Calentamiento Global

HISTORIA SOBRE LA TEORÍA DEL CALENTAMIENTO GLOBAL

En 1896 el científico sueco Svante Arrhenius (1859-1927) fue el primero en proclamar que los combustibles fósiles podrían dar lugar o acelerar el calentamiento de la tierra. Estableció una relación entre concentraciones de dióxido de carbono atmosférico y temperatura. También determino que la media de la temperatura superficial de la tierra es de 15oC debido a la capacidad de absorción de la radiación infrarroja del vapor de agua y el dióxido de carbono. Esto se denomina el efecto invernadero natural. Arrhenius sugirió que una concentración doble de gases de CO2 provocaría un aumento de temperatura de 5oC. Él junto con Thomas Chamberlin calculó que las actividades humanas podrían provocar el aumento de la temperatura mediante la adición de dióxido de carbono a la atmósfera. Esta investigación se llevó a cabo en la línea de una investigación principal sobre si el dióxido de carbono pudiese explicar los procesos de hielo y deshielo (grandes glaciaciones) en la Tierra. Ésto no se verificó hasta 1987.

Después de los descubrimientos de Arrhenius y Chamberlin se olvidó el tema durante un tiempo. En este tiempo se pensaba que la influencia de las actividades humanas eran insignificantes comparadas con las fuerzas naturales, como la actividad solar, movimientos circulatorios en el océano. Además, se pensaba que los océanos eran grandes captadores o sumideros de carbón que cancelarían automáticamente la contaminación producida por el hombre. El vapor de agua se consideraba un gas invernadero con mayor influencia.

En 1940 se produjeron desarrollos en las mediciones de radiaciones de onda larga mediante espectroscopia de infrarrojo. En este momento se comprobó que el aumento del dióxido de carbono en la atmósfera provoca una mayor absorción de radiación infrarroja. También se comprobó que el vapor de agua absorbe radiaciones diferentes que el dióxido de carbono. Gilbert Plass resume estos resultados en el año 1955. Él concluye en que la adición de dióxido de carbono a la atmósfera capta la radiación infrarroja que se perdería en la atmósfera externa y al espacio, provocando un sobrecalentamiento de la Tierra.

El argumento que los océanos absorberían la mayoría del dióxido de carbono permanecía intacta. Sin embargo, en 1950 se encontró evidencia suficiente que el dióxido de carbono tenía una vida en la atmósfera de 10 años. Además, no se conocía todavía que pasaría a una molécula de dióxido de carbono cuando se disuelve en el océano. Podría ser que la capacidad de retención de dióxido de carbono por los océanos fuera limitada, o el dióxido de carbono se liberara de nuevo a la atmósfera después de algún tiempo. Se llevó a cabo una investigación que demostraría que los océanos no eran sumideros de carbono para todo el CO2 atmosférico. Sólo un tercio del CO2 antropogénico puede ser retenido por los océanos.

En los años finales de la década de los cincuenta y principio de 1960, Charles Keeling usaba la tecnología más avanzada para producir curvas de concentración de CO2 atmosférico en la Antártica y Mauna Loa. Dichas curvas han sido uno de las señales y pruebas mayores sobre el calentamiento de la tierra. Las curvas muestran una tendencia de disminución de las temperaturas registradas entre los años 1940 a 1970. Al mismo tiempo investigación sobre los sedimentos oceánicos muestra que ha existido no menos de 32 ciclos de calor-frío en los últimos 2,5 millones de años en lugar de solo cuatro como se pensaba. De esta manera, comienza la alarma de que una nueva edad de hielo se aproxime. Los medios de comunicación y muchos científicos ignoraron los datos científicos de entre 1950 y 1960 en favor de un enfriamiento global.

En los años 1980, finalmente, la curva de temperatura media anual global comienza a aumentar. La gente comienza a cuestionar la teoría de una edad de hielo. En los años 1980 la curva comienza a mostrar aumentos de la temperatura global tan intensos que la teoría sobre calentamiento global comienza a ganar terreno. Las ONG medioambientales (Organizaciones No Gubernamentales) comienzan a establecer la necesidad de protección global del medio ambiente para prevenir un calentamiento global de la Tierra. La prensa comienza a intervenir y pronto se convierte en primeras noticias a escala global. Se publican fotos de chineas humantes al lado de fotos de capas de hielo derretidas o desastres naturales como inundaciones. Tan fuerte fue el poder de los medios de comunicación que crean una presión social que comienza a calar en la gente, sobre el cambio climático e impactos negativos. Stephen Schneider predijo por primera vez el calentamiento global en el año 1976. Esto le convirtió en el mayor experto y líder con relación al calentamiento global.

