24.9: Cambio climático

¿Podemos tomar el calor?

Esta imagen representa el mayor problema que la especie humana ha enfrentado jamás: la tendencia actual en el calentamiento global. Ya no cabe duda de que nuestro planeta se está calentando y que las acciones humanas son la causa primaria. Tampoco hay duda de que si no hacemos algo al respecto pronto, las consecuencias serán devastadoras. De los 17 años más cálidos registrados, 16 de ellos han ocurrido desde el año 2000. Si bien los años récord atraen la mayor atención del público, los años individuales son menos significativos que la tendencia general, y la tendencia al alza en la temperatura de la Tierra es alarmante. La temperatura promedio del planeta ha estado subiendo desde hace más de un siglo, y su tasa de aumento se está acelerando. La razón más significativa del aumento de la temperatura de la Tierra es el impacto humano en el efecto invernadero.

Figura\(\PageIndex{1}\): Tierra sobre estufa

El Efecto Invernadero

El efecto invernadero es el proceso por el cual la atmósfera de un planeta como la Tierra calienta la superficie del planeta a una temperatura por encima de lo que sería sin la atmósfera. La atmósfera eleva la temperatura superficial si contiene ciertos gases —llamados gases de efecto invernadero— que pueden irradiar energía hacia la superficie del planeta.

Figura\(\PageIndex{2}\): El flujo de energía en un ecosistema

¿Cómo funciona el efecto invernadero? Como se muestra en la Figura\(\PageIndex{2}\), de la cantidad total de energía solar disponible en la parte superior de la atmósfera, parte de la energía es reflejada de vuelta al espacio por la atmósfera o la Tierra, y otra es absorbida por la atmósfera y las nubes. Sin embargo, la mayor parte de la energía es absorbida por la superficie de la Tierra, y gran parte de esta energía se irradia de vuelta a la atmósfera como radiación infrarroja, que sentimos como calor. Si esta radiación es absorbida por las moléculas de gases de efecto invernadero en la atmósfera, es reemitida por las moléculas en todas las direcciones. El efecto es calentar la superficie de la Tierra y la atmósfera inferior.

El efecto invernadero natural de la Tierra es fundamental para apoyar la vida en el planeta. Sin el efecto invernadero, la temperatura promedio de la Tierra sería de aproximadamente -18 grados C (0 grados F), en comparación con el promedio actual de 15 grados C (59 grados F). Sin embargo, las actividades humanas han intensificado el efecto invernadero natural al aumentar las concentraciones de gases de efecto invernadero en la atmósfera. Esto se conoce como el efecto invernadero potenciado o antropogénico, y está causando el calentamiento global.

Gases de efecto invernadero

Los gases de efecto invernadero son gases radiativamente activos, lo que significa que pueden absorber y volver a irradiar energía infrarroja. Incluyen todos los gases con tres o más átomos. Como se muestra en la Tabla\(\PageIndex{1}\), los tres principales gases de efecto invernadero en la atmósfera terrestre son el dióxido de carbono (CO ₂), los hidrofluorocarbonos (HFC) y el metano (CH ₄). En la tabla también se enumeran las principales actividades humanas que contribuyen a mayores concentraciones de estos y otros gases de efecto invernadero en la atmósfera.

Cuadro\(\PageIndex{1}\): Los gases de efecto invernadero se clasificaron en función de su efecto sobre el efecto invernadero potenciado y el cambio climático. Los artículos con estrellas son gases de efecto invernadero naturales

	Gas	Producción
60%	\( CO_2 \nonumber\)Dióxido de Carbono *	Quema de combustibles fósiles, deforestación
16%	\( HFCs \nonumber\)Hidroflurocarburos	Aerosoles, refrigerantes
15%	\( CH_4 \nonumber\)Metano *	Residuos orgánicos, ganado, producción de combustible
5%	\( N_2O \nonumber\)Óxido nitroso	Fertilizantes, suelos, combustibles
2%	\( PFCs \nonumber\)Perfluorcarburos	Producción de pintura, textil y aluminio
1%	\( SF_6 \nonumber\)Hexafluoruro de azufre	Industria eléctrica, producción de caucho/MG
1%	\( H_2O \nonumber\)Vapor de agua *	Riego, evaporación, derretimiento de hielo

La importancia del dióxido de carbono

Como\(\PageIndex{1}\) muestra la Tabla, el principal gas de efecto invernadero en cuanto a su efecto sobre el clima es el dióxido de carbono. Cuánto contribuye un gas de efecto invernadero al aumento del efecto invernadero y al calentamiento global depende de qué tan bien irradie calor y también de su abundancia y persistencia en la atmósfera. Aunque los HFC y el metano son radiadores de calor mucho más potentes que el dióxido de carbono, el dióxido de carbono es mucho más abundante y dura mucho más tiempo en la atmósfera.

