L’acidificació, causada per la dissolució de diòxid de carboni en l’aigua, produeix un estrès afegit en els coralls i altres organismes que construeixen estructures de carbonat càlcic, que tenen menys capacitat per a regenerar-se després d’un procés d’emblanquiment com el de la imatge, a la Gran Barrera de Corall d’Austràlia. / Foto: The Ocean Agency - XL Catlin Seaview Survey

Carles Pelejero i Eva Calvo. La petjada de les activitats humanes sobre el planeta és tan profunda que molts científics ja suggereixen que hem entrat en una nova època geològica, l’antropocè. D’entre aquestes activitats, les que venen acompanyades de grans emissions de diòxid de carboni (CO2) afecten d’una manera global tot el planeta i, sobretot, els oceans. Aquests, a banda d’escalfar-se, es tornen progressivament més àcids i menys oxigenats. En aquest article discutim l’abast d’aquests estressos globals sobre els oceans després de contextualitzar aquest desorbitat augment antropogènic de CO2 i de veure com es distribueix. Acabem amb una discussió sobre possibilitats de mitigació a través dels oceans mateixos, tot recalcant la necessitat imperiosa i urgent d’atacar el problema, sobretot durant aquesta dècada que hem començat.

Paraules clau: antropocè, escalfament, acidificació, desoxigenació, canvi global.

L’augment desorbitat de CO2 a l’atmosfera

Un dels exemples més gràfics i palpables per tal d’ajudar a copsar la magnitud del problema de les emissions antropogèniques de CO2 és la comparació de les concentracions atmosfèriques d’aquest gas d’efecte d’hivernacle en les darreres dècades amb les del passat. De dades instrumentals modernes en tenim des que en Charles David Keeling, de manera pionera, va començar a fer-ne mesures, ara fa més de seixanta anys, a Mauna Loa, Hawaii, a 3.400 m d’altitud, tot iniciant el que ara es coneix com la corba de Keeling.

Figura 1. Concentració de CO2 a l’atmosfera (en ppmv, parts per milió en volum) per als darrers 800.000 anys i fins a l’època preindustrial (en blau, mesures en testimonis de gel de l’Antàrtida; dades de Lüthi et al. [2008]), darrers segles i fins a l’actualitat (en verd, mesures en testimonis de gel i instrumentals; dades del projecte The Keeling Curve, de la Institució Scripps d’Oceanografia de la Universitat de San Diego de Califòrnia) i projeccions de futur fins a finals del segle xxi segons escenaris intermedis (en vermell). / Font: Els autors a partir de les fonts citades

La seva primera anàlisi, el març de l’any 1958, va donar 313 ppmv (parts per milió en volum). Des de llavors, les concentracions de CO2 a dalt d’aquest cim –triat per a obtenir un valor mitjà de l’atmosfera, sense influència de zones industrials properes o de grans masses de vegetació– han augmentat de manera contínua i progressiva, tot seguint petits cicles anuals, i van travessar la barrera de les 400 ppm el maig de 2013. La mitjana durant l’any 2019 va ser de 411 ppm i, en els darrers anys, el CO2 atmosfèric ha anat augmentant entre 2 i 3 ppm cada any.

Per a períodes anteriors a l’inici de la corba de Keeling, abans de l’any 1958, disposem d’uns testimonis valuosíssims en el gel que s’ha anat acumulant durant centenars de milers d’anys a l’Antàrtida (Alley, 2014). A mesura que aquest gel es va compactant, l’aire hi queda atrapat en forma de petites bombolles, que preserven un registre extraordinari de la composició de l’atmosfera en el passat. En algunes zones de l’Antàrtida arribem a trobar acumulacions de més de tres quilòmetres de gel. Va ser a començament de la dècada dels vuitanta quan, a través de l’estudi d’aquests testimonis de gel, es va descobrir que, en la darrera època glacial, ara fa aproximadament 20.000 anys, la concentració de CO2 a l’aire havia estat significativament inferior a l’actual (Delmas, Ascencio i Legrand, 1980). Després de pràcticament trenta anys d’estudi de nous testimonis de gel, es va aconseguir un registre continu del CO2 atmosfèric per als darrers 800.000 anys, que incloïa un seguit de cicles glacial/interglacial (Lüthi et al., 2008). Recentment, s’ha aconseguit determinar les concentracions de CO2 a través de l’anàlisi de gel antàrtic per a períodes anteriors, de fins a dos milions d’anys, però encara no disposem d’un registre continu que abraci tant de temps (Yan et al., 2019).

