El calentamiento global no solo incrementa las emisiones de gases de efecto invernadero, sino que, según investigadores de la Universidad de California en Irvine, está acelerando la descomposición atmosférica del óxido nitroso (N₂O) en niveles que introducen una incertidumbre comparable a la de los distintos escenarios de emisiones contemplados en modelos internacionales.
- Este hallazgo, publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences, modifica sustancialmente la forma en que la comunidad científica proyecta el futuro climático del planeta, ya que resalta una retroalimentación pasada por alto en la dinámica atmosférica y la protección de la capa de ozono.
Actualmente, las concentraciones de N₂O atmosférico han llegado a 337 partes por mil millones en 2024 y aumentan a un ritmo del 3% por década, según información citada por Michael Prather, profesor del Departamento de Ciencias del Sistema Terrestre de la UC Irvine.
De mantenerse esta tendencia, la variación en la vida media del óxido nitroso —que ahora se reduce en un año y medio por década— podría equivaler, en términos de impacto, a pasar de un escenario de altas emisiones a uno moderado, como aquellos referidos por el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC).
Claves del estudio
La investigación utilizó dos décadas de datos de la Sonda de Microondas de la NASA (2004-2024) y reveló que la vida atmosférica del N₂O cae a un ritmo del 1,4% por década, alteración impulsada por cambios en la circulación y las temperaturas estratosféricas generadas por el propio cambio climático.
Este ritmo de caída en la persistencia del gas es comparable con el rango de variación entre los escenarios de emisiones manejados por el IPCC, lo que añade un nivel de complejidad no incorporado hasta la fecha en la mayoría de los estudios climáticos.
Según los expertos de la UC Irvine, este fenómeno tiene afectaciones directas sobre las proyecciones y políticas públicas relacionadas, tanto para la mitigación del cambio climático como para la preservación del ozono estratosférico. El óxido nitroso es el tercer gas de efecto invernadero de larga duración más relevante, solo por detrás del dióxido de carbono y el metano, y permanece como la principal sustancia que agota la capa de ozono producida de manera antropogénica, según Prather al explicar la importancia de estos resultados.
El modelo tradicional para proyectar la abundancia atmosférica de N₂O se centraba, en gran medida, en las emisiones provenientes de la agricultura, la industria y las fuentes naturales. Esta nueva investigación obliga a contemplar un factor adicional: la forma en que el cambio climático altera el principal sumidero de óxido nitroso, localizado en la estratosfera, parte de la atmósfera situada entre 10 y 50 kilómetros sobre la superficie terrestre.
Dentro de la estratosfera, el 90% de la destrucción del N₂O ocurre mediante descomposición fotolítica por radiación solar, entre los 25 y 40 kilómetros de altitud. El 10% restante del gas se elimina por reacción con átomos de oxígeno excitados.
- Durante este proceso, parte del N₂O se convierte en óxidos de nitrógeno, que actúan como catalizadores en la destrucción del ozono estratosférico. Esto posiciona al óxido nitroso como la sustancia con mayor impacto en la degradación de dicha capa desde que se eliminaron progresivamente los clorofluorocarbonos en virtud del Protocolo de Montreal, tras la investigación pionera de F. Sherwood Rowland y Mario Molina en la propia UC Irvine.
Según el artículo, el acortamiento de la vida útil del N₂O se explica por el efecto simultáneo de varios factores. Por un lado, el dióxido de carbono incrementa las temperaturas cerca de la superficie, pero enfría la estratosfera.
Este enfriamiento, junto con cambios en la circulación atmosférica, acelera el transporte del N₂O hacia las áreas donde se destruye más eficientemente, como señaló Calum Wilson, investigador de posgrado en la UC Irvine. De esta forma, el proceso químico que elimina el gas se ve intensificado indirectamente por la influencia del cambio climático en la dinámica y la temperatura de las capas altas de la atmósfera.
