omo se ha comentado anteriormente, el cambio global es más que un cambioclimático: a lo largo de los últimossiglos, las actividades humanas hanconllevado efectos importantes ydiversos para los sistemas naturales. Porsistemas naturales cabe entender nosolamente los ecosistemas confinadosgeográficamente, que en muchos casoshan visto modificados su extensión ydinámica de funcionamiento, sinotambién los grandes compartimentosambientales (atmósfera, océanos, aguascontinentales, suelos, masas forestales),cuyos flujos de energía y materiadeterminan el funcionamiento delplaneta. Los cambios recientes en losciclos de los elementos, por ejemplo,son tan profundos que podríamoshablar de una nueva era geológica en lahistoria de nuestro planeta, elAntropoceno (ver sección 3) que habría

empezado a finales del siglo XVIII conel invento de la máquina de vapor, elinicio de la industrialización concombustibles fósiles, la explosióndemográfica y el inicio del aumento delas concentraciones de CO2 y metanoen la atmósfera. En este capítulo sepresenta el impacto de la actividadhumana sobre los motores de la biosferaen el Antropoceno.

5.1. Perturbaciones en el ciclo del agua

En la historia de la Tierra se observaque las perturbaciones en el clima hangenerado cambios importantes en elciclo hidrológico. A modo de ejemplo,durante el último periodo glacial (hace18.000 años), un 3% del volumenoceánico (42 millones de km3)

5. La maquinaria de la biosfera en elAntropoceno

C

43

ciclo hidrológico y el clima durante el siglo XX. Entre los hechos másrelevantes para el ciclo hidrológicotenemos: (1) aumento de 0,6 ± 0,2ºCen la temperatura media global, (2)aumento de 7-12% en la precipitacióncontinental sobre la mayor parte delHemisferio Norte, (3) fuerte retrocesode la mayor parte de los glaciares demontaña y de los polos, (4) retraso enlas primeras heladas de otoño, (5)adelanto del deshielo en muchos de loslagos del Hemisferio Norte, y (6)ascenso del nivel de mar. Aunque másinciertos, algunos cambiospotencialmente importantes incluyenun aumento del 2% en la cobertura denubes sobre muchas zonas de latitudesmedias y altas (albedo y aumento delefecto invernadero), aumento del 20%en la cantidad de vapor de agua en laestratosfera baja (aumento del efectoinvernadero), cambios en elalmacenamiento y transporte de caloren el océano, interacciones entre el ciclodel agua y del carbono, e incrementoglobal en eventos extremos (sequías yriadas).

Los cambios del ciclo hidrológicoincidirán en una doble vertiente: (1) en los recursos hídricos disponibles,alterando la distribución del agua tantoen su actual distribución regional, comoel volumen presente en los distintoscomponentes del ciclo hidrológico, y(2) en la magnitud y frecuencia de losextremos hidrológicos, cuyos impactos

pueden ser magnificados por lavulnerabilidad de los sistemas.

La mayor parte de modelos climáticospredicen un planeta más húmedo enrelación con el calentamiento global,asociado a un incremento en la tasa delmovimiento del agua en el ciclohidrológico, con un aumento en laevaporación, precipitación yescorrentía. Sin embargo, no todas lasáreas estarán afectadas con estastendencias, sino que en las latitudesmedias y subtropicales se produciráncambios en sentido contrario contendencia a una disminución de losrecursos hídricos, y al aumento en lavariabilidad hidrológica (aumento de las sequías y crecidas).

El efecto del cambio climático en loscaudales de los ríos y de la recarga delos acuíferos depende de las regiones ylos escenarios planteados, ajustándoseen gran parte a los cambios que seesperan en la precipitación (figura 5.1.).Sin embargo, esta respuesta hidrológicade las cuencas no sólo depende de loscambios de variables climáticas(precipitación y temperatura), sinotambién de factores ambientales (usosde suelo, vegetación), y antrópicos(embalses, trasvases), lo que dificultauna estimación más precisa de laevolución de la escorrentía y sudistribución. Los factores ambientalescomo los cambios de uso del suelo y enla vegetación dependen principalmentede factores económicos y sociológicos

44

quedaron atrapados en los casquetesglaciares, produciendo un descenso delnivel del mar de 120 m con respecto alnivel actual. Igualmente, este periodo secaracterizó por un descenso en la tasade evaporación y precipitación, la reducción de la circulación de lahumedad a través de la atmósfera, la disminución de la biomasa terrestre, laexpansión de los desiertos y el aumentodel transporte eólico, entre otros.

Las interacciones entre clima ehidrología son tan estrechas quecualquier cambio afecta en una dobledirección. Por un lado, los cambios enlas variables climáticas (e.g. temperaturay precipitación) producen impactossignificativos en los recursos hídricos, y a partir de éstos en las sociedades ylos ecosistemas. Por otro, los cambiosinducidos por el ser humano en losrecursos hídricos (e.g. embalses,sistemas de irrigación, sobreexplotaciónde acuíferos) influyen en lascondiciones climáticas. Tanto el climacomo el ciclo del agua son complejos,sujetos a relaciones causa-efecto yacción-reacción no proporcionales y, por tanto, resulta extremadamentecomplejo determinar los impactosdirectos que se derivan deperturbaciones en la hidrosfera.

El Tercer Informe de Evaluación del

Panel Intergubernamental del Cambio

Climático (IPCC, 2001) señala lasevidencias de los cambios en lasvariables críticas que han controlado el

(demografía, economía, cultura, entreotros) y de limitaciones climáticas. Lautilización de combustibles fósiles yreducción de la actividad agrícola hafavorecido la recuperación de lavegetación en numerosas regiones delplaneta, reduciendo la escorrentía neta.Igualmente, la alteración de lahidrología superficial y subsuperficial seha incrementado con la masivaconstrucción de presas y de trasvasespara proyectos de irrigación,conduciendo a la fragmentación de lossistemas fluviales y la alteración de los regimenes de flujo. Estasalteraciones han afectadoconsiderablemente a la biodiversidad y a los ecosistemas acuáticos.

Como consecuencia del aumento deluso de agua para la agricultura, grandeslagos, como el Mar de Aral, en AsiaCentral, han perdido gran parte de suextensión y volumen de agua,reduciéndose éste en 0,6 m cada año yla superficie ocupada por el Lago Chad,en África, se redujo en 20 veces en tansólo 15 años. El uso del agua por lahumanidad y la transformación del

territorio han resultado en importantescambios en el ciclo del agua.Aproximadamente el 60% de las zonashúmedas europeas existentes en 1800 se han perdido. El número de embalsesconstruidos ha crecido rápidamentedurante el siglo XX, a un ritmo de un1% anual, reteniendo un volumen deagua de aproximadamente 10.000 km3,equivalente a 5 veces el volumen de aguacontenidos en los ríos. El mayor de losembalses es actualmente el lago Volta(8.482 km2; Ghana), y siguenconstruyéndose grandes embalses comoel embalse de las Tres Gargantas, sobreel río Yangtze en China, que estará

45

operativo en el año 2009. El número deestanques para uso agrícola también haaumentado, hasta alcanzaraproximadamente medio millón. Lasextracciones de acuíferos también hanaumentado notablemente, de forma quelas extracciones aumentan mucho másrápido que las recargas. Solamente enChina, existen más de 2 millones depozos, y en la India éstos alcanzanprofundidades cada vez mayores,superando los mil metros deprofundidad, al descenderprogresivamente el nivel de los acuíferos.

El cambio climático podría reduciraún más la disponibilidad de agua y la

Indicador de estrés hídrico<0,30,3-0,40,4-0,50,5-0,60,6-0,70,7-0,80,8-0,90,9-1>=1

Bajo

Alto

Sin caudalCuencas fluviales principales

Figura 5.1. Mapa mundial de indicadores de estrés hídrico.Fuente: © 2003 World Resources Institute.

recarga de las aguas subterráneas enmuchos de los países que presentanactualmente estrés hídrico, así comoaumentarla en otras (IPCC, 2001). Aesto hay que añadir que en lospróximos 50 años la población mundialcrecerá hasta alcanzar los 9.000millones, produciendo una mayorpresión sobre los recursos hídricos(Cosgrove y Rijsberman, 2000).Teniendo en cuenta tasas de consumosimilares a las actuales, se espera quepara el 2025 el uso de agua globalaumente entre el 25 y el 50%, lo quesupone que el 70% del suministro de

agua anual se emplee en cubrir lasnecesidades de 8.000 millones depersonas (figura 5.2.). Sin embargo, silos consumos se incrementan hasta losniveles de los países más desarrollados,sería necesario utilizar hasta el 90% delos recursos disponibles. Igualmente, seprevé que dos tercios de la poblaciónmundial estarán sujetos a problemas deescasez de recursos hídricos, con menosde 50 litros diarios por persona.

En España, la sensibilidad de losrecursos hídricos al aumento detemperatura y disminución de laprecipitación es muy alta, precisamenteen aquellas zonas con temperaturamedia alta y precipitaciones bajas. Enlas zonas semiáridas de nuestro país lareducción de la aportaciones puedenalcanzar el 50% (Iglesias et al, 2005).En el informe de la ECCE (Iglesias et

al, 2005) se señala que para el horizonte2030, considerando dos escenarios, unocon un aumento de 1ºC en latemperatura media anual (escenario 1)y otro con disminución de un 5% en laprecipitación media anual y aumentode 1ºC en la temperatura (escenario 2),son esperables disminuciones medias deaportaciones hídricas en España, enrégimen natural, entre el 5 y 14%(figura 5.3.). Para el horizonte 2060,con un escenario de 2,5ºC de aumentode temperatura y un 8% dedisminución de las precipitaciones seprevé una reducción global de losrecursos hídricos del 17%, y un

46

4.000

3.500

3.000

2.500

2.000

1.500

1.000

500

0

Uso agrícola

Uso industrial

Uso municipal

Embalses

Año

Extracciones de agua

Vo

lum

en (

km3 /a

ño

)

1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020 2040

Figura 5.2. Valores de extracción de aguaen el mundo para distintos usos humanos,y su proyección para el futuro.Fuente: Shiklomanov, 1999, IHP UNESCO.

mantener bosques, matorrales ypastizales.