«El CO2 que absorbeixen els oceans intervé en una sèrie d’equilibris químics i provoca una progressiva acidificació de les seves aigües»

Tal i com es pot observar a la Figura 1, el registre continu de CO2 atmosfèric per als darrers 800.000 anys mostra valors que oscil·len entre les 180 ppm durant els períodes glacials, freds, i les 280 ppm durant els interglacials, càlids. En aquest context, els valors actuals, ja superiors a 410 ppm, queden clarament fora d’escala en la variabilitat natural del CO2 atmosfèric, com a mínim, per als darrers 800.000 anys. En funció dels models socioeconòmics del futur, de les polítiques energètiques i de l’augment de la població, la concentració de CO2 a l’atmosfera prendrà diferents trajectòries, que podrien sobrepassar les 1.000 ppm a finals de segle segons els escenaris més pessimistes, o assolir valors inferiors a les 500 ppm segons els més optimistes (Fuss et al., 2014).

Com es distribueix aquest CO2?

Fonamentalment, el CO2 que emetem els humans a l’atmosfera es distribueix en tres grans compartiments: atmosfera, continents i oceans (Figura 2). Durant el període 2009-2018, es calcula que el 44 % del CO2 emès va anar a parar a l’atmosfera, el 29 % als continents a través de la seva fixació per les plantes terrestres, i el 23 % el van absorbir els mars i oceans, amb un 4 % restant que representa el desajust que existeix actualment entre el còmput de les emissions globals i el dels seus embornals (Friedlingstein et al., 2019). Aquests còmputs es fan de manera independent i, a causa de les incerteses que presenten, sovint emissions i embornals no coincideixen perfectament.

«Els oceans i els ecosistemes marins es veuen afectats per múltiples estressos relacionats amb les activitats humanes»

Un desajust positiu, com en aquest cas, vol dir que o les emissions s’estan sobrevalorant, o les estimacions dels embornals són menors a les reals. Hem d’agrair, per tant, que no tot el CO2 que emetem els humans a través de la crema de combustibles fòssils quedi acumulat a l’atmosfera i, en especial, que les plantes terrestres i les aigües dels oceans l’absorbeixin. En cas que no fos així, la concentració de CO2 a l’atmosfera seria significativament més alta, i accentuaria, per tant, l’efecte d’hivernacle i l’escalfament global del planeta. No obstant això, tal i com es comenta més endavant, el CO2 que absorbeixen els oceans intervé en una sèrie d’equilibris químics i provoca una progressiva acidificació de les seves aigües que condicionen el desenvolupament de molts organismes marins.

Estressos globals relacionats amb l’augment de CO2

Avui dia, els oceans i els ecosistemes marins es veuen afectats per múltiples estressos relacionats amb les activitats humanes, amb impactes que es manifesten tant a escala local com global. Exemples d’aquestes pressions inclouen la sobrepesca, la contaminació, les tècniques de pesca destructives, l’eutrofització (augment de nutrients), la destrucció de l’hàbitat, les inva­sions d’espècies i el tràfic marítim, entre d’altres. A banda d’aquestes pressions, n’hi ha tres en especial que tenen una estreta relació amb les emissions de CO2 i el canvi climàtic i que es manifesten, en general, d’una manera molt global a tots els mars i oceans: l’escalfament, l’acidificació i la desoxigenació (Gruber, 2011).

Figura 2. Emissions anuals de CO2 (mitjana del període 2009-2018) derivades de la crema de combustibles fòssils i de la desforestació, i els tres compartiments que actuen com a embornals: atmosfera, vegetació terrestre i oceans. / Font: Adaptada de Global Carbon Project (2019)

Oceans més calents

Sense cap mena de dubte –i els informes del Grup Intergovernamental sobre el Canvi Climàtic (IPCC, en les seves sigles en anglès) cada vegada són més clars i contundents al respecte–, l’augment desorbitat de CO2 a l’atmosfera està provocant l’escalfament global de la Terra. Es calcula que, des de l’inici de la industrialització, la temperatura global de la superfície de la Terra ja s’ha escalfat un grau centígrad, aproximadament. En el cas dels oceans, bona part de l’excés de calor que experimenta la Terra a causa de l’efecte d’hivernacle, al voltant del 90 %, queda retingut a les seves aigües, la superfície de les quals s’ha escalfat, de mitjana, uns 0,6-0,8 ℃ des de l’època preindustrial fins als anys 2010. Depenent dels escenaris d’emissions futures, les temperatures superficials marines podrien augmentar entre 0,7 ℃ i 2,6 ℃ més, de mitjana, a finals del segle XXI, segons els escenaris més optimistes o pessimistes, respectivament, tal i com recopila un informe específic recent de l’IPCC sobre els oceans i la criosfera (IPCC, 2019). En menor proporció, però ja ben mesurable instrumentalment, les aigües profundes dels oceans també estan experimentant escalfament, fins i tot per sota dels 4.000 m, especialment a la zona de l’oceà Austral.

