Se denomina efecto
invernadero al fenómeno por el cual determinados gases, que son
componentes de la atmósfera planetaria, retienen parte de la energía
que la superficie planetaria emite por haber sido calentada por
la radiación estelar. Afecta a todos los cuerpos planetarios rocosos dotados
de atmósfera. Este fenómeno evita que la energía recibida constantemente vuelva
inmediatamente al espacio, produciendo a escala planetaria un efecto similar al
observado en un invernadero. En el sistema solar, los planetas que
presentan efecto invernadero son Venus, la Tierra y Marte.
De acuerdo con la mayoría de la
comunidad científica, el efecto invernadero se está viendo acentuado en
la Tierra por la emisión de ciertos gases, como el dióxido de
carbono y el metano, debido a la actividad humana.
No obstante lo que se señala
aquí, el aire forma en la troposfera una mezcla de gases bastante homogénea a
una temperatura y presión determinadas, hasta el punto de que su comportamiento
es el equivalente al que tendría si estuviera compuesto por un solo gas.1
Balance energético de la Tierra
Balance anual de energía de la
Tierra desarrollado por Trenberth, Fasullo y Kiehl de la NCAR en 2008. Se basa
en datos del periodo de marzo de 2000 a mayo de 2004 y es una actualización de
su trabajo publicado en 1997. La superficie de la Tierra recibe del Sol 161 w/m2 y
del Efecto Invernadero de la Atmósfera 333w/m², en total 494 w/m2,como
la superficie de la Tierra emite un total de 493 w/m2 (17+80+396),
supone una absorción neta de calor de 0,9 w/m2, que en el tiempo
actual está provocando el calentamiento de la Tierra.
En la atmósfera el mantenimiento
del equilibrio entre la recepción de la radiación solar y la emisión de
radiación infrarroja devuelve al espacio la misma energía que recibe del Sol.
Esta acción de equilibrio se llama balance energético de la Tierra y permite
mantener la temperatura en un estrecho margen que posibilita la vida (2 )
En un período suficientemente
largo el sistema climático debe estar en equilibrio, la radiación solar
entrante en la atmósfera está compensada por la radiación saliente. Pues si la
radiación entrante fuese mayor que la radiación saliente se produciría un
calentamiento y lo contrario produciría un enfriamiento.3 Por
tanto, en equilibrio, la cantidad de radiación solar entrante en la atmósfera
debe ser igual a la radiación solar reflejada saliente más la radiación
infrarroja térmica saliente. Toda alteración de este balance de radiación, ya
sea por causas naturales u originado por el hombre (antropógeno), es un
forzamiento y supone un cambio de clima y del tiempo asociado.4
Los flujos de energía entrante y
saliente interaccionan en el sistema climático ocasionando muchos fenómenos
tanto en la atmósfera, como en el océano o en la tierra. Así la radiación
entrante solar se puede dispersar en la atmósfera o ser reflejada por las nubes
. La superficie terrestre puede reflejar o absorber la energía solar que le
llega. La energía solar de onda corta se transforma en la Tierra en
calor. Esa energía no se disipa, se encuentra como calor sensible o calor
latente, se puede almacenar durante algún tiempo, transportarse en varias formas,
dando lugar a una gran variedad de tiempo y a fenómenos turbulentos en la
atmósfera o en el océano. Finalmente vuelve a ser emitida a la atmósfera
como energía radiante de onda larga.3 Un
proceso importante del balance de calor es el efecto albedo, por el que
algunos objetos reflejan más energía solar que otros. Los objetos de colores
claros, como las nubes o la superficies nevadas, reflejan más energía, mientras
que los objetos oscuros absorben más energía solar que la que reflejan. Otro
ejemplo de estos procesos es la energía solar que actúa en los océanos, la
mayor parte se consume en la evaporación del agua de mar, luego esta energía es
liberada en la atmósfera cuando el vapor de agua se condensa en lluvia.5
La Tierra, como todo cuerpo
caliente superior al cero absoluto, emite radiación térmica, pero al ser
su temperatura mucho menor que la solar, emite radiación infrarroja por
ser un cuerpo negro. La radiación emitida depende de la temperatura del
cuerpo. En el estudio del NCAR han concluido una oscilación anual
media entre 15,9 °C en julio y 12,2 °C en enero compensando los dos
hemisferios, que se encuentran en estaciones distintas y la parte terrestre que
es de día con la que es de noche. Esta oscilación de temperatura supone una
radiación media anual emitida por la Tierra de 396 W/m2.6
La energía infrarroja emitida por
la Tierra es atrapada en su mayor parte en la atmósfera y reenviada de nuevo a
la Tierra. Este fenómeno se llama Efecto Invernadero y garantiza las
temperaturas templadas del planeta.7 Según
el estudio anterior de la NCAR, el Efecto Invernadero de la atmósfera hace
retornar nuevamente a la Tierra 333 W/m2.8
Globalmente la superficie de la
Tierra absorbe energía solar por valor de 161 w/m2 y del efecto
invernadero de la atmósfera recibe 333 w/m2, lo que suma 494 w/m2,
como la superficie de la Tierra emite (o dicho de otra manera pierde) un total
de 493 w/m2 (que se desglosan en 17 w/m2 de
calor sensible, 80 w/m2 de calor latente de la evaporación del
agua y 396 w/m2 de energía infrarroja), supone una absorción
neta de calor de 0,9 w/m2, que en el tiempo actual está provocando
el calentamiento de la Tierra.9
Efecto invernadero de varios
gases de 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 los que
desarrollan esta actividad radiativa. Además, la atmósfera contiene vapor de
agua (1%: 10.000 ppm) que también es un gas radiativamente activo, siendo con
diferencia el gas natural invernadero más importante. El dióxido de carbono
ocupa el segundo lugar en importancia.4
La denominada curva Keeling muestra
el continuo crecimiento de CO2 en la atmósfera desde 1958.
Recoge las mediciones de Keeling en el observatorio del volcán Mauna
Loa. Estas mediciones fueron la primera evidencia significativa del rápido
aumento de CO2 en la atmósfera y atrajo la atención mundial
sobre el impacto de las emisiones de los gases invernadero.10
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.11
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 y la
deforestación de la selva pluvial que libera el carbono almacenado en los
árboles, aunque sólo una pequeña parte del mismo ya que la mayor parte del
carbono almacenado en los árboles queda en forma de madera, resinas o pasa a la
atmósfera en forma de energía. Por tanto es preciso diferenciar entre el efecto
invernadero natural del originado por las actividades de los hombres (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.
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.12
La concentración de CO2 atmosférico
se ha incrementado desde la época preindustrial (año 1.750) 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.12
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