Química atmosfèrica: Cada any per aquestes dates l’Organització Meteorològica Mundial i els seu Observatori Atmosfèric Global publiquen un butlletí sobre l’estat dels gasos d’efecte hivernacle a l’atmosfera. El d’enguany, que és el quinzè de la sèrie, repassa la situació de l’any 2018. Els valors mitjans en fracció molar per al 2018 foren de 407,8 ppm per al diòxid de carboni (CO2); 1,869 ppm per al metà (CH4) i 0,03311 ppm per a l’òxid de dinitrogen (N2O). El CO2 té uns nivells un 47% superiors als que hi havia en l’atmosfera anterior al 1750, i experimenta una taxa d’augment per al 2017-2018 semblant a la viscuda durant la dècada anterior. El CH4 té uns nivells un 159% superiors als nivells preindustrials, i la taxa d’augment per al 2017-2018 és superior a la mitjana de la dècada. El N2O és ara un 23% més abundant que no pas era abans del 1750, i experimenta una taxa d’augment per al 2017-2018 superior a la mitjana de la dècada. Si expressem aquestes dades en l’índex AGGI, resulta que del 1990 al 2018 l’efecte sobre la radiació dels gasos d’efecte hivernacle de llarga residència ha augmentat un 43%. Aquest augment és atribuïble en un 80% al CO2.
El diòxid de carboni (CO2)
La composició isotòpica del CO2 atmosfèric ofereix una idea dels diferents components que participen en el cicle del carboni. Concretament, la freqüència relativa del radioisòtop carboni-14 (14C) permet distingir la fracció de CO2 procedent del consum de combustibles fòssils de la fracció procedent d’altres fonts. El 14C s’introdueix en el cicle del carboni fonamentalment a través de la interacció de la radiació còsmica amb el CO2 de les capes altes de l’atmosfera. La semivida del 14C és de 5700 anys, temps suficient per distribuir-se en la biosfera, però massa llarg perquè es conservi en combustibles fòssils formats fa milions d’anys.
La freqüència isotòpica del 14C en els sistemes naturals és de l’ordre 1 ppm. La major part del carboni (99%) es troba en forma de l’isòtop estable 12C. L’isòtop 13C, també estable, té una abundància relativa de l’1%. En línies generals, els combustibles fòssils presenten una abundància relativa de 13C una mica inferior a l’1%, de manera que aquest isòtop també serveix per discriminar fonts d’origen del CO2 atmosfèric.
Per reconstruir les concentracions atmosfèriques històriques de CO2 i d’altres gasos hom aprofita les mostres d’aire antic atrapades en les glaceres polars i en la fusta d’arbres. Aquestes mateixes mostres serveixen per avaluar l’evolució de la composició isotòpica del CO2. La freqüència de 13C ha caigut a mesura que augmentava la fracció molar atmosfèrica de CO2. En el cas del 14C també hi ha una tendència semblant, per bé que queda interferida per un fort augment en els anys 1950 atribuït als assaigs de bombes nuclears: en tot cas des de llavors la freqüència de 14C ha experimentat una disminució si bé encara està per damunt dels nivells del segle XIX.
El consum de combustibles fòssils és, doncs, d’acord amb les dades isotòpiques, la principal font de l’augment experimentat en la concentració atmosfèrica de CO2. El CO2 és de fet el gas d’efecte hivernacle d’origen antropogènic més rellevant: és responsable del 66% dels 3,1 W·m2. L’augment de l’efecte hivernacle de la darrera dècada és atribuïble al CO2 en un 82%.
Els nivells preindustrials de CO2 atmosfèric eren de 278 ppm. Aquests nivells resultaven de l’equilibri dinàmic entre les entrades i sortides que marquen el bescanvi entre atmosfera, hidrosfera i biosfera. Els nivells del 2018 són de 407,8 ppm. El nivell d’augment en la passada dècada ha estat de 2,26 ppm per any (2,3 ppm entre el 2017 i el 2018).
El consum de combustibles fòssils i la producció de ciment són els principals responsables d’aquesta tendència d’augment del CO2 atmosfèric. En el 2018, les emissions degudes al consum de combustibles fòssils haurien estat de 36 gigatones de CO2. Un valor inferior, però no menyspreable, són les emissions associades a la deforestació i altres canvis de coberta de sòl (vora 5,5 gigatones cada any).
No tota l’emissió antropogènica de CO2 passa directament a l’atmosfera. De fet, tan sols ho fa un 44%, ja que un 22% és absorbit pels oceans i un 29% per les terres emergides. L’absorció de CO2 per part dels oceans potser resta impacte en l’atmosfera però certament ho fa a un alt preu: la tendència a l’acidificació de les aigües marines.
