Carbon Balance and Management, 2006; 1: 3-3 (más artículos en esta revista)

El Anthropocene, cambio planetario y dormir gigantes: en la Tierra donde vamos?

BioMed Central
Will Steffen (will.steffen @ anu.edu.au) [1]
[1] Director del Centro de Recursos y Estudios Ambientales, la Universidad Nacional de Australia, Canberra, Australia

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El "problema climático" ha pasado a primer plano en los debates sobre políticas públicas durante el último año más o menos. La continuación de las altas temperaturas, la serie de ciclones tropicales intensos y la profundización de las sequías en algunas partes del mundo han centrado la atención en la cuestión de la definición de "peligroso cambio climático" [1]. Esto a menudo se conceptualiza como un límite superior para el aumento de la temperatura media mundial, por ejemplo, 2 ° C por encima de los niveles preindustriales, lo que a su vez conduce a un segundo plano el cálculo de la concentración permisible de CO 2 en la atmósfera y luego a la trayectorias de los correspondientes máximos de las emisiones de carbono antropogénico.

Aunque un ejercicio muy importante, este enfoque para definir el peligroso cambio climático puede ser peligroso, en particular porque a menudo hace caso omiso de la naturaleza sistémica del medio ambiente mundial. Opiniones y nonlinearities son la regla, no la excepción, en el funcionamiento del sistema de la Tierra [2], y, en este Anthropocene época, donde las actividades humanas se han convertido en una fuerza mundial geofísicos en su propio derecho, no cabe duda de que los esperan sorpresas que aplican la lógica lineal a los problemas del clima. El ciclo del carbono está involucrado en muchas de estas reacciones y nonlinearities.

Aquí un breve repaso de varios de los más importantes los llamados "gigantes del sueño" en el ciclo del carbono, los procesos que tienen el potencial de acelerar el ritmo de calentamiento más allá de ese humanos atribuidas a las emisiones de gases de efecto invernadero [3]. El primero de ellos se basa en el impacto sobre el suelo respiración del aumento de la temperatura y los cambios en la humedad del suelo, un ejemplo de una respuesta de la fisiología de los ecosistemas al cambio climático. Aunque hay todavía debate sobre la magnitud del aumento de la respiración del suelo con la temperatura, y si hay efectos compensadores de mayor crecimiento de la planta debido a la movilización de nitrógeno en el proceso, el consenso general es que el aumento de temperatura provocará un aumento en las emisiones de CO 2 de carbono del suelo [4].

Un segundo "gigante dormido" es el aumento de la perturbación de los ecosistemas terrestres, a menudo asociados con los pulsos de carbono a la atmósfera. El más notable de estos son los incendios forestales y las plagas, tanto sensible a la vez el calentamiento y los cambios en el régimen de humedad. A pesar de que estos son fenómenos naturales en la dinámica de los ecosistemas terrestres, un aumento en la frecuencia o el alcance de estas perturbaciones se traduce en una pérdida neta de carbono a la atmósfera. Observaciones de las grandes áreas de bosques boreales en el norte de latitudes altas indican que durante el último par de décadas, estos bosques han experimentado un aumento de las tasas y / o zonas de perturbación, y, por ende, su capacidad para actuar como sumideros de CO 2 atmosférico se ha debilitado significativamente [5]. Humanos impulsada por el uso de la tierra y la cubierta terrestre cambio es otro tipo de perturbación, con importantes consecuencias para el ciclo del carbono terrestre, con tal vez aún más compleja la dinámica de los incendios o brotes de plagas.

Acoplamiento de modelos climáticos globales para los modelos del ciclo del carbono que dan cuenta de estas respuestas a un calentamiento del clima proporciona primeras estimaciones de la magnitud de estas reacciones ciclo del carbono [6]. Los resultados varían considerablemente, desde un 20 ppmv de CO 2 en la atmósfera para el año 2100 a más de 200 ppmv adicionales. Sin embargo, todas las simulaciones mostraron una respuesta positiva - el calentamiento se acelera más allá de que, debido únicamente a las emisiones de carbono antropogénico. En el peor de los casos, el calentamiento adicional para el año 2100 a causa de estas reacciones ciclo del carbono podría ser de unos 1,5 ° C.

Potencialmente importante de retroalimentación del ciclo del carbono, sin embargo, no termina con la respiración del suelo, los incendios y los brotes de insectos. Suelos permafrost en las altas latitudes del hemisferio norte y húmedo en las turberas, tanto los trópicos y las latitudes altas contienen cientos de gigatoneladas de carbono que está almacenado fuera de contacto con la atmósfera. Sin embargo, ambas fuentes de carbono son vulnerables al aumento de las temperaturas, lo que podría derretir gran parte de las actuales zonas de permafrost y secar las turberas, dando lugar a la emisión de CO 2 y CH 4 a la atmósfera [7].

De carbono en su forma elemental - hollín o negro de carbono - desempeña un papel complejo en el sistema climático. Por ejemplo, negro de carbono producidas por los incendios forestales y almacenado en los suelos o los sistemas de agua actúa como un sumidero de carbono, sin embargo, las partículas finas de hollín liberado a la atmósfera también puede actuar a calentar aún más el clima, a diferencia de muchas otras partículas de aerosoles.

El ciclo del carbono marino también puede proporcionar sorpresas en el futuro. La disolución de CO 2 atmosférico en las aguas superficiales de los océanos aumenta su acidez mediante la formación de ácido carbónico. Esto, a su vez, afecta al estado de saturación de carbonato de calcio, un elemento fundamental para organismos tales como corales, moluscos, crustáceos, erizos, estrellas de mar y algunas formas de fitoplancton que forman las conchas de carbonato de calcio [8]. El aumento de la acidez del océano, sin duda, tener efectos significativos de la estructura trófica de los ecosistemas marinos, sino que también afectan el funcionamiento de estos sistemas. Las consecuencias para el ciclo del carbono marino aún no están claras, pero un debilitamiento oceánicas sumidero de carbono debido a la creciente concentración de ácido carbónico es un resultado probable.

En un sistema de la Tierra el contexto del ciclo del carbono puede actuar como un amortiguador para mantener el medio ambiente planetario dentro de límites bien definidos, pero si umbrales críticos se cruzan, el ciclo del carbono puede actuar como un gigante volante que ayude a impulsar el sistema de la Tierra en otro estado . A medida que el siglo 21 progresa, la concentración de CO 2 en la atmósfera dependerá no sólo de la cantidad de emisiones antropógenas, pero cada vez más a la respuesta natural del ciclo del carbono dinámica a los cambios climáticos. Es evidente que existe una urgente necesidad de que el ciclo del carbono y la política de gestión de las comunidades para ir más allá de los simples humanos-las emisiones atmosféricas de CO 2 y la ecuación a tomar mucho más holística del ciclo del carbono - su dinámica natural, reacciones, nonlinearities y potenciales sorpresas.