Entre las perturbaciones del cambioglobal tenemos los cambios en los

patrones de magnitud y frecuencia delos eventos extremos como sequías e inundaciones. Se espera que el cambioclimático cause una mayor frecuencia

47

aumento de la variación interanual delos recursos. Según este informe ECCE,las cuencas más afectadas correspondenal Guadiana, Canarias, Segura, Júcar,Guadalquivir, Sur y Baleares (figura5.4.). En un trabajo previo, Ayala eIglesias (1996) predicen una reducciónmedia del caudal en España de 17%(equivalente a 20.115 hm3), oscilandoentre el 34% para la cuenca delGuadalquivir y el 6% para las cuencasinternas catalanas. Igualmente, laextracción de agua subterránea seguiráaumentando en aquellas zonas conmayor estrés hidrológico, que incluyenla zona costera mediterránea y meseta sur.

El aumento de la extracción de aguasuperficial y subterránea para consumohumano determinará en el futuro lareducción de los recursos disponibles enríos, lagos y humedales. Se estima queel mantenimiento de los ecosistemasacuáticos requieren entre el 20 y el50% del caudal medio anual de losprincipales ríos del mundo (Smakhtinet al, 2004). Igualmente, se requierenenormes cantidades de agua para

Figura 5.3. Mapa de disminución porcentual de la escorrentía para el escenario 1 y el escenario 2.Fuente: Iglesias et al, 2005 en informe ECCE.

Figura 5.4. Porcentajes de disminución de la aportación total, para los escenarios climáticosconsiderados, en el largo plazo de la planificación hidrológica 2.Fuente: Iglesias et al, 2005 en informe ECCE.

0

-2

-4

-6

-8

-10

-12

-14

-16

Escenario 2 Escenario 1 Medio global

No

rte

I

No

rte

II

No

rte

III

Du

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Tajo

Gu

adia

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I

Gu

adia

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II

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C.I.

Cat

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>0-10%10-25%25-50%50-75%75-100%

>0-10%10-25%25-50%50-75%75-100%

y severidad de crecidas y sequías, queafecten la cadena de producción dealimentos, infraestructuras yespecialmente un incremento de lavulnerabilidad social y de losecosistemas (IPCC, 2001). De hecho,entre 1960 y la actualidad, más del75% de los desastres naturales en elmundo y en España tienen origenclimático, tales como crecidas, sequías y precipitaciones intensas. En España,el informe ECCE (Benito et al, 2005)indica que desde el 1910 hasta laactualidad, los ríos atlánticos hanexperimentado una disminución en lafrecuencia de las crecidasextraordinarias, aunque la magnitud delas crecidas más catastróficas se hamantenido e incluso aumentado a pesardel efecto laminador de los embalses(tabla 5.1.). Igualmente, se pronosticauna tendencia al aumento de lavariabilidad hidrológica (sequías ycrecidas). En los ríos Duero y Ebro, loscaudales punta pueden aumentardebido a fenómenos de deshielo súbitocomo consecuencia de la variaciónbrusca de la temperatura de invierno y primavera. Igualmente, se apunta aun aumento en la generación de crecidasrelámpago en las cuencas mediterráneasy el interior de la Península Ibérica.Entre las principales opcionesadaptativas a las crecidas se encuentranlos estudios de prevención que mejorenla ordenación territorial, así como lossistemas de predicción en tiempo real.

En previsión de estos escenariosfuturos será necesario hacer unimportante esfuerzo encaminado a mejorar la eficiencia en el uso del aguay del suministro hídrico, así comoalcanzar un desarrollo sostenible quepermita el acceso al agua y a sistemas de saneamiento. Resulta especialmentecrítico mejorar la eficiencia de lossistemas de riego (e.g. uso de riego porgoteo), lo que supondría duplicar laeficiencia del uso del agua en laagricultura y gestionar cuidadosamenteaquéllos usos, como actividades lúdicas o deportivas que generan una presiónimportante sobre un recurso, el agua, quecada vez será más escaso. Es importantetambién considerar estos escenarios decambio de régimen hidrológico alplantear una estrategia hidrológica

española. En particular, una estrategiabasada en trasvases requiere, comopremisa de partida, el que las cuencasdonantes se mantengan en el tiempocomo excedentarias en recursos hídricos.Lamentablemente, los escenariosexpuestos generan grades incertidumbressobre la posibilidad de que cuencas queactualmente son excedentarias, aunque losean por márgenes estrechos, semantengan como tales en el futuro. Amedida que aumenta la demanda de aguaen el mundo, existe una mayorpreocupación con los conflictos que lapropiedad del agua pueda generar entreregiones, e incluso entre naciones. Nohay que olvidar que más de 200 ríos enel mundo presentan un caráctertransnacional, algunos de ellos localizadosen regiones conflictivas como el Cercano

48

Tabla 5.1. Análisis cualitativo de la respuesta de diferentes cuencas españolas a posibles impactosdel cambio climático. Menos (-), más (+).Fuente: Benito et al, 2005, en informe ECCE.

Posibleimpacto delcambioclimático

Cambio en lacirculaciónzonal (NAOpositiva)

Aumento defenómenos degota fría

Generación denúcleos convectivos

Cambios brus-cos en la temperatura

GuadalquivirGuadianaTajo

-Extremos(+intensos)+Ordinarias (-Intensas)

+Crecidasrelámpago

Duero

-Extremos(+intensos)+Ordinarias (-Intensas)

+Crecidasrelámpago

+Crecidas pordeshielo

Norte

+Irregularidadde extremos

+Crecidasrelámpago

Ebro

+Crecidasrelámpago

+Crecidas pordeshielo

CuencasInternas deCataluña

+Irregularidadde extremos

+Crecidasrelámpago

+Crecidas pordeshielo

Levante/Sur

+Irregularidadde extremoscrecida/sequías

+Crecidasrelámpago

49

Figura 5.5. Progresión de la presión parcial de CO2 en la atmósfera durante el último milenio.Fuente: Sarmiento y Gruber, 2002.

360

340

320

300

280

260

CO

2 at

mo

sfér

ico

[p

pm

]

1000 1200 1400 1600 1800 2000

1960 1970 1980 1990 2000

CO

2 at

mo

sfér

ico

[p

pm

]

370

360

350

340

330

320

310

Atmósfera: Mauna Loa

Testigo de hielo: Simple Dome

Testigo de hielo: H15

Testigo de hielo: D47 & D57

Testigo de hielo: Law Dome

Año

Oriente, donde el control del agua juegaya un papel importante, aunque noexplícito, en las inestabilidades políticasque afectan a la seguridad de esta región.Los conflictos asociados al control delagua se extenderán en el futuro.

5.2. Perturbaciones en los ciclos de elementos

Ciclo del carbonoEl gas más importante del efectoinvernadero después del vapor de aguaes el CO2, cuyas emisiones en laatmósfera se han ido incrementandodesde la época pre-industrial comoconsecuencia de la combustión defósiles (5.4 Pg C año-1) y el diferenteuso de la tierra (1.7 Pg C año-1), dandolugar a un importante incremento en laatmósfera (figura 5.5.).

Aproximadamente el 50% de lasemisiones permanecen en la atmósfera,el otro 50% se incorpora al océano y ala vegetación terrestre, desacoplando elequilibrio natural de intercambio entreéstos y la atmósfera. El océano, enparticular, se comporta como unsumidero neto de CO2 que “secuestra”alrededor de 2 Pg de carbonoantropogénico al año. Es decir, elocéano juega un papel importantecomo depósito de CO2, sin el cual elaumento de la concentraciónatmosférica de este gas seríasignificativamente mayor de la actual.

Las bombas física y biológica en el océano

El secuestro de CO2 por parte del océanotiene lugar por medio de procesos físico-químicos y biológicos. Estos procesos sonconocidos como bomba física (o desolubilidad) y bomba biológica; amboscontribuyen a transportar CO2 desde lasuperficie a aguas profundas, y alejarlo asíde un retorno a corto plazo a la atmósfera.

La bomba física está conducida por elintercambio de CO2 en la interfaseatmósfera-océano, ya que la presiónparcial de CO2 tiende a estar en equilibrioentre la atmósfera y el océano, por lo quesu aumento en la atmósfera fuerza unflujo hacia el océano. La bomba físicadepende, además, de los procesos físicos

que transporta CO2 al océano profundo.El CO2 atmosférico entra en el océanopor intercambio gaseoso dependiendo dela velocidad del viento y de la diferenciade las presiones parciales entre laatmósfera y el océano. La cantidad deCO2 captado por el agua de mar esfunción de la temperatura a través delefecto de la solubilidad. La solubilidadaumenta a bajas temperaturas. Así pues lasaguas frías absorben más CO2 que lascálidas.

La circulación termohalina oceánicaconecta todos los océanos como una grancinta transportadora. Así, aguas saladas ycálidas alcanzan altas latitudes en elAtlántico norte, en invierno se enfrían

Como indica su nombre, en la bomba

biológica interviene la biota marina. Elproceso de fijación fotosintética de CO2

en la capa iluminada del océano por elfitoplancton está compensado por laexportación de carbono orgánico (tejidosblandos) y carbonato (caparazonescalcáreos) a capas profundas por gravedad(sedimentación). Así, la actividad biológicaretira CO2 de las aguas superficiales y lotransporta hacia el interior del océano enforma de carbono orgánico y carbonatos.Durante esta exportación la materiaorgánica y el carbonato se vandescomponiendo por acción de lasbacterias y de los equilibrios químicos,respectivamente. Una pequeña parte deambos alcanza el lecho marino y seincorpora a los sedimentos, dondequedará retenido durante largos periodosde tiempo.

50

y se hunden a grandes profundidades. Esteproceso es conocido como formación deaguas profundas. Desde ahí comienza surecorrido hacia el sur donde se unirá a lasaguas frías profundas recién formadasalrededor de la Antártida. Entonces esteflujo de agua profunda llega a los océanosÍndico y Pacífico. En ambos océanos elagua profunda se dirige al norte,regresando por superficie y retornando alAtlántico donde comenzará un nuevociclo que dura unos 1.000 años. En elmomento en el que se forman las aguasprofundas por hundimiento de aguas frías,éstas arrastran CO2 disuelto hacia el fondodonde, a medida que circulan de unocéano a otro, se van enriqueciendo enCO2 como consecuencia de ladescomposición de la materia orgánicaprocedente de la sedimentación de laproducción biológica en la superficie.

