La curva de la prueba de bomba y sus implicaciones para el tiempo de residencia del dióxido de carbono atmosférico: ¿vatios con eso?

Los estudios del carbono 14 en la atmósfera emitido por las pruebas nucleares indican que el modelo de Berna utilizado por el IPCC es inconsistente con prácticamente todos los resultados experimentales informados.

Ensayo invitado de Gösta Pettersson

La curva de Keeling establece que el nivel de dióxido de carbono en la atmósfera ha mostrado un aumento constante a largo plazo desde 1958. Los defensores de la hipótesis del calentamiento global antropogénico (AGW) han atribuido el aumento del nivel de dióxido de carbono a actividades humanas como la combustión de combustibles fósiles y la tierra. cambios de uso. Quienes se oponen a la hipótesis de AGW han argumentado que esto requeriría que el tiempo de renovación del dióxido de carbono atmosférico sea de unos 100 años, lo cual es inconsistente con una multitud de estudios experimentales que indican que el tiempo de renovación es del orden de 10 años.

Desde su constitución en 1988, el Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático (IPCC) de las Naciones Unidas ha ignorado los tiempos de rotación determinados empíricamente, alegando que no tienen relación con la velocidad a la que se eliminan de la atmósfera las emisiones antropogénicas de dióxido de carbono. En cambio, el cuarto informe de evaluación del IPCC argumenta que la eliminación de las emisiones de dióxido de carbono está adecuadamente descrita por el ‘modelo de Berna’, un modelo del ciclo del carbono diseñado por destacados climatólogos de la Universidad de Berna. El modelo de Berna se basa en el presunción que los crecientes niveles de dióxido de carbono atmosférico se derivan exclusivamente de las emisiones antropogénicas. Ajustado para ajustarse a la curva de Keeling, el modelo prescribe que la relajación de un pulso de emisión de dióxido de carbono es multifásica con componentes lentos que reflejan una transferencia lenta de dióxido de carbono desde la superficie oceánica a las regiones de aguas profundas. El problema es que las observaciones empíricas nos cuentan una historia completamente diferente.

Las pruebas de armas nucleares a principios de la década de 1960 iniciaron un experimento de trazador científicamente ideal que describe la cinética de eliminación de un exceso de dióxido de carbono en el aire. Cuando cesaron las pruebas de bombas atmosféricas en 1963, habían elevado el nivel de dióxido de carbono C14 en el aire a casi el doble de su valor de fondo original. La relajación de este pulso de exceso de dióxido de carbono C14 ahora se ha monitoreado durante cincuenta años. Los resultados representativos que proporcionan registros experimentales directos de más del 95 % del proceso de relajación se muestran en la figura 1.

Figura 1. Relajación del exceso de dióxido de carbono C14 en el aire producido por las pruebas atmosféricas de armas nucleares antes de que cesaran las pruebas en 1963

El IPCC ha ignorado los datos de la prueba de bomba en la Fig. 1 (que se refieren a la relación C14/C12), argumentando que “una perturbación atmosférica en la relación isotópica desaparece mucho más rápido que la perturbación en el número de átomos de C14”. Ese argumento no se puede seguir y ciertamente es incorrecto. La Fig. 2 muestra los datos de la Fig. 1 después de cambiar la escala y corregir los efectos menores de dilución causados ​​por el aumento de la concentración atmosférica de dióxido de carbono C12 durante el período de tiempo examinado.

Figura 2. La curva más explosiva. Relajación observada experimentalmente del dióxido de carbono C14 (negro) en comparación con las descripciones modelo del proceso.

La serie resultante de puntos experimentales (datos negros en la Fig. 2) describe la desaparición de «la perturbación en el número de átomos de C14», es casi indistinguible de los datos de la Fig. 1, y se denominará «curva de prueba de bomba». ‘.

Para llamar la atención sobre la curva de prueba de bombas y sus importantes implicaciones, he hecho público un trilogía de estrictos análisis cinéticos de reacción que abordan los controvertidos puntos de vista expresados ​​sobre la interpretación de la curva de Keeling por los defensores y los opositores de la hipótesis AGW.

(Nota: los enlaces a los tres documentos también se encuentran a continuación)

Papel 1 en la trilogía aclara que

una. La curva de prueba de bomba proporciona un registro empírico de más del 95% de la relajación del dióxido de carbono C14 en el aire. Dado que los efectos del isótopo de carbono cinético son pequeños, la curva de prueba de bomba puede considerarse representativa de la relajación de los pulsos de emisión de dióxido de carbono en general.

b. El proceso de relajación se ajusta a una relación monoexponencial (curva roja en la Fig. 2) y, por lo tanto, se puede describir en términos de un solo tiempo de relajación (tiempo de rotación). No existe una razón cinéticamente válida para ignorar las estimaciones experimentales informadas (5 a 14 años) de este tiempo de relajación.

