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Inyección de aerosoles estratosféricos
La inyección de aerosoles estratosféricos (SAI) es una idea para crear una capa de diminutas partículas reflectantes en lo alto de la atmósfera para reflejar una pequeña cantidad de luz solar. Los investigadores tienen pocas dudas de que la aplicación de esta idea reduciría las temperaturas a nivel mundial. Pero aunque podría limitar algunos daños del cambio climático, también introduciría nuevos riesgos y plantearía serios desafíos.
Principales conclusiones
- Los científicos confían en que la adición de partículas reflectantes a la estratosfera podría detener o incluso revertir el calentamiento global y reducir los riesgos climáticos asociados con el calentamiento.
- Sin embargo, dependiendo de cómo se implemente, la SAI aumentaría algunos riesgos climáticos en algunos lugares y podría tener efectos secundarios importantes.
- Implementar la SAI y cómo hacerlo sería una opción con consecuencias globales de gran alcance y que presenta desafíos y riesgos sustanciales.
La erupción del Monte Pinatubo en Filipinas en 1991 fue una de las mayores erupciones volcánicas que el mundo haya visto en siglos. También constituyó una demostración convincente del potencial de las diminutas partículas suspendidas en el aire para alterar el clima, conocidas como aerosoles.
La erupción del Pinatubo fue tan explosiva que su penacho alcanzó una altura de más de 40 km y penetró profundamente en la estratosfera, la capa estable de la atmósfera situada por encima de la mayoría de las nubes y que alberga la capa protectora de ozono. Allí, entre 14 y 20 millones de toneladas de dióxido de azufre del penacho del Pinatubo se esparcieron por los trópicos y ambos hemisferios,1 formando innumerables gotas microscópicas de ácido sulfúrico y agua, conocidas como partículas de aerosol de sulfato.
Esta delgada capa global de aerosol reflejó alrededor del 1% de la luz solar entrante durante aproximadamente un año,2 actuando como una sombrilla. El cielo era un poco más blanco y las puestas de sol un poco más brillantes mientras duró. Las temperaturas mundiales descendieron alrededor de 0.5°C en el año siguiente a la erupción del Pinatubo, pero habrían descendido aún más si esta capa hubiera persistido.
La SAI es técnicamente viable
La SAI es una idea para bajar las temperaturas globales de forma similar a esas grandes erupciones volcánicas. Mediante la creación de una capa de partículas de aerosol continuamente repuesta en la estratosfera, se espera poder reducir los impactos climáticos asociados al aumento de las temperaturas.
Con el Acuerdo de París, todos los países se comprometieron a reducir sus emisiones de gases de efecto invernadero, pero estos compromisos no serán suficientes para limitar el calentamiento a 1.5 °C por encima del nivel preindustrial. Los análisis del Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente sugieren que, incluso si se cumplen los compromisos para 2030, el mundo va camino de alcanzar cerca de 2.5°C de calentamiento a finales de siglo.
Reflejar alrededor del 1% de la luz solar entrante de vuelta al espacio sería suficiente para compensar esa diferencia de 1°C.3 Para conseguirlo utilizando la SAI sería necesario liberar unos 12 millones de toneladas de dióxido de azufre a la estratosfera cada año.4
Aunque existe incertidumbre sobre cuánto enfriamiento se produciría por cada millón de toneladas de dióxido de azufre liberado, no cabe duda de que la liberación de este material en la estratosfera formaría una capa reflectante de partículas y que esto enfriaría el planeta.5
También hay pocas dudas de que esto sería posible técnicamente. Para producir una capa estratosférica global de partículas de aerosol sería necesario liberar material a una altura de unos 20 km en los trópicos o subtrópicos.6 Esta altura está muy por encima de la que pueden volar la mayoría de los aviones, pero las evaluaciones de ingeniería coinciden en sugerir que podría lograrse utilizando nuevos aviones de gran altitud especialmente diseñados para ello.6,7
Inyección estratosférica de aerosoles
La inyección estratosférica de aerosoles (IEA), una idea para reducir la temperatura global dispersando diminutas partículas en la estratosfera para reflejar una pequeña fracción de la luz solar. Estas partículas reflectantes permanecerían en la estratosfera entre 1 y 2 años, en lugar de los pocos días que durarían en la baja atmósfera, porque la estratosfera es estable y seca.