Fuentes y sumideros de dióxido de carbono

El dióxido de carbono ingresa a la atmósfera terrestre en gran parte a través de la quema de combustibles fósiles El carbón produce el doble de dióxido de carbono que el gas natural, siendo el petróleo intermedio. Actualmente, cerca de la mitad del dióxido de carbono liberado por la quema de combustibles fósiles permanece en la atmósfera. El resto es absorbida por las plantas (para la fotosíntesis) o disuelta por el agua de mar. La deforestación reduce la cantidad total de dióxido de carbono que es absorbido por las plantas, aumentando así la cantidad de dióxido de carbono que permanece en la atmósfera.

Cambio Climático Global

El cambio climático, en general, se refiere a cualquier cambio en las condiciones climáticas promedio en la Tierra que dure al menos varias décadas. Las perturbaciones a corto plazo en el clima, como los eventos de El Niño, no se consideran como cambio climático. El clima de la Tierra ha cambiado repetidamente en épocas anteriores debido a perturbaciones naturales, como erupciones volcánicas masivas y movimientos de continentes. A lo largo de los últimos siglos, la causa más importante del cambio climático han sido las acciones humanas, las cuales están provocando un mayor efecto invernadero y calentamiento global.

Evidencia del cambio climático global

Figura\(\PageIndex{3}\): Índice global de temperatura tierra-océano de 1880 a 2020. En esta gráfica, la línea negra continua es la desviación de la temperatura media anual global desde el valor de mediados del siglo XX. La línea roja continua refleja un suavizado de los datos a lo largo de cada intervalo de cinco años.

La evidencia del calentamiento global proviene de una variedad de fuentes. Las mediciones directas razonablemente completas de las temperaturas globales de la superficie están disponibles a partir de finales del siglo XIX. El gráfico de la Figura\(\PageIndex{3}\) muestra cómo la temperatura media anual de la tierra terrestre y del océano se ha desviado de los valores basales (establecidos a mediados del ^siglo XX). En relación con esta línea base, las temperaturas más tempranas fueron generalmente más frías y las temperaturas más recientes han sido consistentemente más cálidas En general, la gráfica muestra una tendencia al calentamiento a largo plazo.

Figura\(\PageIndex{4}\): Ambas fotos muestran la misma vista en Alaska, y ambas fueron tomadas a mediados del verano. El glaciar McCarty es claramente visible en la foto de 1909 y falta por completo en la foto de 2004.

La evidencia menos directa pero igualmente convincente del reciente calentamiento global es la disminución de los glaciares y los campos de hielo polar. A modo de ejemplo, la Figura\(\PageIndex{4}\) muestra cambios en el glaciar McCarty en Alaska. La foto inferior muestra el gran glaciar McCarty tal como apareció en el verano de 1909. La foto superior muestra que el glaciar había desaparecido por completo en el verano de 2004.

Proyecciones del Cambio Climático Futuro

Figura\(\PageIndex{5}\). Este mapa muestra cómo los cambios en la temperatura global (relativos a los valores basales de mediados del siglo XX) variaron globalmente durante la primera década del siglo XXI. Las áreas terrestres y el Ártico mostraron el mayor incremento en las temperaturas. Las proyecciones para el cambio climático futuro incluyen una continuación de estas tendencias.

A menos que las políticas energéticas cambien sustancialmente, el mundo seguirá dependiendo de los combustibles fósiles y las emisiones de gases de efecto invernadero seguirán siendo altas. Los gases de efecto invernadero ya presentes en la atmósfera persistirán durante décadas o incluso siglos, por lo que seguirán influyendo en el clima de la Tierra en el futuro. Este será el caso, independientemente de los pasos que se tomen para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero en el futuro.

Dependiendo de las suposiciones sobre futuras emisiones de gases de efecto invernadero, los modelos climáticos predicen que es probable que la temperatura media de la superficie global aumente 0.3-4.8 grados C (0.5-8.6 grados F) antes de que la temperatura se niegue. También se prevé que el cambio climático futuro difiera de una región a otra en todo el mundo (Figura\(\PageIndex{5}\)). El calentamiento ha sido y seguirá siendo mayor sobre la tierra que sobre el océano porque el agua tiene una mayor capacidad que la tierra para absorber calor. El calentamiento también ha sido y seguirá siendo mayor en el Ártico que en cualquier otro lugar de la Tierra por razones que aún no se conocen del todo.

Impactos del calentamiento global futuro

Se proyecta que el calentamiento global futuro tenga una amplia gama de impactos además de aumentos de temperatura solamente. Incluyen el retroceso continuo de glaciares y capas de hielo polares, mayor frecuencia y severidad de eventos climáticos extremos como sequías, expansión de desiertos y cambios en la producción agrícola. El aumento de la temperatura también provocará un desplazamiento hacia los polos en los rangos terrestres de plantas y animales, así como impactos irreversibles en ecosistemas particulares, incluyendo la tundra y los arrecifes de coral. En general, se espera que el cambio climático dé como resultado la extinción de muchas especies y la reducción de la diversidad de ecosistemas. Incluso se espera que la frecuencia de la violencia humana, incluidos los crímenes violentos y la guerra, aumente a medida que sube la temperatura de la Tierra. Es probable que el aumento de la violencia se deba al empeoramiento de muchos problemas subyacentes: mayor escasez de agua y fallas en los cultivos, peor pobreza y hambre, mayores tasas de enfermedades y desplazamiento de personas debido a desastres climáticos y destrucción del hábitat.

