica, la tasa de emisión de CO2 en la actualidad es mucho mayor que su tasa de eliminación, y la eliminación lenta e incompleta implica que una reducción entre pequeña y moderada de sus emisiones no conduciría a una estabilización de las concentraciones de CO2, sino que sólo reduciría el ritmo de su crecimiento en los próximo decenios. Una reducción del 10% de las emisiones de CO2 debe reducir la tasa de crecimiento en un 10%, mientras que una reducción de las emisiones en un 30% reduciría igualmente la tasa de crecimiento de las concentraciones de CO2 en la atmósfera en un 30%. Una reducción del 50% estabilizaría el nivel de CO2 en la atmósfera, pero sólo por menos de un decenio. Después de ese tiempo, el CO2 atmosférico aumentaría de nuevo en la medida en que los sumideros de la tierra y los océanos descienden debido a reajustes químicos y biológicos bien conocidos. Se estima que la eliminación completa de las emisiones de CO2 conduzca a una reducción lenta del CO2 atmosférico de aproximadamente 40 ppm, durante el siglo XXI.
La situación es completamente diferente para los oligogases que cuentan con un tiempo de permanencia en la atmósfera bien definido. Para los oligogases utilizados en el ejemplo con un tiempo de permanencia de cerca de un siglo (por ejemplo: el N2O), se requiere una reducción de las emisiones de más del 50% para estabilizar las concentraciones a niveles cercanos a los de los valores actuales (Figura 1b). Un nivel constante de emisión conduciría a la estabilización de la concentración dentro de algunos siglos.
En el caso del gas utilizado en el ejemplo con un tiempo corto de permanencia en la atmósfera, la pérdida actual está en el orden del 70% de las emisiones. Una reducción de las emisiones en menos de 30% conduciría de todas formas a un aumento a corto plazo de la concentración en este caso, pero, a diferencia del CO2, conduciría a la estabilización de su concentración en un período de aproximadamente dos decenios (Figura 1c). La disminución del nivel al cual la concentración de este gas se estabilizaría es directamente proporcional a la reducción de las emisiones. Por lo tanto, en el ejemplo que se muestra, se necesitaría una reducción superior al 30% de las emisiones de este oligogás para estabilizar las concentraciones a niveles significativamente inferiores a los que existen en la actualidad. Un recorte completo de las emisiones conduciría a un retorno a las concentraciones de la era preindustrial en un período inferior a un siglo, para un oligogás con un tiempo de permanencia en la atmósfera de aproximadamente de un decenio.