4.2: Efectos Globales y Regionales de Contaminantes Secundarios (I)
- Page ID
- 82301
La Tierra está recibiendo continuamente energía del sol. La energía también sale de la Tierra en la noche (¡por supuesto en forma de energía infrarroja invisible!). De lo contrario, la Tierra se calentaría continuamente. Este delicado equilibrio entre la energía que entra y se va debido al efecto invernadero natural es lo que mantiene al planeta lo suficientemente caliente para que podamos vivir.
Es muy obvio que si entra más energía que la energía que sale, el planeta se calentará. De igual manera, si la energía que sale es más que la energía que entra, el planeta se enfriará. La temperatura atmosférica fluctúa a lo largo de los siglos debido a ciertas causas naturales.
Efecto Invernadero
En un capítulo anterior, vimos que la energía se puede transformar de una forma a otra, y durante esta conversión, sale toda la energía que ponemos en un dispositivo. No obstante, toda la energía que ponemos puede que no salga en la forma deseada. Un ejemplo de ello es el efecto invernadero, del que se discute el siguiente video.
Esta Hoja Excel da los niveles actuales de CO 2 en la atmósfera - 392 ppm en 2011.
Gases de efecto invernadero
La concentración de gases de efecto invernadero en la atmósfera ha ido cambiando en los últimos 150 años. Desde tiempos preindustriales las concentraciones atmosféricas de los gases han aumentado:
- El CO 2 ha subido más del 31 por ciento.
- CH 4 ha subido más del 151 por ciento.
- N 2 O ha subido 17 por ciento.
Los científicos han confirmado que esto se debe principalmente a las actividades humanas, que incluyen quemar carbón, petróleo y gas, y talar bosques, representados en la Figura 4.2.1.
Figura 4.2.1: Leñador trepando a un árbol
La Figura 4.2.2 da los porcentajes de diversos gases encontrados en las emisiones de efecto invernadero.
Figura 4.2.2: Distribución de las emisiones por gases de efecto invernadero
La siguiente lista muestra los gases de efecto invernadero y la fuente de emisión:
- Dióxido de carbono (CO2): CO2 relacionado con la energía: 82% y Otro CO2:2%.
Producido por combustión de residuos sólidos, combustibles fósiles y madera y productos de madera. - Metano (CH4): 9%.
La fuente es la producción y transporte de carbón, gas natural y petróleo. Las emisiones de metano también son el resultado de la descomposición de los desechos orgánicos en los vertederos de residuos sólidos municipales y la cría de ganado. - Óxido Nitroso (N2O): 5%.
Producido por actividades agrícolas e industriales, así como durante la combustión de residuos sólidos y combustibles fósiles. - Otros gases (CFC-12, HCFC-22, Perfluorometano [CF4] y Hexafluuro de Azufre [SF6]): 2%.
Producido por procesos industriales.
Como puede ver, el CO 2 y el CH 4 relacionados con la energía representan el 90 por ciento del total de emisiones de gases de efecto invernadero en Estados Unidos. Esto resalta el impacto del uso de energía en el medio ambiente.
¿Cómo ha cambiado la concentración de CO 2?
El Cuadro 4.2.1 muestra el cambio en la concentración de gases de efecto invernadero entre tiempos preindustriales y 2010, así como la vida útil atmosférica y el potencial de calentamiento global.
Cuadro 4.2.1. Cambio en la concentración de gases de efecto invernadero entre tiempos preindustriales y 2010
| Gases de efecto invernadero | Concentración Preindustrial (PPBV) | Concentración 2010 (PPBV) | Vida útil atmosférica (años) | Potencial de calentamiento global (GWP) |
|---|---|---|---|---|
| CO 2 | 278,000 | 390,000 * | Variable | 1 |
| CH 4 (metano) | 715 | 1810.5 | 12 | 25 |
| N 2 O (óxido nitroso) | 270 | 322.5 | 114 | 298 |
| CFC-12 | 0 | 0.533 | 100 | 10,900 |
| HCFC-22 | 0 | 0.208 | 12 | 1810 |
| CF 4 (perfluorometano) ** | 0 | 0.007 | 50,000 | 6,500 |
| SF 6 (hexafluoruro de azufre) | 0 | 0.007 | 3,200 | 22,800 |
*La concentración reciente de CO 2 (390.5 ppm) es el promedio de 2011 tomado de datos de superficie marina promediados a nivel mundial dados por el Laboratorio de Investigación del Sistema Terrestre de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica.
