Revised direct radiative forcing of airborne microplastics suggests warming

Resumen Técnico: Revisión del Forzamiento Radiativo Directo de los Microplásticos Atmosféricos

Planteamiento del Problema
Los microplásticos (MP), definidos como partículas de plástico menores a 5 mm, han emergido como un contaminante atmosférico ubicuo capaz de transporte de larga distancia. Si bien investigaciones previas han establecido su potencial para actuar como partículas nucleadoras de hielo y alterar el albedo de la nieve, su forzamiento radiativo directo (FRD) permanece insuficientemente restringido. La primera estimación del forzamiento radiativo de los MP en el aire, publicada por Revell et al. (2021, en adelante R21), sugirió un efecto de enfriamiento neto. Sin embargo, ese estudio dependió de simplificaciones significativas debido a la escasez de datos, incluyendo supuestos de concentraciones superficiales uniformes, una distribución de tamaño de partícula gamma y la confinación a los niveles inferiores de 2 km de la atmósfera, además del uso exclusivo de propiedades ópticas de plásticos no pigmentados (incoloros). Dada la ubicuidad de los plásticos de colores, la existencia de partículas más grandes y la evidencia de que los MP alcanzan altitudes más elevadas, los supuestos de R21 pueden no reflejar la realidad, lo que hace necesaria una evaluación revisada de si los MP contribuyen al calentamiento o al enfriamiento atmosférico.

Metodología
Los autores realizaron un análisis de sensibilidad utilizando el Modelo de Entorno Global del Centro Hadley versión 3 (HadGEM3-GA7.1) acoplado con el modelo de transferencia radiativa SOCRATES. Realizaron siete simulaciones de modelos de circulación global para aislar el impacto de cuatro parámetros clave en el Forzamiento Radiativo Efectivo (FRE) y el Forzamiento Radiativo Instantáneo (FRI):

1. Propiedades Ópticas (Color): El estudio introdujo nuevos datos de absorción espectral para plásticos de "colores mixtos" (que representan una mezcla de polímeros absorbentes de UV) y "TBWP" (partículas de desgaste de neumáticos y frenos que contienen carbono negro), contrastándolos con los plásticos incoloros utilizados en R21.
2. Distribución de Tamaño: Los autores compararon la distribución gamma de R21 contra una distribución de ley de potencia, la cual está teóricamente respaldada por la naturaleza fractal de la fragmentación y se ajusta mejor a los datos observacionales en diversos compartimentos ambientales.
3. Distribución Vertical: Las simulaciones probaron los MP confinados a los 2 km inferiores frente a una distribución de la "troposfera completa" que se extiende hasta la tropopausa (aprox. 17 km), informada por estudios de transporte atmosférico.
4. Distribución Horizontal: El estudio reemplazó el supuesto de concentración superficial uniforme por una distribución no uniforme derivada de nuevos conjuntos de datos de emisiones de MP y modelado de transporte (FLEXPART), el cual contabiliza concentraciones más altas sobre la tierra y más bajas sobre los océanos.

Todas las simulaciones se escalaron a una concentración superficial promedio global realista de 3.99 MP m⁻³ (para partículas entre 50–100 µm) para permitir una comparación directa. El estudio se centró estrictamente en efectos radiativos directos (interacciones aerosol-radiación), excluyendo las interacciones aerosol-nube (ERFaci), ya que el modelo no estaba configurado para el acoplamiento microplástico-nube.

Resultados Clave
Las simulaciones revelaron un amplio rango de posibles forzamientos radiativos, que oscila entre −3.28 y +46.7 mW m⁻², dependiendo de los supuestos de los parámetros. La simulación de la "Estimación actualizada", que combinó los ajustes más realistas para los cuatro parámetros (colores mixtos, ley de potencia para el tamaño, extensión vertical de la troposfera completa y distribución horizontal no uniforme), produjo un FRE global promedio neto de +42.1 ± 4.62 mW m⁻².

Los impulsores clave de este cambio del enfriamiento al calentamiento incluyen:

• Color: La inclusión de plásticos de colores mixtos redujo significamente el enfriamiento de onda corta debido al aumento de la absorción solar. El escenario "TBWP" (plásticos mezclados con carbono negro) mostró un fuerte forzamiento de onda corta positivo.
• Extensión Vertical: La extensión de los MP a través de toda la troposfera aumentó la eficiencia del forzamiento de onda larga por un factor de cinco en comparación con el supuesto de solo capa límite, contribuyendo a un sustancial efecto de calentamiento.
• Distribución de Tamaño: La distribución de ley de potencia resultó en una mayor concentración de partículas más grandes (>35 µm), las cuales interactúan más fuertemente con la radiación de onda larga.
• Distribución Horizontal: La reducción de las concentraciones de MP sobre el océano abierto (donde el albedo es bajo y los aerosoles dispersores enfrían más eficazmente) debilitó el efecto general de enfriamiento de onda corta.

El estudio señala que, si bien la eficiencia de forzamiento de los MP es pequeña en comparación con los aerosoles de sulfato (debido al tamaño promedio mayor de los MP), la magnitud del forzamiento actualizado es comparable a otras especies evaluadas rutinariamente por el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC).

Significancia y Reivindicaciones
El artículo sostiene que, bajo condiciones probables del mundo real, los microplásticos en el aire están contribuyendo al calentamiento atmosférico en lugar del enfriamiento, revirtiendo la conclusión del estudio R21 de 2021. Los autores afirman que este forzamiento radiativo revisado es al menos tan grande en magnitud como las contribuciones de varias otras especies de aerosoles evaluadas por el IPCC.

El estudio enfatiza que las incertidumbres en las propiedades ópticas, la distribución espacial y la abundancia total de los microplásticos juegan un papel crucial en estas estimaciones. Aunque los autores reconocen que la producción futura de desechos plásticos se proyecta que aumentará significativamente (potencialmente por un factor de 10 para el año 2100), advierten que extrapolar los hallazgos actuales a escenarios futuros implica grandes incertidumbres respecto a las tasas de degradación y las fracciones en el aire. No obstante, los autores concluyen que los microplásticos están "pendientes de ser incluidos como forzamientos en futuras evaluaciones del cambio climático", argumentando que su creciente abundancia y potencial de calentamiento ameritan la atención tanto de la comunidad de investigación climática como de la política.