El artículo científico final de un científico de la NASA, publicado póstumamente este mes, revela nuevos conocimientos sobre uno de los desafíos más complejos del clima de la Tierra:comprender y predecir los niveles atmosféricos futuros de gases de efecto invernadero y el papel del océano y la tierra en la determinación de esos niveles.

Un artículo publicado en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias fue dirigido por Piers J. Sellers, ex director de la División de Ciencias de la Tierra en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, que murió en diciembre de 2016. Sellers era un científico de la Tierra en la NASA Goddard y más tarde un astronauta que voló en tres misiones del transbordador espacial.

El documento incluye un mensaje general significativo:la flota internacional actual de satélites está logrando mejoras reales en la medición precisa de los gases de efecto invernadero desde el espacio, pero en el futuro será necesario un sistema de observaciones más sofisticado para comprender y predecir el cambio climático de la Tierra con el nivel de precisión que necesita la sociedad.

Sellers escribió el artículo junto con sus colegas del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA y la Universidad de Oklahoma. El trabajo en el documento comenzó en 2015, y Sellers continuó trabajando con sus colaboradores hasta unas seis semanas antes de su muerte. Continuaron la investigación y redacción del artículo hasta su publicación esta semana.

El documento se centra en el tema que estuvo en el centro de la carrera investigadora de Sellers:la biosfera de la Tierra y sus interacciones con el clima del planeta. En la década de 1980, ayudó a ser pionero en el modelado informático de la vegetación de la Tierra. En el nuevo periódico Vendedores y coautores investigaron "las retroalimentaciones climáticas del ciclo del carbono (la respuesta potencial de los sistemas naturales al cambio climático causado por las emisiones humanas) y presentaron una visión sobre la mejor manera de medir esta respuesta a escala global desde el espacio".

El intercambio de carbono entre la tierra, el océano y el aire juegan un papel muy importante en la determinación de la cantidad de gases de efecto invernadero en la atmósfera, que determinará en gran medida el clima futuro de la Tierra. Pero, hay interacciones complejas en juego. Si bien las emisiones de gases de efecto invernadero causadas por el hombre se están acumulando en la atmósfera, Los ecosistemas terrestres y el océano todavía compensan alrededor del 50 por ciento de todas esas emisiones. A medida que el clima se calienta, los científicos no están seguros de si los bosques y el océano continuarán absorbiendo aproximadamente la mitad de las emisiones, actuando como un sumidero de carbono, o si esta compensación se reduce. o si los sumideros se convierten en fuentes de carbono.

Coautor del artículo David Schimel, científico del JPL y colaborador científico de Sellers desde hace mucho tiempo, dijo que el periódico capturó cómo él, Sellers y los otros coautores vieron este problema científico como uno de los objetivos de investigación críticos para la ciencia de la Tierra de la NASA.

"Todos vimos comprender el futuro de la retroalimentación del ciclo del carbono como uno de los grandes desafíos de la ciencia del cambio climático, "Dijo Schimel.

La comprensión de los científicos sobre cómo los sistemas vivos de la Tierra interactúan con los crecientes niveles atmosféricos de gases de efecto invernadero ha cambiado enormemente en las últimas décadas. dijo el coautor Berrien Moore III, de la Universidad de Oklahoma. Moore ha sido colaborador científico de Sellers y Schimel desde la década de 1980. Dijo eso en ese entonces, los científicos pensaban que el océano absorbía aproximadamente la mitad de las emisiones anuales de carbono, mientras que las plantas en la tierra jugaron un papel mínimo. Los científicos ahora entienden que el océano y la tierra juntos absorben aproximadamente la mitad de todas las emisiones, y el papel del sistema terrestre se ve afectado en gran medida por patrones climáticos a gran escala como El Niño y La Niña. Moore también es el investigador principal de una misión de la NASA llamada GeoCarb, programado para lanzarse en 2022, que controlará los gases de efecto invernadero en gran parte del hemisferio occidental desde una órbita geoestacionaria.

La NASA lanzó el Observatorio Orbital de Carbono-2 (OCO-2) en 2014, y con el avance de las técnicas de medición y modelado por computadora, los científicos están adquiriendo una mejor comprensión de cómo se mueve el carbono a través de la tierra, océano y atmósfera. Este nuevo documento se basa en investigaciones anteriores y se centra en una curiosa cadena de eventos en 2015. Si bien las emisiones humanas de dióxido de carbono se estabilizaron por primera vez en décadas durante ese año, la tasa de crecimiento en las concentraciones atmosféricas de dióxido de carbono se disparó al mismo tiempo.

Esta fue una prueba más de lo que los científicos habían estado reconstruyendo durante años:que una combinación compleja de factores, incluido el clima, sequía, incendios y más, contribuye a los niveles de gases de efecto invernadero en la atmósfera.

Sin embargo, con la nueva combinación de observaciones de OCO-2 y mediciones espaciales de la fluorescencia de las plantas (esencialmente una medida de la fotosíntesis), Los investigadores han comenzado a producir estimaciones más precisas de dónde se absorbió y se liberó el carbono en todo el planeta durante 2015, cuando un El Niño intenso estaba en efecto, en comparación con otros años.

El documento sigue un informe de un taller de 2015 sobre el ciclo del carbono dirigido por Sellers, Schimel, y Moore. Schimel y Moore señalaron que cada uno de los más de 40 participantes en el taller contribuyó a un informe científico final de la reunión, algo poco común. Atribuyeron esto, en parte, al papel inspirador que los vendedores desempeñaron para estimular el pensamiento y la acción.

"Cuando tienes a alguien como Piers en la habitación, hay un efecto magnético, "Dijo Moore." Piers tenía el hombro al volante, así que todo el mundo tenía que ponerse de hombros al volante ".

Schimel y Moore dijeron que el documento del taller presenta una visión de lo que se necesita en un futuro sistema de observación espacial para medir, comprender, y predecir las retroalimentaciones del ciclo del carbono:instrumentos activos y pasivos, y satélites tanto en órbitas terrestres bajas como geoestacionarias alrededor del mundo. En los próximos años, NASA y agencias espaciales en Europa, Japón, y China, todos lanzarán nuevas misiones de monitoreo de gases de efecto invernadero.

"Piers pensó que era absolutamente esencial hacerlo bien, "dijo Schimel, "y esencial para hacerlo más o menos bien la primera vez".

Los autores dedicaron la publicación del artículo a los Vendedores, y en su dedicación hizo referencia a una cita de Winston Churchill citada a menudo por el científico nacido en Gran Bretaña. Escribieron:"P.J.S. abordó el desafío de la ciencia del carbono con el espíritu de una de las citas favoritas de Churchill, 'Las dificultades dominadas son oportunidades ganadas, 'y su objetivo era resolver el problema del carbono y el clima superando las dificultades y aprovechando las oportunidades ".