Cambio Global ¿Por qué es global?



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GEST 3030 El Ser Humano y su Mundo Físico

Cambio Global

¿Por qué es global?


Anteriormente habíamos definido clima como las condiciones atmosféricas propias de una parte de la Tierra y que se mantienen similares por muchos años. El cambio climático implica una alteración prolongada en esas condiciones atmosféricas. El cambio climático puede ser producido por factores naturales y/o por la actividad humana. A partir del 1750 con la revolución industrial y la actividad humana, ambos han sido los factores principales en cambiar directamente o indirectamente la composición química de la atmosfera global y ser el motor del cambio climático. El cambio climático influye en las otras tres esferas del sistema terrestre: hidrosfera, biosfera, y litosfera. Debido a que afecta a las cuatro esferas en todo nuestro planeta Tierra es apropiado referirse a este fenómeno como cambio global. (Fig. 1). Por primera vez la humanidad se enfrenta a un problema de gran magnitud porque la actividad humana ha provocado cambios en todas las esferas del sistema terrestre. Estos cambios provocados están afectando la actividad humana. Es inevitable, somos partes del sistema terrestre y no podemos escapar.




Figura 1 . Las esferas que componen el sistema terrestre están conectadas entre si, por lo tanto el cambio climático atmosférico influye en las otras esferas. Este proceso se conoce como cambio global. Observe que las flechas en ambas direcciones indican retroalimentación.

Gases de Efecto Invernadero

La composición química de la atmosfera ha sido alterada principalmente por el aumento en la concentración de tres gases: dióxido de carbono (CO2), metano (CH4), y óxido nitroso (N2O). Estos gases retienen radiación infrarroja. El largo de onda de este tipo de radiación electromagnética es mayor que el de la luz blanca visible, por lo tanto es invisible para nuestros ojos, pero nuestra piel puede detectarla ya que se siente como calor. La capacidad que tienen estos gases de retener este tipo de radiación, permite que la temperatura atmosférica aumente, similar a un invernadero. De ahí viene su nombre de gases de efecto invernadero. La tasa de incremento en la concentración de CO2 es de 1.9 PPM año-1. Para el 2005 la concentración era de 379 PPM.




Fig.2. Registro de dióxido de carbono atmosférico desde la estación de Mauna Loa en Hawaii. Imagen cortesía de NOAA.

Forzamiento Radiativo y el Calentamiento Global

La tasa de energía radiante infrarroja por unidad de tiempo por unidad de área que absorben los gases de efecto invernadero se puede medir en unidades de potencia por metro cuadrado (W m-2). Estas son las unidades de Forzamiento Radiativo, un concepto que describe de una manera cuantitativa el efecto invernadero. Si el valor es positivo implica que se absorbe energía infrarroja y hay calentamiento. Si el valor es negativo hay enfriamiento. La combinación de los tres gases de efecto invernadero mas los halocarbonos son responsables de un valor promedio de 2.64 W m-2. Para comprender la magnitud de esta cantidad podemos hacer la siguiente analogía: si cubrimos con una bombilla grande de Navidad cada metro cuadrado de la superficie del Planeta sin dejar ningún lugar, incluyendo los océanos, los Polos, etc., y las encendemos todas al mismo tiempo podemos aproximar el efecto de calentamiento de estos gases. Los valores individuales promedios para CO2, CH4, N2O son 1.66, 0.48 y 0.16 W m-2, respectivamente, le sigue el ozono troposférico con menos de 0.35 W m-2. En cambio el ozono estratosférico produce enfriamiento con valores negativos de -0.05 W m-2. En contraste, el efecto total de los aerosoles es enfriar con un valor promedio de -1.2 W m-2. Incluye el efecto directo y el de albedo de la nube de aerosol. Los aerosoles producidos en erupciones de volcanes como el Chichón y el Pinatubo pueden descender la temperatura global promedio hasta cerca de 1° C, pero son eventos de corta duración. Algunos aerosoles generados en zonas industriales pueden provocar enfriamiento al reflejar la energía que nos llega del Sol. Todos los valores anteriores son del 2005 y provienen del primer reporte de la IPCC. Atribuir todo el calentamiento global al pequeño aumento de irradiancia solar extraterrestre de los últimos años no es posible ya que el valor promedio correspondiente del forzamiento radiativo es de tan solo 0.12 W m-2.



