Cómo los satélites y la IA pueden ayudar a tomar el pulso a un planeta que se calienta
Especialistas de Suiza y de la comunidad internacional apuestan por una creciente constelación de satélites y modelos de inteligencia artificial para obtener información más precisa sobre las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI). Afirman que unos datos más rápidos y detallados reforzarían los esfuerzos de reducción de emisiones de los países.
En virtud del Acuerdo de París sobre el clima, los Estados deben comunicar periódicamente estimaciones de la cantidad de GEI que emiten o eliminan. Estas estimaciones se calculan a partir de datos sobre actividades como el transporte, la industria, la calefacción y la producción de energía, y se basan en las directrices acordadas internacionalmente por el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC). Pero este largo proceso de elaboración de informes, que consume muchos recursos, está lleno de incertidumbres.
Gerrit Kuhlmann, investigador de los Laboratorios Federales Suizos de Materiales y Tecnología (Empa)Enlace externo, está convencido de que las observaciones de la Tierra por satélite y los avances en IA pueden ayudar a los países a evaluar y verificar mejor la magnitud de sus emisiones.
«La IA puede procesar mucha información sobre cuáles son las emisiones concretas de GEI, de dónde proceden y su impacto en el cambio climático. La IA puede ayudarnos a interpretar estos datos y darnos un contexto adicional», explica a SWI swissinfo.ch el investigador afincado en Zúrich.
Kuhlmann y sus colegas del Empa han participado en estudios del programa europeo Copérnico para equipar los satélites de observación de la Tierra con tecnología de medición de GEI. Su objetivo es proporcionar a los gobiernos y responsables políticos mapas detallados del dióxido de carbono (CO2), metano y dióxido de nitrógeno (NO2) liberados en todo el mundo. Estas vistas precisas de las emisiones nacionales y regionales -proporcionadas casi en tiempo real- permitirán a las naciones verificar, validar o ajustar las políticas, e incluso ampliarlas para localizar las emisiones problemáticas y los puntos calientes, como las instalaciones de gas o petróleo o las centrales eléctricas.
«Poblar» los cielos con satélites de observación
En los últimos años se ha producido un crecimiento exponencial del número de satélites de observación de la Tierra y de sus capacidades: de unos 200 en 2013 a casi 1.200 en 2023Enlace externo. Ahora representan casi el 20% de la población total de satélites en órbita. Empresas como SpaceX, Blue Origin, Planet Labs y Maxar Technologies compiten por ampliar los límites con flotas de pequeños satélites que ofrecen imágenes de alta calidad para vigilar la salud del planeta.
De aquí a 2030, se espera que el campo de la observación de la Tierra aporte más de 700.000 millones de dólares (640.000 millones de francos suizos) a la economía mundial y reduzca los gases de efecto invernadero en 2.000 millones de toneladas métricas (Gigatoneladas) anuales, según un informeEnlace externo del Foro Económico Mundial (WEF) publicado el año pasado.
Eso genera ingentes cantidades de complejos datos satelitalesEnlace externo que deben organizarse y analizarse. En un reciente informe técnicoEnlace externo, los autores del MIT/WEF señalan que los avances en el aprendizaje automático, la IA y la previsión están permitiendo este procesamiento, convirtiendo los datos brutos en información procesable a una velocidad sin precedentes.
Copernicus lidera el camino en Europa
En todo el mundo se están desarrollando diversas plataformas de vigilancia del cambio climático mediante observaciones de la Tierra. Entre ellas figuran el Sistema de Vigilancia del Carbono (CMS)Enlace externo de la NASA y el Servicio Europeo de Vigilancia Atmosférica Copernicus (CAMS), gestionado por la Comisión Europea y el Centro Europeo de Predicción Meteorológica a Medio Plazo (EMCWF).
El programa de Vigilancia Mundial de los Gases de Efecto Invernadero (G3W)Enlace externo fue creado el año pasado por la Organización Meteorológica Mundial (OMM). En otros lugares, las emisiones de metano son supervisadas por el Observatorio Internacional de Emisiones de Metano (IMEO) del PNUMAEnlace externo.