**Datos 2005
Fuente: Cdiac.org
Información Adicional
La vida útil atmosférica es el período de tiempo durante el cual un gas cambia y se transforma o elimina de la atmósfera.
GWP es un índice definido como el forzamiento radiativo acumulativo (absorción de radiación infrarroja) entre el presente y algún horizonte temporal elegido causado por una masa unitaria de gas emitida ahora, expresada en relación con un gas de referencia como el CO 2, como se usa aquí. GWP es un intento de proporcionar una medida simple de los efectos radiativos relativos de diferentes gases de efecto invernadero.
La Figura 4.2.3 muestra cómo las cantidades de gases de efecto invernadero en la atmósfera han cambiado con el tiempo. Se cree que el incremento de los gases de efecto invernadero entre 1950 y 2010 provocó un aumento en la temperatura global. El aumento medio de la temperatura global en el último siglo es de aproximadamente 1 grado Fahrenheit.
Figura 4.2.3: Emisiones de gases de efecto invernadero de 1950 a 2010
Información Adicional
Los datos de la gráfica anterior se obtuvieron de muestras de núcleo de hielo de aire atrapado. Más específicamente, el hielo en las Regiones Polares atrapa aire de ese período de tiempo en particular, y luego se deposita nuevo hielo sobre el hielo previamente depositado, atrapando más aire del pasado. Así, el análisis de muestras de núcleos de hielo proporciona la composición del aire pasado, que puede ser utilizado para determinar las temperaturas pasadas.
Se cree que el incremento de los gases de efecto invernadero entre 1950 y 2010 provocó un incremento en la temperatura global, como se representa en la Figura 4.2.4. El aumento medio de la temperatura global en el último siglo es de aproximadamente 1°F.
Figura 4.2.4: Temperatura superficial anual global de 1950 a 2010
Información Adicional
Desde 1880, aproximadamente cuando comenzó la era industrial, el aumento promedio de la temperatura global ha sido de 1°F.
No sólo ha habido un aumento de las temperaturas con el incremento de los gases de efecto invernadero, también ha habido un incremento en las emisiones de CO 2 de los combustibles fósiles —esto ha sido evidente en los últimos 150 años (desde alrededor de 1850).
El gráfico a continuación representa datos de muestras de núcleos de hielo que muestran la temperatura y las concentraciones de CO 2 en la atmósfera desde hace 400 mil años hasta aproximadamente el año 2000.
Figura 4.2.5: Cambios en la temperatura global y la concentración de CO 2 en los últimos 400,000 años
Punto Importante
Con base en la gráfica anterior, se puede determinar que durante periodos de tiempo donde no hubo actividad humana:
- El incremento promedio de la temperatura global fue de 2°C o 4°F.
- La disminución promedio de la temperatura fue de 8°C o 17°F.
CO 2 y fluctuaciones de temperatura
Pregunta sin respuesta
Hemos visto que ha habido fluctuaciones tanto en la temperatura como en las emisiones de CO 2 en los últimos 400 mil años. Esto lleva a una pregunta importante:
- ¿Las concentraciones y temperaturas atmosféricas de CO 2 cambiaron antes del periodo preindustrial o solo después del mismo?
O más específicamente:
- Si atribuimos el aumento medio de la temperatura global de 1ºF durante el siglo pasado a las actividades humanas, ¿cómo explicamos las fluctuaciones medias de temperatura global entre +4ºF y -17ºF que ocurrieron hace miles de años, cuando no había actividad humana?
Respuesta Posible
Algunos argumentan que el cambio de temperatura es natural y cíclico. Así, al ser cíclico, nosotros, los humanos, podríamos no estar influyendo en el cambio climático actual.
La diferencia más importante entre ahora y entonces que tenemos que tener en cuenta es la especie humana. Más de seis mil millones de personas viven ahora en este planeta, que no estuvieron allí durante esos primeros ciclos naturales de temperatura, y hay que tomar en serio cualquier posibilidad que ponga en peligro la existencia de esta humanidad. A continuación se discuten los motivos de preocupación.