Una de las razones por las que se destruirán los hábitats es un aumento en el nivel El nivel del mar ya está subiendo y probablemente seguirá subiendo durante siglos debido a un aumento en el volumen de agua en el océano. El volumen de agua aumentará debido al continuo derretimiento de capas de hielo y glaciares así como a la expansión natural del agua a medida que se calienta. El nivel promedio del mar podría elevarse hasta 2.3 metros por cada grado Celsius de aumento de temperatura. El mapa de la Figura\(\PageIndex{6}\) muestra áreas costeras que estarían bajo el agua si el nivel del mar aumentara en un promedio de 6 metros, lo que ocurriría si la temperatura media de la superficie global aumentara en aproximadamente 2.6 grados C. Muchas de las ciudades más grandes y densamente pobladas del mundo se encuentran en costas bajas áreas. Si estas zonas fueran inundadas por el océano, provocaría el desplazamiento de cientos de millones de personas y pérdidas económicas casi insondables.

Figura\(\PageIndex{6}\): Las áreas señaladas en rojo en este mapa mundial estarían bajo el agua si el nivel del mar subía en un promedio de 6 metros. Algunas de las áreas que serían inundadas incluyen miles de acres de tierra en la ciudad de Nueva York, Long Island y la costa de Nueva Jersey. Aeropuertos, puertos, ferrocarriles, desarrollos habitacionales, autopistas e industria quedarían permanentemente inundados.

Soluciones potenciales al cambio climático

La mayoría de los expertos climáticos coinciden en que el calentamiento global futuro debería limitarse a menos de 2.0 grados C. De lo contrario, un mayor calentamiento global tendría impactos catastróficos y eventualmente superaría la capacidad de adaptación de los sistemas naturales y humanos. Controlar el calentamiento global requiere ante todo cortes profundos en las emisiones de gases de efecto invernadero. Organizaciones internacionales y gobiernos nacionales han adoptado resoluciones y políticas con este objetivo, la más importante de las cuales es promover el uso de recursos energéticos renovables en lugar de combustibles fósiles. Otros enfoques para el control de gases de efecto invernadero incluyen aumentar la cantidad de carbono eliminado de la atmósfera, por ejemplo, a través de la protección de los bosques y programas de reforestación.

Revisar

1. Definir el efecto invernadero.
2. Explicar cómo funciona el efecto invernadero.
3. ¿Por qué es necesario el efecto invernadero natural para la vida en la Tierra?
4. ¿Qué son los gases de efecto invernadero?
5. ¿Cómo han potenciado las acciones humanas el efecto invernadero natural?
6. Enumere los tres principales gases de efecto invernadero en la atmósfera terrestre en términos de su efecto sobre el clima.
7. ¿Por qué el dióxido de carbono es la causa más significativa del efecto invernadero mejorado? ¿Cómo entra el dióxido de carbono a la atmósfera?
8. Describir cómo las concentraciones atmosféricas de dióxido de carbono han cambiado en el último milenio.
9. Definir el cambio climático.
10. Identificar la principal causa del cambio climático reciente y en curso en la Tierra.
11. Describir evidencias directas e indirectas del calentamiento global.
12. Describir la variación espacial en el calentamiento global.
13. ¿Cuánto se prevé que aumente la temperatura global de la superficie en el futuro? Dar el rango de valores basados en modelos climáticos. ¿Qué factor es el principal responsable de la variación en las proyecciones del modelo? ¿Cuál es el mayor aumento de temperatura que la mayoría de los expertos climáticos recomiendan para evitar los efectos más catastróficos del calentamiento global?
14. Identificar varios impactos potenciales del calentamiento global futuro.
15. ¿Cuál es la forma más importante de controlar el calentamiento global?
16. ¿Qué actividad hace que la mayor cantidad de dióxido de carbono se emita a la atmósfera?
    1. La quema de carbón
    2. Exexhalación por mamíferos
    3. La quema de gas natural
    4. La quema de petróleo
17. El nivel del mar podría subir aproximadamente en cuánto si la temperatura global aumenta 4.8 grados.?
    1. 4.8 metros
    2. 6 metros
    3. 8 metros
    4. 11 metros

Explora más

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Mira estos videos para aprender sobre sustentabilidad

Atribuciones

1. Tierra sobre estufa por Lesserland, CC0 vía Wikimedia Commons
2. Efecto Invernadero por US EP A, dominio público vía Fundación CK-12.
3. Anomalía de temperatura global por NASA Instituto Goddard de Estudios Espaciales, dominio público vía Wikimedia Commons
4. Fotos de comparación del Glaciar McCarty en el Parque Nacional de los Fiordos de Kenai, Alaska. por USGS, dominio público vía Wikimedia Commons
5. Temperatura GISS 2000-09 por imagen de NASA, dominio público vía Wikimedia Commons
6. Elevación del nivel del mar de 6m por NASA, dominio público vía Wikimedia Commons
7. Texto adaptado de Biología Humana por CK-12 licenciado CC BY-NC 3.0