Balances globales de captación de CO2

antropogénico

El estudio de la captación de CO2

antropogénico por el océano se puedeabordar desde varios puntos de vista. Unositúa al observador en la capa mássuperficial del océano, justo donde tienelugar el intercambio de CO2 con laatmósfera. La figura 5.6. muestra que laszonas polares y frías actúan comosumideros de CO2, mientras que las zonascálidas ecuatoriales actúan como fuentesde exhalación de CO2 como consecuenciade su elevada temperatura y del hecho deser zonas donde las aguas profundas, ricasen CO2, afloran a la superficie. El flujo deintercambio neto anual calculado porTakahashi et al. (2002) para 1995 fue de2.2 ±0.45 Pg C año-1.

Otra manera de abordar la captación deCO2 es a partir de la medida de laacumulación de éste en la columna deagua a lo largo del tiempo. Así, usandodatos obtenidos durante la década de los90 (figura 5.7.), Sabine et al. (2004)estimaron que el CO2 antropogénicosecuestrado por el océano en el periodo1800-1994 fue de 118 ±19 Pg C.

La distribución de CO2 antropogénicoen los océanos es función de la formacióny hundimiento de masas de aguasuperficial y profunda en los océanos y sutransporte y acumulación en las zonassubtropicales. Las regiones de afloramientoecuatorial tiene relativamente menorcantidad de CO2 antropogénico ya quesuelen funcionar como fuentes de carbono.

Figura 5.6. Intercambio medio anual de CO2 (mol m-2 año-1) entre la atmósfera y el océano para elaño 1995. Los valores negativos denotan una captación de CO2 atmosférico por el océano y losvalores positivos su emisión del océano a la atmósfera.Fuente: Takahashi et al., 2002.

Flujo neto (moles CO2 m-2 año-1)

51

Fig. 5.7. Inventario de CO2 antropogénico en la columna de agua oceánica (mol m-2). Altos inventariosestán asociados con formación de agua profunda en el Atlántico Norte y formación de aguas intermediasy modales entre 30º y 50º S. El inventario total oceánico entre 1980 y 1994 es de 118 ±19 Pg C.Fuente: Sabine et al., 2004.

La figura 5.7. muestra la distribuciónde CO2 antropogénico con una mayorpenetración de CO2 en el océanoAtlántico, disminuyendo en el océanoÍndico, y siendo menor en el océanoPacífico donde las aguas son más viejas.Esta distribución de CO2 antropogénicosigue la circulación termohalina (vercuadro 5.1.). Tanto a partir de lasmedidas directas de flujos de intercambiode CO2 en superficie como a partir delinventario de CO2 antropogénicoacumulado en la columna de agua, sepuede apreciar que el Atlántico nortejuega un papel muy importante en elsecuestro de CO2 por el océano.

Sabine et al. (2004) resumen el papeldel océano en el ciclo del carbono globaldurante el Antropoceno (tabla 5.2.).Aproximadamente la mitad del CO2

antropogénico emitido por lascombustiones de fósiles y la producciónde cemento en los últimos 200 años seencuentra en el 10% más superficial delocéano. El balance neto terrestre de CO2

viene expresado por la diferencia entre lasemisiones del cambio de uso de la tierra y de la captación de CO2 por la biosferaterrestre. Las estimaciones de la emisiónde CO2 debida a los cambios del uso dela tierra para el periodo 1850 a 1994tienen una elevada incertidumbre.Teniendo en cuenta los valores de 100 a 180 Pg C adoptados por Sabine et al.(2004) se puede deducir que la biosferaterrestre puede haber captado entre 61 y 141 Pg C desde el Antropoceno.Comparando los dos periodos de 1800-1994 y el más reciente de las décadas delos 80 y 90, hay una indicación, aunqueno estadísticamente significativa, de quela facción de captación de carbono porparte del océano ha descendido de 28-34% a 26%. Mientras que elsumidero terrestre parece mantenerseconstante dentro de la elevadaincertidumbre (18-33% versus 28%).

Tabla 5.2. Balance de CO2 antropogénico para el Antropoceno (1800-1994) y para las décadas de los 1980sy 1990s.Fuente: Sabine et al., 2004.

Fuentes de CO2

Fuentes y sumideros

1. Emisiones por combustión de fósiles y producción de cemento

2. Almacenamiento en la atmósfera

3. Captación y almacenamiento en el océano

Balance terrestre neto deducido

4. Balance terrestre neto = [-(1)-(2)-(3)]

Balance terrestre

5. Emisiones por el cambio en el uso del suelo

6. Sumidero de la biosfera terrestre = [-(1)-(2)-(3)]-(5)

1800-1994[Pg C]

244±20

-165±4

-118±19

39±28

100 a 180

-61 a -141

1980-1999[Pg C]

117±5

-65±1

-37±8

-15±9

24±12

-39±18

60ºN 60ºN

30ºN

30ºS

60ºS

30ºS

60ºS

30ºN

EQ EQ

90ºE

0 20 40 60 80moles m2

180º 90ºW 0º

La circulación termohalina consiste encorrientes oceánicas impulsadas porflujos superficiales de aguas saladas ycálidas procedentes de los trópicos quealcanzan altas latitudes en el Atlánticonorte donde se enfrían y hunden agrandes profundidades. Este proceso esconocido como formación de aguasprofundas. Desde ahí comienza surecorrido hacia el sur donde se unirá a las aguas frías profundas reciénformadas en la Antártica. Este flujo de agua profunda llega a los océanosÍndico y Pacífico. En ambos océanos el agua profunda se dirige al norte,regresando por superficie y retornandoal Atlántico donde comenzará unnuevo ciclo que dura alrededor de1.000 años.

La circulación termohalinaoceánica conecta todos los océanoscomo una gran cinta transportadora.

Los cambios climáticos alteran elbalance de agua dulce en el AtlánticoNorte. Cuando la temperatura del aireaumenta, las aguas de superficietambién tienden a calentarse. Esteefecto es mayor en altas latitudes pordeshielo debido al calentamiento. Elciclo hidrológico puede verse aceleradoen una atmósfera cálida por elincremento del caudal de los ríos. Asíen un futuro, el agua de mar en sus

zonas de formación será cada vez máscálida y menos salada, siendo sudensidad menor. Este hecho provocaráuna ralentización de la circulacióntermohalina, llegando incluso alcolapso. La ralentización o colapso dela circulación termohalina puede tenerimportantes consecuencias sobre elclima global, con un enfriamiento de hasta 7ºC en latitudes altas delHemisferio Norte y un calentamientode 1 a 2ºC en el Hemisferio Sur.Existe la evidencia, derivada delexamen de paleoindicadores, deuna relación entre cambios bruscosen climas pasados y alteraciones de la circulación termohalina.

52

Agua oceánicapierde calor ala atmósfera y

se hunde

= Corriente cálida de superficie = Corriente fría y salina oceánica profunda

Circulación termohalina

Representación esquemática de la circulación termohalina del océano de acuerdo con Broecker (1991).

Cuadro 5.1.

Atardecer en el mar de Weddel(Antártida).

Fotografía: C. M. Duarte.

Figura 5.8. Evolución de la fijación anualde nitrógeno a través de procesosnaturales y la fijación antropogénica através de la reacción de Haber paraproducir fertilizantes.

53

Ciclo del nitrógenoLa actividad humana ha perturbado lacondición de estado estacionario delciclo de nitrógeno, acelerando de formanotable la fijación de nitrógeno. La tasade producción de fertilizantes denitrógeno ha ido incrementándose deforma exponencial desde que aprincipios del siglo XX, el alemán FritzHaber descubrió cómo acortar el ciclodel nitrógeno fijándolo químicamentecomo amonio a altas temperaturas ypresiones, creando así fertilizantes quepodían ser añadidos directamente alsuelo. Los niveles de producción de fertilizantes de nitrógeno fueron deaproximadamente 80·1012 g N año-1 en1995 y se prevé que supere los 140·1012 g N año-1 en 2020.

La evolución de la fijación natural yantropogénica de nitrógeno se puedenobservar en la figura 5.8., en la que seaprecia el incremento exponencial dela fijación antropogénica comoconsecuencia del incremento en laproducción de fertilizantes denitrógeno. A principios del siglopasado la fijación antropogénicaúnicamente representaba un 15% de la natural, mientras que en 1980 lafijación antropogénica se igualó a lanatural, superándola en la actualidaden más del 35%.

Este enriquecimiento de nitrógenoestimula las tasas de nitrificación ydesnitrificación, produciendo unincremento de N2O en la atmósfera.

También la combustión de combustiblesfósiles libera actualmente alrededor de20·1012 g N/año-1 en forma de N2O. Laconcentración de N2O en la atmósfera seincrementó desde la época preindustrialcon valores de 273 ppbv a 310 ppbv enaño 2000. Estos óxidos de nitrógenoforman parte de la lluvia ácida que escausante de la deforestación en partes deEuropa y en el nordeste de EstadosUnidos. El incremento de nitrógenoatmosférico también produce cambiosen las especies dominantes y por tantoen el equilibrio del ecosistema enalgunos bosques y prados. Además elincremento de óxido nítrico causaenfermedades respiratorias como el asmaen niños y adultos.

Fijación natural de N

150

100

50

0

Fijación antropogénica de N

Año

1920 1940 1960 1980 2000Fi

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Algunos fertilizantes de nitrógenoaplicados en agricultura son arrastradospor el agua de lluvia o acumulados en elagua del suelo y acuíferos subterráneos.El agua del suelo que se usa como fuentede agua potable puede provocar cánceren humanos si contiene concentracionesexcesivas de nitrógeno. La Agencia deProtección Ambiental de EstadosUnidos ha establecido un estándar denitrógeno para agua potable de 10 mg L-1.En aguas que no han sido alteradas porla actividad humana, la concentraciónno supera 1 mg L-1. El exceso denitrógeno arrastrado por las aguas llegará a la costa a través de los ríoscontaminados, generando unenriquecimiento costero en nitrógenoconocido como eutrofización,produciendo una pérdida de calidad delagua, con proliferaciones algales quepueden dar lugar a, entre otros efectosnegativos, eventos de muerte de pecescerca de la costa y cambios de ladistribución de especies en el ecosistemacostero afectado. De hecho, el transporteatmosférico del nitrógeno emitido a laatmósfera por la actividad humana hallevado a que la deposición de nitrógenoal océano se duplique, posiblementeprovocando un aumento de laproducción primaria en el océano. Elimpacto de la actividad humana sobre elciclo del nitrógeno queda tambiénreflejado en el hecho de que tanto laexportación de nitrógeno de cuencashidrológicas como la concentración de

nitrógeno reactivo en aguas de los ríosmás importantes del planeta aumentancon la densidad de población en suscuencas.

