Notas Cambio Climatico
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Notas Cambio Climatico

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  • 1.1.- Introducción Recordar la controversia del año 2000: último del siglo XX y primero del XXI
  • El esquema de la figura 1 muestra las relaciones que existen entre el efecto de invernadero, el calentamiento global, y los efectos de éste, es decir: meteorológicos, en la biosfera y geofísicos. Podría parecer intuitivo y apropiado comenzar mostrando los efectos del cambio climático, y explicar sus causas, es decir, el calentamiento global. No obstante, el desarrollo histórico se ha producido en sentido contrario. Por lo tanto, comenzaremos mostrando el desarrollo de las ideas acerca del efecto de invernadero, para continuar con el desarrollo de las ideas acerca del cambio climático. Los efectos del cambio climático se explican después.
  • El esquema de la figura 1 muestra las relaciones que existen entre el efecto de invernadero, el calentamiento global, y los efectos de éste, es decir: meteorológicos, en la biosfera y geofísicos. Podría parecer intuitivo y apropiado comenzar mostrando los efectos del cambio climático, y explicar sus causas, es decir, el calentamiento global. No obstante, el desarrollo histórico se ha producido en sentido contrario. Por lo tanto, comenzaremos mostrando el desarrollo de las ideas acerca del efecto de invernadero, para continuar con el desarrollo de las ideas acerca del cambio climático. Los efectos del cambio climático se explican después.
  • Desde la antigüedad es bien conocido el fenómeno del enfriamiento extraordinario que sufre la Tierra por la noche, en los desiertos y otros lugares en los que no hay vegetación, y hay una marcada escasez de agua líquida y humedad en el aire. Pero, a pesar de que ese fenómeno debe ser evidente, tanto para los habitantes de esas zonas, como para los viajeros, exploradores, etc., no hay noticias de que este conocimiento se haya transmitido por escrito a lo largo de la Historia. Por otro lado, es bien sabido desde antiguo que el vidrio es transparente para la luz, pero no para el calor radiado. Por este motivo, los invernaderos se han construido desde siempre con paredes y techo de vidrio, que permiten el paso hacia el interior de la luz del Sol, pero impiden el paso desde el interior hacia fuera del calor radiado.
  • No es hasta 1824 cuando Jean Baptiste Joseph Fourier (el gran matemático del desarrollo en serie y de la función transformada que llevan su nombre, etc), publica un estudio titulado "Observaciones generales sobre la temperatura del globo terrestre y los espacios planetarios", en el que describía una invisible cúpula de gas que rodea la Tierra y ayuda a mantenerla caldeada conservando el calor recibido del Sol, evitándose así el enfriamiento nocturno citado. Fourier formaba parte del grupo de científicos que acompañaron a Napoleón en su campaña de Egipto, y vivió varios años en esa región. Llegó a ser nombrado Gobernador de Egipto, y es muy probable que tuviese una experiencia de primera mano del enfriamiento extraordinario que se experimenta en las zonas desérticas, como se ha explicado. Escribió que la cuestión de la temperatura global es uno de los asuntos más notables e interesantes de la ciencia, y uno de los más difíciles de tratar. A pesar de su elevada capacidad como matemático, no pudo adelantar gran cosa en un estudio cuantitativo de este fenómeno.
  • En 1862, el científico irlandés John Tyndall (fue uno de los científicos experimentales más importantes de su época) describió de forma intuitiva la clave de lo que andando el tiempo se llamaría el “efecto de invernadero”. Había descubierto en su laboratorio que ciertos gases, entre ellos el vapor de agua y el CO2 eran opacos a los rayos caloríficos, según se denominaba entonces a la radiación infrarroja. Relacionó la presencia de estos gases en las capas altas de la atmósfera con el calentamiento de ésta, mediante la interferencia con la radiación que escapa de la atmósfera. Tyndall expresaba sus resultados en una florida prosa victoriana: “ El vapor de agua constituye una manta más necesaria para la vida vegetal de la Gran Bretaña que las ropas lo son para el hombre. Elimínese el acuoso vapor del aire durante una sola noche de verano, y el sol se elevaría sobre una isla presa del férreo abrazo del hielo”. Por analogía, se llama a este fenómeno “efecto de invernadero”, puesto que produce un efecto similar al del vidrio de los invernaderos, aunque a una escala mucho mayor que la de una simple caseta de jardín, puesto que afecta a toda la Tierra.
  • El conocimiento que se ha ido adquiriendo sobre el “efecto de invernadero” nos permite ahora afirmar que es imprescindible para el sostenimiento de la vida en la Tierra. Sin el “efecto de invernadero” , la temperatura media en la Tierra sería unos 32 ºC inferior a la actual, es decir, unos – 17 ºC.
  • El conocimiento que se ha ido adquiriendo sobre el “efecto de invernadero” nos permite ahora afirmar que es imprescindible para el sostenimiento de la vida en la Tierra. Sin el “efecto de invernadero” , la temperatura media en la Tierra sería unos 32 ºC inferior a la actual, es decir, unos – 17 ºC.
