Efecto invernadero


Efecto invernadero
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Concepto:Proceso en el que la radiación térmica emitida por la superficie planetaria es absorbida por los gases de efecto invernadero (GEI) atmosféricos y es reirradiada en todas las direcciones.

Efecto invernadero . Es un proceso en el que la radiación térmica emitida por la superficie planetaria es absorbida por los gases de efecto invernadero (GEI) atmosféricos y es reirradiada en todas las direcciones. Como parte de esta radiación es devuelta hacia la superficie y la atmósfera inferior, ello resulta en un incremento de la temperatura superficial media respecto a lo que habría en ausencia de los GEI.

La radiación solar en frecuencias de la luz visible pasa en su mayor parte a través de la atmósfera para calentar la superficie planetaria y luego ésta emite esta energía en frecuencias menores de radiación térmica infrarroja. Esta última es absorbida por los GEI, los que a su vez reirradian mucha de esta energía a la superficie y atmósfera inferior. Este mecanismo recibe su nombre debido a su analogía al efecto de la radiación solar que pasa a través de un vidrio y calienta un invernadero, pero la manera en que atrapa calor es fundamentalmente diferente a como funciona un invernadero al reducir las corrientes de aire, aislando el aire caliente dentro de la habitación y con ello no se pierde el calor por convección.

Si un cuerpo negro ideal estuviese a la misma distancia del Sol que la Tierra, tendría una temperatura de cerca de 5,3 °C. Sin embargo, dado que nuestro planeta refleja un 30 % de la radiación entrante, la temperatura efectiva de este planeta hipotético (la temperatura de un cuerpo negro que reflejara la misma cantidad de radiación de la Tierra) sería cercana a −18 °C. La temperatura superficial de este planeta negro es 33 °C inferiores a la temperatura superficial real de la Tierra (de unos 14 °C). El mecanismo que produce esta diferencia entre la temperatura superficial efectiva y la real es debido a la atmósfera y es conocido como efecto invernadero.

El efecto invernadero natural de la Tierra hace posible la vida como la conocemos. Sin embargo, las actividades humanas, principalmente la quema de combustibles fósiles y la deforestación, han intensificado el fenómeno natural, causando un calentamiento global.

Reseña histórica

Fue alrededor de 1975-1980 cuando los científicos comenzaron a tener suficientes evidencias del efecto que los GEI estaban ocasionando al clima. Disponían de herramientas, conocimientos y técnicas suficientes para iniciar el estudio en profundidad del complejo sistema climático: satélites para observar la Tierra, redes mundiales de toma de temperaturas, vientos, precipitaciones y corrientes, así como ordenadores de gran potencia para desarrollar modelos climáticos. Entonces los científicos vislumbraron un posible cambio climático de dramáticas consecuencias. La opinión pública comenzó a conocer el problema alertada por los grupos ecologistas, los gobiernos se plantearon el problema e iniciaron acuerdos internacionales empujados por los resultados cada vez más inquietantes que los científicos iban desarrollando.

En 1824, Joseph Fourier publicó Observaciones generales sobre las temperaturas de la tierra y los espacios planetarios donde consideró que la Tierra se mantenía templada porque la atmósfera retiene el calor como si estuviera bajo un cristal. Él fue el primero en emplear la analogía del invernadero y en 1859 John Tyndall descubrió que el CO2, el metano y el vapor de agua bloquean la radiación infrarroja.

Por su parte, Svante August Arrhenius, publicó en 1903 Lehrbuch der Kosmischen Physik (Tratado de física del cosmos), el cual trataba por primera vez de la posibilidad de que la quema de combustibles fósiles incrementara la temperatura media de la Tierra. Entre otras cosas calculaba que se necesitarían 3000 años de combustión de combustibles para que se alterara el clima del planeta, todo bajo la suposición que los océanos captarían todo el CO2 (actualmente se sabe que los océanos han absorbido un 48 % del CO2 antropogénico desde 1800). Arrhenius estimó el incremento de la temperatura del planeta cuando se dobla la concentración de dióxido de carbono de la atmósfera, eventualmente calculando este valor en 1,6 centígrados sin vapor de agua en la atmósfera y 2,1 °C con vapor presente. Estos resultados están dentro de los parámetros generalmente aceptados en la actualidad Arrhenius otorgaba una valoración positiva a este incremento de temperatura porque imaginaba que aumentaría la superficie cultivable y que los países más septentrionales serían más productivos.