SAI would be a global intervention.
Wherever particles were released in the stratosphere, strong winds would spread them out east-west around the world and then towards the poles.
Sunlight
The stable stratosphere
The stratosphere is dry and the temperature increases with height. As a result, there are very few clouds in the stratosphere and it is stable. This means particles can persist for a few years before they eventually drop into the troposphere.
Warmer air
Cooler air
The turbulent troposphere
The lowermost part of the atmosphere, the troposphere, is turbulent and humid. Particles remain in the troposphere for only a few days before they either settle to the ground or are caught up in clouds and rained out.
Warm air
Cool air
Stratospheric aerosol injection
Stratospheric aerosol injection (SAI) is an idea to lower the global temperature by dispersing tiny particles in the stratosphere to reflect a small fraction of sunlight. These reflective particles would remain in the stratosphere for 1-2 years, rather than the few days they would last in the lower atmosphere, because the stratosphere is stable and dry.
SAI would be a global intervention.
Wherever particles were released in the stratosphere, strong winds would spread them out east-west around the world and then towards the poles.
Sunlight
Warmer air
The stable stratosphere
The stratosphere is dry and the temperature increases with height. As a result, there are very few clouds in the stratosphere and it is stable. This means particles can persist for a few years before they eventually drop into the troposphere.
Cooler air
The turbulent troposphere
Warm air
The lowermost part of the atmosphere, the troposphere, is turbulent and humid. Particles remain in the troposphere for only a few days before they either settle to the ground or are caught up in clouds and rained out.
Cool air
Stratospheric aerosol injection (SAI) is an idea to lower the global temperature by dispersing tiny particles in the stratosphere to reflect a small fraction of sunlight. These reflective particles would remain in the stratosphere for 1-2 years, rather than the few days they would last in the lower atmosphere, because the stratosphere is stable and dry.
SAI would be a global intervention.
Wherever particles were released in the stratosphere, strong winds would spread them out east-west around the world and then towards the poles.
Sunlight
The stable stratosphere
The stratosphere is dry and the temperature increases with height. As a result, there are very few clouds in the stratosphere and it is stable. This means particles can persist for a few years before they eventually drop into the troposphere.
Warmer air
Cooler air
The turbulent troposphere
The lowermost part of the atmosphere, the troposphere, is turbulent and humid. Particles remain in the troposphere for only a few days before they either settle to the ground or are caught up in clouds and rained out.
Cool air
Warm air
Los impactos ambientales de la SAI
La SAI no solo podría reducir la temperatura promedio global, sino que, al ajustar las ubicaciones y las cantidades de material liberado, podría enfriar el planeta de manera más o menos uniforme.8 Muchos de los riesgos del cambio climático están estrechamente relacionados con el aumento de las temperaturas y, por lo tanto, al enfriar uniformemente el planeta, la SAI podría reducir esos riesgos. Por ejemplo, calor y lluvia extremos,9 el derretimiento del hielo marino y del permafrost,10 y el aumento del nivel del mar11,12 se prevé que se reduzcan en la mayoría de los lugares, si no en todos.
Sin embargo, la SAI no pudo compensar tan bien todos los aspectos del cambio climático. En particular, el ciclo hidrológico mundial sería notablemente diferente si se implementara la SAI.13 Si bien los estudios de modelización climática sugieren que la variación global de las precipitaciones con SAI sería menor que con el cambio climático por sí solo, en algunas regiones se producirían más cambios que podrían resultar perjudiciales.14
Además de compensar de manera imperfecta los efectos del cambio climático, la SAI tendría varios efectos secundarios.
