COCCON-España: Hacia un Sistema Integrado de Observación de Gases de Efecto Invernadero en España

Omaira García¹, Noémie Taquet², Eliezer Sepúlveda², Ramón Ramos¹ y Carlos Torres¹

¹Agencia Estatal de Meteorología, Centro de Investigación Atmosférica de Izaña (CIAI), Tenerife

²TRAGSATEC, Madrid

Gases de Efecto Invernadero y Calentamiento Global

Las diferentes observaciones y registros meteorológicos a nivel global indican, unívocamente, que la temperatura media del planeta ha aumentado 1ºC en el último siglo, produciéndose una rápida aceleración a partir de la década de 1980. Este calentamiento no es uniforme ni espacial ni temporalmente, existiendo zonas especialmente vulnerables como las de alta montaña o las cercanas al Ártico, las cuales duplican la media global llegando a superar los 3ºC en los meses de invierno. El consenso a nivel científico es prácticamente unánime, como recogen los diferentes informes científico-técnicos que el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (en adelante IPCC) ha elaborado desde su creación en 1988 por la Organización Meteorológica Mundial (en adelante OMM) y el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente. Estos informes reconocen, por una parte, que el calentamiento en el sistema climático es inequívoco, siendo inducido principalmente por las actividades humanas y, por otra parte, establece la necesidad de reducir las emisiones atmosféricas de Gases de Efecto Invernadero (en adelante GEI) sustancial y sostenidamente, como principales causantes del calentamiento observado [IPCC, 2022]. 

Figura 1: Serie temporal (1880-2020) de la media global de la concentración atmosférica de dióxido de carbono (CO₂) y de la anomalía de temperatura atmosférica. 

La relación prácticamente lineal que se ha observado desde la era preindustrial hasta la actualidad entre el incremento de la temperatura global y las emisiones acumuladas en la atmósfera de dióxido de carbono (CO₂), principal GEI, no deja lugar a dudas (Figura 1). A la misma velocidad que ha aumentado la temperatura, la concentración atmosférica de CO₂ ha pasado de algo menos de 300 partes por millón (ppm) en la era preindustrial a superar actualmente los 400 ppm a nivel global, aunque los valores regionales son mayores. Los registros continuos de estaciones de fondo (en condiciones muy limpias de la atmósfera) del Programa de Vigilancia Global de la OMM, como el Observatorio de Izaña en Tenerife (España) o el de Mauna Loa en Hawái (EE.UU.), muestran de forma simultánea que ya se han superado los 423 ppm en la primavera de 2023. Estos récords sin precedentes en los últimos 3 millones de años se batirán primavera tras primavera en los próximos años, conduciendo a un aumento cada vez más rápido de la temperatura de nuestro planeta. Según el último informe del IPCC [IPCC, 2022], 450 ppm es el umbral al que tendríamos que restringir la concentración de CO₂ en la atmósfera para limitar el calentamiento global por debajo de los 2ºC en el presente siglo respecto a la era preindustrial. Así lo recoge el Acuerdo de París, aprobado en 2015, que supuso un compromiso mundial sin precedentes para mantener el aumento global de la temperatura durante este siglo por debajo de 2ºC con respecto a los niveles preindustriales.

Sistemas de Observación de Gases de Efecto Invernadero

En este contexto, es crítico establecer redes para la monitorización de los distintos componentes del sistema climático, y específicamente de GEI, identificando las fuentes de emisión y su magnitud, así como determinando la respuesta del sistema a estos aportes extras. Además, estas medidas son indispensables para disponer de estimaciones más precisas de las proyecciones de cambio climático, constituyendo, por tanto, la base del desarrollo de políticas efectivas y eficientes de mitigación y adaptación al cambio climático.