En las décadas siguientes, las teorías de Arrhenius fueron poco valoradas pues se creía que el CO2 no influía en la temperatura del planeta y el efecto invernadero se atribuía exclusivamente al vapor de agua. Sin embargo, y 35 años después de que Arrhenius publicara su teoría, Guy S. Callendar, ingeniero británico especialista en vapor, publicó empezando en 1938, varios ensayos en los que corregía algunas estimaciones realizadas por Arrhenius, como la capacidad de los océanos para absorber CO2. A partir de un incremento observable de aproximadamente medio Grado Fahrenheit (unos 0,275 °C) entre 1880 y 1934, Callendar estimó que el incremento promedio en la temperatura era 0,005 °C por año en ese período (actualmente se estima que en la segunda mitad del siglo XX se ha producido un incremento de 0,013 °C al año (IPCC, 2007, p. 30)). Callendar argumentaba también que la actividad humana había incrementado el dióxido de carbono en la atmósfera en alrededor de 10 % desde el comienzo del siglo. Esto revivió la sugerencia de Arrhenius y es conocido como “Efecto Callendar”.

Entre otros, Roger Revelle, director del Scripps Institution of Oceanography, en California, creía que la sugerencia de Callendar era implausible: cualquier "exceso" de CO2 atmosférico sería —en su opinión— absorbido por procesos naturales. Esto dio origen al comienzo de un debate científico. Eventualmente, Charles David Keeling, trabajando bajo la dirección de Revelle y en el marco del Año Geofísico Internacional, llevó a cabo una serie de medidas, entre 1957 y 1959, en sitios remotos y viento arriba de sitios poblados (Keeling usaba datos de una estación en Mauna Loa y otra en la Antártica) durante los dieciocho meses del año geofísico. Los resultados fueron claros y negativos para la posición de Revelle, mostrando sin dudas que no sólo había habido un incremento del dióxido de carbono atmosférico en relación al siglo XIX, sino que además incluso había habido un incremento durante el periodo de las mediciones mismas.

Un poco antes, la Organización Meteorológica Mundial ya había iniciado diversos planos de seguimiento, los cuales tenían como objetivo entre otras cosas, el de calcular los niveles de CO2 en la troposfera. Esas observaciones fueron facilitadas por el desarrollo —en la década de 1940— de la espectrofotometría de infrarrojos, la cual ha permitido conocer que el CO2 absorbe la luz de manera distinta al vapor de agua, incrementando notablemente el efecto invernadero. Todo esto fue resumido por Gilbert Plass en el año 1955.

Keeling continúo por otros cuarenta años sus observaciones; esas demostraron continua y repetidamente la corrección de su observación inicial. Keeling estableció que, sin importar donde se tomaran las medidas —ya sea ciudades o campos, valles o montes— la medida promedio del CO2 atmosférica es la misma, con leves variaciones de temporada (el promedio es más alto en el invierno del hemisferio norte) y que el incremento promedio es 1,5 partes por millón por año. Estos resultados permanecen sin cuestionamiento científico hasta el presente.

El primer modelo estadístico de evolución del clima fue desarrollado en 1972 por Klauss Hasselmannn del Instituto Max Planck y en Francia Jancovici y Hervé Le Treut hicieron una predicción del efecto invernadero en los próximos años.

Gases de efecto invernadero

Los denominados gases de efecto invernadero o gases invernadero, responsables del efecto descrito, son:

  • Vapor de agua (H2O)
  • Dióxido de carbono (CO2)
  • Metano (CH4)
  • Óxido de nitrógeno (N2O)
  • Ozono (O3)
  • Clorofluorocarbonos (CFC)

Si bien todos ellos (salvo los CFC) son naturales, en tanto que ya existían en la atmósfera antes de la aparición del hombre, desde la Revolución industrial y debido principalmente al uso intensivo de los combustibles fósiles en las actividades industriales y el transporte, se han producido sensibles incrementos en las cantidades de óxido de nitrógeno y dióxido de carbono emitidas a la atmósfera, con el agravante de que otras actividades humanas, como la deforestación, han limitado la capacidad regenerativa de la atmósfera para eliminar el dióxido de carbono, principal responsable del efecto invernadero.

Causas del efecto invernadero

Las causas naturales del efecto invernadero son las emisiones de gases como el óxido nitroso, el dióxido de carbono, el metano, el ozono y vapor de agua.

Una de las causas de origen humano del efecto invernadero es la deforestación. La deforestación aumenta la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera. Asimismo, debido a la desaparición de los árboles, la fotosíntesis no se lleva a cabo. La deforestación es entonces una causa del efecto invernadero. La deforestación es rampante hoy en día debido al aumento en la civilización humana. Los niveles de deforestación han aumentado en alrededor del nueve por ciento en los últimos tiempos.

