Piloto de Presupuestos de Dióxido de Carbono y Metano descendentes

En apoyo de los objetivos de mitigación del Acuerdo de París

Seguimiento a las emisiones y absorciones de gases de efecto invernadero: el Acuerdo de París

Sabiendo que las emisiones antropogénicas de dióxido de carbono (CO₂), metano (CH₄) y otros gases de efecto invernadero (greenhouse gases - GHG) son la causa principal del calentamiento global, las Partes del Acuerdo de París decidieron reducir con rapidez estas emisiones. Para alcanzar este objetivo, están recopilando inventarios nacionales de emisiones y absorciones de GHG, que serán evaluados a intervalos de 5 años como parte de los Inventarios Globales (Global Stocktakes - GST).

Estos inventarios se elaboran siguiendo las mejores prácticas recomendadas en las Directrices para los inventarios nacionales de gases de efecto invernadero del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (Intergovernmental Panel on Climate Change - IPCC), que exigen la presentación de informes sobre las emisiones anuales por fuentes y las absorciones por sumideros en determinados sectores y categorías. Las emisiones y absorciones netas en cada categoría de cada sector se aproximan multiplicando los datos de actividad medidos (es decir, el número de litros de petróleo o toneladas de carbón quemado) por un factor de emisión estimado (número de kilogramos de CO₂ emitidos por litro de petróleo o tonelada de carbón) o tomando muestras directas de los cambios en las reservas de carbono y sumando los resultados para obtener los totales.

Estos métodos ascendentes pueden conducir a resultados confiables de las emisiones de CO₂ para categorías dentro del sector de la energía, como la combustión de combustibles fósiles, cuando las emisiones pueden estimarse con exactitud en función de la cantidad y el tipo de combustible quemado porque se conoce bien el contenido de carbono del combustible y los factores de oxidación se aproximan a uno. No obstante, suelen ser menos fiables en otros sectores y categorías, como la categoría de Uso de la Tierra en el sector de Agricultura, Silvicultura y Otros Usos de la Tierra (Agriculture, Forestry and Other Land Use - AFOLU), donde los procesos de emisión o eliminación son mucho más variados y resultan difíciles de cuantificar.

Presupuestos atmosféricos de GHG descendentes

Las emisiones y absorciones de CO₂ y CH₄ también pueden cuantificarse con mediciones de alta resolución y con solución temporal de sus concentraciones en la atmósfera. Las fuentes de emisiones de CO₂ o CH₄ elevan sus concentraciones a favor del viento, mientras que las eliminaciones por los sumideros disminuyen sus concentraciones a favor del viento. Para deducir los flujos netos superficie-atmósfera, las mediciones de CO₂ y CH₄ se analizan con modelos atmosféricos inversos. Estos modelos obtienen estimaciones de las distribuciones de flujo que son coherentes con las concentraciones atmosféricas observadas en presencia del campo de vientos. Los presupuestos de flujo descendentes resultantes son menos específicos de las fuentes que los inventarios ascendentes, pero complementan esos métodos al ofrecer una restricción integrada de las emisiones netas de todas las fuentes y sumideros en escalas espaciales que abarcan desde grandes centrales eléctricas individuales o zonas urbanas hasta naciones o todo el planeta. Entonces, aunque estos presupuestos de GHG atmosféricos descendentes nunca sustituirán a los inventarios ascendentes, estos productos descendentes y ascendentes pueden combinarse para proporcionar una evaluación más completa y transparente del progreso hacia los objetivos de reducción de emisiones de GHG.

Las mediciones aéreas y terrestres in situ recogidas por la Red de Vigilancia Atmosférica Global (World Meteorological Organization - WMO) de la Organización Meteorológica Mundial (Global Atmospheric Watch - GAW) siguen suministrando estimaciones más precisas de las concentraciones de GHG y sus tendencias a escala global. Los sensores satelitales, como el satélite japonés de observación de los gases de efecto invernadero (Greenhouse gases Observing SATellite - GOSAT) y el GOSAT-2, los Observatorios Orbitales de Carbono (Orbiting Carbon Observatories - OCO) 2 y 3 de la NASA, y el Precursor Europeo Copernicus Sentinel 5 TROPOMI, devuelven mediciones espacialmente resueltas de CO₂ y CH₄ en todo el planeta. Estos conjuntos de datos se analizan con sistemas de modelización atmosférica inversa para obtener estimaciones descendentes de las emisiones y absorciones de estos dos gases de efecto invernadero críticos a escalas relevantes para las políticas, lo que eleva su valor potencial en el contexto de GHG.

Los actuales sistemas de medición y modelización de GHG terrestres, aéreos y espaciales tienen la resolución espacial o la cobertura necesaria para cuantificar las emisiones o absorciones netas de los países medianos y grandes (por ejemplo, Rusia, Estados Unidos, China, India), pero todavía no proporcionan la cobertura y la resolución necesarias para cuantificar con precisión las fuentes y sumideros de CO₂ o CH₄ en los países más pequeños (por ejemplo, Sri Lanka, Austria, Panamá). Sin embargo, las capacidades de estos sistemas están creciendo con rapidez. Con estas actualizaciones, estos métodos descendentes podrían apoyar tanto el desarrollo de inventarios nacionales como formar parte de un Sistema de Seguimiento y Verificación (Monitoring and Verification System - SMV) transparente para el control y la garantía de calidad de los inventarios ascendentes, como el contemplado en las Directrices del IPCC para los inventarios nacionales de gases de efecto invernadero.

