Monitorización de CO₂ y CH₄ en el centro de la Península Ibérica desde la Madrid-CIEMAT GHG Station

Las zonas urbanas, además de ser áreas muy vulnerables ante el calentamiento global, son también grandes protagonistas del mismo como áreas fuente de gases de efecto invernadero (GEI), ya que concentran casi el 70% de las emisiones totales de CO2 y hasta un 50% de las emisiones globales de GEI considerados de manera conjunta. Por este motivo, a principios de esta década se pusieron en marcha algunas iniciativas destinadas a crear redes de estaciones de medida de GEI en ciudades, como por ejemplo, la promovida por la red europea ICOS (Integrated Carbon Observation System) a través del proyecto ICOS Cities, desarrollado desde 2021 hasta 2025. La apuesta por este tipo de estaciones no está exenta de dificultades y retos técnicos, puesto que la complejidad asociada a los entornos urbanos es notable. El aspecto más crítico suele ser la representatividad de los datos obtenidos en estos emplazamientos, que puede estar fuertemente condicionada, lo que dificultaría gravemente las tareas de interpretación de los resultados obtenidos y limitaría la posibilidad de comparar resultados entre diferentes estaciones urbanas. No obstante, seleccionando adecuadamente las ubicaciones de los emplazamientos y aplicando la metodología y controles de calidad definidos por el sistema ICOS Atmosphere, estos problemas pueden ser superados.
De manera independiente a la iniciativa ICOS Cities, en mayo de 2023, CIEMAT inició su programa de monitorización de GEI poniendo en operación la denominada Madrid-CIEMAT GHG Station. Este equipamiento forma parte de la Estación de Observación Atmosférica (EOA) de la Unidad de Caracterización y Control de la Contaminación Atmosférica (UCCCA) del Departamento de Medio Ambiente de CIEMAT, ubicada en el campus de CIEMAT de Madrid, un emplazamiento de carácter suburbano de la capital. En la EOA también se encuentra integrada la Madrid-CIEMAT ACTRIS National Facility que forma parte de la infraestructura europea de investigación atmosférica ACTRIS-ERIC.
La nueva estación de gases de efecto invernadero proporciona datos de alta calidad de las fracciones molares de CO2 y CH4, de manera similar a las generadas desde las estaciones de ICOS, en un entorno representativo del fondo urbano de Madrid, lo que permite seguir sus variaciones estacionales e interanuales.
En este trabajo presentamos esta estación de medida y realizamos un primer análisis de los resultados de CO₂ y CH₄ obtenidos a lo largo de los primeros 3 años de operación. Éstos demuestran el interés de realizar este tipo de monitorización de GEI en grandes áreas urbanas, entre otras cosas, porque ello puede permitir hacer un seguimiento de los efectos macroscópicos reales derivados de las políticas de descarbonización que se hayan implementado o se puedan implementar en el futuro sobre las actividades desarrolladas en el área urbana de interés.

Las grandes áreas urbanas son protagonistas principales del cambio climático al ser responsables de casi un 70% de las emisiones totales de CO2 y de casi un 50% de las emisiones globales de gases de efecto invernadero (GEI). Recientemente se ha promovido la creación de estaciones de medida de GEI en entornos urbanos, como complemento a la monitorización desde las estaciones remotas (GAW, ICOS). Por ejemplo, en Europa desde el proyecto ICOS Cities, desarrollado en la red ICOS (Integrated Carbon Observation System) desde 2021 hasta 2025.
En 2023, CIEMAT inició su propio programa de medida de GEI en áreas urbanas con la Madrid-CIEMAT GHG Station (Pujadas et al. 2024) en la Estación de Observación Atmosférica (EOA) de CIEMAT, que también integra a la Madrid-CIEMAT ACTRIS National Facility, de la infraestructura europea de monitorización atmosférica avanzada ACTRIS-ERIC. Todo este equipamiento está ubicado en la sede de CIEMAT en Madrid en el Campus de Excelencia Internacional de Moncloa.

La Madrid-CIEMAT GHG Station dispone de un espectrómetro de cavidad resonante (CRDS), mod. Picarro G2301, equipo habitual en las estaciones ICOS-GAW, para monitorizar las concentraciones ambientales de CO2, CH4 y H2O. La instalación, mantenimiento y verificación-calibración del sistema siguen las directrices definidas por la red ICOS.
Esta estación de GEI está alejada de la influencia directa de fuentes primarias de contaminantes y próxima a una gran área verde (La Dehesa de la Villa), siendo un emplazamiento representativo de las condiciones ambientales de fondo de la capital. Esto, junto con el hecho de que esta estación de GEI está complementada por el resto de la instrumentación de la EOA de CIEMAT, permite conocer la composición y características físico-químicas (aerosoles, gases traza y parámetros meteorológicos) de las masas de aire que alcanzan este emplazamiento, así como realizar un análisis pormenorizado de la evolución temporal de las concentraciones de GEI observadas.

Las concentraciones obtenidas en la Madrid-CIEMAT GHG-Station durante el periodo (2023-2026) se han comparado con las registradas en la estación ICOS-GAW de Izaña (Tenerife) tomada como referencia, con los siguientes resultados generales:
En ambos puntos los valores de fondo de CO2 y CH4 siguieron tendencias crecientes muy similares, aunque con ciertas diferencias estacionales en el CO2 que en primavera-verano se debieron al notable efecto sumidero de la vegetación en Madrid, y en otoño-invierno al aumento de las emisiones urbanas y al descenso de la actividad fotosintética en Madrid. En el CH4 se observaron también tendencias crecientes en ambos emplazamientos pero con valores de fondo mayores en CIEMAT por el perfil emisor de metano de Madrid.
Los niveles de CO2 y CH4 en CIEMAT por la influencia urbana han seguido tendencias decrecientes, a diferencia de los valores de fondo, consecuencia de la reducción de las emisiones globales (tráfico, vertederos, etc.) en el área de Madrid.