  • El efecto de invernadero, del que hablaremos en detalle, es un fenómeno en el que interviene de forma fundamental la energía que recibimos del Sol (la luz solar), pero entendemos que una explicación, siquiera superficial, de la naturaleza de la luz está fuera del alcance de estas Notas, por lo cual la daremos por conocida, así como la posición del espectro de la luz visible en el espectro electromagnético (ver figuras 2, 3 y 4)
  • El efecto de invernadero, del que hablaremos en detalle, es un fenómeno en el que interviene de forma fundamental la energía que recibimos del Sol (la luz solar), pero entendemos que una explicación, siquiera superficial, de la naturaleza de la luz está fuera del alcance de estas Notas, por lo cual la daremos por conocida, así como la posición del espectro de la luz visible en el espectro electromagnético (ver figuras 2, 3 y 4)
  • El efecto de invernadero, del que hablaremos en detalle, es un fenómeno en el que interviene de forma fundamental la energía que recibimos del Sol (la luz solar), pero entendemos que una explicación, siquiera superficial, de la naturaleza de la luz está fuera del alcance de estas Notas, por lo cual la daremos por conocida, así como la posición del espectro de la luz visible en el espectro electromagnético (ver figuras 2, 3 y 4)
  • El efecto de invernadero, del que hablaremos en detalle, es un fenómeno en el que interviene de forma fundamental la energía que recibimos del Sol (la luz solar), pero entendemos que una explicación, siquiera superficial, de la naturaleza de la luz está fuera del alcance de estas Notas, por lo cual la daremos por conocida, así como la posición del espectro de la luz visible en el espectro electromagnético (ver figuras 2, 3 y 4)
  • En 1814 J. v. Fraunhofer descubre el espectro de la luz solar, y a partir de esa fecha un elevado número de físicos trabaja en la búsqueda de una explicación del fenómeno. Entre ellos podemos citar a W. H. Wollaston, G. Kirchhoff, R. Bunsen, A. J. Ångström, etc.
  • En 1859, G. Kirchhoff y R. Bunsen explicaron que la causa de las líneas obscuras del espectro de Fraunhofer es la absorción de luz solar por vapores de elementos presentes en las capas más frías que rodean al sol . Incluso se identificaron los elementos responsables de algunas de estas líneas obscuras. También establecieron la ley fundamental de la espectrometría que dice: "cada elemento tiene propiedades específicas en lo que respecta a la luz que emite", y demostraron la reversibilidad de las líneas de emisión y absorción, es decir, "en el espectro, un elemento absorbe la luz en la posición exacta de las líneas que ese elemento pueden emitir". La figura 3 muestra gráficamente el experimento que demostraba la reversibilidad de las líneas de emisión y absorción. Una vez que este fenómeno queda bien explicado, se convierte en una herramienta muy importante en el estudio de la materia, tanto de los elementos existentes en la Tierra, como de los constituyentes del Sol y otras estrellas. Este trabajo abrió el camino para la espectroquímica atómica y anunció el advenimiento de la física moderna. Sin estos fundamentos, no sería posible el desarrollo posterior en el campo de la absorción de energía térmica por los gases, y la explicación cabal del efecto de invernadero
  • En 1859, G. Kirchhoff y R. Bunsen explicaron que la causa de las líneas obscuras del espectro de Fraunhofer es la absorción de luz solar por vapores de elementos presentes en las capas más frías que rodean al sol . Incluso se identificaron los elementos responsables de algunas de estas líneas obscuras. También establecieron la ley fundamental de la espectrometría que dice: "cada elemento tiene propiedades específicas en lo que respecta a la luz que emite", y demostraron la reversibilidad de las líneas de emisión y absorción, es decir, "en el espectro, un elemento absorbe la luz en la posición exacta de las líneas que ese elemento pueden emitir". La figura 3 muestra gráficamente el experimento que demostraba la reversibilidad de las líneas de emisión y absorción. Una vez que este fenómeno queda bien explicado, se convierte en una herramienta muy importante en el estudio de la materia, tanto de los elementos existentes en la Tierra, como de los constituyentes del Sol y otras estrellas. Este trabajo abrió el camino para la espectroquímica atómica y anunció el advenimiento de la física moderna. Sin estos fundamentos, no sería posible el desarrollo posterior en el campo de la absorción de energía térmica por los gases, y la explicación cabal del efecto de invernadero
  • Este descubrimiento de las líneas de absorción muestra la forma en que los gases pueden absorber la energía radiante emitida por cualquier cuerpo, es decir, absorben la energía correspondiente a unas frecuencias perfectamente definidas, pero no a otras . En el caso que nos ocupa, explica la forma en que los gases de efecto invernadero pueden absorber la energía que emite la Tierra hacia el exterior, que corresponde a una frecuencia en el rango del infrarrojo. La radiación infrarroja incide sobre una molécula del gas de efecto invernadero, y es absorbida, provocando efectos de vibración y desplazamiento interno de los átomos constituyentes. Casi de forma instantánea, esta energía absorbida es emitida en forma de radiación también infrarroja. En la figura 6 se presenta gráficamente este fenómeno.