Las perturbaciones observadas en elciclo global de nitrógeno tienenimportantes implicaciones en elpotencial incremento del efectoinvernadero y sus consecuenciasmedioambientales, y han sidoproducidas básicamente por dosprocesos antropogénicos: el incrementode la producción de fertilizantes y eluso de combustibles fósiles.

Ciclo del azufreDejando a un lado la resuspensión desal marina, unos dos tercios del azufreque llega a la atmósfera, alrededor de90·1012 g S/ año-1 son emitidos poractividades humanas, sobre todo por lacombustión de carbón y petróleo y por

54

la metalurgia. En áreas industrializadas,las emisiones antropogénicas puedenllegar a representar el 90% de lasemisiones totales. La mayor parte deestas emisiones son en forma del gasdióxido de azufre (SO2). Una parte deeste SO2 se deposita localmente denuevo en la superficie, pero en sumayoría es oxidado en la atmósfera a ácido sulfúrico y sulfato, amboshigroscópicos, que son los principalescausantes de la acidez de los aerosolescontaminados y del fenómeno de lalluvia ácida cerca y a sotavento de losgrandes focos de emisión. A pesar detener una vida media bastante corta enla atmósfera (del orden de pocos días),parte del azufre es transportado enforma de aerosol lejos de las regionesde emisión, como demuestra sudetección en los hielos de Groenlandia(figura 5.9.).

Figura 5.9. Aerosoles de sulfato depositados en los hielos de Groenlandia en los últimos seis siglos, en comparación con las emisiones de SO2 en Europa y Estados Unidos durante el siglo XX.Fuente: IPCC 2001.

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Aerosoles de sulfatodepositados en los hielos deGroenlandia

Deposición de azufre: mg SO4-2

por tonelada de hielo

Emisiones de SO2 de losEE.UU. de América y de

Europa (Mt S año-1)

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Como fuentes de aerosol y de núcleosde condensación de agua en las nubes, lasemisiones humanas de azufre a laatmósfera tienen importantesimplicaciones en la química de laatmósfera, en el balance radiación y,consecuentemente, en el clima. En lospaíses desarrollados existe una recientepero clara tendencia a la reducción de laemisión relativa de azufre por unidad deenergía generada, gracias a la utilizaciónde combustibles menos ricos en azufre yde filtros de captura de gases azufrados.Ello persigue mejorar la calidad del airerespirado y reducir la lluvia ácida. Almismo tiempo, sin embargo, se altera lacantidad de azufre reactivo en laatmósfera, con posibles efectos climáticosdifíciles de prever y cuantificar. Esto secomentará de forma más detallada en elapartado “aerosoles” de la sección 5.4.

Las actividades humanas tambiénafectan al transporte de azufre por losríos. Se calcula que al menos un 28% delcontenido en sulfato de los ríos se derivade la contaminación industrial y minera,la erosión y otras actividades humanas.Alrededor de 130·1012 g S año-1 sontransportados actualmente por los ríos,lo que supone aproximadamente eldoble que en la época preindustrial.

En España, las emisiones de azufre a laatmósfera se concentranmayoritariamente en Galicia y Aragón, alestar situadas en estas comunidadesimportantes instalaciones productoras deelectricidad que usan combustibles de

baja calidad. En los últimos años se estánconsiguiendo importantes reducciones enla emisión de azufre (de 1980 a 1990 hadisminuido en un 33%) comoconsecuencia de la sustitución decarbones españoles (ricos en azufre) porcombustibles de importación, máslimpios. De todas formas, el SO2 decombustión sigue siendo el contaminanteprimario emitido en mayor cantidaddespués del monóxido de carbono (CO).

5.3. Emisiones de materiales a la atmósfera

La atmósfera, y especialmente latroposfera, es la parte de la biosfera másdinámica, con una renovación constantede los materiales presentes a niveles traza.Por lo tanto la atmósfera es altamentesensible a los procesos biogeoquímicos dela biosfera y especialmente a lasperturbaciones antropogénicas. No envano, las primeras evidenciasexperimentales de los cambios decomposición de la biosfera durante elAntropoceno vinieron de medidas delcontenido de CO2 y ozono en seriestemporales en la baja atmósfera. Elcarácter dinámico de la atmósfera en labiosfera también es evidente si seconsideran los procesos atmosféricosrelevantes para los ciclos biogeoquímicos.La atmósfera es el gran reactor químicodel sistema Tierra, especialmente por lapotente capacidad oxidativa que tienen el

ozono y los radicales hidroxilo (OH)(Seinfeld y Pandis 1998). Esta capacidadoxidativa está además muy influenciadapor las emisiones a la atmósfera decompuestos orgánicos biogénicos yantropogénicos que han modificado, porejemplo, la concentración troposférica deradical OH y de ozono. El transporteatmosférico de materiales es muyeficiente y los tiempos de mezcla a escalahemisférica son de solamente dossemanas. Esto implica que las emisionesregionales de una sustancia o grupo desustancias, si éstas tienen vidas mediasatmosféricas de unos días, pueden sertransportadas a larga distancia, llegando a otras regiones planetarias. Estosfenómenos de redistribución desustancias antropogénicas han sidoextensamente validados al identificar, porejemplo, contaminantes orgánicosprovenientes de la actividad urbana e/oindustrial en zonas de montaña remotas,o incluso en zonas antárticas o árticas.

Por lo tanto, la atmósfera juega unpapel muy importante en los procesos decambio global, ya que actividades yactuaciones locales o regionales tienenimplicaciones a escala global, y alcontrario, una determinada región recibeun impacto como consecuencia deactividades y políticas realizadas en otraspartes del planeta. Finalmente, laatmósfera es el vector común de todo elsistema Tierra. Por lo tanto las emisionesde materiales a la atmósfera, sean estasprimarias (directamente de actividades

antropogénicas) o secundarias (emisionesambientales o difusas pero inducidas porperturbaciones antropogénicas o por lapropia dinámica de los ciclosbiogeoquímicos), son importantes paraentender los procesos de cambio globalen el Antropoceno.

De entre las emisiones de materia a laatmósfera destacan aquellas queprovienen del uso de combustibles fósiles(petróleo, carbón y gas). A parte de lasemisiones de CO2, y debido a la bajaeficiencia de los procesos de combustión,se emiten grandes cantidades demonóxido de carbono y compuestosorgánicos (carbono reducido) volátiles y semi-volátiles (Seinfeld and Pandis,1998). Estos compuestos serán en parteoxidados a la atmósfera pero una fracciónsignificativa terminará depositándose alos ecosistemas marinos y continentales(Jurado et al., 2005) con un impactoambiental sustancial. Además dehidrocarburos y otros compuestosorgánicos, el uso de combustibles fósilesimplica la emisión de cantidades ingentesde azufre y nitrógeno, que tambiénrepresentan una perturbación de losciclos biogeoquímicos. Incluso si lareglamentación de emisiones denitrógeno se cumple de aquí al 2030, ladeposición de este nutriente fundamentalpara los ecosistemas puede generarproblemas de eutrofización en muchasregiones. Las emisiones de azufreantropogénico, por ejemplo, ya superanlas biogénicas, con unas implicaciones

desconocidas en la formación de losnúcleos de condensación atmosféricos y la regulación del albedo terrestre. Lasemisiones de hollín han aumentado en un factor de diez durante elAntropoceno y tienen también unefecto significativo en el balanceradiativo del sistema Tierra (IPCC,2001). El uso de combustibles fósilestambién ha conllevado un incremento,por un factor de 10, en las emisiones deplomo y otros metales y compuestosorgánicos.

De todas maneras, las emisiones a laatmósfera y los cambios que ha sufridola composición de la atmósfera no sedeben, ni mucho menos, solamente aluso de combustibles fósiles. Haymuchas otras actividades, que incluyenel distinto uso de la tierra, la aplicaciónde fertilizantes en agricultura, la cría deganado y otras actividades que haincrementado las emisiones de N,afectado el ciclo del carbono, emitidogases con efecto invernadero, como elmetano, e introducido compuestossintéticos utilizados como herbicidas y plaguicidas (Schwarzenbach et al.,

2003). Evidentemente, infinidad deactividades industriales y urbanasdiversas han conllevado la introducciónde grandes cantidades de compuestosantropogénicos a la atmósfera. Dehecho, la civilización humana usa en laactualidad más de 100.000 productossintéticos (Schwarzenbach et al., 2003),que no estaban presentes en la biosfera

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antes del Antropoceno, y han usadomuchos más, algunos de ellos muypersistentes, durante el siglo XX.Durante lustros, ha habido un controly legislación más bien laxos conrespecto al impacto potencial de estassustancias. Se desconoce el número, eincluso la composición de muchas delas sustancias que se han introducidoen los diversos ecosistemas, pero hastala actualidad se han identificado en laatmósfera más de un millar decompuestos sintéticos que no estaríanen la atmósfera si no fuera por laactividad humana, y por lo tantoatestiguan cambios ambientales propiosdel Antropoceno. Algunas de estassustancias, una vez en la atmósferapueden contribuir al efectoinvernadero. Se desconoce el númerode sustancias antropogénicas que hanllegado a la atmósfera, y a la biosfera en general, y el esfuerzo deinvestigación de estas sustancias estálimitada, no solamente por los recursosque se les destina, sino también por lastecnologías analíticas disponibles.(Muir y Howard, 2006).

5.4. Nubes, hielo, aerosoles y albedo

El albedoEl albedo de un planeta es uno de losmotores de su clima, puesto quedetermina cuánta de la radiación solar

Figura 5.10. Imagen compuesta defotografías de radiación visible tomadascon el sensor MODIS del satélite TERRA(NASA). Arriba, las nubes han sidoeliminadas mediante manipulación de laimagen. Nótese el efecto de las nubes y del hielo sobre el albedo del planeta,particularmente sobre la superficie oscurade los océanos.

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recibida es reflejada de nuevo hacia al espacio y cuánta es absorbida ydisipada en forma de calor. En el casode la Tierra, el albedo planetariodepende del color y características delas superficies terrestre y marina, de lacobertura de nubes y de laconcentración de aerosoles. Lasuperficie oscura del océano abierto, lo mismo que una superficie terrestrecubierta de vegetación espesa, tienenalbedos del orden del 10% (es decir,reflejan tan sólo un 10% de laradiación solar que reciben), mientrasque las superficies heladas o nevadas, y la nubes, tienen albedos de entre el20 y el 80%.

Las nubesUna Tierra sin nubes tendría un albedomedio global del 15%, la mitad del 30%que tiene por efecto de las nubes (figura5.10.).

