Efecto invernadero
Efecto invernadero
En el
conjunto de la Tierra se produce un efecto natural similar de retención del
calor gracias a algunos gases atmosféricos. La temperatura media en la Tierra
es de unos 15º C y si la atmósfera no existiera sería de unos -18º C.
Se
le llama efecto invernadero por similitud, porque en realidad la acción física
por la que se produce es totalmente distinta a la que sucede en el invernadero
de plantas.
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El efecto invernadero hace que la temperatura media de la superficie
de la Tierra sea 33º C mayor que la que tendría si no existieran gases con
efecto invernadero en la atmósfera.
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¿Por qué se produce el efecto invernadero?
A: Absorción de la radiación emitida por el Sol en las capas
atmosféricas.
B: Reflexión de la radiación solar absorbida (aproximadamente un 30 por
ciento).
C: Captación de la radiación solar reflejada por los gases invernaderos.
D: Expulsión de la radiación solar al espacio.
El ciclo formado por los puntos
B y C, es el responsable del aumento en la temperatura de las capas más
cercanas a la superficie terrestre.
El efecto invernadero se origina
porque la energía que llega del sol , al proceder de un cuerpo de muy
elevada temperatura, está formada por ondas de frecuencias altas que
traspasan la atmósfera con gran facilidad. A su vez, la energía remitida hacia
el exterior, desde la Tierra, al proceder de un cuerpo mucho más frío, está en
forma de ondas de frecuencias más bajas , y es absorbida por los gases
con efecto invernadero.
Esta retención de la energía
hace que la temperatura sea más alta, aunque hay que entender bien que, al
final, en condiciones normales, es igual la cantidad de energía que llega a la
Tierra que la que esta emite. Si no fuera así, la temperatura de nuestro
planeta habría ido aumentando continuamente, cosa que, por fortuna, no ha
sucedido.
Podríamos decir, de una forma
muy simplificada, que el efecto invernadero lo que hace es provocar que la
energía que llega a la Tierra sea "devuelta" más lentamente, por lo
que es "mantenida" más tiempo junto a la superficie y así se mantiene
la elevación de temperatura.
Gases con efecto invernadero
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Acción relativa
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Contribución real
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CO 2 (dióxido de
Carbono)
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1 (referencia)
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76 por ciento
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CFCs
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15.000
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5 por ciento
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CH 4 (metano)
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25
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13 por ciento
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N 2 O (óxido nitroso)
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230
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6 por ciento
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Como
se indica en la columna de acción relativa, un gramo de clorofluorocarbono
(CFC) produce un efecto invernadero 15.000 veces mayor que un gramo de dióxido
de Carbono (CO 2) ,
pero como la cantidad de CO 2
es mucho mayor que la del resto de los gases, la
contribución real al efecto invernadero (en porcentaje) es la que señala la
columna de la derecha
Otros
gases como el oxígeno y el nitrógeno, aunque se encuentran en proporciones
mucho mayores, no son capaces de generar efecto invernadero.
Aumento de la concentración de gases con efecto invernadero
Durante
el siglo veinte la concentración de anhídrido carbónico y otros gases
invernadero en la atmósfera creció constantemente debido a la actividad humana:
- A comienzos de siglo, por la quema de grandes masas de vegetación
para ampliar las tierras de cultivo
- En los últimos decenios, por el uso masivo de combustibles
fósiles como el petróleo, carbón y gas natural, para obtener energía y
por los procesos industriales.
La
concentración media de dióxido de carbono se ha incrementado desde unas
275 ppm (partículas por millón) antes de la revolución industrial, a 315 ppm
cuando se empezaron a usar las primeras estaciones de medida exactas en 1958,
hasta 361 ppm en 1996.
El
dióxido de carbono explica más del 60 por ciento del “efecto invernadero”. El
hombre quema carbón, petróleo y gas natural a una velocidad muchísimo mayor que
el ritmo con que se crearon dichos recursos.
