CAMBIO DEL CLIMA
El término “cambio del clima” a menudo se utiliza alternándolo con el término “calentamiento global.” Sin embargo, considerando la gran variedad de impactos más allá de los cambios de temperatura, el primero es el término generalmente aceptado y utilizado por la comunidad científica.
La Química
Los dos gases que contribuyen de manera más significativa al efecto invernadero natural de la tierra son el vapor de agua y el dióxido de carbono. El metano, el óxido nitroso, el ozono y el hexaflúorido de azufre son también gases invernadero pero contribuyen de manera mínima al efecto invernadero porque sus concentraciones son menores.
Desde el inicio de la Revolución Industrial, las actividades humanas han causado un aumento en varios de los gases invernaderos, más notablemente del dióxido de carbono, una tendencia que la gran mayoría de los científicos creen está causando un calentamiento antropogénico de tipo invernadero. Durante los últimos dos siglos, la concentración de dióxido de carbono en nuestra atmósfera ha aumentado alrededor de un 30 por ciento, de un nivel pre-industrial de aproximadamente 270 partes por millón a un nivel actual de 380 partes por millón. Las concentraciones de dióxido de carbono en la atmósfera son más altas hoy en día que en cualquier otro momento histórico durante los últimos 150,000 años. Si el consumo de combustibles fósiles como carbón y petróleo continúa en el siguiente siglo al paso anticipado, las concentraciones de dióxido de carbono en la atmósfera podrían alcanzar hasta las 600-700 partes por millón en el año 2100.
Asimismo, otras emisiones de gases invernadero han ido en aumento. Las concentraciones de metano en la atmósfera se han duplicado desde la era pre-industrial. Otros elementos químicos, como los cloroflúorocarbones, perflúorocarbones, e hidroflúorocarbones, son sintéticos y han tan sólo empezado a aparecer en la atmósfera desde la Revolución Industrial.
Cada compuesto tiene una capacidad única para contribuir al calentamiento invernadero, así como una media vida química única, es decir, el tiempo que una molécula típica permanece en la atmósfera antes de reaccionar y formar un compuesto diferente. Muchas sustancias invernadero, incluyendo al metano así como compuestos que contienen halógenos, contribuyen varias veces, kilo por kilo, al efecto invernadero más que el dióxido de carbono. Sin embargo, el mero volumen de dióxido de carbono en la atmósfera comparado con estos otros gases significa que el dióxido de carbono es aún el máximo contribuyente al calentamiento invernadero antropogénico. Adicionalmente, mientras algunos gases invernaderos tienen una media vida de varias décadas, la media vida del dióxido de carbono tiene una media vida de alrededor de un siglo. La mayor parte del dióxido de carbono que liberamos hoy en día seguirá en la atmósfera en el año 2075 e incluso hasta el 2100.
El sistema del clima es complejo en extremo, y muchas fuerzas aparte del efecto invernadero contribuyen a cambios en nuestros patrones del clima. Sin embargo, la evidencia va en aumento y a favor de que las actividades humanas están cambiando el clima de este planeta. Muchos de los científicos mas eminentes a nivel mundial sostienen que el calentamiento experimentado en el siglo XX es al menos parcialmente antropogénico en su origen. Además, el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC) ha llegado a la conclusión de que “el equilibrio de la evidencia presente sugiere que hay una influencia humana discernible en el clima global”.
La Física
Como ya sabemos, el efecto invernadero es esencial para mantener al planeta Tierra habitable. Sin el efecto invernadero, la Tierra sería un planeta demasiado frío, con una temperatura en promedio gélida y bajo cero. El efecto invernadero aisla a la tierra, creando como resultado temperaturas moderadas que hacen posible la vida.
Usando un modelo muy simple, podemos predecir la temperatura promedio de la superficie terrestre en la ausencia del efecto invernadero. Sabemos que alrededor de 340 W/m² de energía solar por unidad superficial aisla nuestro planeta. Aproximadamente un 30 por ciento de esta energía se refleja de la superficie, dejando como resultado un promedio de 240 W que debe ser absorbido por cada metro cuadrado de la superficie terrestre.
Todos los objetos con una temperatura sobre cero emiten radiación, y el planeta Tierra no es una excepción. Según los físicos, el poder o energía que emite un volumen negro (para nuestro objetivo, supondremos que este volumen negro es la tierra), es St4, donde T es la temperatura superficial de la tierra y St es la constante Stefan-Boltzmann.