Ello supone que las nubes actúan comoun parasol muy efectivo. Es cierto que lasnubes también retienen calor que emanade la Tierra; es bien sabido que las nochesdespejadas suelen ser las más frías. Pero,en conjunto, domina el efecto parasol ylas nubes ejercen un efecto enfrianteestimado en unos -20 W m-2 en presenciade nubes en relación a cielos despejados.Los modelos climáticos prevén unamayor evaporación del agua de océanoen condiciones de calentamiento global.Ello conllevaría un aumento de lacobertura de nubes y un probable

reforzamiento de su efecto enfriante. Laspredicciones en este sentido, sinembargo, son muy inciertas, puesto quela capacidad relativa de una nube parareflejar la radiación o para retener el calordepende de sus características microfísicas(número y tamaño de las gotas de agua o

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hielo) y su altitud en la atmósfera, lo cuales difícil de modelizar con rigor y fiabilidad.

Los hielosEn el caso de los hielos, su efectoenfriante es doble. Por una parte, comoya se ha comentado, la presencia de hieloo nieve aumenta muchísimo el albedo deocéano y continentes. Por otro lado, lacubierta de hielo reduce el intercambiode calor entre el océano y la atmósfera, y la evaporación. Una mayor extensiónde los hielos polares supone una menorretención energética, y condiciones másfavorables para la expansión del hielo y viceversa. Se cree que esta retroacciónpositiva explica en parte las velocidadesde transición entre periodos glaciales einterglaciales que ha venidoexperimentando la Tierra. Reducciones y redistribuciones de insolación por causasorbitales habrían supuesto la expansióndel océano helado y el aumento de laradiación reflejada, con el consiguienteenfriamiento adicional. El efecto opuestoaceleraría las terminaciones de las épocasglaciales. En lo que respecta al cambioglobal actual tanto las observacionescomo los modelos de predicción alertansobre una reducción de la extensión delocéano helado en los polos comoconsecuencia del calentamiento. Estefenómeno es especialmente acusado en elÁrtico, donde el grosor de la banquisa hadisminuido en un 40% en los últimosaños, y su área de extensión se ha

reducido en más un 14%, con unadisminución en la extensión estival delhielo en el Hemisferio Norte desde 11 a 8 millones de km2 (figura 5.11.). Dehecho, la reducción de la extensión dehielo en el Ártico parece acelerarse en losúltimos años, lo que puede deberse aefectos sinérgicos entre la reducción de lacubierta de hielo y el más rápidocalentamiento del océano Ártico. Ademásde ejercer una retroacción positiva sobreel clima, la paulatina desaparición de labanquisa de hielo en el Ártico centraltendría un enorme impactosocioeconómico, tanto para las

comunidades autóctonas, cuya forma devivir está basada en el hielo, como para elconjunto de las sociedades de los paísescolindantes, puesto que supondría laapertura de rutas marítimas mucho másdirectas.

Los aerosolesDefinimos “aerosoles” como pequeñaspartículas suspendidas en el aire.Representan un componente más de laatmósfera, componente que, según sucomposición y tamaño, interviene enprocesos tan importantes como laformación de nubes, la absorción

Figura 5.11. Extensión del hielo marino en distintas estaciones en el Hemisferio Norte. Datos de la NOOa y W. Chapman, Universidad de Illinois.

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y dispersión de radiación solar, o eltransporte y deposición de elementosnutrientes y contaminantes. A pesar deque existen múltiples fuentes naturalesde aerosoles, como la suspensión de salmarina y polvo por el viento, laserupciones volcánicas o la oxidación decompuestos volátiles liberados por lasmasas vegetales, la actividad humana haaumentado enormemente las emisiones y concentración de partículas en laatmósfera. El uso masivo decombustibles fósiles en regionesindustrializadas y urbanas conlleva laemisión de grandes cantidades departículas de combustión (hollín) y deóxidos de azufre que serán oxidados apartículas de sulfato. La quema debiomasa con finalidades agrícolas o dedeforestación en regiones tropicalestambién supone la emisión de grandescantidades de hollín. También laexplotación de canteras y minas, y la exposición y movilización de sueloárido con fines urbanísticos o de grandesinfraestructuras, suponen un aumento delas fuentes de polvo.

El impacto de los aerosoles en el climaes de naturaleza doble (Penner et al,2001). Por un lado, ejercen un efectodirecto sobre la radiación solar. Enfunción principalmente de su contenidoen hollín (carbono negro), un aerosolpuede absober o dispersar la radiación.Contenidos elevados de hollín (bajoalbedo) hacen que la partícula absorbaradiación y contribuya a calentar la

atmósfera. Bajos niveles de hollín (altoalbedo) hacen que la partícula disperse laradiación y una parte sea devuelta alespacio, con su consiguiente efectorefrigerante. En conjunto, el efecto directoactual de los aerosoles presentes en laatmósfera se estima como refrigerante y deuna magnitud aproximada de -0.6 W m-2.Existe otro efecto, el indirecto, por el cuallos aerosoles intervienen en la formaciónde las nubes e influyen en su albedo (amás aerosoles, mayor es el número degotas pequeñas de una nube y mayor su albedo) y en su tiempo devida (a más aerosoles, más tardan las gotasen crecer lo suficiente como paraprecipitar en forma de lluvia). Este efectoindirecto, también refrigerante, es muydifícil de cuantificar, pero se estima en unmínimo de -1.5 W m-2.

En conjunto, los aerosoles ejercen unforzamiento sobre el balance de radiación,y por lo tanto sobre el clima, cercano enmagnitud pero de signo opuesto al queejerce el aumento de gases de efectoinvernadero desde la RevoluciónIndustrial. De hecho, en el planteamientode políticas de mitigación del cambioglobal, los aerosoles constituyen unaparadoja. Si se apuesta por energíasrenovables y tecnologías de combustiónlimpias, con el objeto de reducir lasemisiones de CO2 y de contaminantes, laconsiguiente reducción de aerosoles en la atmósfera puede conllevar un efecto decalentamiento de magnitud parecida alque se pretende paliar.

Investigadores del CSIC desarrollando el primer experimento de mesocosmos enaguas antárticas. Fotografía: Susana Agustí.

y pueden afectar ecosistemas remotoscomo los ecosistemas marinos.Actualmente, el uso de retardantes dellama en una diversa gama de productosde consumo (ordenadores, sillas, etc.,introduce en la atmósfera y toda labiosfera éteres de bifenilo polibromados,compuestos altamente bioacumulables ypersistentes. Todas estas sustancias, unavez entran en la biosfera se redistribuyenen todos los medios (atmosférico, acuoso,vegetal...) mediante los procesosesquematizados en la figura 5.12., y por lotanto con un potencial nocivo paraecosistemas muy diversos. Se podríanponer centenares de ejemplos más endonde una cierta actividad que seconsidera normal en las sociedadescontemporáneas conlleva la emisión desustancias nocivas para el medio ambientey para los humanos (Schwarzenbach et al.,

2003). Incluso, el uso de productosfarmacéuticos, que naturalmente es deltodo necesario y pertinente y tiene lafinalidad de sanar, conlleva también unimpacto ambiental ya que éstos, porejemplo, se pueden encontrar enconcentraciones no despreciables en ríos y otros ecosistemas, tal como ya pasa ennuestro país.

Parte del problema ha sido que durantemuchas décadas no había una legislaciónadecuada que regulara el uso decompuestos sintéticos teniendo en cuentasu impacto ambiental. También es ciertoque esto está actualmente mejor reguladocon las nuevas directivas comunitarias,

5.5. Nuevas sustancias en la biosfera

A parte de la modificación de laabundancia de metales, nutrientes ycompuestos orgánicos que ya estabanpresentes en la biosfera antes delAntropoceno, las actividades humanas hanintroducido millares de nuevoscompuestos, la mayoría orgánicos en elmedio ambiente (Schwarzenbach et al.,2003). Hay múltiples ejemplos, algunosparadigmáticos. Entre los compuestosorgánicos que se han usado para el controlde insectos destaca el DDT, muy usado,incluso hoy en día para el control demalaria (control de los mosquitos). Losbifenilos policlorados (PCBs) se usarondurante más de cincuenta años encentenares de aplicaciones entre las quedestacan su uso como fluido dieléctrico entransformadores eléctricos. Actualmentelos PCBs se encuentran distribuidos enabsolutamente toda la biosfera, desde losecosistemas polares a la sangre decualquier humano. Posteriormente, estoscompuestos se han sustituido por otroscon propiedades y problemáticas parecidas(naftalenos clorados). Durante el últimotercio del siglo veinte, el uso doméstico y sobretodo industrial de detergentesaniónicos (nonilfenoles polietoxilados),hizo incrementar la concentración denonilfenoles, que tiene propiedadesestrogénicas, en los ecosistemas acuáticosde los países occidentales, también España.Posteriormente éstos se volatilizan

aunque, debido al carácter de la economíaglobal, y a que sustancias emitidas en otrasregiones planetarias pueden transportarseatmosféricamente, estas directivas noimpiden el impacto de sustancias que sedepositan por vía atmosférica. En todocaso, aquí también hay unas limitacionesoperativas debido a las técnicas analíticasdisponibles, ya que es imposible hacer uninventario de todas las sustancias sintéticasque se encuentran en el medio ambienteque deben ser millares, sino más.

De hecho, existe un tratadointernacional, similar al tratado de Kiotopara las emisiones de CO2, que es eltratado de Estocolmo para los POPs(siglas de “persistent organic pollutants”)que regula la producción y las emisionesde doce familias de contaminantesorgánicos que son persistentes en el medioambiente, bioacumulan en los organismosy que por sus propiedades físico-químicaspueden transportarse a larga distancia enel medio ambiente. Además, la UniónEuropea regula el uso de muchas más. A pesar de esto, hay aún docenas defamilias de contaminantes orgánicos queno se regulan eficientemente, e incluso lalegislación vigente no se cumple en todoslos casos. Los riesgos para la salud humanason múltiples incluyendo, entre otros,alergias, enfermedades respiratorias,desórdenes reproductivos, cáncer. Estoscontaminantes implican riesgos sanitariosimportantes igualmente para losorganismos salvajes, impactando de formaimportante sobre los ecosistemas,

60

Figura 5.12. Ciclo y compartimentación de los contaminantes orgánicos en elmedio ambiente.Fuente: Jordi Dachs.