En
ese proceso, el carbono almacenado en los combustibles se libera en la
atmósfera y perturba el ciclo del
carbono , sistema con miles de años de antigüedad y
perfectamente equilibrado a través del cual se produce un intercambio de
carbono con el aire, los océanos y la vegetación terrestre.
En
la actualidad, los niveles atmosféricos de dióxido de carbono están aumentando
más del diez por ciento cada veinte años.
Los
niveles de metano se han doblado en los últimos cien años. En 1800 la
concentración era de aproximadamente 0,8 ppmv (partes por millón en volumen) y
en 1992 era de 17 ppmv.
La
cantidad de óxido de dinitrógeno se incrementa en 0,25 por ciento anual.
En la época preindustrial sus niveles serían de alrededor de 0,275 ppmv y
alcanzaron los 0, 310 ppmv en 1992
Cambio climático
Por lógica, muchos científicos
piensan que a mayor concentración de gases con efecto invernadero se producirá
mayor aumento en la temperatura en la Tierra.
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A partir de 1979 los científicos
comenzaron a afirmar que un aumento al doble en la concentración del CO 2 en la atmósfera supondría un calentamiento medio de la
superficie de la Tierra de entre 1,5 y 4,5º C.
Estudios más recientes sugieren
que el calentamiento se produciría más rápidamente sobre tierra firme que sobre
los mares. Asimismo, el calentamiento se produciría con retraso respecto al
incremento en la concentración de los gases con efecto invernadero.
Al principio, los océanos más
fríos tenderán a absorber una gran parte del calor adicional retrasando el
calentamiento de la atmósfera. Sólo cuando los océanos lleguen a un nivel de
equilibrio con los más altos niveles de CO 2 se producirá el calentamiento final.
Como consecuencia del retraso
provocado por los océanos, los científicos no esperan que la Tierra se caliente
todos los 1,5 – 4,5º C hasta hace poco previstos, incluso aunque el nivel de CO
2 suba a más del doble
y se añadan otros gases con efecto invernadero. En la actualidad el Grupo
Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC por sus siglas
en inglés) predice un calentamiento de 1,0 – 3,5º C para el año 2100.
La temperatura media de la Tierra ha crecido unos 0,6º C
en los últimos 130 años
Los estudios más recientes
indican que en los últimos años se está produciendo, de hecho, un aumento de la
temperatura media de la Tierra de algunas décimas de grado.
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Debido a la enorme complejidad
de los factores que afectan al clima es muy difícil saber si este ascenso de
temperatura entra dentro de la variabilidad natural (debida a factores
naturales) o si es debida al aumento del efecto invernadero provocado por la
actividad humana.
Para analizar la relación entre
las diversas variables y los cambios climáticos se usan modelos computacionales
de una enorme complejidad.
Hay diversos modelos de este
tipo y, aunque hay algunas diferencias entre ellos, es significativo ver que
todos ellos predicen relación directa entre incremento en la temperatura media
del planeta y aumento de las concentraciones de gases con efecto invernadero.
Consecuencias del
cambio climático
No es posible predecir con gran
seguridad lo que pasaría en los distintos lugares pero es previsible que los desiertos se hagan
más cálidos pero no más húmedos, lo que tendría graves consecuencias en el
Oriente Medio y en África donde el agua es escasa.
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Entre un tercio y la mitad de
todos los glaciares del mundo y gran parte de los casquetes polares se
fundirían, poniendo en peligro las ciudades y campos situados en los valles que
se encuentran por debajo del glaciar.
Grandes superficies costeras
podrían desaparecer inundadas por las aguas que ascenderían de 0,5 a 2 m.,
según diferentes estimaciones. Unos 118 millones de personas podrían ver
inundados los lugares en los que viven, por la subida de las aguas.
Tierras agrícolas se
convertirían en desiertos y, en general, se producirían grandes cambios en los
ecosistemas terrestres. Estos cambios supondrían una gigantesca convulsión en
nuestra sociedad, que en un tiempo relativamente breve tendría que hacer frente
a muchas obras de contención del mar, emigraciones de millones de personas,
cambios en los cultivos, etc.