En 1988 se reconoce finalmente que el clima es más caliente que antes de 1880. Se reconoció la teoría del efecto invernadero y se estableció el Panel Intergubernamental sobre el cambio climático (IPCC) por el Programa medioambiental de las Naciones Unidad y la Organización Mundial Meteorológica. El propósito de esta organización es predecir el impacto de los gases de efecto invernadero teniendo en cuenta modelos previstos sobre el clima e información bibliográfica. El Panel consiste en mas de 2500 científicos y expertos técnicos de mas de 60 países de todo el mundo. Los científicos pertenecen a distintos campos de investigación como climatología, ecología, economía, medicina y oceanografía. El IPCC se reconoce como el grupo de cooperación científica pionero más grande de la historia. El IPCC informa sobre el cambio climático mediante informes en 1992, 1996, 2001 y la versión más reciente en enero de 2007.

En los años noventa los científicos comienzan a cuestionarse nuevamente la teoría de efecto invernadero, debido a datos no fiables en la información y los modelos que se están publicando. Se empieza a cuestionar la base científica de la teoría, por ser datos relativos a la temperatura global media. Se cree que las mediciones llevadas a cabo no eran correctas y que se omitía los datos sobre el papel de los océanos. Las tendencias o periodos de enfriamiento no se explicaban con estos datos sobre el calentamiento global y los satélites muestran record de temperatura diferentes de las establecidas en un principio. Comienza a dar importancia a la idea de que los modelos de calentamiento global han sido sobrestimados con relación a la tendencia de calentamiento de los últimos 100 años. Esto causo que el IPCC revisara los datos y relaciones establecidas desde un principio, pero esto no les hizo reaccionar reconsiderando si la tendencia al calentamiento global existe realmente o no. Actualmente es bien sabido que 1998 fue el año más cálido registrado, seguido de 1990, 1991, 1994, 1997, 2000, 2002, 2003, 2005 y 2006; por lo que los 10 años más calientes han sido registrados desde 1990.

Los registros sobre el clima de la IPCC son debatidos todavía por muchos científicos, dando lugar a nuevos proyectos de investigación y respuestas de reacción a los escépticos del IPCC. Esta discusión sobre el cambio climático continuó hoy en día y la información es constantemente revisada y renovada. Los modelos se debaten, adaptan y actualizan con nuevas teorías de forma continua.

Por ahora no existen demasiadas medidas referente al cambio climático. Esto se debe a la incertidumbre que existe sobre la teoría del cambio climático. Pero el cambio climático es un problema global y difícil de resolver por los países de manera individual. Por esto, en 1998 se estableció el protocolo de Kyoto en Kyoto, Japón. Este es un instrumento para la participación de todos los países firmantes para reducir las emisiones de gases invernadero como (CO2, CH4, N2O, hidroflurocarbonados, perfluorocarbonados, y SF6) al menos 5,2% por debajo de los niveles de 1990 en el periodo de servicio de 2008 al 2012. El protocolo de Kyoto fue firmado en Bonn (Alemania) en el año 2001 por 186 países. Sin embargo Estados Unidos, el mayor emisor del mundo de gases de invernadero por un lado, y Rusia por otro, no lo han ratificado, y sólo prometen adoptar medidas paleatorias no forzadas. Aunque en Estados Unidos varios estados han decidido adoptarlo por su cuenta. El protocolo es insuficiente, ya que les reconoce a las naciones en desarrollo, entre los cuales están China e India, el derecho a incrementar sus emisiones. Los países del sur del Río Bravo (Latinoamérica), también caen dentro de los que pueden aumentar sus emisiones hasta un límite prefijado.

Desde 1998 en adelante la terminología sobre el efecto invernadero empieza a cambiar como resultado de los medios de comunicación. El efecto invernadero como término se empieza a usar cada vez con menos frecuencia como teoría y las personas comienzan a referirse a la teoría como calentamiento global o cambio climático.

EL EFECTO INVERNADERO

El Efecto Invernadero es un fenómeno atmosférico producido por algunos gases presentes en la atmósfera que permite mantener la temperatura del planeta al retener parte de la energía proveniente del Sol. Sin este fenómeno natural se estima que la Tierra presentaría fluctuaciones climáticas que resultarían intolerables para la vida, registrándose 80ºC de día y –130ºC por la noche, con una temperatura media de -18ºC; en vez de los actuales 15ºC.

La energía que emite el Sol se encuentra constituida por radiación ultravioleta, infrarroja y luz visible. Cerca del 30% de la energía proveniente del Sol, que está constituida por radiación ultravioleta e infrarroja, es dispersada de manera inmediata y vuelve al espacio. Pero la atmósfera no supone obstáculo alguno para la radiación solar de onda corta. Es por ello que el 70% de la energía que llega desde el Sol, compuesta por luz visible, es absorbida en un 33% por componentes atmosféricos (como el aire, el polvo o las nubes) y el restante 66% la atraviesa hasta llegar a la superficie terrestre.