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particularmente en los organismos apicalesde las cadenas tróficas, en los que sebioacumulan los contaminantes. Así, loscetáceos y atunes muestran altos niveles decontaminantes, y los esquimales, unpueblo eminentemente cazador, seencuentran entre los pueblos con nivelesmás altos de contaminantes en el planeta(Kuhnlein y Chan, 2000).

Efectivamente, los humanos estamoscontinuamente expuestos a millares desustancias químicas orgánicas, muchas de las cuales aún no han recibido la debidaatención por la comunidad científica, y lalegislación siempre va 10-15 años por atráscon respecto a los resultados científicos.No quiere decir que todas las sustanciasque llegan al medio ambiente seannocivas, algunas no lo son, pero enmuchos casos se introducen nuevassustancias al medio ambiente sin que seconozcan sus efectos. En todo caso, laemisión de nuevas sustancias al medioambiente no es una cuestión que puedaresolverse completamente, sino quesolamente se puede llegar a controlar demanera que ésta no sea demasiado grandey se mantenga en unos límites aceptables. El problema actual es que es muy difícilsaber el número de sustancias nuevas quese han introducido en el medio ambientey la estructura de muchas de ellas. El vacíonormativo que ha permitido liberar milesde sustancias sintéticas al ambiente sinconocer sus efectos sobre la salud humanay ambiental está siendo afrontado por lanueva directiva, pionera en el mundo,

sobre registro, evaluación y autorizaciónde sustancias químicas de la UE(normativa REACH, verec.europa.eu/environment/chemicals/reach/reach_intro.htm) que entrará en vigor elpróximo 1 de junio.

5.6. Desertificación, cambiosen el uso del suelo

La desertificación se define como elproceso de degradación del suelo queafecta a zonas áridas, semiáridas ysubhúmedas secas causadas, entre otros,por cambios climáticos y antrópicos. Esteproceso acarrea la reducción del potencialproductivo de los recursos superficiales y subsuperficiales y, por tanto, ladisminución de la capacidad de mantenerla población de forma sostenible.Conviene resaltar que el origen de los

Transporte atmosférico

Compartimentacióngas-partícula

CA CGDeposición

húmeda

Deposición seca

Intercambioaire-agua

Aportescontinentales

Compartimentaciónagua-partículas

Flujos verticales

Advección

Degradación

Bioscumulación

Destino ambiental de los contaminantes orgánicos

CP CW

Figura 5.13. Situación de las regiones más vulnerables a la desertificación (en rojo)Fuente: USDA-NRCS Soil Survey Division, www.earthaction.org/engl/resourcesDV.html, 08/06/2006.

procesos de desertificación está siempreligado a la acción intencionada del serhumano. La vulnerabilidad a ladesertificación depende del clima, elrelieve, las condiciones de los suelos y lavegetación, así como de la gestión delos recursos naturales. Entre las malasprácticas de la gestión ambiental seencuentran la deforestación, el deficiente manejo agrícola y elsobrepastoreo. Estas actividadeshumanas pueden producir el deteriorodel suelo (erosión física, degradaciónfísica, salinización, etc.) y/o ladestrucción de la cubierta vegetal.Evidentemente, la desertificación sóloresulta posible en regiones sensiblesdonde existe un determinado grado de aridez climática, como es el caso delas regiones con clima mediterráneo.

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La desertificación: un problemapresente y futuroLa desertificación ha sido unapreocupación medioambiental constantede los organismos internacionales desdehace décadas. Sin duda, el punto deinflexión se produce en 1977 con lacelebración en Nairobi (Kenia) de la Conferencia de las Naciones Unidassobre la desertificación. Estas iniciativasinternacionales continuaron con la firmadel Acta del Convenio de NacionesUnidas de Lucha contra laDesertificación (CLD), aprobada en Parísen 1994, donde se asume la gravedad delproblema y sus efectos ambientales y socioeconómicos, a la vez que se insta a los países firmantes a realizar undiagnóstico del problema y a desarrollar y aplicar las medidas necesarias para

combatir dicho fenómeno. Durante laCumbre del Milenio, celebrada en NuevaYork en el año 2000, los 189 estadosmiembros de Naciones Unidasadoptaron la Declaración del Mileniocuyos objetivos incluyen la sostenibilidadmedioambiental y la lucha contra ladesertificación. En este documento seestablecen una serie de metas cuyocumplimiento se puede medir través deindicadores concretos que deberán seralcanzados en el año 2015. Como primerpaso, la Asamblea General de NacionesUnidas declaró el 2006 “AñoInternacional de los Desiertos y de laDesertificación” (AIDD), comoinstrumento para erradicar la pobreza enlas áreas rurales de las zonas áridas y deabordar los problemas medioambientalesy socioeconómicos existentes en las zonasdesérticas o en proceso de desertificación.

En España, las actuaciones yprogramas oficiales en relación con ladesertificación se remontan a 1981 con eldesarrollo del proyecto de “Lucha contrala desertificación en el Mediterráneo”(LUCDEME), realizado por el ICONA(Instituto Nacional de Conservación dela Naturaleza) y que en la actualidadsigue vigente a través de la DirecciónGeneral para la Biodiversidad (DGB) delMinisterio de Medio Ambiente. Desdesu inicio, el proyecto LUCDEME hagenerado más de 240 trabajos en formade estudios, evaluaciones, mapastemáticos, investigaciones, formulacionesy aplicaciones técnicas acerca del proceso

Blanco: desiertosRojo: vulnerabilidad de desertificación moderada y altaGris: vulnerabilidad de desertificación baja o nula

es el continente que se enfrenta a la mayoramenaza de desertificación dado que el73% de las tierras secas agrícolas estánentre moderada y gravemente degradadas(Lean, 1995). Esta desertificación conllevala disminución de la capacidad demantener la población de formasostenible, lo que podría ocasionarimportantes movimientos migratorios detrasfondo ambiental.

Por su parte, España es el país más áridode Europa, con un 67% del territoriopotencialmente amenazado por ladesertificación, especialmente la vertientemediterránea, Valle del Ebro y la cuencadel Guadalquivir (tabla 5.3., figura 5.14.,Programa de Acción Nacional contra laDesertificación, PAND, del Ministerio deMedio Ambiente). En estas regiones

de desertificación en zonas áridas y semiáridas de nuestro país.

La extensión de las regiones conproblemas de desertificación ha sidoobjeto de diversos trabajos recientes,señalando en algunos de ellos laspreocupantes previsiones a corto y medioplazo (horizontes del 2050 y 2075) bajodistintos escenarios climáticos ysocioeconómicos. La mayor parte de lazonas que se señalan como de riesgo dedesertificación grave se localizan en tornoa las actuales zonas desérticas (figura5.13.), afectando a la tercera parte de lasuperficie terrestre y a las dos terceraspartes de los países del mundo, habitadospor más de 1.000 millones de personas(una sexta parte de la población).

El 70% de los 5.200 millones dehectáreas de tierras secas que se utilizancon fines agrícolas en todo el mundo yaestá degradado (Lean, 1995). Se estimaque en 2025 las tierras cultivablesdisminuirán en dos tercios en África, untercio en Asia y en una quinta parte en

América del Sur. Asia posee la mayorsuperficie de tierras afectadas pordesertificación, y el 71% de ellas estánentre moderada y gravemente degradadas.En América Latina la proporción es del75%. África, donde dos tercios de lasuperficie son tierras desérticas o secas,

Tabla 5.3. Superficie afectada por riesgo de desertificación en España.Fuente: Ministerio de Medio Ambiente.

Riesgo de desertificación

Muy alto

Alto

Medio

Bajo

Total Zonas áridas, semiáridas y subhúmedas secas

Zonas húmedas y subhúmedas húmedas

Total Nacional

Nº de subcuencas

42

74

72

46

234

106

340

Superficie (km2)

56.053

103.284

109.712

70.728

339.776

166.284

506.061

Proporción

11,08%

20,41%

21,68%

13,98%

67,14%

32,86%

100,00%

Figura 5.14. Mapa de riesgo de desertificación por cuencas hidrológicas (riesgo creciente del azul al rojo).Fuente: Ministerio de Medio Ambiente.

PROGRAMA DE ACCIÓN NACIONALCONTRA LA DESERTIFICACIÓN

MAPA DE RIESGO DEDESERTIFICACIÓN POR SUBCUENCAS

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existen igualmente otros problemas quefavorecen la aridificación como lasalinización del suelo y del agua, incendiosforestales, y la sobre-explotación de losrecursos naturales. En 1991, los costeseconómicos directos relacionados con laerosión del suelo ascendían a 280 millonesde euros y los costes de las medidas deregeneración exigían un desembolso de unos 3.000 millones de euros en unperiodo de 15-20 años. Las últimasinversiones anunciadas por el Ministeriode Medio Ambiente durante 2005 enmateria de lucha contra la desertificaciónsuperaban los 8.000 millones de euros,afectando a Murcia, Andalucía,Extremadura, Cataluña, Aragón y Comunidad Valenciana.

Desertificación y aridificación en el climaSe ha puesto de manifiesto que ladesertificación aparece exclusivamenterelacionada con la acción del ser humano.Por tanto, la desertificación puede afectar a cualquier ecosistema sensible,independientemente de su localización.Esta sensibilidad del territorio apareceestrechamente ligada a las condicionesclimáticas, especialmente aquellas contendencia a la aridificación, en las que seproducen situaciones episódicas, periódicaso permanentes de carencia de agua. Losclimas áridos, semiáridos y subhúmedossecos, donde existe una alta variabilidadinteranual y estacional de la precipitación,presentan condiciones climáticas sensibles

Desertificación en el contexto de cambio climáticoLas previsiones de calentamiento globaldel planeta apuntan al aumento de lafrecuencia de años secos y precipitacionesde alta intensidad en numerosas partesdel mundo. En las zonas mediterráneas,los cambios en el clima pueden modificarlos patrones de magnitud y frecuencia deestos eventos extremos (sequías,inundaciones, tormentas) aumentando lavulnerabilidad a la desertificación delterritorio. De hecho, en el informeAcacia (escenario HADCM2) se señalaque el principal riesgo en los países delsur de Europa se deriva de las crecidasrelámpago debidas a lluvias torrenciales,así como de los riesgos asociados a lassequías. En este informe, se indica quepara el 2020, los veranos anómalamentecalurosos, como el producido en el 2003,ocurrirán con una frecuencia entre cuatroy cinco veces mayor que en la actualidad.

