El mes pasado, un equipo internacional de científicos, incluidos William Riley y Qing Zhu de Berkeley Lab, publicó una actualización sobre el presupuesto global de metano como parte del Global Carbon Project. Estimaron las emisiones globales anuales de metano en casi 570 millones de toneladas para la década de 2008 a 2017, que es un 5% más alto que las emisiones registradas a principios de la década de 2000 y el equivalente a 189 millones de automóviles más en las carreteras del mundo.

Fuentes antropogénicas como la agricultura, desperdicio, y los combustibles fósiles contribuyeron al 60% de estas emisiones, mientras que los humedales constituían la mayor fuente natural de metano. Riley, un científico senior de Berkeley Lab, se centra en modelar cómo los ecosistemas terrestres, como los humedales, interactúan con el clima. Trabajando con Zhu, construyeron uno de los modelos informáticos que permite a los científicos cuantificar estas emisiones de metano de los humedales a escala mundial.

Aunque las emisiones mundiales de metano de los humedales se mantuvieron prácticamente sin cambios entre la última década y principios de la década de 2000, estos paisajes han seguido introduciendo algunas de las mayores incertidumbres en la estimación del presupuesto global de metano. Riley explica la participación de su equipo en el Global Carbon Project y sus esfuerzos para reducir esta incertidumbre.

P. ¿Qué es el Global Carbon Project y cómo se involucró?

Es un grupo poco estructurado de científicos internacionales que trabajan desde 2001 para elaborar presupuestos globales para gases de efecto invernadero. entre otros esfuerzos. Estos presupuestos incluyen dióxido de carbono, metano, y óxido nitroso. Gran parte del trabajo se centra en caracterizar estos presupuestos, comprender por qué pueden estar cambiando, y qué puede hacer la comunidad científica para estimarlos mejor.

Como parte del proyecto Reducción de la incertidumbre en las interacciones biogeoquímicas a través de la síntesis y la computación (RUBISCO), que es un área de enfoque científico en Berkeley Lab, trabajamos en presupuestos globales de carbono. El grupo Berkeley Lab construyó uno de los modelos globales originales de metano de humedales, y por eso se nos pidió participar en el Global Carbon Project.

P. ¿Por qué deberíamos preocuparnos por el metano?

El metano se emite a partir de una variedad de fuentes antropogénicas como vertederos, agricultura, y combustibles fósiles, así como los sistemas naturales como los humedales. Es el segundo gas de efecto invernadero más importante al que contribuyen los seres humanos. Desde la época preindustrial, los aumentos en el metano atmosférico han contribuido a una cuarta parte del efecto de calentamiento climático de los gases de efecto invernadero. Eso es grande.

Pero a diferencia del dióxido de carbono, el metano tiene una vida más corta en la atmósfera. Si hacemos grandes cambios en nuestras emisiones, el metano se puede eliminar con relativa rapidez.

P. ¿Son difíciles de estimar las emisiones de metano?

Hay muchas fuentes de metano. Para elaborar un presupuesto es necesario sumarlos todos. Podemos estimar razonablemente las contribuciones de las emisiones de metano causadas por el hombre. Sin embargo, es difícil estimar las emisiones de metano de fuentes biogénicas como los humedales, que se estima que representan del 20% al 30% del presupuesto global de emisiones de metano.

En humedales el metano se produce a partir de la actividad microbiana. Una vez que se produce, Existen múltiples vías en las que el metano se consume y transporta desde el suelo a la atmósfera:plantas, burbujeante y difusión. Todos estos procesos son inciertos por derecho propio y su combinación dificulta hacer predicciones. Plantas por ejemplo, puede extraer metano del suelo y liberarlo directamente a la atmósfera, evitando el paso de oxidación que de otro modo está activo en la interfaz suelo-aire cuando la tierra no está sumergida. Es un conjunto de procesos físicos y biológicos más complicado en comparación con el modelado y la predicción de emisiones de dióxido de carbono.

También es un desafío identificar cuánta superficie terrestre se encuentra debajo de los humedales a partir de imágenes de satélite. La cobertura de humedales transitorios, por ejemplo, puede cambiar durante una temporada o durante varios años debido al drenaje. También, los humedales suelen tener vegetación emergente, lo que puede complicar las estimaciones de la teledetección.

