4.2: Cambios en la composición atmosférica

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Desde el ascenso del oxígeno, hace 2 mil millones de años, las fracciones de nitrógeno y oxígeno en la atmósfera se han mantenido estables. El vapor de agua es muy variable pero, en promedio, también parece haber sido bastante estable. Datos recientes de satélites y sondas indican que el agua perceptible (la cantidad total de agua que se encuentra en una columna de la superficie al espacio) ha aumentado 1.3 ± 0.3% por década sobre los océanos en los últimos 25 años (Trenberth et al., Climate Dynamics, 2005).

Los cambios históricos (hasta 500 años antes del presente) en CO ₂ y CH ₄ muestran variaciones grandes y rápidas. Tenga en cuenta que el rango histórico para el CO ₂ es de 200-300 partes por millón (10 ^-6), y para el metano es de 350-400 partes por mil millones (ppbv). Estos cambios en las cantidades de gas han sido impulsados por cambios en la temperatura de la Tierra, que provienen de cambios en la órbita de la Tierra, el eje de rotación de la Tierra y los volcanes. Hasta hace poco, los cambios en la temperatura de la Tierra provocaron cambios en estas cantidades de gas, lo que luego reforzó el calentamiento. En el siglo pasado, los cambios en las cantidades de gas han estado impulsando el cambio observado en la temperatura de la Tierra.

2019-08-14 11.57.37.png — Cambios en el dióxido de carbono, metano y temperatura en el último medio millón de años. Medido a partir de gases atrapados en un núcleo de hielo en Vostok, Antártida. Crédito: “Vostok 420ky curvas insolación”. Licenciado bajo dominio público a través de Wikimedia Commons

Los cambios recientes en el dióxido de carbono muestran un incremento bastante constante en los últimos 50 años. A esta tendencia se le impone un ciclo estacional menor. Este comportamiento estacional ocurre porque el CO ₂ es captado por las plantas del hemisferio norte en verano, ya que la mayoría de las plantas se encuentran en el hemisferio norte. Tenga en cuenta que el incremento actual por encima de 400 ppm ahora se extiende muy por encima de cualquier otro momento en el último medio millón de años. Gran parte de este aumento de CO ₂ puede estar vinculado a la combustión de combustibles fósiles. Examinaremos las consecuencias científicas de estos niveles de CO ₂ en la lección sobre aplicaciones de radiación.

2019-08-14 11.58.26.png — Cocientes atmosféricos de mezcla de CO ₂ medidos en Mauna Loa, Hawái por más de 50 años. Crédito: NOAA

Otro gas traza importante es el metano (CH ₄), que a menudo se llama gas natural cuando se utiliza para producir energía y calor. El metano tiene muchas fuentes, algunas de ellas naturales y otras antropogénicas (es decir, hechas por el hombre). Su relación de mezcla atmosférica es ahora mayor a 1800 partes por mil millones (ppb, o una fracción ^{de 10-9} de aire). A partir de las cifras a continuación vemos que casi 2/3 de las fuentes de metano atmosférico son antropogénicas y que el metano medido en Hawái, como todas las demás ubicaciones, ha ido aumentando a excepción de principios y mediados de la década de 2000. Esta desaceleración no se entiende, pero desde finales de la década de 2000, el metano ha vuelto a aumentar.

2019-08-14 11.59.07.png — Fuentes de metano atmosférico: Agua dulce, agua oceánica, humedales, termitas, rumiantes, arrozales, quema de biomasa, rellenos sanitarios, minería de carbón, producción de gas, hidrato de metano. Los rumiantes son bovinos, ovinos, caprinos, etc. 2/3 del total se debe a actividades humanas.

2019-08-14 11.59.40.png — Cambios en el metano. Izquierda, desde hace 800 mil años. Bien, desde 1950. Tenga en cuenta el triplicamiento en los últimos 100 años, muy por encima de cualquier nivel desde hace 800 mil años. No se entiende bien la ralentización de una década en el aumento de metano de 2000 a 2010. Crédito: EPA

También hay tendencias y variaciones en muchos de los otros gases traza. Algunos otros, como el óxido nitroso (N ₂ O), están aumentando, mientras que otros, como los clorofluorocarbonos artificiales (CCl ₂ F ₂, CCl ₃ F) están disminuyendo. Hay otros gases traza que aumentan a medida que sale el sol y disminuyen a medida que se pone y están muy involucrados en la química atmosférica. A continuación hablaremos de estos gases.