La Fuente de los Gases de Efecto Invernadero

La fuente principal en el Planeta del gas invernadero dióxido de carbono es la quema de combustibles fósiles tales como el: petróleo, carbón y gas natural. En particular para la generación de energía eléctrica y la transportación. Luego le sigue el uso de las tierras en la deforestación necesaria para urbanizar, para la agricultura o cualquier otra actividad humana. En Puerto Rico casi el 100% del CO2 se genera en las plantas de generación de energía eléctrica. A nivel mundial la principal fuente de metano es la agricultura, pero en PR son los vertederos de desperdicios sólidos. El oxido nitroso se genera en el uso de fertilizantes. La Tabla 1 resume esta discusión.


La biosfera y la hidrosfera atrapan los gases de invernadero presentes en la atmosfera. Es obvio que no es una situación de equilibrio, ya que el valor de dióxido de carbono en la atmosfera sigue aumentando aceleradamente. El aumento de la presión parcial del CO2 en la atmosfera facilita que se absorba en el agua. Por lo tanto los océanos se convierten en reservas de ese gas. Las plantas terrestres son una reserva de CO2, pero la deforestación lo libera a la atmosfera. Las bacterias fotosintéticas y el fitoplancton en los océanos atrapan el gas presente en el agua y lo incorporan a sus células. Mediante la cadena trófica pasa a los tejidos de otros organismos que cuando mueren se van depositando lentamente en el fondo oceánico donde son atrapados en los sedimentos, este proceso se conoce como “bomba biológica”. Algunos grupos han postulado que el CO2 debe ser secuestrado en el océano acelerando esa bomba biológica en algunas partes del océano.

Tabla 1. Descripción de las concentraciones de gases de invernadero y las fuentes antropogénicas de estos gases. Las concentraciones se expresan en unidades de partes por millón (PPM) o partes por billón (PPB). O sea, la razón entre el número de moléculas del gas invernadero contra el número total de moléculas presentes en un volumen de aire seco. Fuentes: IPCC, Climate Change 2007: The Physical Science Basis; EPA, Inventory of Greenhouse Gas Emissions and Sinks: 1990, 1994.


Gas Invernadero



Concentración

Atmosférica

(2005)

Tasa de

Crecimiento

Anual

Fuente Principal

en el Planeta

Fuente en

PR y USA

Dióxido de Carbono, CO2

379 PPM

1.9 PPM/año

Quema de Combustible

Fósil


Plantas de

generación

de energía eléctrica

casi 100%


Metano, CH4

1774 PPB




Agricultura

Vertederos

50%

Oxido Nitroso, N2O

319 PPB




Agricultura

Fertilizantes

60%

Registro Actual del Cambio Global

De acuerdo a reportes de NOAA y NASA del 2007 se han registrado los siguientes cambios en temperatura:



  • Desde mediados de la década del 70, la temperatura promedio de la superficie ha incrementado cerca de 1°F.

  • En estos momentos la tasa de calentamiento es de 0.32 °F por década o 3.2 °F por centuria.

  • Los ocho años más calientes en los registros de temperatura a partir del 1850 han ocurrido todos después del 1998, siendo el más caliente el 2005.

El reporte de la IPCC del 2007 indica los cambios observados en temperatura promedio global y el nivel del mar promedio global:

  • La tendencia de calentamiento se observa en los registros de temperatura máxima y mínima diaria.

  • En los últimos 50 años hay un incremento de temperatura global de 0.13 °C por década.

  • A partir del 1950 en Estados Unidos y en regiones del hemisferio norte y sur han experimentado una reducción del número de días con temperaturas bajas de congelamiento.

  • Temperaturas promedios en el Ártico han aumentado el doble de la tasa mundial de los últimos 100 años.

  • Que el aumento en el nivel del mar es principalmente a la expansión termal del agua oceánica.

  • Que el incremento global en el nivel del mar es entre 1.8 a 3.1 mm por año.

  • Que para el 2100 el nivel del mar global promedio pudiera alcanzar hasta los 0.59-0.79 m.

Finalmente el reporte concluye que el calentamiento del sistema climático es inequívoco.
Hay que destacar que estos reportes son el fruto del trabajo de cientos de científicos y de grandes proyectos de estudio climático. Hay que elogiar la capacidad del los grupos de trabajo de la IPCC, que pudieron plasmar en el reporte una visión completa de lo que está pasando en nuestro planeta.

Preparado por el Dr. Edwin Alfonso-Sosa el 27 de abril del 2008




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