P. ¿Cuál es la contribución de su equipo para realizar mejores estimaciones de las emisiones de los humedales?

Como parte del Global Carbon Project, hay 13 centros de modelado principales que utilizan 13 modelos independientes para estimar las emisiones de metano de los humedales, y somos uno de esos grupos. Nuestro modelo, que está integrado en el modelo del sistema terrestre del Departamento de Energía, E3SM (Modelo de sistema terrestre de exaescala de energía), representa humedales ampliamente distribuidos e incluye muchos procesos que son relevantes para estos paisajes. Como ocurre con otros modelos, variables como la temperatura, precipitación, y los datos de emisiones de metano recopilados continuamente de 80 sitios de humedales que forman parte de la red mundial FLUXNET se utilizan para evaluar y mejorar el modelo. Dentro de esas comparaciones a nivel de sitio, también incluimos información sobre el tipo de humedal:helechos, pantanos pantanos etc .; vegetación, cuál es la entrada de carbono al sistema; actividad microbiana; junto con estimaciones de la profundidad del nivel freático, que es un fuerte controlador de las emisiones de metano.

Esta información nos permite evaluar una amplia gama de procesos e interacciones que, en última instancia, influyen en nuestras estimaciones de emisiones. Pero estos complejos procesos biológicos también introducen un amplio rango de incertidumbre en las predicciones de emisiones de metano. Nuestro objetivo fue construir un modelo que represente estos importantes procesos de una manera relativamente mecanicista que pueda ser probado directamente contra observaciones de campo.

P. ¿Sabemos si algunos modelos funcionan mejor que otros?

Todavía no está claro cuál es el mejor enfoque. Pero creo que es valioso utilizar el espectro completo de modelos, desde lo más simple hasta lo más matizado. Finalmente, todos esperamos mejorar la previsibilidad de las emisiones de metano de los humedales.

Las emisiones finales informadas en el documento son un promedio de estimaciones de cada uno de los 13 modelos.

P. ¿Los humedales en ciertas regiones emiten más metano que en otras?

Existe un gran gradiente latitudinal en las emisiones de metano de los humedales. Los flujos son mayores en los trópicos que en las latitudes altas y las zonas templadas. Hace mucho más calor en los trópicos, por lo que se obtiene mucha actividad biológica y más producción de metano que en las latitudes altas donde hace mucho frío. Hemos estimado las emisiones anuales de más de 110 millones de toneladas de humedales tropicales frente a alrededor de 10 millones de toneladas de las latitudes altas.

Ese patrón no es sorprendente y se ha reconocido durante mucho tiempo. También, esas emisiones son naturales, para que sigan, mientras no drenamos los humedales, lo que sucede.

P. ¿Espera que las emisiones de los humedales aumenten en el futuro?

Nuestras simulaciones sugieren que las emisiones de metano seguirán aumentando a medida que el mundo se calienta y aumentan las concentraciones de dióxido de carbono en la atmósfera. Nuestro grupo está participando en los esfuerzos continuos de GCP para sintetizar este tipo de estimaciones futuras de varios de los grupos de modelado global.

P. ¿Cuáles son sus próximos pasos para mejorar las capacidades de estimación de su modelo actual?

Estamos pensando en utilizar herramientas de aprendizaje automático para ayudar a establecer relaciones entre las emisiones de metano de los humedales y todos los factores que creemos que controlan estas emisiones. La entrada serán datos de emisiones recopilados en los sitios de humedales FLUXNET junto con otras variables relevantes:características de los humedales, vegetación, clima — perteneciente a estas regiones. Una vez que conozca las fortalezas de la relación entre estas variables y las emisiones de metano, puede extrapolarlos a otros sitios de humedales para los que no tenemos datos de emisiones. Por supuesto, Este tipo de enfoque requerirá pruebas en un subconjunto de sitios donde las observaciones de evaluación comparativa están disponibles para garantizar la idoneidad de las extrapolaciones regionales a globales.

También estamos interesados ​​en integrar este tipo de modelos de aprendizaje automático restringidos por observación con los modelos más mecanicistas, con la esperanza de mejorar la previsibilidad general de las representaciones globales.