Avance en la estimación de las emisiones de dióxido de carbono de los combustibles fósiles

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Un equipo de científicos dirigido por la Universidad de East Anglia (UEA) ha logrado un gran avance al detectar cambios en las emisiones de dióxido de carbono de combustibles fósiles con mayor rapidez y frecuencia.

En un estudio publicado hoy, cuantificaron las reducciones regionales de emisiones de CO2 de combustibles fósiles durante los bloqueos de Covid-19 de 2020-2021, utilizando mediciones atmosféricas de CO2 y oxígeno (O2) del Observatorio Atmosférico de Weybourne, en la costa norte de Norfolk en el Reino Unido.

La estimación utiliza un nuevo método para separar las señales de CO2 de las plantas terrestres y los combustibles fósiles en la atmósfera. Anteriormente no ha sido posible cuantificar los cambios en las emisiones de CO2 de combustibles fósiles a escala regional con alta precisión y casi en tiempo real.

Los métodos existentes basados ​​en la atmósfera han fracasado en gran medida a la hora de separar el CO2 de los combustibles fósiles de la gran variabilidad natural del CO2, por lo que las estimaciones de los cambios, como los que se producen en respuesta a los cierres, deben basarse en fuentes de datos indirectas, que pueden tardar meses o años en obtenerse. compilar.

El método basado en O2 atmosférico, publicado en la revista Science Advances, concuerda bien con tres estimaciones de emisiones del Reino Unido de menor frecuencia producidas durante la pandemia por el Departamento de Negocios, Energía y Estrategia Industrial, el Presupuesto Global de Carbono y el Monitor de Carbono, que utilizaron diferentes métodos y combinaciones de datos, por ejemplo, aquellos basados ​​en el uso de energía.

Fundamentalmente, además de ser completamente independiente de las otras estimaciones, este enfoque se puede calcular mucho más rápidamente.

Los investigadores también pueden detectar cambios en las emisiones con mayor frecuencia, como estimaciones diarias, y pueden ver claramente dos períodos de reducciones asociados con dos períodos de bloqueo del Reino Unido, separados por un período de recuperación de emisiones cuando se relajaron las restricciones de Covid, durante el verano. de 2020.

Los investigadores de la UEA, sede del único laboratorio de medición de O2 atmosférico de alta precisión del Reino Unido, trabajaron con colegas de la Universidad de Wageningen en los Países Bajos y el Instituto Max Planck de Biogeoquímica de Alemania.

La autora principal del estudio, la Dra. Penelope Pickers, del Centro de Ciencias Oceánicas y Atmosféricas de la UEA, dijo: “Si los humanos queremos reducir nuestras emisiones de CO2 de los combustibles fósiles y nuestro impacto en el clima, primero debemos saber cuánto están cambiando las emisiones.

“Nuestro estudio es un logro importante en la ciencia atmosférica. Varios otros, basados ​​únicamente en datos de CO2, no han tenido éxito debido a las grandes emisiones de las plantas terrestres, que oscurecen las señales de CO2 de los combustibles fósiles en la atmósfera.

“El uso de O2 atmosférico combinado con CO2 para aislar el CO2 de combustibles fósiles en la atmósfera nos ha permitido detectar y cuantificar estas importantes señales mediante un enfoque ‘de arriba hacia abajo’ por primera vez. Nuestros hallazgos indican que una red de sitios de medición continua tiene una fuerte potencial para proporcionar esta evaluación del CO2 de los combustibles fósiles a nivel regional”.

Actualmente, las emisiones de CO2 de los combustibles fósiles se notifican oficialmente con un enfoque “de abajo hacia arriba”, utilizando métodos de contabilidad que combinan factores de emisión con estadísticas de energía para calcular las emisiones.

Estos luego se compilan en inventarios nacionales de emisiones estimadas de gases de efecto invernadero (GEI) a la atmósfera provenientes de fuentes y actividades antropogénicas, como edificios domésticos, vehículos y procesos industriales.

Sin embargo, los inventarios pueden ser inexactos, especialmente en los países menos desarrollados, lo que dificulta el cumplimiento de los objetivos climáticos.

También pueden pasar años hasta que se completen las evaluaciones del inventario y, a escala regional, mensual o semanal, las incertidumbres son mucho mayores.

Un método alternativo para estimar las emisiones de GEI es utilizar un enfoque ‘de arriba hacia abajo’, basado en mediciones y modelos atmosféricos.

El inventario de emisiones del Reino Unido ya está correctamente informado y respaldado por evaluaciones independientes de arriba hacia abajo para algunos GEI clave, como el metano y el óxido nitroso.

Pero para el CO2, el GEI más importante para el cambio climático, esto nunca antes había sido factible, debido a las dificultades para distinguir entre las emisiones de CO2 de los combustibles fósiles y las fuentes de plantas terrestres en la atmósfera.

El Dr. Pickers dijo: “El tiempo que lleva completar los inventarios hace que sea difícil caracterizar los cambios en las emisiones que ocurren repentinamente, como las reducciones asociadas con los bloqueos por la pandemia de Covid.

“Necesitamos estimaciones confiables de emisiones de CO2 de combustibles fósiles rápidamente y a escalas más finas, para que podamos monitorear e informar las políticas de cambio climático para evitar alcanzar los 2°C de calentamiento global.

“Nuestro enfoque basado en O2 es rentable y proporciona información de alta frecuencia, con el potencial de proporcionar estimaciones de CO2 de combustibles fósiles rápidamente y en escalas espaciales más finas, como para condados, estados o ciudades”.

El equipo utilizó 10 años de mediciones horarias de alta precisión de O2 atmosférico y CO2 del Observatorio Atmosférico de Weybourne, que cuentan con el respaldo del Centro Nacional de Ciencias Atmosféricas del Reino Unido. Tener mediciones a largo plazo de estos gases importantes desde el punto de vista climático fue crucial para el éxito del estudio.

Para detectar una señal de Covid, primero tuvieron que eliminar los efectos del transporte atmosférico en sus conjuntos de datos de O2 y CO2, utilizando un modelo de aprendizaje automático.

Entrenaron el modelo de aprendizaje automático en datos previos a la pandemia, para estimar el CO2 de combustible fósil que habrían esperado observar en Weybourne si la pandemia nunca hubiera ocurrido.

Luego compararon esta estimación con el CO2 de combustibles fósiles que realmente se observó durante 2020-2021, lo que reveló la reducción relativa de las emisiones de CO2.

‘Novedosa cuantificación de las reducciones regionales de CO2 de combustibles fósiles durante los bloqueos de COVID-19 utilizando mediciones de oxígeno atmosférico’, Penelope A. Pickers et al., se publica en Science Advances el viernes 22 de abril de 2022.

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