La energía que llega a la superficie de la Tierra (que representa un 46% del total de la energía solar que intercepta el planeta) es absorbida en un 70%. El restante 30% es reflejado y emitida hacia el espacio en forma de radiación infrarroja (efecto que se conoce con el nombre de "albedo"). Pero la presencia de los gases de efecto invernadero absorben y produce la reflexión de una porción de estos rayos, que son retransmitidos a la superficie terrestre:

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De esta manera, pérdida efectiva de calor se vea disminuida y como consecuencia hay una gran cantidad de energía retenida entre la atmósfera y la superficie de la Tierra. Este efecto de calentamiento es la base de las teorías relacionadas con el calentamiento global.

Gases de efecto invernadero

Los gases de efecto invernadero son aquellos que tienen la propiedad de absorber y reflejar la radiación infrarroja y, consecuentemente, aumenta la cantidad de calor que retiene la Tierra. Los gases de invernadero más conocidos son:

Dióxido de carbono (CO2)

El dióxido de carbono es actualmente responsable de más del 54% del efecto "ampliado" de invernadero. Este gas se da naturalmente en la atmósfera, pero la combustión de carbón, petróleo y gas natural está liberando el carbono almacenado en estos "combustibles fósiles" a una velocidad sin precedentes. Análogamente, la deforestación libera el carbono almacenado en los árboles. Las emisiones anuales actuales ascienden a más de 7,7 mil millones de toneladas métricas de dióxido de carbono, o sea, casi el 1% de la masa total de dióxido de carbono de la atmósfera. El 75% del CO2 emitido a la atmósfera por el hombre se debe a la combustión de combustibles fósiles (energía y transporte principalmente) y en un 25% a cambios de usos del suelo y deforestación.

El dióxido de carbono producido por la actividad humana penetra en el ciclo natural del carbono. Cada año, se intercambian de forma natural muchos miles de millones de toneladas de carbono entre la atmósfera, los océanos y la vegetación terrestre. Los intercambios en este sistema natural masivo y complejo están equilibrados con precisión; los niveles de dióxido de carbono atmosférico parecen haber variado en menos del 10% durante los 10.000 años que precedieron a la industrialización. Sin embargo, en los 200 años que siguieron a 1800 la concentración aumentado de 282ppm a 380ppm, lo que supone un 36% de aumento. Aún cuando la mitad de las emisiones de dióxido de carbono producidas por la actividad humana es absorbida por los océanos y la vegetación terrestre, los niveles atmosféricos siguen aumentado, y desde 1900 hasta la actualidad su concentración a aumentado en 82ppm, lo que supone un crecimiento de 29% en poco más de 100 años.

La situación aun presenta otro inconveniente, si se considera que el dióxido de carbono en la atmósfera se estima que permanece de 100 a 300 años, por lo cual, aunque las emisiones se detuvieran ahora mismo, las concentraciones de CO2 no disminuirán , sino que se mantendrán estables por lo menos algo más de un siglo.

Metano (CH4)

El metano de las emisiones pasadas actualmente contribuye en un 12% al efecto ampliado de invernadero. El rápido aumento del metano comenzó más recientemente que el del dióxido de carbono, pero la contribución del metano se le ha ido poniendo a la par rápidamente, estimándose que su concentración atmosférica se incrementó en un 100%. Sin embargo, el metano tiene un tiempo de vida atmosférico efectivo de sólo 7-10 años, mientras que el dióxido de carbono persiste durante un periodo mucho más prolongado.

Para tener en cuenta las diferencias en la absorción del calor entre los gases, se ha introducido el concepto de calentamiento global potencial, en el que todos los gases se comparan con el CO2, que tiene un potencial de calentamiento global de 1; pero el metano tiene un potencial de absorción 23 veces mayor al del dióxido de carbono, por lo que concentraciones menores de este gas contribuyen igualmente de manera considerable al calentamiento global.

El metano proviene principalmente de las actividades ganaderas, pantanos, digestión de los seres vivos, la biomasa (materia viva), los arrozales, los escapes de la gasolina y la industria minera.

Oxido Nitroso (NO2)

Los niveles de óxido nitroso se han elevado en un 15%, principalmente debido a una agricultura más intensiva, además la deforestación y la combustión de combustibles fósiles. El óxido nitroso es 296 veces más eficiente absorbiendo calor que el CO2. Su contribución al efecto invernadero se estima en un 6%, y su vida alcanza los 140-190 años.

Clorofluorocarbonos (CFC´s)

Los clorofluorocarbonos (compuestos del flúor) fueron usados durante largo tiempo como refrigerantes y propelentes en los aerosoles, también en sistemas de aire acondicionado y espumas plásticas. Contribuyen al 7% del efecto invernadero y permanecen 65-110 años en la atmósfera.