Descripción de los principales gases que provocan el
efecto invernadero
Dióxido de Carbono o
Anhídrido de Carbono (CO 2 )
El CO 2 no es el gas más peligroso en toxicidad y permanencia en
la atmósfera, pero sí lo es si se tiene en cuenta su concentración, mil veces
superior a la de cualquier otro producto de origen industrial. Las emisiones de
gas carbónico (CO 2 ) representan el 60 por ciento del efecto invernadero derivado de la
actividad humana.
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El origen del CO 2 : Se genera al oxidarse el carbón o cualquier compuesto
que lo forme, y nada mejor para ello que la combustión, empezando por
hidrocarburos de automóviles y calefacciones industriales, la antracita y la
hulla de las centrales térmicas, la turba de las chimeneas, los incendios
forestales y, en menor proporción, el gas.
El CO 2 antropogénico (originado en la actividad humana) varía
sensiblemente según la zona. En los Estados Unidos se debe al transporte; en
China, a la industria y a las térmicas; en los países de la OPEP, a las
centrales de petróleo; y en los países pobres, con menor contaminación, a la
quema de leña para hacer fuego (calor, cocina)
La inyección total de gas
carbónico en la atmósfera en 1990, como resultado de la actividad humana, se
estimaba en 30.000 millones de toneladas métricas anuales, lo que representa
una aportación de un poco más de 8.000 toneladas anuales de carbono.
La atmósfera contiene unos
750.000 millones de toneladas de carbono. Intercambia anualmente 90.000
millones de toneladas aproximadamente con los océanos, y 100.000 millones
adicionales con la biosfera terrestre.
Los procesos naturales generan
un balance entre lo que se emite y lo que se absorbe. Pero las evidencias
indican que sólo un poco más de la mitad de las emisiones de carbono producto
de la actividad humana es absorbida en estos procesos naturales. El resto (45
por ciento) contribuye a aumentar la concentración de carbono en la atmósfera,
y por lo tanto, la retención de calor solar. El CO2 registra un tiempo de permanencia
atmosférica de 100 a 150 años.
El metano (CH 4 )
El metano, generado en
actividades agropecuarias, es responsable del 16 por ciento del efecto
invernadero.
El origen del CH 4 : El metano surge fundamentalmente de la descomposición
de la materia orgánica en ambientes pobres en oxígeno, y sus principales
productores son el ciclo digestivo del ganado, ciertos cultivos (por ejemplo,
los arrozales), los vertederos y, en menor proporción, los incendios
forestales, la actividad de las termitas y otros insectos.
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La producción de metano se
estima en 500 millones de toneladas métricas anuales, de las que 345 millones
son producto de la actividad humana. La mayor proporción es neutralizada por
los radicales OH, relacionados principalmente con la presencia de vapor de agua
en la atmósfera.
No obstante, la destrucción de
los radicales OH por el continuo aumento de las emisiones de CO 2 , que también reacciona con ellos, puede estar
disminuyendo la neutralización del metano en la atmósfera, contribuyendo a
alargar su vida útil como agente del cambio climático.
Aproximadamente el 90 por ciento
de las emisiones de metano son neutralizadas por este proceso. Tan sólo unos 45
millones de toneladas métricas anuales inciden en el cambio climático.
Aunque este volumen es considerablemente
inferior al de CO 2 , su efecto se magnifica porque la contribución de cada molécula de metano
en el efecto invernadero es aproximadamente veinticinco veces superior a la de
cada molécula de CO 2 . La concentración de metano en la atmósfera se ha
duplicado en los últimos doscientos años. Su tiempo de permanencia en la
atmósfera es de siete a diez años.
El óxido nitroso
Los óxidos nitrosos (N 2 O) representan el seis por ciento del efecto invernadero.