Las sequías suelen tener una ampliaduración temporal (varios años), conefectos lentos sobre extensas regiones queejercen un fuerte impacto en laagricultura. Las restricciones de agua y lasescasas cosechas ocurridas al inicio de losaños 90 ponen de manifiesto lavulnerabilidad de la región mediterránea,produciéndose pérdidas en la agriculturadel sur de España por unos 4.500millones de euros y 20.000 empleos. Sinembargo, estas sequías constituyen partedel régimen hidroclimático mediterráneo,habiéndose producido periodos con

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que contribuyen a agravar y a acelerar losprocesos ligados a la desertificación. Enestas zonas, los periodos prolongados de sequía, o la irregularidad de lasprecipitaciones en forma de tormentas deelevada intensidad, aceleran los procesoslocales o regionales que conducen a ladesertificación. Por tanto, podemos afirmarque la explotación excesiva del territoriopor parte de ser humano, en ecosistemasáridos y semiáridos, puede acarrear ladesertificación del mismo.

En la definición de desertificación,tomada de la Agenda 21, se menciona la variabilidad climática como factor queincide como causa directa en el procesode degradación del paisaje. De estamanera, se establece una relaciónimplícita entre cambio climático y laposible extensión de las áreas conproblemas de desertificación. En primerlugar, el cambio climático puedeproducir la expansión o contracción de las áreas con climas semiáridos ysubhúmedos, alterando la extensión delas regiones sensibles a la desertificación.Por otro lado, el cambio climático afectaa la frecuencia y severidad de las sequíascapaces de causar la aridificación delterritorio que, aunque nonecesariamente, pueden contribuir oacelerar los procesos de desertificación.En cualquier caso, el cambio climático,aun no siendo causante de ladesertificación, puede agravar unasituación derivada de la gestión nosostenible del territorio.

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frecuentes sequías tanto durante el sigloXX, como en siglos precedentes. Loseventos de sequías más severas de losúltimos 500 años comprenden a lasdécadas centrales del siglo XVI (1540-1570) y del siglo XVII (1625-1640), con menos severidad en 1750-1760 yfinalmente entre 1810-1830 y 1880-1910(Barriendos, 2002). El mayor avance dela desertificación se produce cuando elperiodo de sequía se produce después dela puesta en actividad de nuevas zonasagrícolas y ganaderas. En estascondiciones de aridez se aceleran losprocesos de erosión y degradación de los suelos desprotegidos, y por tanto,la desertificación del territorio.

Por su parte, las lluvias torrenciales,capaces de generar importantesinundaciones en el área mediterránea,presentan la energía suficiente paraerosionar los niveles más fértiles delsuelo, produciendo una disminución enel potencial del suelo como soporte de lavegetación. Estos eventos deprecipitación intensa ocasionan que laerosión hídrica en climas semiáridos seproduzca de forma episódica y enrelación con estos eventos de lluviaextrema. Evidentemente, el mayorimpacto de estas lluvias torrenciales secentra en aquellos suelos sin protecciónde la cubierta vegetal, o donde concurrealgún grado de alteración previa en laspropiedades físicas o químicas. Engeneral, se puede establecer un valormínimo de precipitación de entre 30

y 60 mm por día a partir del cual sedesencadena la escorrentía superficialcapaz de acarrear un elevado flujo desedimentos (S. Bautista, citado en Vallejoet al., 2005). Por ejemplo, en campos debarbecho la erosión de una lluvia de 60 mm por día puede producir tasas de erosión de hasta 300 toneladas porhectárea, principalmente en forma deregueros y cárcavas, cuando la erosiónmedia anual en condiciones normales esdel orden de 8 toneladas por hectárea(De Alba et al., 1998). En el futuro, losdatos existentes apuntan a que elcalentamiento global puede generar unaumento en la irregularidad del régimende lluvias y promover la generación decrecidas relámpago en las cuencasmediterráneas y del interior de laPenínsula Ibérica (Benito et al., 2005).

La perspectiva futura de ladesertificación en las zonas vulnerables delmundo, y en España en particular, enrelación con los impactos del cambioclimático, resulta pesimista y motivo depreocupación, poniendo como causa lasostenibilidad del territorio en condicionesde aridificación del clima. A nivel global,las perspectivas y las problemáticas varíanen función del desarrollo económico ytecnológico de los países. Así, en el sur deEuropa, se espera que las zonas conmatorral improductivo se expandan en elfuturo, mientras que en el norte deÁfrica, la mayor parte de las áreas depastoreo en matorral estepario darán pasoal desierto antes de 2050. Paralelamente,

la presión demográfica sobre el territoriocontribuye a desestabilizar estos sistemasvulnerables, al aumentar las actividadeshumanas que suponen riesgo dedegradación en ambientes áridos ysemiáridos, en particular, el sobrepastoreo,y los manejos agrícolas inapropiados (e.g. barbecho blanco en zonas marginales),los fuegos forestales, la salinización delsuelo y del agua relacionada con laagricultura intensiva, y la reducción de la calidad del suelo en general.

Igualmente, la desertificación puedeafectar a nivel global en el intercambio del carbono, modificando el albedo,reduciendo la biodiversidad, yaumentando la degradación y la erosióndel suelo. La vegetación en las zonas áridasy semiáridas almacena una cantidadimportante de carbono, superando las 30 toneladas por hectárea, que se reducea medida que la vegetación desaparece.Por otro lado, los suelos de las zonas secasalmacenan en términos de volumen totalde carbono mundial una importantecantidad de carbono, cuya destrucciónpuede afectar al ciclo del carbono,incrementando el efecto invernadero.

5.7. Detección y observaciónde perturbaciones

La detección del cambio global y suimpacto en los ecosistemas así como de las anomalías y las respuestas a lasperturbaciones requiere, por un lado,

ambiental. Con esta premisa se establecióprimero en 1980 en Estados Unidos deAmérica y luego en diversos países delmundo una red de observacionesecológicas a largo plazo (redes LTER, delinglés Long Term Ecological Research),las cuales buscan sintetizar y armonizarobservaciones e investigaciones ecológicasde un amplio y diverso número deecosistemas con el fin de predecir suevolución y mejorar nuestra capacidad de gestionarlos y conservarlos (ver enlaceswww.lternet.edu para la red americana, y www.ilternet.edu para la redinternacional). Esta estructura en redcoordinada se está implantando enEuropa (www.alter-net.info) y en España(www.redote.org). Los sistemas deobservación cumplen dos funcionesprincipales: mejorar nuestra comprensiónde fenómenos y procesos ambientalescomplejos, y servir de sistemas de alertatemprana ante el cambio global,revelando con relativa rapidez y seguridadestadística la existencia de cambiosabruptos o inusuales en la evolucióntemporal de los procesos naturales.

Con una visión similar a las redesLTER pero sin limitarse a sitios olocalidades concretas, el Grupo deObservaciones de la Tierra (Group onEarth Observations, GEO,www.earthobservations.org), que reúne66 países de la Naciones Unidasincluyendo España, promueve unambicioso plan a diez años vista: lapuesta en práctica de la observación

de observaciones locales finas yprolongadas en el tiempo, y conectadasentre sí mediante redes de sistemas deobservación, y, por otro lado, deobservaciones sinópticas de menorresolución pero de escala global.

Series temporales y redes de sistemasde observaciónLas series temporales de observaciónsuponen el núcleo central de lainvestigación sobre cambio global y cambio climático, pues permitencomprobar cambios en tendencias y variaciones con respecto a patronesestadísticamente representativos. Sinembargo, las observaciones sostenidas delsistema Tierra son relativamente cortas,ya que los primeros sistemas deobservación basados en técnicasinstrumentales, que eran sistemasmetereológicos, se iniciaron a mediadosdel siglo XIX, y las primeras series deobservación oceanográficas más sencillasse iniciaron algunas décadas más tarde.Las series de observación que tienen porobjetivo la observación de organismos o ecosistemas son aún más recientes,arrancando, las más antiguas, a mediadosdel siglo pasado. Las grandes variacionesinteranuales, sobre todo de tipoclimático, no permiten detectartendencias con validez estadística en seriesde observaciones de menos de diez años,y con frecuencia se requieren variasdécadas para establecer con suficienteseguridad la dimensión del cambio

global de la Tierra mediante elestablecimiento de un sistema de sistemasde observación que incluyen desdesensores remotos y teledetección hastaestudios ecosistémicos y socioeconómicosdel planeta. Esta puesta a punto de unSistema de Sistemas de ObservacionesGlobales Terrestres (Global EarthObservation System of Systems, GEOSS)implica el desarrollo de nueve áreas detrabajo entre las que se encuentrandesglosadas no sólo la exploración delclima, el funcionamiento de losecosistemas y la biodiversidad, sinoaspectos directamente relacionados con la especie humana como son lasalud, la energía, los recursos naturales y la agricultura. GEOSS está previsto quealcance plena operatividad a finales deesta década y supondrá una eficazherramienta para integrar elconocimiento sobre cambio global y establecer recomendaciones precisaspara atenuar sus efectos.

En lo que se refiere a datos climáticos,es de principal importancia el sistema deobservación del clima global (GCOS,Global Climate Observing System)establecido en 1992 por acuerdo de laOrganización Meteorológica Mundial(WMO), la Comisión OceanográficaIntergubernamental (IOC), el programade Naciones Unidas para elMedioambiente (UNEP) y el ConsejoInternacional para la Ciencia (ICSU),para asegurar que toda la informaciónrelativa al clima de la Tierra se pudiera

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Figura 5.15. Secciones hidrográficasrepetidas compiladas en enero 2003 en lareunión del IOCCP celebrada en la sede de UNESCO, París.

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poner a disposición de todos losinteresados. Otros programasrelacionados son el de observación delocéano global (GOOS) y el del sistematerrestre global (GTOS). Una grancantidad de información de éstos y otrosprogramas relacionados con el cambioglobal se puede consultar en la páginaweb del Centro de Información deSistemas de Observación Global(http://gosic.org).

En el océano existen programas deubicación de boyas que emiten, a travésde satélites, datos sobre temperatura,salinidad, corrientes y otras propiedadesrelevantes para estimar el contenido decalor y circulación del océano. Además,con el fin de obtener en un futurobuenas estimaciones de la captación delCO2 antropogénico, la comunidadcientífica internacional ha diseñado unaserie de sistemas de muestreo que utilizanbuques de oportunidad (buques de líneascomerciales en los que se instala unequipo de medida de CO2), estacionesfijas, y secciones repetidas distribuidaspor todos los océanos (figura 5.15.). Éstaes una iniciativa impulsada por elSCOR-IOC (Scientific Committee onOceanic Research/IntergovernmentalOceanographic Commission) incluida en el International Ocean CarbonCoordination Programme (IOCCP;http://ioc.unesco.org/ioccp/).