El metà (CH4)
El CH4 contribueix a un 17% de l’efecte hivernacle degut als gasos de llarga residència. El 60% de les emissions de CH4 tenen un origen antropogènic (ramaderia bovina, cultiu d’arròs, extracció de combustibles fòssils, crema de biomassa, etc.). Un 40% són emissions naturals (aiguamolls, termiters, etc.).
L’augment anual de CH4 atmosfèric per al 2017-2018 fou de 0,01 ppm (fins a arribar a 1,869 ppm). És un valor superior d’augment al del 2016-2017 (0,007 ppm) i a la mitjana de la dècada passada. Val a dir, que el nivell d’augment de CH4 atmosfèric era superior a final dels anys 1980 (quan era de 0,012 ppm anuals). Contràriament, en el període del 1999-2006, la concentració atmosfèrica de CH4 es mantingué relativament estable. Sigui com sigui, els valors actuals doblen amb escreix els de l’època pre-industrial (quan es trobaven a 0,722 ppm), un augment vinculat a les fonts antropogèniques. L’augment experimentat en els darrers anys s’atribuiria a ecosistemes terrestres humits dels tròpics i a les fonts antropogèniques de les zones temperades de l’hemisferi nord.
Per escatir l’origen del CH4 atmosfèric, hom recórrer a la freqüències isotòpiques del 13C i del deuteri (2H ó D). El CH4 que es forma a altes temperatures es troba relativament enriquit en aquests dos isòtops més pesants. Contràriament, aquests dos isòtops es troben relativament empobrits en el CH4 biogènic. Així doncs, el CH4 procedent d’ecosistemes terrestres humits de latituds tropicals pateix un empobriment de 13C de -6% i -5%: un valor que passa al -7% i -6% en latituds superiors. També hi ha una diferència associada a la via metabòlica de la fotosíntesi: les plantes C4 com els prats sabanoides, en ésser cremades, generen un CH4 amb un empobriment de 13 del -2 a -1,5%. En canvi, les plantes C3, com les dels boscos boreals, en aquestes condicions, experimenten un empobriment superior, del -3 al -2,5%. Aquestes diferències entre les plantes C4 i C3 es tradueixen també en les emissions associades a remugants: les cabanes alimentades amb plantes C4 generen CH4 empobrit en -5,5% i -5%, mentre que sí ho són amb plantes C3 l’empobriment és superior (-6,5% i -6%). El CH4 del gas natural mostra un major empobriment de 13C quan és d’origen biogènic que no pas sí és termogènic. En termes generals, el CH4 atmosfèric experimenta en la darrera dècada una tendència a l’empobriment en 13C passant de valors de -4,71% a -4,74%.
Monòxid de dinitrogen (N2O)
L’òxid nitrós (N2O) contribueix a un 6% de l’efecte hivernacle dels gasos de llarga residència. El 60% de les emissions són naturals (oceans, sòls), i un 40% són antropogèniques (crema de biomassa, ús de fertilitzants, diversos processos industrials).
La taxa d’augment del 2017-2018 és de 0,0012 ppm. Si els nivells preindustrials eren de 0,27 ppm, ara se situen en 0,3311 ppm. La taxa d’augment experimenta actualment una acceleració, potser atribuïble a un ús més difós de fertilitzants en agricultura, així com a emissions de sòls exposats a la deposició de nitrogen atmosfèric associada a la contaminació.
Els clorofluorocarbonis i altres gasos halogenats
Un 11% de l’efecte hivernacle és atribuït a diversos gasos halogenats. Els clorofluorocarbonis (CFCs) són més coneguts pel seu efecte destructor sobre els nivells d’ozó estratosfèric (la capa d’O3). Aquests gasos, d’origen industrial (indústria del fred, etc.), han estat limitats des de fa dècades per aquesta raó. En termes generals, la seva concentració atmosfèrica, gràcies a aquestes prohibicions, tendeix a disminuir. En són excepcions alguns hidroclorofluorocarbonis (HCFCs) i hidrofluorocarbonis (HFCs), la concentració dels quals augmenta a fort ritme. També augmenten les concentracions atmosfèriques d’hexafluorur de sofre (SF6), degut a les emissions de la indústria química, ja que es fa servir com a aïllant elèctric en equipaments de distribució d’energia.
Alguns gasos atmosfèrics de baix temps de residència contribueixen també a l’efecte hivernacles. És el cas de l’ozó troposfèric, component de la boira fotoquímica, però també del monòxid de carboni (CO), d’òxids de nitrogen diferents del N2O i de compostos orgànics volàtils. La matèria particulada en suspensió, si bé no entra en el compartiment de gasos, sí pot contribuir a l’efecte hivernacle. Finalment, el vapor d’aigua és el principal responsable de l’efecte hivernacle terrestre, si bé no entra en aquestes consideracions més les fluctuacions locals i temporals que experimenta, i pel fet de no mostrar cap tendència secular com sí passa amb el CO2, el CH4 o el N2O.
Lligams:
– Comunicat de premsa de l’Organització Meteorològica Mundial