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Origen del N 2 O: Proviene principalmente de las chimeneas de las
centrales energéticas que utilizan carbón, de los tubos de escape de los
automóviles, y de la acción de los fertilizantes nitrogenados que se utilizan
en agricultura.
El óxido nitroso también se
libera por la degradación de fertilizantes nitrogenados y estiércol del ganado.
Aunque su concentración en la atmósfera es escasa, una molécula de N 2 O tiene un poder de calentamiento global 230 veces
superior a la del CO 2 , con un tiempo de permanencia en la atmósfera de 150
años.
Los
clorofluorocarbonos
La producción de
cloro-fluoro-carbonos (CFCs) contribuye con aproximadamente el catorce por
ciento del efecto invernadero.
Origen de los CFCs: Son gases no
naturales -origen puramente industrial- con poder tóxico. Son sustancias
químicas sintéticas, formadas por cloro, flúor y carbono.
Las moléculas de CFC tienen una
larga vida activa. El CFC-11 es activo durante unos 65 años y el CFC-12 durante
unos 110 años. Cada molécula de CFC-11 y de CFC-12 contribuye 3.500 y 7.300
veces más, respectivamente, al efecto invernadero que cada molécula de CO2. En
1985 se registró una producción anual de 330.000 toneladas de CFC-11 y 440.000
toneladas de CFC-12.
Los CFC también destruyen la
capa de ozono en la atmósfera, y hacen que una mayor proporción de rayos
ultravioletas llegue a la superficie de la Tierra. Las moléculas de CFC son
fraccionadas por rayos ultravioletas produciendo cloro. Éstas a la vez reducen
el ozono a oxígeno al sacarle uno de sus átomos. El cloro no sufre un cambio
permanente, por lo cual, cada molécula puede repetir el proceso, destruyendo
miles de moléculas de ozono.
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Una mayor incidencia de rayos
ultravioleta tendría importantes efectos tanto en la agricultura como en la
salud humana. El cáncer de piel, los problemas oculares y las afecciones del
sistema inmunológico son las amenazas más inmediatas para la salud de la población
humana. Podrían también presentarse efectos adversos sobre las algas y el
plancton, bases de la cadena alimenticia en el mar.
Los sustitutos del CFC, los
hidrofluorcarbonos (HFC) y los hidroclorocarbonos (HCFC),son menos nocivos para
el ozono, pero contribuyen de la misma manera al efecto invernadero. Así, pues,
sólo pueden ser considerados soluciones transitorias.
A causa de los efectos de las
emisiones de CFCs, al bajo volumen que se produce con otros gases, y al
desarrollo de sustitutos, fue posible un acuerdo internacional para reducir la
producción. El Protocolo de Montreal de 1987 limitó la producción a los niveles
ya conseguidos en ese año y propuso reducir las emisiones en 50 por ciento para
el 2000.
El ozono
troposférico (O 3 )
Aunque el ozono en la
estratósfera forma una capa protectora que nos protege de los rayos
ultravioletas que provienen del sol, su presencia en la baja atmósfera, o
tropósfera, contribuye al efecto invernadero. Cada molécula es 2.000 veces más
efectiva al atrapar calor que una molécula de CO 2 .El origen del O 3 : Se genera por la reacción de la luz solar con
contaminantes comunes, como el monóxido de carbono, los óxidos nitrosos y los
hidrocarburos. En los trópicos, su tiempo de permanencia en la tropósfera es de
horas a días El hexafluoruro de azufre
(SF6) y los perfluorocarbonos (PFC) también están incluidos Protocolo de Kioto porque, aunque su
producción es escasa, son muy tóxicos y de larga permanencia Protocolo de Kioto
porque, aunque su producción es escasa, son muy tóxicos y de larga permanencia
El hexafluoruro de azufre (SF6)
y los perfluorocarbonos (PFC) también están incluidos en el Protocolo de Kioto
porque, aunque su producción es escasa, son muy tóxicos y de larga permanencia
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