Productos piloto descendentes para iniciar una conversación

Para demostrar el estado actual de los métodos descendentes para el seguimiento de las emisiones y absorciones de CO₂ y CH₄, el equipo de trabajo conjunto del CEOS y CGMS sobre el clima (WGClimate) con respecto a los gases de efecto invernadero, ha trabajado con la comunidad de modelos inversos para recopilar presupuestos piloto descendentes de las emisiones de CO₂ y CH₄ a escala nacional para apoyar el primer GST en 2023. Aunque estos productos de primera generación aún no tienen la precisión, resolución y cobertura necesarios para servir de Sistema de Seguimiento y Verificación independiente, ilustran claramente los puntos fuertes y débiles de este enfoque y sirven como un puente importante entre las emisiones, que son el principal medio de mitigación, y las concentraciones, que son el principal motor del cambio climático. Deberían ser adecuados para iniciar una conversación entre las partes interesadas, la comunidad de los inventarios nacionales y las comunidades de medición y modelización de GHG para identificar los mejores productos atmosféricos disponibles y las mejores prácticas para combinar los datos de GHG ascendentes y descendentes con el fin de elaborar inventarios más completos y transparentes para futuros GST. Por consiguiente, deberían ser apropiados para perfeccionar los requisitos de un futuro MVS de GHG construido con ese fin.


El proceso de inventario global - (Izquierda) Los inventarios convencionales de GHG se elaboran mediante un proceso ascendente que recopila estimaciones de emisiones y absorciones de sectores y categorías específicas. (Derecha). Los flujos de GHG atmosféricos descendentes se obtienen de las mediciones directas de los GHG atmosféricos. Estos dos métodos se complementan. Los métodos ascendentes son más específicos de las fuentes, mientras que los métodos atmosféricos descendentes proveen una restricción integral de las emisiones netas de todas las fuentes y sumideros. En principio, se debería poder combinar estos dos métodos para ofrecer una cuenta más completa y transparente de las emisiones y absorciones de GHG.

Perspectivas a futuro de las estimaciones de emisiones descendentes

Los estudios descendentes sobre el CO₂ y el CH₄ atmosférico, como los que aquí se resumen, ya están proporcionando información importante sobre las mayores fuentes y sumideros de CO2 y su respuesta a la actividad humana y al cambio climático. Sin embargo, tanto los grupos de CO₂ como los de CH₄ señalan que estos productos piloto deben interpretarse con precaución debido a las limitaciones de los actuales sistemas de medición y análisis atmosférico.

Aunque este sistema todavía no cumple del todo con los requisitos de un sistema MVS de GHG, los recientes avances en las mediciones terrestres, aéreas y espaciales de CO₂ y CH₄, sumados al progreso en los métodos atmosféricos inversos, están ofreciendo mejoras significativas en la precisión, exactitud, resolución y cobertura. En la Figura 1 se muestran el cronograma de la creciente flota de sensores de CO₂ y CH₄ basados en el espacio y operados por las agencias CEOS y CGMS. Se espera que las naves espaciales cuyo lanzamiento está previsto para los próximos cinco años, como el GOSAT-GW de Japón, el MethaneSat de EDF, el GeoCarb de la NASA y los satélites CO2M de Copernicus, proporcionen mejoras considerables en la cobertura y resolución espacial tanto del CH₄ como del CO₂. Sus observaciones pueden sumarse a las obtenidas por las misiones de toma de imágenes de alta resolución, como GHGSat, Sentinel 2 y PRISMA, o con las misiones programadas, como CarbonMapper, para localizar columnas intensas de CH₄, facilitando la detección de super emisores procedentes de las instalaciones de extracción, transmisión, procesamiento y distribución de petróleo y gas. Se espera que durante este periodo se desplieguen otros sistemas aéreos y terrestres que complementen los sistemas espaciales con una cobertura permanente, incluso durante los periodos nublados y en la noche. El valor de estos datos podría aumentar aún más si se pudieran armonizar para ampliar aún más la cobertura y la resolución y facilitar el traslado de una generación de sensores a la siguiente.

Estas nuevas capacidades de medición están impulsando el desarrollo de un modelo inverso atmosférico más avanzado que explote mejor estas nuevas mediciones. Mientras que la red de medición actual no puede soportar inversiones a resoluciones de ~100 km, los sistemas futuros proporcionarán mediciones globales a escalas tan pequeñas como 2 km por 2 km. Estos datos podrían soportar inversiones a una resolución mucho más reducida, proporcionando restricciones de emisiones a nivel nacional en países mucho más pequeños. Otras mediciones basadas en el espacio con resoluciones de hasta unos pocos decímetros, favorecerán los avances en los métodos de modelización de las columnas de emisiones procedentes de fuentes puntuales como centrales eléctricas, ciudades y zonas de extracción de combustibles fósiles.

Una característica fundamental de estas mediciones atmosféricas descendentes en el contexto de un GST es su potencial de transparencia. La mayor parte de los datos aéreos, terrestres y espaciales recogidos por las misiones del sector público (y algunas del sector privado) están disponibles gratuitamente en archivos de acceso público. Los métodos necesarios para analizar estos datos son complejos y costosos desde el punto de vista computacional, pero actualmente se están implementando en colaboración con equipos científicos de todo el mundo y numerosos proyectos de intercomparación para evaluar las ventajas de los distintos métodos. De continuar estas prácticas, aumentará claramente el valor y la transparencia de los productos de emisiones atmosféricas descendentes.

Cronología de los satélites de seguimiento de los gases de efecto invernadero. Los cronogramas para los satélites que miden sólo CO₂ se muestran en azul, los que miden sólo CH₄ están en verde, y los que miden ambos gases en dorado.