Con la misma filosofía de trabajocoordinado bajo un objetivo común se está desarrollando el proyecto

CARBOOCEAN del VI ProgramaMarco de la Unión Europea, en el queestán involucrados 44 grupos deinvestigación, entre ellos varios españoles.El objetivo es evaluar con precisión lasfuentes y sumideros del carbono marinoen los océanos Atlántico y CircumpolarAntártico.

Observación desde el espacioSin lugar a dudas, la herramienta que hadado un empuje definitivo a la ciencia y observación del cambio global es lateledetección desde satélites orbitales.Gracias a estos vehículos espaciales que portan espectroradiómetros,escaterómetros o sensores de microondas,ahora es posible obtener, en periodos detiempo impensadamente cortos, registrosglobales cuasi-sinópticos de variables tandispares como la temperatura y el nivel

del mar, la velocidad del viento, lacobertura de hielo y nieve, de nubes y de partículas atmosféricas, la cantidadde radiación reflejada, la extensión y concentración de pigmentosfotosintéticos, e incluso la emisión de algunos gases a la atmósfera. Sólo de

esta forma podemos percibir lasdinámicas interrelacionadas de labiosfera, las grandes corrientes marinas,los hielos polares y la atmósfera a escalaplanetaria, es decir, lo que se viene allamar el estado del sistema Tierra. Elprimer satélite metereológico, el satéliteestadounidense TIROS-1 se lanzó, como se ha indicado anteriormente, en 1960.

En la actualidad, varias agenciasespaciales, en especial la de EstadosUnidos, la europea y la japonesa, ponena disposición de la comunidad científicabuena parte de los datos de observaciónobtenidos por los satélites. A su vez, lacomunidad científica ofrece a las agenciasconocimiento para la mejora de lossensores de observación y para laconversión de las mediciones en datos de interés ambiental. Para hacerse unabuena idea de la capacidad deobservación que ofrecen los satélites,recomendamos las páginas web de laNASA http://earthobservatory.nasa.gov y de la Agencia Europea del Espacio,www.esa.int/esaEO/index.html.Todos estos sistemas de observaciónhan generado una base para evaluar loscambios que se están dando en elfuncionamiento del sistema Tierra en elAntropoceno y que representan unconjunto de huellas del cambio global(cuadro 5.1.), que conforman unconjunto de evidencias claras sobre elimpacto de la actividad humana sobreel sistema Tierra.

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Vista aérea de la línea de costa en SharkBay (Australia Occidental).Fotografía: Susana Agustí.

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En la composición atmosférica• CO2: 280 ppm (año 1750) - 368 ppm

(2000)• CH4: 0.7 ppm (año 1750) - 1.75 ppm

(2000)• N2O: 0.27 ppm (año 1750) - 0.32 ppm

(2000)

En el clima• Temperatura media global en

superficie: aumento de 0,6 ± 0,2ºCdurante el siglo XX; el año 2005 ha sidoel año con la temperatura global máscálida registrada hasta la fecha.

• Temperatura en el Hemisferio Norte: ladécada 1990-2000 fue la más cálida detodo el milenio. La media de losprimeros cinco años del siglo XXI hansuperado la temperatura media de ladécada anterior.

• Amplitud térmica diaria: disminuciónentre 1950 y 2000.

• Episodios de calor extremo: aumento.• Episodios de frío extremo: disminución.• Precipitación en las zonas

continentales: aumento de un 5-10%en el Hemiferio Norte. En algunasregiones, disminución (Mediterráneo).

• Episodios de precipitación muyabundante: aumento en latitudesmedias y altas.

• Sequías: periodos más largos sin lluvia.• Aumento del número de huracanes de

alta energía en el Atlántico.

En el océano• Nivel del mar: aumento medio global

de 10-25 cm en los últimos 100 años.• Temperatura del océano: aumento

medio de 0,31ºC hasta 300 m deprofundidad en los últimos 50 años, conaumentos superiores (> 1,1ºC) en elMediterráneo, donde se ha alcanzado unmáximo (30ºC) en el verano de 2006.

• Hielo ártico: disminución de laextensión en verano en un 8% pordécada desde finales de los 70, contendencia a la aceleración. La extensióndel hielo en el mes de marzo fuemínima en el año 2006.

• Aumento de CO2 y acidificación delocéano: más de dos décimas de pH dedisminución en el agua superficial delocéano global.

• Centenares de nuevos compuestos deorigen sintético hallados en los océanosmás aislados y los fondos más profundos.

En los ecosistemas• Deterioro generalizado de la calidad

del agua por lluvia ácida, eutrofización(aportes excesivos de nitrógeno yfósforo), y aportes de contaminantes.

• Ritmos estacionales de las especies(fenología): alteración.

• Migración: modificación de las fechasde salida y llegada.

• Extinción de especies: más de 800especies extintas en los últimos siglos.Las tasas de extinción actuales son másde 1.000 veces superiores a las tasasanteriores al impacto humano.

• Depauperación de los stocks pesquerosen el océano.

• Pérdida de hábitats: disminución anualde un 0,5% de los bosques tropicales,4-9% de los arrecifes de coral; 1-2% delos bosques de manglar y marismas; 2-5% de las praderas submarinas.

• Productividad de los ecosistemas:generalmente disminución (excepto enzonas eutrofizadas).

• Hypoxia: aumento de los episodios demortalidad por hypoxia (niveles bajosde oxígeno) en ecosistemas costeros.

• Capacidad de tolerancia de lasperturbaciones (resiliencia) de losecosistemas: disminución.

• Cambios no lineales tales como:expansión epidémica de enfermedadescontagiosas, proliferación de algas ymuerte de peces, colapso de poblacionesde peces con repercusión directa enpesquerías, extinciones locales yexpansión de especies exóticas invasoras,cambios rápidos en las especiesdominantes en los ecosistemas, cambioclimático regional en relación concambios en la vegetación (ciclos deinteracción complejos).

• Bienes y servicios que aportan losecosistemas: alteración.

En la sociedad• Salud: aumento de mortalidad asociada

a olas de calor y a otros eventos climáticosextremos (huracanes, inundaciones,riadas, etc.). Aumento de mortalidad yproblemas de salud causado por el uso de agua insalubre. Desplazamiento de losrangos geográficos de patógenos.Aumento de alergias, enfermedadesrespiratorias y distintos tipos de cáncerfomentados por contaminantes.

• Bienes: aumento de daños causadospor eventos extremos (inundaciones,tsunamis, huracanes, etc.).

• Agua: aumento de la población que notiene acceso a agua de calidad y encantidad suficiente para satisfacer susnecesidades.

• Migración: aumento de flujos migratorioscausados por deterioro ambiental ycatástrofes en las regiones emisoras.

• Economía: aumento de pérdidas porbienes asegurados y daños a lasinfraestructuras debido a eventosclimáticos extremos. Pérdida deproductividad agrícola por desertificacióny eventos extremos (sequías, tormentas,etc.). Oscilaciones en flujos turísticosasociados a cambios climáticos.

Algunas huellas de cambio globalCuadro 5.2.

Figura 5.16. Forzamientos radiativosnaturales y antropogénicos en el año 2000en relación con el año 1750. La altura delas barras indica la mejor estima posible delforzamiento, y las líneas asociadascorresponden al rango de valores másprobables de acuerdo con el conocimientoactual de los procesos. La ausencia de barraindica un forzamiento para el que no sedispone todavía de estimas fiables. Fuente: IPCC 2001.

5.8. Incertidumbres

El conocimiento sobre los cicloselementales es aún insuficiente, en partepor problemas de integración, paraderivar inferencias precisas sobre cuál esel destino de los materiales introducidospor el ser humano y, por tanto, suefecto sobre el funcionamiento delsistema Tierra. Por ejemplo, en el ciclode carbono existen incertidumbressobre el destino del carbono emitidopor la actividad humana, ya que sólotres cuartas partes, aproximadamente,de las emisiones se encuentran en el

océano o acumuladas en la atmósfera.Se piensa que el carbono emitidorestante debe estar atrapado en tierra,pero no se ha conseguido demostrardónde se está acumulando este carbono,aunque hay varias hipótesis al respecto.Esta incertidumbre, ejemplo del tipo deincertidumbre que afecta a nuestroconocimiento del ciclo de carbono, noafecta, sin embargo las prediccionesclimáticas, pues éstas dependen delritmo de incremento de gases de efectoinvernadero en la atmósfera, que seconoce con un alto grado de precisión.

Sin embargo, existen tambiénincertidumbres importantes en cuanto albalance térmico de la atmósfera. Lasincertidumbres en el efecto de distintassustancias y procesos sobre losforzamientos radiativos, que determinanel balance térmico de la atmósfera, sonconsiderables. El IPCC (2001) reconoceque los errores asociados a laspredicciones de las perturbaciones en elbalance radiativo son importantes, aveces con errores del 100, 300 o 1.000%(ver figura 5.16.). En particular haygrandes incertidumbres en cuanto alpapel de cambios en el albedo, carga de aerosoles y efectos de los avionessobre el balance radiativo de la atmósfera(ver figura 5.16.). En cambio, elconocimiento que se tiene del efecto delCO2 y otros gases en el balance radiativoes mucho más preciso. Esta disparidaden el nivel de conocimiento, se debeentre otros factores a las políticas

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Forzamiento radiativo global promedio (Wm-2)

Gases invernadero

Aerosoles + nubes

Efectoindirecto

de aerosoles

Uso delterreno

(solamentealbedo)

Quema de

biomasa

Polvomineral Aviación

(Estelas + Cirros)Solar

Halocar-bonados

N2O

3

2

1

0

CH4

CO2

Cale

ntam

ient

oEn

fria

mie

nto

Ozono de latroposfera

Ozonoestratosférico

Sulfato

NIVEL DE CONOCIMIENTO

CIENTÍFICOAlto Medium Medium Low Very

LowVeryLow

VeryLow

VeryLow

VeryLow

VeryLow

VeryLow

Carbonilla de quema

decombustibles

fósiles

Carbonoorgánico

de quema

decombustibles

fósiles

-1

-2

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científicas. Éstas tienen una graninfluencia en determinar los temas quevan a recibir más recursos para lainvestigación. Además, hay procesos y componentes de la biosfera que sedesconocen completamente, y por lotanto ya no aparecen en el cuadro deincertidumbres del informe IPCC(figura 5.16.).

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