«Bona part de l’excés de calor que experimenta la Terra a causa de l’efecte d’hivernacle queda retingut a les aigües dels oceans»

Aquest escalfament de les aigües està impactant de manera important en ecosistemes com els esculls de corall tropicals i el coral·ligen de la Mediterrània, els boscos marins, com els alguers de posidònia o els boscos de kelp, i les espècies del fitoplàncton, entre d’altres. Les onades de calor marines, per exemple, cada vegada més freqüents, provoquen episodis d’emblanquiment de corall i mortalitats massives d’espècies sèssils. A la Gran Barrera de Corall, a la costa nord-oriental d’Austràlia, per exemple, l’onada de calor marina del 2016 va provocar la mort d’una tercera part dels coralls més superficials (GBRMPA, 2017).

Oceans més àcids

A banda de l’escalfament global de les aigües marines, des de fa aproximadament quinze anys s’ha estudiat amb intensitat una altra problemàtica global que també té la seva arrel en l’augment desorbitat del CO2 atmosfèric. A mesura que aquest gas d’efecte d’hivernacle es dissol en l’aigua de mar, intervé en una sèrie de reaccions químiques, els equilibris entre l’àcid carbònic i els ions bicarbonat i carbonat, fet que resulta en un augment de la concentració de protons, és a dir, en un augment de l’acidesa o corrosivitat de les aigües. Es calcula que el pH de l’aigua superficial dels oceans ha disminuït, de mitjana, unes 0,1 unitats des de l’època preindustrial fins als anys 2010 (Pelejero, Calvo i Hoegh-Guldberg, 2010). Durant les darreres dècades, el pH està disminuint a velocitats d’entre 0,017 i 0,027 unitats per dècada i, depenent dels escenaris d’emissions futures, el pH superficial marí podria disminuir entre 0,04 i 0,29 unitats més, de mitjana, a finals del segle XXI, segons els escenaris més optimistes o pessimistes, respectivament (IPCC, 2019) (Figura 3).

Figura 3. A) Simulació dels canvis passats i futurs del pH superficial global dels oceans, segons escenaris optimistes (RCP2.6) i pessimistes (RCP8.5). B) Canvis en el pH superficial dels oceans per a finals del segle XXI en relació amb el període 1850-1900 segons un escenari pessimista (RCP8.5). Vegeu Fuss et al. (2014) per a més informació sobre els escenaris d’emissions RCP (de l’anglès, representative concentration pathways). / Font: IPCC (2019, p. 470)

Aquest canvi en la química de les aigües comporta moltes repercussions per als organismes marins, sobretot per als que construeixen estructures de carbonat càlcic, com ara els coralls, bivalves, gasteròpodes, crustacis i les algues coccolitoforals. En condicions de major acidesa aquests organismes solen tenir més dificultat per construir les seves closques, estructures i esquelets que, al seu torn, són també més propensos a deteriorar-se i dissoldre’s. L’acidificació és un estrès global addicional al de l’escalfament i, sovint, tots dos interaccionen de manera sinèrgica en les afectacions dels organismes marins. Els coralls tropicals, per exemple, que ja es veuen afectats de manera molt significativa per l’escalfament global, quan a més hi afegim l’acidificació, que fa que les seves estructures siguin més fràgils i vulnerables, tenen menys opcions de recuperar-se, per exemple, després d’un esdeveniment d’emblanquiment.

Llegeix l’article complet a la web de Mètode.

Llegeix altres articles del número Oceans: l’impace del canvi global en el mar en la web de Mètode.

Carles Pelejero és professor d’investigació ICREA a l’Institut de Ciències del Mar de Barcelona (ICM-CSIC) (Espanya). Coordinador del Grup de Recerca en Biogeoquímica Marina i Canvi Global de la Generalitat de Catalunya. Membre del Grup d’Experts en Canvi Climàtic de Catalunya. La seva recerca, que abraça disciplines com la paleoclimatologia, la paleoceanografia i la química marina, se centra a entendre i quantificar els canvis en el clima i el medi marí, tant actualment com en el passat.

Eva Calvo és científica titular de l’Institut de Ciències del Mar de Barcelona (ICM-CSIC) (Espanya). Membre del Grup de Recerca en Biogeoquímica Marina i Canvi Global de la Generalitat de Catalunya i del Grup d’Experts en Canvi Climàtic de Catalunya. La seva recerca inclou l’estudi dels climes del passat i la relació amb les variacions de CO2 atmosfèric, així com la resposta i influència dels oceans en la variabilitat climàtica i l’impacte sobre els ecosistemes marins.

Fes-te'n subscriptor i construeix amb VilaWeb25 el diari nou que els Països Catalans necessiten ara.

60€/any
120€/any
Si encara vols ajudar-nos més, pots fer-te'n com a Protector.

Si no pots, o no vols, fer-te'n subscriptor, ara també ens pots ajudar fent una donació única.