  • Este descubrimiento de las líneas de absorción muestra la forma en que los gases pueden absorber la energía radiante emitida por cualquier cuerpo, es decir, absorben la energía correspondiente a unas frecuencias perfectamente definidas, pero no a otras . En el caso que nos ocupa, explica la forma en que los gases de efecto invernadero pueden absorber la energía que emite la Tierra hacia el exterior, que corresponde a una frecuencia en el rango del infrarrojo. La radiación infrarroja incide sobre una molécula del gas de efecto invernadero, y es absorbida, provocando efectos de vibración y desplazamiento interno de los átomos constituyentes. Casi de forma instantánea, esta energía absorbida es emitida en forma de radiación también infrarroja. En la figura 6 se presenta gráficamente este fenómeno.
  • La energía que llega al suelo procedente del Sol está compuesta por una mezcla de longitudes de onda, ver figura 5, de las cuales las más abundantes corresponden a longitudes de onda cortas (es decir, radiaciones de mayor energía), abarcando desde la luz visible y llegando incluso a los ultravioletas, en concreto, desde aproximadamente 0,2 μm hasta 4,0 μm). En este trayecto del viaje, las radiaciones no son absorbidas por los gases de efecto invernadero. En su interacción con el suelo, algunas radiaciones se reflejan directamente hacia el exterior, y por tener longitud de onda más corta, no son absorbidas por los gases de efecto invernadero. Pero la mayor parte de las radiaciones incidentes se transforman en energía de longitud de onda más larga (infrarroja, aproximadamente desde 4,0 μm hasta unas 100 μm), ver figura 5, que es emitida hacia la atmósfera, y que como veremos a continuación, son parcialmente absorbidas por lo gases de efecto invernadero.
  • Este descubrimiento de las líneas de absorción muestra la forma en que los gases pueden absorber la energía radiante emitida por cualquier cuerpo, es decir, absorben la energía correspondiente a unas frecuencias perfectamente definidas, pero no a otras . En el caso que nos ocupa, explica la forma en que los gases de efecto invernadero pueden absorber la energía que emite la Tierra hacia el exterior, que corresponde a una frecuencia en el rango del infrarrojo. La radiación infrarroja incide sobre una molécula del gas de efecto invernadero, y es absorbida, provocando efectos de vibración y desplazamiento interno de los átomos constituyentes. Casi de forma instantánea, esta energía absorbida es emitida en forma de radiación también infrarroja. En la figura 6 se presenta gráficamente este fenómeno.
  • Este descubrimiento de las líneas de absorción muestra la forma en que los gases pueden absorber la energía radiante emitida por cualquier cuerpo, es decir, absorben la energía correspondiente a unas frecuencias perfectamente definidas, pero no a otras . En el caso que nos ocupa, explica la forma en que los gases de efecto invernadero pueden absorber la energía que emite la Tierra hacia el exterior, que corresponde a una frecuencia en el rango del infrarrojo. La radiación infrarroja incide sobre una molécula del gas de efecto invernadero, y es absorbida, provocando efectos de vibración y desplazamiento interno de los átomos constituyentes. Casi de forma instantánea, esta energía absorbida es emitida en forma de radiación también infrarroja. En la figura 6 se presenta gráficamente este fenómeno.
  • Ya hemos hablado en el punto 1.2 de los gases de efecto invernadero, en concreto, el vapor de agua y el CO2. Pero nos podemos preguntar por el origen de estas sustancias. El origen del vapor de agua es claro: a las temperaturas actuales de la Tierra, la tensión de vapor del agua es suficiente para originar cantidades de vapor variables, pero siempre en cantidad muy superior a las de CO2. El origen del CO2 está en el ciclo del Carbono en la Naturaleza, que podemos ver en las figuras 8 y 9. Este ciclo se completa en millones de años, y deposita en la atmósfera unas 375 ppm (0,0375 %).
  • Ya hemos hablado en el punto 1.2 de los gases de efecto invernadero, en concreto, el vapor de agua y el CO2. Pero nos podemos preguntar por el origen de estas sustancias. El origen del vapor de agua es claro: a las temperaturas actuales de la Tierra, la tensión de vapor del agua es suficiente para originar cantidades de vapor variables, pero siempre en cantidad muy superior a las de CO2. El origen del CO2 está en el ciclo del Carbono en la Naturaleza, que podemos ver en las figuras 8 y 9. Este ciclo se completa en millones de años, y deposita en la atmósfera unas 375 ppm (0,0375 %).