Ozono (O3)

El ozono es un estado alotrópico de los átomos de oxígeno, por lo que tiene propiedades químicas y físicas diferentes. La más importante de ellas tal vez resida en que presente en pequeñas concentraciones en la atmósfera puede reflejar una gran proporción de los rayos ultravioletas que se dirigen a la Tierra. Sin embargo, también contribuye al efecto invernadero al retener los rayos infrarrojos que escapan del planeta, su contribución al efecto invernadero es del 12%.

RELACIÓN ENTRE TEMPERATURA Y CO2

Para entender mejor el calentamiento global es favorable analizar como se han desempeñado las temperaturas a lo largo de la historia, comparar esas magnitudes con las manifestadas durante los últimos años, las fluctuaciones que presentan, los patrones que se desarrollan, observar si se ha producido un aumento exponencial como el presente; y mejor aun, comparar las tendencias térmicas con las variaciones en la concentración de CO2 atmosférico, para intentar comprobar que este último influye directamente en la temperatura global.

Hace pocos años se publicó un gráfico que compara las temperaturas y las correspondientes concentraciones de CO2 durante los últimos 425.000 años. Estos datos fueron obtenidos del análisis del hielo antártico. Ocurre que cuando la nieve cae atrapa pequeñas burbujas de aire que quedan encapsuladas en el hielo y ofrecen una muestra representativa de la atmósfera en el pasado. De esta manera, se evalúa la concentración de CO2; y mediante el análisis de las concentraciones presentes de los tres isótopos del oxígeno (oxígeno 16, oxígeno 17 y oxígeno 18), se puede establecer la temperatura que presentaba la Tierra.

Durante la mayor parte de los últimos 425.000 años (excepto los últimos 150 años), la concentración de CO2 ha variado entre 180 ppm y 280 ppm; pero el valor actual es de 380 ppm, y se prevé que si no se realiza ningún esfuerzo por reducir las emisiones, para el 2040 la concentración de CO2 se habrá duplicado.

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Resultado del sondeo de hielo de Vostok (Antártida). Completado con datos de concentración de CO2 de Law Dome y de Mauna Loa (Hawai).

El gráfico anterior tiene múltiples detalles que convienen entender para comprender la relación entre el CO2 y la temperatura, y concluir si el aumento del CO2 actual pudo haber originado la tendencia de aumento de la temperatura y ocasionaría potenciales aumentos en el futuro:

Cuando la concentración estuvo en su máximo, el mundo era más cálido que en la actualidad; mientras que cuando la concentración estuvo en sus puntos más bajos, se correspondieron con las temperaturas más bajas registradas. Esto evidencia que existe al menos algún tipo de relación directa o indirecta entre ambas variables.

La realidad es que existe una estrecha relación recíproca entre la temperatura global promedio y la concentración de CO2. Es evidente que un aumento o descenso de la concentración de CO2 afectará a la temperatura, debido a que este gas regula en gran medida con que intensidad se manifestará el efecto invernadero. Por otro lado, la concentración de CO2 atmosférico es influida por la temperatura; esto se debe a que existe un intercambio permanente de CO2 entre la atmósfera y los océanos. Una razón fundamental del descenso del CO2 atmosférico es que a medida que las temperaturas bajan los océanos más fríos disuelven más CO2. Pero el gas se disuelve y también es liberado en la atmósfera, por eso un aumento de la temperatura disminuye la capacidad del océano de retener al CO2 y este escapa a la atmósfera.

Aunque una disminución de la concentración de CO2 provocaría el descenso de la temperatura, en ocasiones las reducciones de CO2 atmosférico a lo largo de la historia no empiezan hasta después de que se haya iniciado un periodo de enfriamiento; mientras que cuando el clima se está calentando, se libera más CO2 a la atmósfera, aumentando aún más las temperaturas globales. Esto se denomina bucle de respuesta positiva. Entonces, al finalizar una edad de hielo, las concentraciones permanecen bajas durante algún tiempo hasta el período de calentamiento. Pero a medida que el clima se enfría, la concentración de CO2 disminuye y esto tiene un mayor efecto de enfriamiento. Esto significa que no siempre los cambios de CO2 no pueden ser el motor que inicia estos importantes cambios climáticos.

Ahora, si sabemos que la temperatura actual de la Tierra está sólo 3ºC por debajo de los registros máximos, según el gráfico anterior, no resultaría lógico que la concentración de CO2 atmosférico siga creciendo alcanzando niveles aun no observados y creando la potencialidad de experimentar temperaturas que se correspondan a dichos niveles. Pero hay que considerar un factor que es el que está originando estos cambios irracionales para la naturaleza de los últimos 425.000 años: las actuales 7,7 toneladas métricas de CO2 anuales emitidas por las actividades humanas posteriores a la Revolución Industrial, como la quema de combustibles fósiles, la tala de árboles y el uso indiscriminado de los suelos.

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