Si la tierra y el espacio están en equilibrio radioactivo, o sea que no hay ninguna ganancia ni pérdida neta de calor por la tierra, podemos concluir que la temperatura de la tierra es la función de aislamiento y la constante Stefan Boltzmann. Nuestro modelo da como resultado una temperatura terrestre superficial promedio de 255 K, o aproximadamente 0 grados Fahrenheit. Muchas partes de la tierra estarían todavía más frías. Imaginémonos un mundo en el cual la mayor parte del planeta tiene condiciones que asociamos sólo con las regiones polares y sub-polares. Claramente, tal planeta no seria hospitalario hacia muchas formas de vida terrestres que conocemos hoy en día.
Afortunadamente, la temperatura media terrestre es de 288 K (58 grados Fahrenheit), permitiendo que las temperaturas templadas de la mayoría del planeta capaces de sostener las formas de vida que conocemos. La parte que falta en nuestro modelo es el efecto invernadero – es decir los gases que calientan al planeta aproximadamente 60 grados Fahrenheit produciendo como resultado el clima terrestre que conocemos hoy. Los dos gases invernadero principales son el dióxido de carbono y el vapor de agua. Otros gases invernadero incluyen al metano y los cloroflúorocarbones. Estas sustancias absorben calor en la banda infrarroja de longitudes de onda en la cual la tierra emite energía. Esta es la fuente extra de calor que aumenta la temperatura terrestre.
Las interrelaciones entre el cambio del clima, la contaminación del aire y el ozono
Hay interrelaciones complejas entre la contaminación del aire, el agotamiento de la capa estratosférica de ozono, y el cambio del clima. Las actividades humanas industriales y agrícolas han sido uno de los factores contribuyentes principales a todo y cada uno de estos problemas. En varios aspectos toda acción tomada para disminuir emisiones para solucionar un problema tendrá un impacto positivo en los otros.
Los clorofluorocarbonos (CFCs) son la causa principal del agotamiento de la capa estratosférica de ozono y son también gases invernadero potentes, así que al reducir su producción, se protegería al clima tanto como a la capa de ozono. Igualmente, toda acción con el objetivo de sustituir combustibles fósiles con energía renovable, o de aumentar la eficacia energética con el fin de proteger al clima, resultaría en una mejoría en la calidad del aire.
A veces, sin embargo, hay intercambios entre estos objetivos mientras las medidas de control se dirigen hacia un objetivo en particular. La reducción de producción de energía a base de carbón para reducir la contaminación podría como resultado aumentar el uso de energía y crear más emisiones de gases de invernadero. Ambos aumentos en la temperatura promedio superficial y global, así como el agotamiento de la capa de ozono, muy probablemente alterarán toda reacción fotoquímica que terminarán aumentando el nivel de ozono superficial, o el smog, y en la mayoría de los casos agravarán el problema de la contaminación del aire, hasta cierto punto aniquilando la eficacia de muchas medidas con el propósito de controlar la contaminación del aire (ver artículo de las interrelaciones entre la contaminación del aire, los rayos ultravioleta y el cambio del clima).
La riqueza y complejidad del clima terrestre implica que no podemos predecir qué cambios pueden ocurrir a futuro a causa de un aumento en la concentración del dióxido de carbono. Más investigación en cuanto a los modelos del clima global (MCG) se necesitan para reducir el margen de error en las predicciones en cuanto al clima en el futuro.
Los modelos del clima global (MCG) son programas computacionales que simulan al clima terrestre, tomando en cuenta la cantidad extraordinaria de variables que contengan las propiedades tanto químicas como físicas de la atmósfera, océanos y continentes. Durante la última década la calidad de los MCG ha mejorado bastante, ya que las computadoras han aumentado en cuanto a su velocidad y potencia. Sin embargo, algunas debilidades continúan que habrá que corregir si hemos de hacer los MCG más precisos. Aún queda mucho por hacer para poder simular de manera exacta el comportamiento de los océanos terrestres en los MCG. Adicionalmente, la composición física de las nubes, poco entendida, añade un elemento más de incertidumbre a los MCG existentes.
Con trabajo de investigación impulsado por el ya creciente poder de las computadoras, la resolución de los modelos y simulacros debe de mejorar en los próximos años, y como resultado los científicos y estudiosos del clima podrán señalar una serie de fenómenos de calentamiento y aumento del nivel del mar permitiendo que así se haga una evaluación acertada de los impactos regionales del calentamiento global.
- Luisanna Rubio-Carrillo
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