  • Hacia mil ochocientos noventa y tantos, Svante Arrhenius (el químico premio Nobel en 1904, creador de la teoría de la disociación electrolítica, de la teoría de la dinámica de las reacciones químicas, etc.), se vio envuelto en una de las controversias de la época acerca de las causas de la eras glaciales. Basándose en los conocimientos mostrados anteriormente sobre la absorción de energía radiante por los gases, realizó un inmenso trabajo de cálculo manual a fin de determinar el efecto de los componentes atmosféricos en la absorción del calor, en la línea de Fourier y Tyndall, pero ya con resultados cuantitativos.
  • El estudio de Arrhenius se basaba en los datos que se conocían entonces acerca del espectro de absorción de diferentes gases presentes en la atmósfera, en concreto, el CO2 y el vapor de agua. El estudio no incluía ningún tipo de experimento para medir la variación de temperatura con la variación de las cantidades de los citados gases. Publicó estos resultados en 1896, y de ellos se concluía que si se redujera a la mitad la cantidad de CO2 presente en la atmósfera, la temperatura media de la Tierra se reduciría entre 4 y 5 ºC. Este resultado parecía apoyar el origen de las glaciaciones, de acuerdo con el conocimiento que sobre éstas se tenía en esa época.
  • No hay que olvidar que el propósito original de Arrhenius era aclarar las causas de unas eras glaciales ocurridas en un pasado muy remoto, pero una consecuencia lógica de sus resultados era que si se doblara la cantidad de CO2 en la atmósfera, la temperatura media de la Tierra subiría entre 5 y 6 ºC. Debe quedar claro que en esa época no había ni la menor sospecha acerca de un potencial aumento excesivo de la temperatura de la Tierra. Incluso había científicos (el mismo Arrhenius, etc) que fantaseaban con la posibilidad de moderar el clima del norte de Europa mediante la producción artificial de CO2. Posteriormente, se ha hallado que estos resultados eran hasta cierto punto correctos, puesto que la cantidad de CO2 y el vapor de agua influyen directamente en la temperatura media de la Tierra.
  • No hay que olvidar que el propósito original de Arrhenius era aclarar las causas de unas eras glaciales ocurridas en un pasado muy remoto, pero una consecuencia lógica de sus resultados era que si se doblara la cantidad de CO2 en la atmósfera, la temperatura media de la Tierra subiría entre 5 y 6 ºC. Debe quedar claro que en esa época no había ni la menor sospecha acerca de un potencial aumento excesivo de la temperatura de la Tierra. Incluso había científicos (el mismo Arrhenius, etc) que fantaseaban con la posibilidad de moderar el clima del norte de Europa mediante la producción artificial de CO2. Posteriormente, se ha hallado que estos resultados eran hasta cierto punto correctos, puesto que la cantidad de CO2 y el vapor de agua influyen directamente en la temperatura media de la Tierra.
  • En 1914 Milutin Milankovitch publicó la primera versión de una teoría que es ampliamente aceptada en la actualidad, y que explica que el origen principal de las glaciaciones reside probablemente en la fluctuación de la inclinación del eje de la Tierra, la fluctuación de la excentricidad de la órbita de la Tierra, y la rotación de la línea de ápsides
  • Pero en 1900, Knut Ångström puso a prueba los resultados de Arrhenius, y realizó un experimento de medición de la variación de la cantidad de energía radiante absorbida por el CO2 con la variación de la cantidad de este gas. Estos experimentos se realizaron en laboratorios situados en capas bajas de la atmósfera, y los resultados mostraban que el CO2 presente en la atmósfera estaba “saturado” para la radiación. Esto significaba que cualquier aumento de concentración de CO2 no podría suponer ningún aumento de temperatura, debido a que, por estar saturado de energía el CO2, no podría absorber ninguna cantidad adicional de energía. Aún más convincente para los científicos de esa época fue el hecho de que el vapor de agua, que es mucho más abundante que el CO2 en la atmósfera también intercepta la radiación infrarroja. En el espectro infrarrojo, las principales bandas de cada gas que bloquean la radiación están solapadas. ¿Cómo podría afectar un aumento de CO2 a la absorción en las bandas del espectro que por efecto del H2O ya son opacas?.
  • Véanse en la figura 10 las bandas de absorción de los diferentes gases de efecto de invernadero, en las condiciones reinantes en las capas bajas de la atmósfera. Es evidente el solapamiento que se da entre el CO2 y el vapor de agua
  • En ¡1930! E. O. Hulburt y otros científicos hallaron errores de concepto muy graves en el experimento de Ångström, que invalidaban los resultados ya citados. En concreto, el aspecto más importante que se había pasado por alto era que la atmósfera no se comporta como una capa de composición uniforme con la altura; el CO2 (es un gas) tiene una distribución casi uniforme, pero el vapor de agua (es un vapor) va disminuyendo de forma progresiva, de forma que desaparece virtualmente a grandes alturas.
