4.7: Geografías Futuras - Forzamiento Radiativo y Balance Térmico de la Tierra
- Page ID
- 91833
La futura geografía física de la Tierra, afectada por el calentamiento global, se reduce a cambios en el balance térmico del sistema terrestre. El forzamiento radiativo es una medida de la fuerza de los agentes, tanto naturales como humanos, que causan el cambio climático. Los agentes de forzamiento radiativo son factores que cambian el equilibrio entre la radiación solar entrante y la radiación infrarroja saliente dentro de la atmósfera terrestre. El forzamiento radiativo de los gases de efecto invernadero es lo que impulsará gran parte de este cambio. Los cambios documentados con un nivel relativamente alto de comprensión científica de 1750 a 2005 han sido presentados por el Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático.
El Cuadro Presente
Dos gases de efecto invernadero de larga duración producidos a partir de actividades humanas, el dióxido de carbono y el metano, son los más potentes, aportando 1.66 y 0.48 (W/m 2) respectivamente a escala global. El ozono troposférico de vida más corta aporta un promedio de 0.35 (W/m 2), aunque solo tenemos un nivel medio de comprensión científica de su contribución.
Aunque las actividades humanas afectan a los agentes que aumentan el forzamiento radiativo, también impactan negativamente en el forzamiento radiativo. Un impacto notable, es el del contenido de aerosol de la atmósfera. Los aerosoles en sí mismos pueden impactar negativamente el forzamiento radiativo reflejando la radiación solar. Pero un impacto mucho mayor, y uno con menos certeza científica, es su papel en la creación de nubes que también reflejan la radiación solar.
Además de los cambios en la composición gaseosa de la atmósfera, los cambios de albedo superficial de las actividades humanas también afectan el forzamiento radiativo. Esto es particularmente cierto cuando los bosques son limpiados para la agricultura. Los bosques generalmente tienen un albedo menor que la tierra abierta, absorbiendo así más radiación solar incidente. Estos cambios inducen un forzamiento radiativo al efectuar el balance de radiación de onda corta. Esto es particularmente cierto cuando hay nieve presente. El terreno abierto tiene una cobertura más completa de nieve altamente reflectante, mientras que los árboles de albedo inferiores se encuentran sobre la nieve.
El forzamiento radiativo natural resulta en gran medida de cambios en la producción solar y erupciones volcánicas. Como se señaló anteriormente, la actividad de las manchas solares varía en un ciclo de 11 años. Pero desde los albores de la era industrial, la producción solar ha ido aumentando lentamente y así el Sol ha tenido un efecto positivo de forzamiento radiativo. Las erupciones volcánicas producen una variedad de gases, aunque su presencia en la atmósfera es relativamente corta (2 a 3 años). El más notable son los aerosoles de sulfato inyectados en la estratosfera provocando un forzamiento radiativo negativo. La estratosfera está actualmente libre de cantidades apreciables de aerosoles volcánicos. La última erupción importante que afectó el contenido de aerosol estratosférico fue el Mt. Pinatubo en 1991.
Añadiendo los efectos de otros componentes del forzamiento radiativo como los cambios de albedo superficial, el forzamiento radiativo antropogénico neto combinado se estima en +1.6 (W/m 2). Esto, según el IPCC, indica que desde 1750, es sumamente probable que las actividades humanas hayan provocado un efecto sustancial en el calentamiento del clima de la Tierra. Adicionalmente, es probable que esta estimación sea cinco veces mayor que la que puede atribuirse a cambios naturales en la salida del Sol.
Cifras\(\PageIndex{2a}\) y\(b\) muestran estimaciones del patrón espacial del flujo radiativo neto debido a factores naturales y humanos para un modelo particular que incorpora el efecto albedo de nube de aerosol. El forzamiento radiativo es positivo para la mayor parte de la tierra y se asocia principalmente con gases de efecto invernadero de larga duración como el dióxido de carbono. Esto es especialmente cierto para el hemisferio sur debido a los niveles más altos de aerosoles en las regiones continentales ricas en fuentes de las latitudes medias del hemisferio norte. Donde se encuentran altas concentraciones de aerosoles, especialmente en el hemisferio norte, el forzamiento superficial es negativo. Esto se debe a la influencia de los aerosoles en la reducción de la radiación de onda corta que llega al suelo. Como las concentraciones de aerosoles son menores en gran parte de los océanos del hemisferio sur y en latitudes altas. Con menos aerosoles, más radiación de onda corta llega a la tierra por lo que el forzamiento superficial se vuelve positivo.
Forzamientos Futuros
Las condiciones futuras del balance térmico de los forzamientos son complicadas y las predicciones de varios AOGCMS no coinciden precisamente entre sí, en gran parte debido a los gases radiativamente activos utilizados, la variabilidad solar, el cambio de uso del suelo y cómo se formula la transferencia de radiación. La figura\(\PageIndex{3}\) muestra el rango de forzamiento usando diagramas de “caja y bigote” estimados por estos modelos usando un escenario donde el crecimiento económico es rápido, la población mundial alcanza su punto máximo en 9 mil millones en 2050 y luego disminuye, hay una difusión rápida y eficiente de tecnologías, amplia interacción social y cultural ocurre en todo el mundo, y el ingreso mundial y la forma de vida convergen entre regiones. El forzamiento de onda larga continúa aumentando el abastecimiento de combustible continuo calentamiento del sistema terrestre.
El calentamiento global continuará sin disminuir sin cambios en la forma en que las actividades humanas impactan a los agentes de forzamiento radiativo. En capítulos futuros, investigaremos cómo los cambios en estos agentes impactarán los patrones de temperatura, presión y viento, clima, sistemas bióticos, la hidrosfera y los procesos de la superficie terrestre.