- El efecto de esta retroalimentación ha sido subestimado hasta ahora. Prather subrayó: “El cambio en el ciclo de vida del óxido nitroso atmosférico es una pieza crucial del rompecabezas que se ha pasado por alto en gran medida”. De acuerdo al estudio, la reducción en la vida media del N₂O —hoy establecida en 117 años— impacta las proyecciones climáticas hasta el año 2100 en un grado similar al de los propios escenarios socioeconómicos integrados por el IPCC.
La investigación detalla que si la tendencia actual continúa, los modelos climáticos verán modificados sus escenarios de concentración de N₂O sin necesidad de alteración alguna en las emisiones actuales. Continuar en este camino recortaría las proyecciones de óxido nitroso atmosférico a niveles equiparables a los de un escenario de emisiones medias, es decir, una mejora sustancial respecto a los escenarios pesimistas, según el equipo de la UC Irvine.
Estos descubrimientos inciden en áreas centrales de la política científica: los cálculos del potencial de calentamiento global del N₂O, la efectividad de las medidas internacionales adoptadas en el marco del Acuerdo de París, y el diseño de las estrategias para reducir las emisiones provenientes del sector agrícola e industrial.
El N₂O, que se acumula en la atmósfera tanto por fuentes naturales (el suelo y las aguas oceánicas) como por actividades humanas (especialmente el uso de fertilizantes en la agricultura, la quema de combustibles fósiles y procesos industriales), es arrastrado por las corrientes atmosféricas hacia la estratosfera tropical, donde la radiación ultravioleta y las reacciones químicas se encargan de su destrucción. Al descomponerse, genera óxidos de nitrógeno, acelerando la pérdida de ozono, lo que amplía su impacto ambiental más allá del cambio climático.
- A pesar de la claridad de la señal observacional, los autores recalcan la necesidad de más experimentos y simulaciones con modelos climáticos y químicos avanzados para cuantificar con precisión todos los mecanismos involucrados en esta cadena. Destacan también la importancia de analizar variantes regionales de circulación estratosférica y las interacciones con otros cambios en la composición atmosférica para perfeccionar estas proyecciones bajo diversos escenarios climáticos.
Prather advirtió que la magnitud de la incertidumbre asociada a la química y dinámica estratosféricas “presenta incertidumbres en la proyección de N₂O tan grandes como las incertidumbres en los diferentes escenarios de emisiones”. De hecho, recalcó la necesidad de que estos efectos se incorporen de manera sistemática a los modelos utilizados para las evaluaciones climáticas internacionales, ya que la omisión de este proceso podría subestimar o sobrevalorar los riesgos futuros relacionados con el calentamiento global y la degradación de la capa de ozono.
Las emisiones de óxido nitroso se disparan con la creciente demanda de fertilizantes y carne
El papel de la alimentación en el cambio climático se ha convertido en uno de los retos más importantes de nuestro tiempo. El viaje de un filete, una fruta o una ensalada desde las vastas extensiones de tierras agrícolas hasta los platos de nuestras mesas deja una huella significativa en el medio ambiente.
- Como científicos de la tierra , del clima y atmosféricos , hacemos un seguimiento de las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero y acabamos de publicar la evaluación más completa hasta la fecha de un potente gas de efecto invernadero procedente de la producción de alimentos: el óxido nitroso o N₂O.
- Después del dióxido de carbono y el metano, el N₂O es el gas de efecto invernadero más importante que el ser humano libera a la atmósfera. Aunque hay menos N₂O que dióxido de carbono en la atmósfera, es 300 veces más potente a la hora de calentar el planeta y permanece en la atmósfera, reteniendo el calor, durante más de un siglo.
En la actualidad, los niveles de N₂O en la atmósfera son aproximadamente un 25 % más altos que antes de la Revolución Industrial, y siguen aumentando a un ritmo acelerado.
A nivel mundial, los fertilizantes y la gestión del estiércol del ganado están liderando el aumento de las emisiones de N₂O y su rápida acumulación en la atmósfera. Esto es más que un problema climático, dado que el gas también agota la capa de ozono , que protege a los seres humanos de la dañina radiación solar. Y la corriente de nitrógeno de los campos contamina las vías fluviales , aumentando la proliferación de algas nocivas y creando zonas muertas sin oxígeno.