  • En ¡1930! E. O. Hulburt y otros científicos hallaron errores de concepto muy graves en el experimento de Ångström, que invalidaban los resultados ya citados. En concreto, el aspecto más importante que se había pasado por alto era que la atmósfera no se comporta como una capa de composición uniforme con la altura; el CO2 (es un gas) tiene una distribución casi uniforme, pero el vapor de agua (es un vapor) va disminuyendo de forma progresiva, de forma que desaparece virtualmente a grandes alturas.
  • Esto es evidente, teniendo en cuenta que el agua no puede estar en forma líquida por debajo de los 0 ºC, temperatura que se alcanza de forma natural hacia los 5.000 metros de altitud (ver figura 11), y la tensión de vapor del agua a esa temperatura es bajísima. Vamos a ver que implicaciones tiene este fenómeno en la explicación del efecto de invernadero.
  • La energía que llega al suelo procedente del Sol está compuesta por una mezcla de longitudes de onda, ver figura 5, de las cuales las más abundantes corresponden a longitudes de onda cortas (es decir, radiaciones de mayor energía), abarcando desde la luz visible y llegando incluso a los ultravioletas, en concreto, desde aproximadamente 0,2 μm hasta 4,0 μm). En este trayecto del viaje, las radiaciones no son absorbidas por los gases de efecto invernadero. En su interacción con el suelo, algunas radiaciones se reflejan directamente hacia el exterior, y por tener longitud de onda más corta, no son absorbidas por los gases de efecto invernadero. Pero la mayor parte de las radiaciones incidentes se transforman en energía de longitud de onda más larga (infrarroja, aproximadamente desde 4,0 μm hasta unas 100 μm), ver figura 5, que es emitida hacia la atmósfera, y que como veremos a continuación, son parcialmente absorbidas por lo gases de efecto invernadero.
  • La energía que llega al suelo procedente del Sol está compuesta por una mezcla de longitudes de onda, ver figura 5, de las cuales las más abundantes corresponden a longitudes de onda cortas (es decir, radiaciones de mayor energía), abarcando desde la luz visible y llegando incluso a los ultravioletas, en concreto, desde aproximadamente 0,2 μm hasta 4,0 μm). En este trayecto del viaje, las radiaciones no son absorbidas por los gases de efecto invernadero. En su interacción con el suelo, algunas radiaciones se reflejan directamente hacia el exterior, y por tener longitud de onda más corta, no son absorbidas por los gases de efecto invernadero. Pero la mayor parte de las radiaciones incidentes se transforman en energía de longitud de onda más larga (infrarroja, aproximadamente desde 4,0 μm hasta unas 100 μm), ver figura 5, que es emitida hacia la atmósfera, y que como veremos a continuación, son parcialmente absorbidas por lo gases de efecto invernadero.
  • La energía que llega al suelo procedente del Sol está compuesta por una mezcla de longitudes de onda, ver figura 5, de las cuales las más abundantes corresponden a longitudes de onda cortas (es decir, radiaciones de mayor energía), abarcando desde la luz visible y llegando incluso a los ultravioletas, en concreto, desde aproximadamente 0,2 μm hasta 4,0 μm). En este trayecto del viaje, las radiaciones no son absorbidas por los gases de efecto invernadero. En su interacción con el suelo, algunas radiaciones se reflejan directamente hacia el exterior, y por tener longitud de onda más corta, no son absorbidas por los gases de efecto invernadero. Pero la mayor parte de las radiaciones incidentes se transforman en energía de longitud de onda más larga (infrarroja, aproximadamente desde 4,0 μm hasta unas 100 μm), ver figura 5, que es emitida hacia la atmósfera, y que como veremos a continuación, son parcialmente absorbidas por lo gases de efecto invernadero.
  • La energía que llega al suelo procedente del Sol está compuesta por una mezcla de longitudes de onda, ver figura 5, de las cuales las más abundantes corresponden a longitudes de onda cortas (es decir, radiaciones de mayor energía), abarcando desde la luz visible y llegando incluso a los ultravioletas, en concreto, desde aproximadamente 0,2 μm hasta 4,0 μm). En este trayecto del viaje, las radiaciones no son absorbidas por los gases de efecto invernadero. En su interacción con el suelo, algunas radiaciones se reflejan directamente hacia el exterior, y por tener longitud de onda más corta, no son absorbidas por los gases de efecto invernadero. Pero la mayor parte de las radiaciones incidentes se transforman en energía de longitud de onda más larga (infrarroja, aproximadamente desde 4,0 μm hasta unas 100 μm), ver figura 5, que es emitida hacia la atmósfera, y que como veremos a continuación, son parcialmente absorbidas por lo gases de efecto invernadero.