Distintos artefactos y satélites estadounidenses y japoneses llevan ya varios años vigilando con éxito las emisiones de metano, generando imágenes de fugas de instalaciones de petróleo y gas, minas de carbón y vertederos.
«Hay mucha investigación e innovación en Europa, pero también a nivel mundial, sobre cómo construir un sistema así. Nuestro laboratorio es uno de los más implicados, pero hay cientos de personas trabajando a escala internacional para conseguirlo», explica Kuhlmann.
Los satélites llevan más de una década midiendo los cambios en las concentraciones de CO2 en la atmósfera. Pero no han proporcionado una cobertura mundial y se han centrado principalmente en las variaciones del ciclo natural del carbono.
En los últimos diez años, por ejemplo, la NASA también ha estado rastreando el CO2 con una precisión cada vez mayor a través de sus instrumentos OCO-2 y OCO-3 en la Estación Espacial Internacional.
Sin embargo, todavía no ha sido posible estimar las emisiones procedentes únicamente de fuentes antropogénicas. Y actualmente no existe ninguna plataforma mundial de seguimiento del CO2 con capacidad de captación de imágenes.
Esta situación está a punto de cambiar con la misión europea Copernicus CO2 Monitoring Mission (CO2M)Enlace externo y el sistema de vigilancia de los gases de efecto invernadero.
El primero de los dos satélites CO2M, repleto de instrumentos y sensores de última generación, se lanzará en 2026. La constelación multisatélite ofrecerá imágenes de alta resolución, cobertura mundial y visitas frecuentes.
Un espectrómetro combinado de imágenes de CO2 y NO2 a bordo medirá las concentraciones de CO2, metano y NO2 en la atmósfera. El sistema Copernicus podrá estimar y medir las emisiones de CO2 y metano de origen antropogénico con una precisión y detalle sin precedentes, y casi en tiempo real.
Distinguir las fuentes naturales de carbono de las antropogénicas
La comunidad científica que trabaja en el CAMS estudiará las observaciones terrestres recogidas por los satélites CO2M junto con las mediciones terrestres y la modelización para distinguir las emisiones antropogénicas (producidas por el hombre) de CO2 y metano de las fuentes naturales, como bosques, plantas y animales.
Los científicos de Empa proporcionaron a la Agencia Espacial Europea (ESA) varias recomendaciones para equipar los satélites CO2M, incluida la idea del dispositivo de medición combinado que detecta CO2 y NO2, ambos producidos por la quema de combustibles fósiles como el carbón, el petróleo y el gas.
«Si vemos valores altos de NO2 y altos de CO2, sabemos que estos valores altos de CO2 proceden de emisiones antropogénicas, es decir, básicamente de la quema de combustibles fósiles», explica Kuhlmann.
El NO2 no se produce durante la «respiración» natural de la biosfera. De eso se encargaría un dispositivo del satélite, que debería ser capaz de «filtrar» las señales antropogénicas de CO2.
Los satélites también generarán datos importantes sobre lo verde y densa que es la vegetación en la Tierra, cuántas hojas tienen los árboles, por ejemplo. «Eso nos dice cuánto CO2 están extrayendo realmente de la atmósfera», afirma Kuhlmann.
Científicas y científicos suizos han participado en el desarrollo del CO2M dentro de los programas marco de investigación y desarrollo de la Unión Europea Horizonte 2020 y Horizonte Europa. Suiza, aunque no forma parte de la UE, es miembro de la ESA.
Sin embargo, la plena participación en el programa Copérnico de observación de la Tierra aún parece lejana. Suiza no forma parte oficialmente de la iniciativa europea de satélites desde su lanzamiento. En 2023 el Parlamento votó a favor de la adhesión, pero el pasado mes de mayo el Gobierno se pronunció en contra debido a la tensa situación de las finanzas federales.
>> Vídeo que muestra las emisiones de CO2 a escala mundial a lo largo de 2021, elaborado en el marco del proyecto de investigación CoCO2Enlace externo, financiado por la UE y coordinado por el ECMWF.
Editado por Veronica De Vore. Adaptado del inglés por Carla Wolff
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