La dinámica del sistema climático ha sido, durante décadas, un tema central en múltiples desafíos globales que abarcan desde cuestiones ambientales hasta económicas y sanitarias. Investigadores de la Universidad Paris-Saclay se dedican a explorar las diversas facetas de este ámbito con el objetivo de mejorar su comprensión y anticipar sus evoluciones.
Describir la complejidad del sistema climático terrestre es una tarea monumental. Este sistema abarca todas las interacciones y transferencias entre los diferentes reservorios terrestres, siendo los más relevantes la atmósfera, la hidrosfera (océanos y ríos) y la biosfera, que incluye todos los organismos vivos. En este contexto, se producen intercambios constantes de energía y materia, como el carbono y el nitrógeno, que pueden acelerar o frenar ciertos procesos relacionados con el cambio climático.
Análisis del ciclo del carbono y su impacto
Nathaelle Bouttes, investigadora en el Laboratorio de Ciencias del Clima y del Medio Ambiente (LSCE – Univ. Paris-Saclay/CNRS/CEA/UVSQ), centra sus estudios en el ciclo del carbono, prestando especial atención a los intercambios entre la atmósfera y los océanos, que son fundamentales para entender la evolución climática. El intercambio de carbono ocurre principalmente en forma de dióxido de carbono (CO2), uno de los gases de efecto invernadero más prevalentes a nivel global.
Según Bouttes, “en condiciones naturales existe un equilibrio entre los sumideros que eliminan el CO2 de la atmósfera y las fuentes que lo liberan”. Sin embargo, este equilibrio se ha visto alterado por actividades humanas que generan un exceso de CO2, perturbando así todo el sistema. Actualmente, tanto los océanos como la biosfera terrestre absorben aproximadamente un cuarto de las emisiones de CO2, mientras que la mitad restante permanece en la atmósfera.
Dada esta situación, surge una pregunta crucial: ¿cómo podemos comprender mejor el ciclo del carbono y prever su evolución en las próximas décadas? Esta es precisamente la inquietud que motiva a Nathaelle Bouttes. Desde 2016, ha centrado su investigación en la hidrosfera y en las relaciones entre corales, carbono y clima. “El desarrollo de los arrecifes coralinos se ve afectado directamente por el aumento del nivel del mar y por la concentración creciente de CO2 en la atmósfera”, explica Bouttes. Al absorber parte del CO2, los océanos sufren acidificación, lo cual debilita la estructura calcárea de los corales.
Cambio climático e interacción con los corales
A pesar de estos desafíos, los corales también influyen indirectamente sobre el clima: al utilizar iones carbonato para formar su esqueleto, incrementan también la cantidad de CO2 disuelto en el océano, lo que tiende a liberar más CO2 a la atmósfera. Para modelar estas interacciones complejas, Bouttes y su equipo han desarrollado un módulo llamado iCORAL. Este modelo permite estimar con precisión cómo varía la producción coralina según diferentes factores como temperatura o salinidad.
A partir de 2024, planean comparar este modelo con datos obtenidos en campo para validar su efectividad. En 2025, utilizarán iCORAL para simular cómo el clima impactará a los arrecifes coralinos hasta 2300. “Es fundamental observar tanto el pasado como el futuro para entender cómo ha evolucionado el CO2", comenta Bouttes. Su objetivo final es rastrear cambios en las concentraciones atmosféricas de CO2 durante los últimos 800 mil años.
Bouttes destaca que “la disminución en la producción de carbonato por parte de los corales podría facilitar el almacenamiento de carbono en el océano”. Sin embargo, subraya que estos organismos proporcionan servicios ambientales cruciales para mantener la biodiversidad. La complejidad inherente al estudio del sistema climático es lo que hace esta área tan fascinante: “Múltiples componentes interactúan entre sí a todos niveles; esto hace necesarias colaboraciones interdisciplinarias muy enriquecedoras", concluye.
Efectos agrícolas sobre emisiones atmosféricas
Nicolas Vuichard también trabaja en modelos climáticos complejos desde su posición en el LSCE. Inicialmente centrado en el ciclo del carbono dentro de ecosistemas terrestres, ahora se especializa en el ciclo del nitrógeno. "Los ciclos del carbono y nitrógeno están íntimamente relacionados; cualquier perturbación afecta al sistema completo", aclara Vuichard.
Aunque esencial para la vida, las prácticas agrícolas generan emisiones significativas de amoníaco (NH3) debido al uso excesivo de fertilizantes nitrogenados y desechos ganaderos. Estas emisiones contribuyen a formar aerosoles atmosféricos que afectan tanto al clima como a la calidad del aire. Sin embargo, cuantificar estas emisiones resulta complicado debido a la variabilidad regional en prácticas agrícolas.
A partir de 2023, Maureen Beaudor y su equipo trabajan en un módulo llamado CAMEO (Cálculo de Emisiones de Amoníaco en ORCHIDEE) destinado a integrarse con modelos globales utilizados por científicos del Instituto Pierre-Simon Laplace (IPSL). “Históricamente estos modelos incluían principalmente intercambios energéticos entre atmósfera y superficies terrestres”, explica Vuichard. “Ahora estamos incorporando otros ciclos como el nitrógeno para ofrecer una visión más completa.”
Peligros emergentes: contaminación por cromo
A medida que avanzamos hacia un futuro incierto marcado por cambios climáticos extremos e impredecibles, Cécile Quantin investiga cómo estos fenómenos afectan no solo al medio ambiente sino también a nuestra salud pública. Su enfoque abarca desde incendios forestales hasta contaminantes emergentes como el cromo hexavalente.
A través de estudios realizados en Nueva Caledonia—donde anualmente arden miles de hectáreas—Quantin busca comprender cómo estos fuegos impactan metales presentes naturalmente en ciertos suelos locales. Sus hallazgos iniciales indican que cuando se calientan estos suelos a temperaturas superiores a 400 °C, se produce una oxidación parcial del cromo trivalente hacia formas hexavalentes altamente tóxicas.
"El cromo hexavalente no solo es cancerígeno sino también altamente soluble," advierte Quantin. "Esto plantea serios riesgos para nuestras reservas hídricas." Dada su toxicidad elevada y movilidad potencialmente peligrosa hacia fuentes acuáticas dulces—particularmente preocupante en islas donde estas son limitadas—la investigadora llama a realizar evaluaciones exhaustivas sobre este riesgo emergente.
Si (
No(