  • La energía que llega al suelo procedente del Sol está compuesta por una mezcla de longitudes de onda, ver figura 5, de las cuales las más abundantes corresponden a longitudes de onda cortas (es decir, radiaciones de mayor energía), abarcando desde la luz visible y llegando incluso a los ultravioletas, en concreto, desde aproximadamente 0,2 μm hasta 4,0 μm). En este trayecto del viaje, las radiaciones no son absorbidas por los gases de efecto invernadero. En su interacción con el suelo, algunas radiaciones se reflejan directamente hacia el exterior, y por tener longitud de onda más corta, no son absorbidas por los gases de efecto invernadero. Pero la mayor parte de las radiaciones incidentes se transforman en energía de longitud de onda más larga (infrarroja, aproximadamente desde 4,0 μm hasta unas 100 μm), ver figura 5, que es emitida hacia la atmósfera, y que como veremos a continuación, son parcialmente absorbidas por lo gases de efecto invernadero.
  • La energía que llega al suelo procedente del Sol está compuesta por una mezcla de longitudes de onda, ver figura 5, de las cuales las más abundantes corresponden a longitudes de onda cortas (es decir, radiaciones de mayor energía), abarcando desde la luz visible y llegando incluso a los ultravioletas, en concreto, desde aproximadamente 0,2 μm hasta 4,0 μm). En este trayecto del viaje, las radiaciones no son absorbidas por los gases de efecto invernadero. En su interacción con el suelo, algunas radiaciones se reflejan directamente hacia el exterior, y por tener longitud de onda más corta, no son absorbidas por los gases de efecto invernadero. Pero la mayor parte de las radiaciones incidentes se transforman en energía de longitud de onda más larga (infrarroja, aproximadamente desde 4,0 μm hasta unas 100 μm), ver figura 5, que es emitida hacia la atmósfera, y que como veremos a continuación, son parcialmente absorbidas por lo gases de efecto invernadero.
  • La energía que llega al suelo procedente del Sol está compuesta por una mezcla de longitudes de onda, ver figura 5, de las cuales las más abundantes corresponden a longitudes de onda cortas (es decir, radiaciones de mayor energía), abarcando desde la luz visible y llegando incluso a los ultravioletas, en concreto, desde aproximadamente 0,2 μm hasta 4,0 μm). En este trayecto del viaje, las radiaciones no son absorbidas por los gases de efecto invernadero. En su interacción con el suelo, algunas radiaciones se reflejan directamente hacia el exterior, y por tener longitud de onda más corta, no son absorbidas por los gases de efecto invernadero. Pero la mayor parte de las radiaciones incidentes se transforman en energía de longitud de onda más larga (infrarroja, aproximadamente desde 4,0 μm hasta unas 100 μm), ver figura 5, que es emitida hacia la atmósfera, y que como veremos a continuación, son parcialmente absorbidas por lo gases de efecto invernadero.
  • Si se emite más gas de efecto invernadero , por ejemplo CO2, a la atmósfera, las capas superiores de ésta, que tienen una densidad (y presión) muy bajas, dejan escapar la radiación térmica procedente de las capas inferiores, pero también absorberán más radiación procedente de las capas inferiores. De forma que las capas superiores ascenderán aún más, haciéndose más frías y radiando menos energía. De esta forma se produce un desequilibrio radiativo en la Tierra, debido a que se recibe más energía de la que se emite (de hecho, es nuestra situación actual). Debido a que las capas superiores radian parte de la energía hacia el suelo, las capas inferiores hasta el suelo se calentarán. Este desequilibrio radiativo se mantiene hasta que las capas superiores alcanzan una temperatura suficiente para radiar hacia el suelo tanta energía como la que recibe el planeta, alcanzándose de nuevo un equilibrio radiativo entre la energía que se recibe en la Tierra, y la que radia hacia el espacio, pero ahora a una temperatura superior a la anterior . Además, este fenómeno es independiente de lo que ocurra en la capas inferiores de la atmósfera, por lo cual no importa que, por ejemplo el CO2, esté saturado de energía y no pueda absorber más energía. La figura 10 muestra el balance completo de la energía involucrada en el efecto invernadero, expresada en % de la energía recibida del Sol.. La lógica de este proceso ya fue claramente explicada por John Tyndall en 1862, con las siguientes palabras: “ Al igual que una presa construida sobre un río produce un aumento local de la profundidad local de la corriente, la atmósfera, situada como una barrera frente a los rayos terrestres (infrarrojos), produce un aumento local de la temperatura de la superficie de la Tierra”. Todos estos conocimientos son fundamentales para poder explicar el efecto invernadero sin contradicciones, aunque no es muy común encontrarse con una explicación completa. De forma que en los años 30 se volvieron a reconsiderar los resultados de Arrhenius, naturalmente con las correcciones impuestas por los conocimientos científicos ganados en los 30 años transcurridos. Pero la falta de interés de los científicos hizo que pasaran desapercibidos estos resultados durante mucho tiempo. Hasta aquí nos hemos referido a lo que podemos denominar efecto de invernadero “natural” (ver punto 2), por estar provocado por fuentes del efecto independientes de la actividad humana, tal como se había llegado a conocer hacia los años treinta del siglo XX..