Actualmente, a nivel mundial, existen varios programas y redes con base en tierra que recopilan y archivan diversas observaciones atmosféricas de los principales GEI: concentraciones puntuales, isótopos y flujos turbulentos (GAW, ESRL e ICOS-ERIC), cantidades totales en la columna atmosférica (TCCON, NDACC y COCCON); y perfiles verticales basados en globos (Air-Core). Sin embargo, tal y como recoge el último informe de la Comisión Europea en el contexto del sistema Monitoring&Verification Support (MVS) para la monitorización de las emisiones antropogénicas de dióxido de carbono (CO₂), que está siendo diseñado y desarrollado por Copernicus y conocido como Green Report [Pinty et al., 2019], estas redes no cumplen con todos los requisitos operativos para el sistema Copernicus CO₂MVS debido a la falta de observaciones en áreas urbanas/industriales y otras fuentes importantes de emisión. En particular, el sistema CO₂MVS establece como prioritario disponer de medidas desde tierra a nivel europeo de la columna de CO₂, además de otros gases traza, para validar las observaciones satelitales del futuro componente espacial de Copernicus (Copernicus Sentinels CO₂ Monitoring Constellation). Estas medidas son fundamentales asimismo para diferentes misiones satelitales ya en marcha focalizadas en GEI (EUMETSAT/IASI, ESA/Tropomi, NASA/OCO-II, NASA/OCO-III, JAXA/GOSAT).

A nivel nacional, existe un vacío observacional de concentraciones atmosféricas de los principales GEI. La única estación que actualmente contribuye de forma continua a programas y redes de monitorización, internacionalmente reconocidas, es el Observatorio Atmosférico de Izaña (IZO), gestionado por el Centro de Investigación Atmosférica de Izaña (CIAI) dependiente de la Agencia Estatal de Meteorología (AEMET). IZO cuenta con un complejo programa de observación de GEI, perteneciendo al programa de GAW de la Organización Meteorológica Mundial (OMM) desde 1982, al ESRL-NOAA desde 1991, a las redes NDACC, TCCON y COCCON desde 1999, 2007 y 2018, respectivamente, y a ICOS-ERIC desde mayo de 2023.

Desde 2021 AEMET coordina las actividades y la contribución española a ICOS-ERIC, cuyo objetivo es la monitorización en todo el continente europeo y los océanos adyacentes de GEI y gases asociados al ciclo del carbono. Dentro del nodo español de ICOS-ERIC (ICOS-España), el Centro de Experimentación de El Arenosillo (CEDEA), dependiente del Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA), es la única estación que actualmente está en proceso de acreditación, como estación atmosférica.

COCCON-España

La red nacional COCCON-España pretende cubrir la falta latente de observaciones atmosféricas de GEI en España a través de la implantación de una red de estaciones para su medida a escala nacional. Esta actividad, coordinada por AEMET, se enmarca en el proyecto de modernización de las redes de observación y digitalización de los procesos de producción para el desarrollo de servicios meteorológicos inteligentes en un contexto de cambio climático (C05.I03.P51), que se integra en el Plan de Recuperación, Transformación y Resiliencia (PRTR) del Gobierno de España, a financiar con los fondos aprobados por el Consejo Europeo del 21 de julio de 2020, para hacer frente a las consecuencias de la pandemia internacional provocada por la COVID-19.

La red COCCON-España estará conformada inicialmente por doce estaciones para la medida de los principales GEI, cuyas localizaciones potenciales se muestran en la Figura 2. Estos emplazamientos han sido seleccionados atendiendo a su ubicación en las principales zonas fuentes de emisión de GEI urbano/industriales (i.e., Madrid y Barcelona), así como en ambientes de fondo, bajo diferentes condiciones de reflectancia superficial para su posible aplicación en la validación de medidas satelitales (i.e., el CEDEA-INTA, la Plataforma Solar de Almería, el CIBA, IZO o el Observatorio de Santa Cruz de Tenerife). Además, se ha perseguido que cubran una distribución geográfica homogénea, representativa de los máximos gradientes latitudinales en España.