Punto Importante
Ahora viven en este planeta más de 6 mil millones de personas que no estuvieron aquí durante los primeros ciclos naturales de temperatura, y hay que tomar en serio cualquier posibilidad que ponga en peligro la existencia (tierra y suministro de alimentos) de esta humanidad.
Las fluctuaciones significativas de temperatura mostradas en el gráfico anterior de las muestras de núcleos de hielo condujeron a las edades glaciales e interglaciales. El incremento de la temperatura en los últimos 150 años, sin embargo, no es significativo en comparación con los cambios en la historia pasada conocida. La Figura 4.2.6 muestra el perfil de CO 2.
Figura 4.2.6: Concentración de CO 2 en el tiempo
De la Figura 4.2.6, sabemos que la concentración de CO 2 no se elevó por encima de 310 ppmv en ningún momento desde hace 400 mil años hasta el año 1950, a pesar de que las temperaturas continuaron aumentando. A partir de esta información, podemos concluir que este incremento es algo que la atmósfera no experimentó antes, lo que significa que el incremento es resultado de la actividad humana.
Ahora veamos cómo la concentración de CO 2 y la temperatura han cambiado en los últimos 50 años, desde 1960, como se muestra en la Figura 4.2.7.
Figura 4.2.7: Gráfico de concentración de CO 2 frente a cambio de temperatura
Con base en sus observaciones de la gráfica anterior, reflexione sobre las preguntas que se analizan a continuación:
- En el pasado, 310 ppm de CO 2 aumentaban la temperatura en aproximadamente 4 grados F, entonces, ¿cómo cree que la concentración actual de CO 2 de 370 ppm está impactando la temperatura?
- ¿Cuánto tiempo tardará la temperatura en llegar a un nivel que corresponda a la concentración de CO 2 de 370 ppm? ¿O ya estamos ahí?
- ¿Cuáles serán las consecuencias si la concentración de CO 2 aumenta a 550 ppm (el doble de la concentración preindustrial), o incluso a 70 ppm (ambos se proponen como escenarios probables con el aumento del consumo de combustibles fósiles?)
Si la temperatura ya alcanzó la temperatura máxima correspondiente a 370 ppm, entonces algunos otros factores están enfriando el planeta que estuvieron ausentes en los ciclos anteriores.
Ahora, examinemos las razones o causas de las fluctuaciones naturales.
Calentamiento Global
El sol es la principal fuente de energía y, como comentamos anteriormente, es el balance neto entre la energía solar entrante y la energía saliente lo que provoca los cambios de temperatura.
La Tierra se mueve continuamente alrededor del sol. En base a su posición, la energía entrante cambia. El eje de rotación de la Tierra está inclinado en un ángulo de 23.5°, y esta inclinación va de un lado a otro y retrocede en ciclos de 40.000 años. El eje de rotación de la Tierra tarda alrededor de 21,000 años en completar un ciclo.
El siguiente video muestra el movimiento de la tierra alrededor del sol.
La órbita de la Tierra alrededor del sol cambia de una trayectoria circular a una trayectoria elíptica y de regreso a una trayectoria circular de más de 100.000 años. Se trata de cambios a largo plazo. En un plazo mucho más corto, la radiación del sol puede verse afectada por la actividad en la superficie del sol. Las manchas solares (llamaradas intensas en la superficie) pueden aumentar la radiación del sol. El incremento en la actividad solar ocurre a lo largo de un ciclo de 11 años.
Al igual que muchos campos de estudio científico, existen incertidumbres asociadas con la ciencia del calentamiento global. Esto no implica que todas las cosas sean igualmente inciertas. Algunos aspectos de la ciencia se basan en leyes físicas bien conocidas y tendencias documentadas, mientras que otros aspectos van desde la 'certeza' a las 'grandes incógnitas'.
En las siguientes secciones, discutiremos lo siguiente:
- ¿Qué es lo que se sabe con certeza? Las actividades humanas cambian la Atmósfera de la Tierra.
- ¿Qué es probable? Los gases de efecto invernadero contribuyen al calentamiento global. Varios factores impactan la temperatura (nubes, partículas finas, océanos). El calentamiento global afecta la salud, los recursos hídricos, las regiones polares, las zonas costeras y los bosques.
- ¿Qué es incierto? Los efectos a largo plazo del calentamiento global, especialmente para áreas más pequeñas.