C. El carácter exponencial de la relajación implica que la tasa de remoción de C14 ha sido proporcional a la cantidad de C14. Esto significa que el 95% observado del proceso de relajación ha sido gobernado por la concentración atmosférica de dióxido de carbono C14 de acuerdo con la ley de acción de masas, sin ninguna contribución detectable de eventos oceánicos lentos.

d. Las prescripciones del modelo de Berna (curva azul en la Fig. 2) son inconsistentes con las observaciones que se han hecho y subestiman gravemente tanto la tasa como el alcance de la eliminación de las emisiones antropogénicas de dióxido de carbono. Sobre la base de las predicciones del modelo de Berna, el IPCC afirma que se necesitan algunos cientos de años antes de que el primer 80 % de las emisiones antropogénicas de dióxido de carbono se eliminen del aire. La curva de prueba de bombas muestra que lleva menos de 25 años.

Papel 2 en la trilogía utiliza las relaciones cinéticas derivadas de la curva de prueba de bomba para calcular cuánto se ha visto afectado el nivel de dióxido de carbono atmosférico por las emisiones de dióxido de carbono antropogénico desde 1850. Los resultados muestran que solo la mitad de la tendencia a largo plazo de la curva de Keeling hacia el aumento de los niveles de dióxido de carbono proviene de emisiones antropogénicas.

Los modeladores climáticos utilizan habitualmente el modelo de Berna y otros modelos del ciclo del carbono ajustados para ajustarse a la curva de Keeling para obtener estimaciones de entrada de los niveles futuros de dióxido de carbono para los escenarios de emisiones postulados. El documento 2 muestra que las estimaciones así obtenidas exageran las contribuciones hechas por el hombre a los niveles futuros de dióxido de carbono (y las consiguientes temperaturas globales) por factores de 3 a 14 para escenarios de emisión representativos y períodos de tiempo que se extienden hasta el año 2100 o más. Para los valores de los parámetros respaldados empíricamente, las proyecciones del modelo climático en realidad proporcionan evidencia de que el calentamiento global debido a las emisiones de dióxido de carbono fósil se mantendrá dentro de límites aceptables.

Papel 3 en la trilogía llama la atención sobre el hecho de que el agua caliente contiene menos dióxido de carbono disuelto que el agua fría. Esto significa que el calentamiento global durante el siglo 2000 por necesidad ha llevado a una liberación térmica de dióxido de carbono de la hidrosfera. Usando un modelo cinético aire-océano, la fuerza de este efecto térmico puede estimarse mediante el análisis de la dependencia de la temperatura de las fluctuaciones plurianuales de la curva de Keeling y describirse en términos de energía de activación para el proceso de desgasificación.

Para los valores de los parámetros estimados empíricamente obtenidos de acuerdo con el Documento 1 y el Documento 3, el modelo muestra que la desgasificación térmica y las emisiones antropogénicas han proporcionado contribuciones aproximadamente iguales al aumento de los niveles de dióxido de carbono durante el período examinado 1850-2010. Durante las últimas dos décadas, las contribuciones de la desgasificación térmica han sido casi un 40 % mayores que las de las emisiones antropogénicas. Esto se ilustra con los datos del modelo en la Fig. 3, que también indican que la curva de Keeling se puede explicar cuantitativamente en términos de los efectos combinados de la desgasificación térmica y las emisiones antropogénicas.

Figura 3. Variación del nivel de dióxido de carbono atmosférico, como lo indican los datos empíricos (verde) y el modelo descrito en el Documento 3 (rojo). Las curvas azul y negra muestran las contribuciones proporcionadas por la desgasificación térmica y las emisiones, respectivamente.

Los resultados de la Fig. 3 exigen una revisión drástica del presupuesto del ciclo del carbono presentado por el IPCC. En particular, el ‘sumidero faltante’ ampliamente discutido (llamado ‘sumidero terrestre residual’ en el cuarto informe del IPCC) puede identificarse como la hidrosfera; la cantidad de emisiones absorbidas por los océanos ha sido gravemente subestimada por el IPCC debido al descuido de la desgasificación térmica. Además, la fuerza del efecto de desgasificación térmica coloca a los modeladores climáticos en la delicada situación de que deben saber cuáles serán las temperaturas futuras antes de poder predecirlas considerando el efecto invernadero causado por los niveles futuros de dióxido de carbono.

Al respaldar el modelo de Berna y modelos similares del ciclo del carbono, el IPCC y los modeladores climáticos han tomado la posición de que la curva de Keeling puede ser presunto para reflejar únicamente las emisiones antropogénicas de dióxido de carbono. Los resultados del Documento 1–3 muestran que esta suposición es inconsistente con prácticamente todos los resultados experimentales informados que tienen una relación directa con la cinética de relajación del dióxido de carbono atmosférico. Mientras los modeladores climáticos continúen ignorando la información empírica disponible sobre la liberación de gases térmicos y sobre la cinética de relajación del dióxido de carbono en el aire, las predicciones de sus modelos seguirán siendo demasiado sesgadas para proporcionar inferencias de interés científico o político significativo.

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Gösta Pettersson es profesor jubilado de bioquímica en la Universidad de Lund (Suecia) y anterior editor del European Journal of Biochemistry como experto en cinética de reacción y modelado matemático. Mi investigación científica se ha centrado en la fijación de dióxido de carbono por parte de las plantas, lo que me ha familiarizado con la investigación del ciclo del carbono realizada por climatólogos y otros.

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