Otro hecho causado por el hombre que es causa del aumento en el efecto invernadero debido a la emisión de estos gases son todos los aparatos eléctricos. Incluso el refrigerador en la casa emite gases que contribuyen al efecto invernadero. Estos gases son conocidos como clorofluorocarbonos (CFC) y se utilizan en refrigeradores, aerosoles, algunos agentes espumantes en la industria del embalaje, productos químicos y productos de limpieza. Algunos procesos de las industrias de fabricación de cemento también actúan como una causa hacia el efecto invernadero.

Otros procesos de origen humano que contribuyen y son una causa con el efecto invernadero son la quema de gasolina, petróleo y carbón. Aparte de éstos, algunos procesos de cultivo y uso de la tierra son una causa del efecto invernadero. La mayoría de las fábricas también producen muchos gases que duran por más tiempo en la atmósfera. Estos gases contribuyen al efecto invernadero y también al calentamiento global del planeta. Estos gases no están disponibles de forma natural en la atmósfera.

El crecimiento demográfico es un factor indirecto y una de las causas del efecto invernadero. Con el aumento de la población, las necesidades de las personas se incrementan. Por lo tanto, esto aumenta los procesos de fabricación, así como los procesos de la industria. Esto se traduce en el aumento de la liberación de gases industriales que catalizan el efecto invernadero. El aumento de la población también se traduce en el aumento de los procesos agrícolas. La mayoría de las máquinas hechas por el hombre, como el automóvil también contribuyen al efecto invernadero.

Efecto invernadero de varios gases en la atmósfera

Es el proceso por el que el aire retiene gran parte de la radiación infrarroja emitida por la Tierra, lo cual da origen a toda la compleja serie de fenómenos atmosféricos estudiados por la meteorología en detalle y a corto plazo, así como por la climatología a grandes rasgos y a largo plazo.

Aunque la atmósfera seca está compuesta prácticamente por nitrógeno (78,1 %), oxígeno (20,9 %) y argón (0,93 %), son gases muy minoritarios en su composición como el dióxido de carbono (0,035 %: 350 ppm), el ozono y otros que desarrollan esta actividad radiactiva. Además, la atmósfera contiene vapor de agua (1 %: 10 000 ppm) que también es un gas radiactivamente activo, siendo con diferencia el gas natural invernadero más importante. El dióxido de carbono ocupa el segundo lugar en importancia.

El efecto invernadero es esencial para la vida del planeta: sin CO2 ni vapor de agua (sin el efecto invernadero) la temperatura media de la Tierra sería unos 33 °C menos, del orden de 18 °C bajo cero, lo que haría inviable la vida.

Actualmente el CO2 presente en la atmósfera está creciendo de modo no natural por las actividades humanas, principalmente por la combustión de carbón, petróleo y gas natural que está liberando el carbono almacenado en estos combustibles fósiles. Por tanto es preciso diferenciar entre el efecto invernadero natural del originado por las actividades humanas (o antropogénico).

La población se ha multiplicado y la tecnología ha alcanzado una enorme y sofisticada producción de forma que se está presionando muchas partes del medio ambiente terrestre siendo la atmósfera la zona más vulnerable de todas por su delgadez. Dado el reducido espesor atmosférico la alteración de algunos componentes moleculares básicos que también se encuentran en pequeña proporción supone un cambio significativo. En concreto, la variación de la concentración de CO2, el más importante de los gases invernadero de la atmósfera, clasificado en este caso con referencia a las aportaciones por actividades humanas.

Los gases invernadero permanecen activos en la atmósfera mucho tiempo, por eso se les denomina de larga permanencia. Eso significa que los gases que se emiten hoy permanecerán durante muchas generaciones produciendo el efecto invernadero. Así del CO2 emitido a la atmósfera: sobre el 50 % tardará 30 años en desaparecer, un 30 % permanecerá varios siglos y el 20 % restante durará varios millares de años.

La concentración de CO2 atmosférico se ha incrementado desde la época preindustrial (año 1750) desde un valor de 280 ppm a 379 ppm en 2005. Se estima que 2/3 de las emisiones procedían de la quema de combustibles fósiles (petróleo, gas y carbón) mientras un 1/3 procede del cambio en la utilización del suelo (Incluida la deforestación). Del total emitido solo el 45 % permanece en la atmósfera, sobre el 30 % es absorbido por los océanos y el restante 25 % pasa a la biosfera terrestre. Por tanto no solo la atmósfera está aumentando su concentración de CO2, también está ocurriendo en los océanos y en la biosfera.

Bibliografías

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Fuentes