Tal y como recoge el informe científico del Grupo de Expertos In Situ de EIONET de la Agencia Europea del Medioambiente [Matthews et al., 2020], la monitorización de zonas urbanas es crítica ya que, por una parte, son particularmente vulnerables a la contaminación del aire, los fenómenos meteorológicos extremos y los efectos del cambio climático, pero, por otra parte, las áreas urbanas son actualmente los grandes focos de emisión de GEI (concentran aproximadamente el 70% de las emisiones de CO₂ y hasta un 50% de las emisiones globales de GEI). Este informe repasa, además, las diferentes técnicas de medida disponibles en la actualidad para la monitorización de GEI, destacando el papel clave de la técnica de espectrometría de infrarrojo por transformada de Fourier, que empleará COCCON-España. Por ello, como se mencionó anteriormente, COCCON-España también contempla la monitorización de los flujos de emisión de GEI (no solo concentraciones atmosféricas) en zonas clave, como son las áreas metropolitanas de Madrid y Barcelona. Se prevé así la instalación de instrumentación adicional en estas ciudades, perimetrando las zonas metropolitanas para la estimación de sus correspondientes emisiones.

COCCON-España dispondrá de estaciones híbridas combinadas con el nodo nacional de la infraestructura de investigación ICOS-ERIC y proyectos asociados (Figura 2) con el objetivo de establecer la base para un sistema de observación de GEI permanente y consolidado a escala nacional. Por tanto, COCCON-España supondrá una mejora sustancial de los sistemas nacionales de observación de la composición química atmosférica, incorporando variables climáticas esenciales para la vigilancia y el estudio del sistema climático y la prevención de riesgos climáticos. Además, podrá ser empleada para alimentar modelos numéricos dinámicos y estadísticos que generan las proyecciones, a futuro, de cambio climático. Mejorar nuestro conocimiento actual de las fuentes y sumideros de GEI en España tiene implicaciones directas en el desarrollo y establecimiento de las estrategias nacionales de mitigación y adaptación frente al cambio climático.

Figura 2. Distribución de las estaciones potenciales de la red COCCON-España (en azul y rojo): IZO (Observatorio Atmosférico de Izaña), SCO (Observatorio de Santa Cruz de Tenerife), ARE (Centro de Experimentación de El Arenosillo), PSA (Plataforma Solar de Almería), CIB (Centro de Investigación de la Baja Atmósfera), MAD (Madrid), BAR (Barcelona), y OVI (Oviedo). En magenta, verde y celeste se muestran aquellas estaciones que forman parte de ICOS-España en los segmentos atmosféricos, de ecosistemas y oceánicos, respectivamente.

Referencias

IPCC, Climate Change 2022: Impacts, Adaptation, and Vulnerability. Contribution of Working Group II to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [H.-O. Pörtner, D.C. Roberts, M. Tignor, E.S. Poloczanska, K. Mintenbeck, A. Alegría, M. Craig, S. Langsdorf, S. Löschke, V. Möller, A. Okem, B. Rama (eds.)]. Cambridge University Press. Cambridge University Press, Cambridge, UK and New York, NY, USA, 3056 pp., doi:10.1017/9781009325844, 2022.

Matthews, B., O. E. García, E. Cuevas, W. Spangl, and P. Castro: Report on how EIONET and EEA can contribute to the urban in situ requirements of a future Copernicus anthropogenic CO2 observing system, European Environment Agency (EEA) – Negotiated procedure No EEA/IDM/R0/17/008, 2020.

Pinty B., P. Ciais, D. Dee, H. Dolman, M. Dowell, R. Engelen, K. Holmlund, G. Janssens-Maenhout, Y. Meijer, P. Palmer, M. Scholze, H. Denier van der Gon, M. Heimann, O. Juvyns, A. Kentarchos and H. Zunker, An Operational Anthropogenic CO₂ Emissions Monitoring & Verification Support Capacity – Needs and high level requirements for in situ measurements, doi: 10.2760/182790, European Commission Joint Research Centre, EUR 29817 EN, 2019.

*Esta noticia fue publicada el 21 diciembre, 2023 por aemetblog: https://aemetblog.es/2023/12/21/coccon-espana-hacia-un-sistema-integrado-de-observacion-de-gases-de-efecto-invernadero-en-espana/).