  • Si se emite más gas de efecto invernadero , por ejemplo CO2, a la atmósfera, las capas superiores de ésta, que tienen una densidad (y presión) muy bajas, dejan escapar la radiación térmica procedente de las capas inferiores, pero también absorberán más radiación procedente de las capas inferiores. De forma que las capas superiores ascenderán aún más, haciéndose más frías y radiando menos energía. De esta forma se produce un desequilibrio radiativo en la Tierra, debido a que se recibe más energía de la que se emite (de hecho, es nuestra situación actual). Debido a que las capas superiores radian parte de la energía hacia el suelo, las capas inferiores hasta el suelo se calentarán. Este desequilibrio radiativo se mantiene hasta que las capas superiores alcanzan una temperatura suficiente para radiar hacia el suelo tanta energía como la que recibe el planeta, alcanzándose de nuevo un equilibrio radiativo entre la energía que se recibe en la Tierra, y la que radia hacia el espacio, pero ahora a una temperatura superior a la anterior . Además, este fenómeno es independiente de lo que ocurra en la capas inferiores de la atmósfera, por lo cual no importa que, por ejemplo el CO2, esté saturado de energía y no pueda absorber más energía. La figura 10 muestra el balance completo de la energía involucrada en el efecto invernadero, expresada en % de la energía recibida del Sol.. La lógica de este proceso ya fue claramente explicada por John Tyndall en 1862, con las siguientes palabras: “ Al igual que una presa construida sobre un río produce un aumento local de la profundidad local de la corriente, la atmósfera, situada como una barrera frente a los rayos terrestres (infrarrojos), produce un aumento local de la temperatura de la superficie de la Tierra”. Todos estos conocimientos son fundamentales para poder explicar el efecto invernadero sin contradicciones, aunque no es muy común encontrarse con una explicación completa. De forma que en los años 30 se volvieron a reconsiderar los resultados de Arrhenius, naturalmente con las correcciones impuestas por los conocimientos científicos ganados en los 30 años transcurridos. Pero la falta de interés de los científicos hizo que pasaran desapercibidos estos resultados durante mucho tiempo. Hasta aquí nos hemos referido a lo que podemos denominar efecto de invernadero “natural” (ver punto 2), por estar provocado por fuentes del efecto independientes de la actividad humana, tal como se había llegado a conocer hacia los años treinta del siglo XX..
  • Todos estos conocimientos son fundamentales para poder explicar el efecto invernadero sin contradicciones, aunque no es muy común encontrarse con una explicación completa. De forma que en los años 30 se volvieron a reconsiderar los resultados de Arrhenius, naturalmente con las correcciones impuestas por los conocimientos científicos ganados en los 30 años transcurridos. Pero la falta de interés de los científicos hizo que pasaran desapercibidos estos resultados durante mucho tiempo.
  • Figura 12.- Balance energético del efecto de invernadero
  • Si se emite más gas de efecto invernadero , por ejemplo CO2, a la atmósfera, las capas superiores de ésta, que tienen una densidad (y presión) muy bajas, dejan escapar la radiación térmica procedente de las capas inferiores, pero también absorberán más radiación procedente de las capas inferiores. De forma que las capas superiores ascenderán aún más, haciéndose más frías y radiando menos energía. De esta forma se produce un desequilibrio radiativo en la Tierra, debido a que se recibe más energía de la que se emite (de hecho, es nuestra situación actual). Debido a que las capas superiores radian parte de la energía hacia el suelo, las capas inferiores hasta el suelo se calentarán. Este desequilibrio radiativo se mantiene hasta que las capas superiores alcanzan una temperatura suficiente para radiar hacia el suelo tanta energía como la que recibe el planeta, alcanzándose de nuevo un equilibrio radiativo entre la energía que se recibe en la Tierra, y la que radia hacia el espacio, pero ahora a una temperatura superior a la anterior . Además, este fenómeno es independiente de lo que ocurra en la capas inferiores de la atmósfera, por lo cual no importa que, por ejemplo el CO2, esté saturado de energía y no pueda absorber más energía. La figura 10 muestra el balance completo de la energía involucrada en el efecto invernadero, expresada en % de la energía recibida del Sol.. La lógica de este proceso ya fue claramente explicada por John Tyndall en 1862, con las siguientes palabras: “ Al igual que una presa construida sobre un río produce un aumento local de la profundidad local de la corriente, la atmósfera, situada como una barrera frente a los rayos terrestres (infrarrojos), produce un aumento local de la temperatura de la superficie de la Tierra”. Todos estos conocimientos son fundamentales para poder explicar el efecto invernadero sin contradicciones, aunque no es muy común encontrarse con una explicación completa. De forma que en los años 30 se volvieron a reconsiderar los resultados de Arrhenius, naturalmente con las correcciones impuestas por los conocimientos científicos ganados en los 30 años transcurridos. Pero la falta de interés de los científicos hizo que pasaran desapercibidos estos resultados durante mucho tiempo. Hasta aquí nos hemos referido a lo que podemos denominar efecto de invernadero “natural” (ver punto 2), por estar provocado por fuentes del efecto independientes de la actividad humana, tal como se había llegado a conocer hacia los años treinta del siglo XX..