El aumento de las emisiones de N₂O es alarmante, pero hoy en día se dispone de los conocimientos y de muchas de las tecnologías necesarias para invertir la tendencia.
¿De dónde proceden las emisiones de N₂O?
Antes de la Revolución Industrial, las fuentes naturales de N₂O procedentes de microbios que viven en suelos forestales y en los océanos eran aproximadamente iguales a los sumideros naturales que lo consumían del aire, por lo que sus concentraciones atmosféricas eran relativamente constantes.
Sin embargo, la población humana y su demanda de alimentos han aumentado rápidamente, alterando ese equilibrio natural.
Hemos descubierto que las actividades humanas por sí solas han aumentado las emisiones de N₂O en un 40 % en las últimas cuatro décadas, y que la agricultura contribuye aproximadamente en un 74 % al total de las emisiones antropogénicas de este gas.
Las mayores fuentes humanas de N₂O son la agricultura, la industria y la quema de bosques o residuos agrícolas.
Los fertilizantes nitrogenados, ampliamente utilizados en la agricultura, son uno de los mayores contribuyentes. Los fertilizantes son responsables del 70 % del total de las emisiones de N₂O de la agricultura mundial. El estiércol animal procedente de la ganadería intensiva contribuye en torno al 30 %. Una fuente menor pero en rápido crecimiento es la acuicultura, como la piscicultura , sobre todo en China, donde se ha multiplicado por 25 en los últimos 40 años.
Además de la agricultura, procesos industriales como la producción de nailon , explosivos y fertilizantes, y la combustión de combustibles fósiles también contribuyen a las emisiones de N₂O, pero en menor medida que la agricultura.
Emisiones de N₂O por países
Las emisiones varían mucho de un país a otro por diversas razones sociales, económicas, agrícolas y políticas.
Las economías emergentes, como China e India, han tenido fuertes tendencias de aumento de N₂O en las últimas cuatro décadas, ya que impulsaron la productividad agrícola para satisfacer la creciente demanda de alimentos de sus poblaciones .
- China es el mayor productor y usuario de fertilizantes químicos. Su Plan de acción para un crecimiento cero en el uso de fertilizantes para 2020 , publicado en 2015, ha ayudado a reducir las emisiones de N₂O . Sin embargo, sus emisiones industriales de este compuesto han seguido aumentando .
- En Brasil e Indonesia, la tala y quema de bosques para dejar espacio a los cultivos y la ganadería, unidas a unas prácticas agrícolas cada vez más intensivas, han exacerbado las pérdidas de nitrógeno de fuentes naturales y amplificado las emisiones de gases de efecto invernadero.
- África tiene oportunidades para aumentar la producción de alimentos sin aumentar la fertilización nitrogenada. Sin embargo, los países del norte de África han más que triplicado el crecimiento de sus emisiones en las últimas dos décadas, debido principalmente a un crecimiento sustancial de la cabaña ganadera.
Algunas pocas regiones, sin embargo, han podido reducir parte de sus emisiones de N₂O con prácticas más sostenibles.
- La Unión Europea, Japón y Corea del Sur han reducido con éxito las emisiones antropogénicas de N₂O en los últimos 40 años, aunque siguen siendo grandes emisoras a escala mundial. Las reducciones han procedido en gran medida de la industria química en la década de 1990. Su uso del nitrógeno en la agricultura también se ha hecho más eficiente. Sin embargo, aún les queda trabajo por hacer: sus emisiones procedentes de la aplicación directa de fertilizantes y estiércol sólo han disminuido ligeramente y se han estabilizado recientemente.
En EE.UU. UU., las emisiones agrícolas siguen aumentando, mientras que las emisiones industriales han disminuido ligeramente, dejando las emisiones globales más bien planas./Agencias-PUNTOporPUNTO
Documento íntegro a continuación:
https://www.pnas.org/doi/pdf/10.1073/pnas.2524123123?download=true
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