El ciclo global del carbono

Descripción general

El carbono se mueve continuamente a través de los reservorios en escalas de tiempo que van desde horas hasta millones de años. La fotosíntesis, la respiración, la descomposición, el intercambio oceánico, la erosión, la sedimentación, el vulcanismo y la combustión contribuyen a este sistema conectado.

Fundamentos técnicos

El ciclo del carbono se cuantifica como reservorios conectados por flujos brutos y netos. El dióxido de carbono atmosférico se intercambia rápidamente con la vegetación y la superficie del océano, mientras que la materia orgánica del suelo, las aguas profundas, los sedimentos y las rocas almacenan carbono en escalas de tiempo más largas. La absorción oceánica combina el intercambio de gases, la química de los carbonatos, la exportación y la circulación biológica. En la tierra, la producción primaria bruta se ve compensada por la respiración vegetal y microbiana. La erosión por silicatos y el entierro de carbonatos proporcionan una lenta retroalimentación que regula el clima, mientras que el vulcanismo y el metamorfismo devuelven carbono geológico al sistema atmósfera-océano.

Cómo funciona

Los intercambios rápidos vinculan la atmósfera, la parte superior del océano y la biosfera. Los procesos geológicos más lentos almacenan carbono en sedimentos y rocas. La extracción y combustión humana de material de transferencia de carbono fósil desde reservorios a largo plazo al sistema activo atmósfera-océano mucho más rápido de lo que compensan los procesos de eliminación geológica.

Métodos de medición e investigación

Los investigadores limitan los flujos utilizando redes de concentración atmosférica, proporciones de isótopos de carbono, estudios oceánicos, torres de covarianza de remolinos, inventarios forestales y observaciones satelitales. Los modelos inversos infieren fuentes y sumideros espaciales a partir de datos de transporte y concentración, mientras que los modelos del sistema terrestre combinan la biogeoquímica con el clima. El carbono-13 ayuda a separar las influencias terrestres y fósiles, y el radiocarbono distingue el carbono intercambiado recientemente de las fuentes fósiles antiguas. Los presupuestos deben conciliar las estimaciones independientes con la incertidumbre y evitar la doble contabilización. No se puede asumir que la absorción del ecosistema local es permanente cuando el fuego, las cosechas, la sequía o el cambio de uso de la tierra pueden revertirla.

Ideas clave

• Un gran intercambio bruto puede coexistir con un flujo neto mucho menor.
• Los sumideros terrestres y oceánicos absorben parte, pero no todas, de las emisiones humanas de carbono.
• La durabilidad del almacenamiento de carbono difiere mucho entre bosques, suelos, océanos y rocas.

Frontera de investigación actual

La investigación actual examina la saturación de los sumideros, el deshielo del permafrost, las turberas, la acidificación de los océanos y la durabilidad de la eliminación mediante ingeniería. El calentamiento cambia la respiración, la estratificación y el suministro de nutrientes, produciendo retroalimentaciones cuya magnitud varía según la región y la escala de tiempo. Los métodos de eliminación de dióxido de carbono difieren en adicionalidad, fuga, monitoreo y vida útil de almacenamiento; una tonelada almacenada temporalmente en la vegetación no es físicamente equivalente al carbono mineralizado. El metano y otros gases de efecto invernadero interactúan con el clima, pero requieren vidas y métricas separadas. Por lo tanto, una evaluación confiable de la mitigación combina la contabilidad del carbono con las limitaciones energéticas, de biodiversidad, hídricas y sociales.

Por qué es importante

El ciclo del carbono regula el clima, la química de los océanos y la productividad biológica. La medición de fuentes y sumideros respalda la atribución climática, la elaboración de presupuestos y la evaluación de estrategias de mitigación.

Límites y preguntas abiertas

La retroalimentación puede debilitar o fortalecer los sumideros naturales a medida que cambia el clima. La contabilidad del carbono debe distinguir la absorción temporal del almacenamiento duradero y evitar tratar todos los átomos o ecosistemas de carbono como intercambiables.