El cambio climático y el efecto invernadero
Luis ECHARRI, Universidad de Navarra (Tecnun)
Muchas de las características del planeta Tierra están asombrosamente adaptadas a las necesidades de la vida Una de ellas es la confortable temperatura media de nuestro planeta que es de unos 15 ºC. Como es bien sabido hay zonas más calientes y otras más frías; y en el mismo lugar y día la temperatura sufre importantes variaciones según las horas, pero si se hace una media de todas estas temperaturas la cifra que sale son esos 15 ºC.
El llamado efecto invernadero es el responsable de esta temperatura y precisamente porque sospechamos, con mucho fundamento, que esta creciendo su intensidad en los últimos decenios, provocando el llamado calentamiento global y el consiguiente cambio climático. Por lo tanto, resulta de particular interés saber en qué consiste.
Efecto invernadero natural
Resulta sorprendente conocer que, en realidad tenemos esta placentera temperatura media de 15 ºC por el efecto de abrigo que tienen algunos de los gases que hay en la atmósfera.
La energía llega a nuestro planeta, en su mayor parte, procedente del Sol. Del Sol llegan radiaciones de luz visible y también radiaciones infrarrojas y ultravioleta.
La energía que llega al exterior de la atmósfera es una cantidad prácticamente fija, llamada constante solar, cuyo valor es de unos 1400 watios por cada metro cuadrado.
Si no hubiera atmósfera esta energía llegaría a la superficie de la Tierra y produciría una temperatura media en nuestro planeta de -18 ºC. Esta es la temperatura media que corresponde a un planeta del color y brillo medios que tiene la Tierra. Si fuera negro, la temperatura media sería más alta porque el negro absorbe más radiaciones, y si fuera blanco la temperatura media sería menor de -18 ºC porque el blanco refleja más las radiaciones. Pero con el albedo (palabra técnica para designar esta capacidad de reflejar la energía radiante) medio de la Tierra, la temperatura que nos correspondería son esos -18 ºC.
Pero la realidad es que nuestra temperatura media es de 15 ºC, es decir, 33 ºC más que la teóricamente esperada si no tuviéramos atmósfera. La atmósfera es la que hace un efecto de abrigo y mantiene más alta la temperatura de la superficie.
Este efecto de retención del calor en la superficie de la Tierra no lo hacen los gases más abundantes en la atmósfera (nitrógeno y oxígeno) sino que lo hacen gases muy minoritarios como son el anhídrido carbónico (CO2), el vapor de agua y algunos otros que están todavía en cantidades mucho menores, como son el metano, óxidos de nitrógeno, etc.
El efecto que estos gases producen se denomina, con acierto discutible, efecto invernadero, porque lo que hacen estos gases es atrapar y retener durante un tiempo parte de la energía que nos llega del Sol. Como hacen, más o menos los invernaderos que mantienen caliente su interior sin necesidad de poner una calefacción especial, aprovechando simplemente la insolación que reciben.
El efecto físico que explica este efecto invernadero natural se basa en que el espectro de la energía que incide sobre la Tierra procedente del Sol es ligeramente distinto del espectro de la energía que la superficie de la Tierra devuelve al espacio.
La energía que nos llega se ha originado en la superficie del Sol que está a unos 6.000 ºC. Esto hace que sea una energía con unas frecuencias (espectro) propias de esas altas temperaturas. La superficie de la Tierra recalentada devuelve energía al espacio, pero como está a unos 15 ºC de media, el conjunto de radiaciones que emite es el correspondiente a esta temperatura, lo que provoca que su espectro esté constituido por frecuencias más pequeñas. En este desplazamiento del espectro hacia zonas de menores frecuencias está la explicación del efecto invernadero. Parte de la energía que al llegar a la Tierra ha atravesado la atmósfera sin problemas, después, al ser devuelta con menor frecuencia, es absorbida por los gases con efecto invernadero (CO2, vapor de agua, etc.) y su salida al espacio exterior se retrasa.
En condiciones normales acaba saliendo tanta energía como la que ha entrado, pero ese desfase explicado es el que produce el efecto de abrigo.
