Clase 3 · Ciclo del carbono
Lo que rompe el equilibrio
Macroscópico
Idea central. Un reservorio crece cuando entra más carbono del que sale; la actividad humana no agrega carbono al planeta, cambia el reparto y la velocidad.
Qué necesitás traer
Recordatorio corto: los reservorios se miden en $\mathrm{PgC}$ y los flujos en $\text{PgC/año}$ (clase 1). El carbono de los combustibles fósiles llegó bajo tierra por el circuito lento, en millones de años, y al quemarse pasa al circuito rápido (clase 2).
Desarrollo
Equilibrio dinámico
Volvé al tanque con canilla y desagüe de la clase 1. Si entran 100 litros por minuto y salen 100 litros por minuto, el nivel no cambia, aunque el agua se mueva todo el tiempo. Eso es un equilibrio dinámico: no significa que nada se mueva, significa que entra lo mismo que sale.
Para cualquier reservorio, el cambio de su masa en un intervalo de tiempo depende de la diferencia entre lo que entra y lo que sale:
$$\frac{\Delta M}{\Delta t} = F_{\text{entrada}} - F_{\text{salida}}$$
donde $\Delta M$ es cuánto cambió la masa del reservorio (en $\mathrm{PgC}$), $\Delta t$ el tiempo transcurrido (en años) y los flujos se miden en $\text{PgC/año}$.
Los tres casos
| Caso | Qué dice la cuenta | Qué le pasa a la masa del reservorio | Tanque |
|---|---|---|---|
| Entra más de lo que sale | $F_{\text{entrada}} - F_{\text{salida}} > 0$ | Crece | El nivel sube |
| Entra lo mismo que sale | $F_{\text{entrada}} - F_{\text{salida}} = 0$ | Se mantiene, aunque el carbono siga circulando | El nivel queda quieto |
| Entra menos de lo que sale | $F_{\text{entrada}} - F_{\text{salida}} < 0$ | Disminuye | El nivel baja |
El caso de la atmósfera
Durante la década 2010–2019, la actividad humana agregó a la atmósfera, en promedio, estos flujos:
| Flujo antropogénico | Sale de | Llega a | $\text{PgC/año}$ |
|---|---|---|---|
| Quema de combustibles fósiles y cemento | Combustibles fósiles (y rocas, en el cemento) | Atmósfera | $9{,}4 \pm 0{,}5$ |
| Cambio de uso del suelo | Vegetación y suelos | Atmósfera | $1{,}6 \pm 0{,}7$ |
| Absorción neta extra del océano | Atmósfera | Océano | $25{,}5 - 23 = 2{,}5$ |
| Absorción neta extra de la tierra | Atmósfera | Vegetación y suelos | $29 - 25{,}6 = 3{,}4$ |
| Aumento medio de la atmósfera | Lo que queda | $5{,}1$ | |
Aplicando el modelo a la atmósfera con esos números:
$$\frac{\Delta M_{\text{atm}}}{\Delta t} = \underbrace{(9{,}4 + 1{,}6)}_{\text{entrada extra}} - \underbrace{(2{,}5 + 3{,}4)}_{\text{salida extra}} = 11{,}0 - 5{,}9 = 5{,}1\ \text{PgC/año}$$
La cuenta da exactamente el aumento que muestra la figura: entra más de lo que sale, así que la masa de la atmósfera crece. El océano y la vegetación se llevan algo más de la mitad de lo emitido, no todo.
Qué cambió desde 1750
| Reservorio | Cambio acumulado desde 1750 | ¿Ganó o perdió carbono? |
|---|---|---|
| Combustibles fósiles | $-445\ \mathrm{PgC}$ | Perdió |
| Vegetación y suelos | $-25\ \mathrm{PgC}$ | Perdió un poco |
| Atmósfera | $+279 \pm 5\ \mathrm{PgC}$ | Ganó |
| Océano | $+173 \pm 23\ \mathrm{PgC}$ | Ganó |
| Suma | $-445 - 25 + 279 + 173 = -18\ \mathrm{PgC}$ | Casi cero: la diferencia es menor que la incertidumbre del océano ($\pm 23$) |
Lo que perdieron unos reservorios lo ganaron otros. La actividad humana no agregó carbono al planeta: cambió el reparto y la velocidad, sacando carbono de un reservorio lento (fósiles) y poniéndolo en reservorios rápidos (atmósfera y océano).
Tu material muestra lo mismo en otra escala: la concentración de $\mathrm{CO_2}$ en el aire llegó a 414,7 ppm en 2021, cuando el máximo de los 800.000 años anteriores había sido de 300 ppm (Ciclo de carbono.pdf, diap. 10; NOAA Climate.gov con datos de NCEI).
¿Y si se corta la emisión?
Con emisión cero deja de entrar el carbono extra, pero el que ya se acumuló no desaparece: tiene que salir por los flujos netos hacia el océano y la tierra, que son de pocos $\text{PgC/año}$ ($2{,}5$ y $3{,}4$) frente a los $279\ \mathrm{PgC}$ acumulados. Por eso la concentración no vuelve de inmediato a su valor anterior.
Exploración
Antes de tocar: poné el caudal en 0 y pensá qué debería pasar con la atmósfera. Después subilo de a poco.
Cómo calcula el simulador: de cada $11{,}0\ \text{PgC}$ emitidos por año, deja $5{,}1$ en la atmósfera, manda $2{,}5$ al océano y $3{,}4$ a la tierra, las proporciones de 2010–2019. Es una simplificación: supone que esas proporciones no cambian y no muestra qué pasa después de cortar la emisión.
Datos del simulador: IPCC (2021), AR6 WG1, cap. 5, Fig. 5.12 (flujos antropogénicos 2010–2019 y reservas fósiles de 928 PgC). Las curvas son un cálculo didáctico, no proyecciones publicadas.
Para cerrar: ¿con qué caudal la curva de la atmósfera queda plana? ¿Qué dice eso sobre la diferencia entre entrada y salida?
Láminas para descargar
Qué cambió desde 1750
Actividades
1. Leer un gráfico de masa acumulada
- En cada tramo (A, B, C y D), ¿la entrada fue mayor, igual o menor que la salida? Usá la tabla de los tres casos.
- ¿En qué tramo la diferencia entre entrada y salida fue mayor? ¿Cómo lo reconocés en el dibujo?
- En el tramo B, ¿el carbono estaba quieto? Explicalo con la idea de equilibrio dinámico.
2. ¿La quema de combustibles fósiles crea carbono nuevo?
Defendé o refutá esta afirmación: «la quema de combustibles fósiles crea carbono nuevo». Solo cuentan como evidencia los datos de las tablas de esta clase, con su fuente.
3. Cierre: origen y destino
Completá en tu carpeta: el carbono que hoy sobra en la atmósfera salió sobre todo del reservorio de ____________ (clase 1), donde había llegado por el circuito ____________ (clase 2), y hoy se reparte entre ____________, ____________ y ____________.
Autoevaluación
Ocho preguntas. Al elegir una opción aparece una explicación: leela aunque hayas acertado.
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