Cualquier material liberado en la estratosfera volvería a caer a la Tierra en un par de años, lo que requeriría liberaciones constantes para mantener el efecto de enfriamiento. Si se utilizaran sulfatos, se agravaría la lluvia ácida, aunque sólo agravaría parcialmente el problema existente.
Una capa persistente de sulfato también cambiaría la estratosfera. Las partículas no solo reflejarían la luz hacia el espacio, sino que también la dispersarían, haciendo que el cielo fuera un poco más brumoso. También absorberían calor, calentando la estratosfera y cambiando los patrones del viento estratosférico.15
La SAI añadiría partículas a la estratosfera, lo que cambiaría su química y afectaría a la capa de ozono, que protege al mundo de los dañinos rayos ultravioleta. Si se utilizaran partículas de sulfato, esto podría ralentizar la recuperación del agujero de ozono hasta varias décadas.4
Estos efectos secundarios están motivando la investigación de partículas alternativas para la SAI que podrían no tener los mismos problemas.16 Por ejemplo, partículas como la calcita (polvo de tiza) podrían reflejar la luz, pero sin afectar tanto a la capa de ozono. Sin embargo, se sabe mucho menos acerca de estas alternativas.
La SAI no abordaría las causas subyacentes del cambio climático
El mundo se está calentando principalmente debido a la acumulación de gases de efecto invernadero en la atmósfera y la SAI haría poco para cambiar esta situación.17 Tampoco cambiaría directamente los efectos de la acumulación de dióxido de carbono en los océanos, lo que los acidifica y perjudica a los océanos ecosistemas.
Sin embargo, existe la preocupación de que el desarrollo y la implementación de métodos de reflexión de la luz solar como la SAI, puedan socavar los esfuerzos para reducir las emisiones, una preocupación conocida como «riesgo moral» o un desplazamiento por mitigación. Esto conduciría a una mayor acidificación de los océanos y, en general, a una mayor cantidad de calentamiento global para compensar o perdurar.
Además, el efecto de enfriamiento de las partículas en la estratosfera dura solo un par de años, mientras que el efecto de calentamiento del dióxido de carbono disminuiría lentamente a lo largo de miles de años.18 Si la implementación de la SAI a gran escala se detuviera repentinamente, se produciría un calentamiento rápido, lo que comúnmente se conoce como «choque de terminación».19 Por lo tanto, la implementación de la SAI a gran escala implicaría un compromiso a largo plazo.
Decidir si implementar la SAI y cómo
La SAI parece ofrecer un medio técnicamente factible de detener el aumento de las temperaturas, lo que podría reducir muchos riesgos climáticos y, al mismo tiempo, empeorar algunos riesgos en algunos lugares. Esto significa que decidir si implementar la SAI y cómo hacerlo tendría impactos globales e implicaciones de gran alcance.
¿Qué principios éticos deberían dar forma a tales decisiones? ¿Los impactos del cambio climático justifican esta interferencia en el sistema climático? ¿Qué obligaciones tendrían quienes despliegan la SAI con quienes se ven perjudicados por ella?
Si bien puede haber respuestas ideales a estas preguntas, los importantes desafíos de gobernanza pueden dificultar su implementación en el mundo real. ¿Qué países participarían en las decisiones sobre el despliegue y qué influirá en sus elecciones? ¿Qué riesgos geopolíticos podría conllevar la SAI, si la persigue unilateralmente una estrecha coalición de países?
La toma de decisiones acertadas sobre la SAI y otros métodos de reflexión de la luz solar requerirá una consideración cuidadosa de estas y otras preguntas difíciles, y un esfuerzo cooperativo para encontrar respuestas.
Preguntas abiertas
- ¿Qué regiones pueden ganar y perder con la SAI, y cómo se compara eso con los ganadores y perdedores del cambio climático?
- ¿Podrían las partículas de aerosol alternativas, como la calcita, reducir los efectos secundarios y los riesgos en comparación con las partículas de sulfato?