El clima es variable
A lo largo de los 4.600 millones de años de historia de la Tierra las fluctuaciones climáticas han sido muy grandes. En algunas épocas el clima ha sido cálido y en otras frío y, a veces, se ha pasado bruscamente de unas situaciones a otras. Así, por ejemplo, algunas épocas de la Era Mesozoica, entre hace 65 y hace 225 millones de años, han sido de las más cálidas de las que tenemos constancia fiable. En ellas la temperatura media de la Tierra era unos 5ºC más alta que la actual, es decir habría sido de unos 20 ºC.
En los relativamente recientes últimos 1,8 millones de años, ha habido varias extensas glaciaciones alternándose con épocas de clima más benigno (interglaciaciones) similares a la actual. La diferencia de temperaturas medias de la Tierra entre una época glacial y otra como la actual, es de sólo unos 5 ºC o 6ºC. Diferencias tan pequeñas en la temperatura media del planeta son suficientes para pasar de un clima con grandes casquetes glaciares extendidos por toda la Tierra a otro como el que ahora tenemos.
Estos cambios en la temperatura media se han debido a diversos factores no muy bien conocidos como variaciones en la órbita de la Tierra que cambian el valor de la energía que recibimos del Sol (constante solar), o a variaciones en la composición de la atmósfera o en el brillo y color del planeta, etc.
Como se ve, modificaciones relativamente pequeñas en la atmósfera, que cambiaran la temperatura media unos 2ºC o 3ºC podrían originar transformaciones importantes y rápidas en el clima y afectar de forma muy importante a la Tierra y a nuestro sistema de vida.
Efecto invernadero de origen humano
En los últimos 200 años la concentración de anhídrido carbónico y otros gases con efecto invernadero en la atmósfera ha ido creciendo constantemente debido a la actividad humana. Diversas actividades humanas como la quema de bosques y vegetación para ampliar las tierras de cultivo, el uso masivo de combustibles fósiles como el petróleo, carbón y gas natural, algunas actividades industriales o ganaderas, etc. han provocado que la concentración media de dióxido de carbono se haya incrementado desde unas 275 ppm antes de la revolución industrial, a 315 ppm cuando se empezaron a usar las primeras estaciones de medida exactas en 1958, y hasta 379 ppm en 2005.
Los niveles de metano también han crecido en los últimos 200 años. En 1800 la concentración era de aproximadamente 715 ppb y en 2005 era de 1774 ppb.
La cantidad de óxido de dinitrógeno se incrementa en un 0.25% anual. En la época preindustrial sus niveles serían de alrededor de 270 ppb y alcanzaron los 319 ppb en 2005.
Parece lógico por tanto esperar que el aumento de las concentraciones de gases con efecto invernadero esté provocando una mayor intensidad en este efecto. Hay algunos otros fenómenos que causan el efecto contrario, es decir, una cierta disminución en el efecto invernadero como, por ejemplo, el cambio en el albedo del planeta como consecuencia de cambiar el uso de las tierras que de estar ocupadas por bosques han pasado a ser cultivos o, en mayor medida, el oscurecimiento de la atmósfera producido por la contaminación con partículas en suspensión (aerosoles) que provoca el que menos radiaciones solares lleguen a la superficie del planeta.
Consensos científicos muy importantes, como el que reflejan los últimos informes del IPCC, cuantifican tanto los aumentos como las disminuciones en la intensidad del efecto invernadero provocados por la actividad humana y llegan a la conclusión de que el efecto global es de aumento de la intensidad del efecto invernadero en magnitudes del orden de 1,6 W por metro cuadrado con un margen de error que iría desde 0,6 hasta 2,4.
Conclusión
Se puede concluir por tanto que es casi seguro que la actividad humana esté originando un aumento en el efecto invernadero que la atmósfera mantiene en el planeta y que, en consecuencia, hay que considerar como muy probable el que el aumento en la temperatura media de la Tierra apreciado en los últimos decenios y el consiguiente cambio climático estén relacionados con esas actividades humanas.
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