- ¿Cómo podrían los países cooperar en la investigación sobre la SAI y tomar decisiones informadas sobre si desarrollarla e implementarla en el futuro y cómo?
Háganos una pregunta
Notas finales
- Stenchikov G, Ukhov A, Osipov S y otros (2021). ¿Cómo llega una nube volcánica del tamaño de un pinatubo a la estratosfera media? Atmósferas rojas de J Geophys. 126 (10): e2020JD033829. https://doi.org/10.1029/2020JD033829
- La erupción del Pinatubo aumentó la profundidad óptica de los aerosoles (una medida de la cantidad de luz que bloquean los aerosoles en la atmósfera) en aproximadamente un 0.1,20, lo que corresponde aproximadamente a una disminución de la luz solar entrante en un 1%. 21
- Visioni D, MacMartin DG, Kravitz B y otros (2021). Identificar las fuentes de incertidumbre en las simulaciones de modelos climáticos de la modificación de la radiación solar con las simulaciones del Proyecto de Intercomparación de Modelos de Geoingeniería G6Sulfur y G6Solar (GeoMIP). Física química atmosférica. 21 (13) :10039—63. https://doi.org/10.5194/acp-21-10039-2021
- Haywood J, Tilmes S, Keutsch F y col. (2022). Capítulo 6: La inyección de aerosoles estratosféricos y su posible efecto en la capa de ozono estratosférico. En: Evaluación científica del agotamiento de la capa de ozono 2022. págs. 325 a 375. https://csl.noaa.gov/assessments/ozone/2022/downloads/Chapter6_2022OzoneAssessment.pdf
- Kravitz B, director general MacMartin (2020). La incertidumbre y la base de la confianza en la investigación de la geoingeniería solar. Revista Nature Earth & Environment. 1(1):64-75. https://doi.org/10.1038/s43017-019-0004-7
- Smith W. (2020). El coste de la inyección de aerosoles estratosféricos hasta 2100. Cartas de investigación medioambiental. 15(11):114004. https://doi.org/10.1088/1748-9326/aba7e7
- Lockley A, MacMartin D, Hunt H. (2020). Actualización sobre cuestiones de ingeniería relacionadas con la inyección de aerosoles estratosféricos para geoingeniería. Comunicaciones de investigación ambiental. 2(8):082001. https://doi.org/10.1088/2515-7620/aba944
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- Al reducir las temperaturas globales, la SAI podría mejorar la absorción y retención de carbono por la tierra y el océano,22 por ejemplo, al reducir la liberación de carbono del deshielo del permafrost.10
- Archer D, Eby M, Brovkin V y otros (2009). Vida útil atmosférica del dióxido de carbono de los combustibles fósiles. Revisión anual de las ciencias terrestres y planetarias. 37(1):117-34. https://doi.org/10.1146/annurev.earth.031208.100206
- Parker A, Irvine PJ. (2018). El riesgo de choque de terminación provocado por la geoingeniería solar. El futuro de la Tierra. 6(3):456-67. https://doi.org/10.1002/2017EF000735
- Long CS, Stowe LL. (1994). Uso de la NOAA/AVHRR para estudiar los espesores ópticos de los aerosoles estratosféricos después del monte. Erupción del Pinatubo. Cartas de investigación geofísica. 21(20):2215-8. https://doi.org/10.1029/94GL01322
- Visioni D, MacMartin DG, Kravitz B. (2021). ¿La puesta del sol es un buen indicador de la geoingeniería de los sulfatos estratosféricos? Revista de investigación geofísica: atmósferas. 126 (5) :e2020JD033952. https://doi.org/10.1029/2020JD033952
- Tjiputra JF, Grini A., Lee H. (2016). Impacto de la futura inyección idealizada de aerosoles estratosféricos en los ciclos del carbono oceánico y terrestre a gran escala. Revista de investigación geofísica: Biogeociencias. 121(1):2-7. https://doi.org/10.1002/2015JG003045
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