  • Además, este fenómeno es independiente de lo que ocurra en la capas inferiores de la atmósfera, por lo cual no importa que, por ejemplo el CO2, esté saturado de energía y no pueda absorber más energía. La figura 10 muestra el balance completo de la energía involucrada en el efecto invernadero, expresada en % de la energía recibida del Sol.. La lógica de este proceso ya fue claramente explicada por John Tyndall en 1862, con las siguientes palabras: “ Al igual que una presa construida sobre un río produce un aumento local de la profundidad local de la corriente, la atmósfera, situada como una barrera frente a los rayos terrestres (infrarrojos), produce un aumento local de la temperatura de la superficie de la Tierra”. Todos estos conocimientos son fundamentales para poder explicar el efecto invernadero sin contradicciones, aunque no es muy común encontrarse con una explicación completa. De forma que en los años 30 se volvieron a reconsiderar los resultados de Arrhenius, naturalmente con las correcciones impuestas por los conocimientos científicos ganados en los 30 años transcurridos. Pero la falta de interés de los científicos hizo que pasaran desapercibidos estos resultados durante mucho tiempo.
  • En 1938, nueve años después de la muerte de Arrhenius, el ingeniero inglés G. S. Callendar dio a la teoría de los gases de efecto invernadero un gran impulso. Callendar estudió las mediciones de temperatura del siglo XIX y posteriores, y vio un apreciable aumento. Luego, comprobó un aumento apreciable del CO2 durante el mismo período; descubrió que los niveles habían aumentado aproximadamente un 10% en 100 años. Dedujo que ese calentamiento se debía probablemente a un aumento en los niveles de CO2. Ver estos detalles en la figura 9. A partir de esa fecha, y gracias a los trabajos pioneros de G. S. Callendar, se cambia la orientación de los estudios del efecto invernadero hacia lo que ahora se denomina el efecto invernadero “forzado” (ver punto 2). En lo que sigue nos referiremos siempre a este concepto
  • En la década de 1950 los investigadores militares de los Estados Unidos realizaron investigaciones muy importantes de las capas más externas de la atmósfera, debido al interés estratégico de ese tipo de conocimiento (vuelo de aviones, transmisión de señales, teledetección de objetos, etc.). Se descubrió que la física de la absorción de radiación en esas condiciones de densidad y temperatura de los gases es radicalmente distinta de los fenómenos que se dan en las capas inferiores de la atmósfera (ver la imagen 8). En concreto, las franjas de absorción de los gases se hacen sumamente estrechas, con lo cual el fenómeno de solapamiento es despreciable, incrementándose así la eficiencia de la absorción de energía por los gases de efecto invernadero.
  • Con unos datos de absorción mucho más fiables, en 1956 el físico Gilbert Plass confirmó experimentalmente que añadiendo CO2 a la atmósfera se producía un aumento de la absorción de la radiación infrarroja, y estimó que la industrialización, con el consiguiente aumento del consumo de energía, supondría un aumento de la temperatura de la Tierra de algo más de 1 ºC por siglo. A finales de la década de 1950, Plass y otros científicos en los EE.UU. comenzaron a advertir a los funcionarios del Gobierno de EEUU que el calentamiento por el efecto invernadero podría convertirse en un grave problema en el futuro
  • De forma independiente de los resultados anteriores, en los EE.UU. ya se había comenzado el seguimiento de lo que muchos creían eran los efectos directos del calentamiento mundial. Los submarinos que operaban en el Círculo Polar Ártico tomaron lecturas precisas del grosor de las capas de hielo que flotan en el océano. Cuando el Pentágono publicó los datos en la década de los años noventa, se puso de manifiesto una sorprendente fusión de la capa de hielo, con un 40% de adelgazamiento por término medio, es decir, 1,3 metros desde 1953.
  • En la década de 1960, los investigadores de la Scripps Institution of Oceanography en San Diego comenzaron a tomar un gran número de mediciones del CO2 atmosférico. El objetivo era establecer un nivel de referencia con el que poder comparar las lecturas futuras, por ejemplo, posteriores una década o más.
  • En 1961, Edward Lorenz, meteorólogo americano, crea un modelo matemático bastante sencillo del clima, y descubre que ese modelo tiene un comportamiento caótico, tanto desde un punto de vista teórico, como experimental. Se descubre que el clima es impredecible, y se acuña el término “efecto mariposa” para referirse a este hecho. Este descubrimiento tiene gran trascendencia en el estudio del clima y en su predicción, puesto que demuestra que es imposible establecer con seguridad total la relación causa-efecto entre la mayoría de los fenómenos climáticos individuales . Por ejemplo, es imposible determinar con seguridad la causa de un huracán concreto. Las causas son remotas, tanto en el espacio, como en el tiempo.
  • Durante la década de los años sesenta, el conocimiento sobre el efecto invernadero se extiende entre los científicos de todas las ramas, viéndose implicados incluso las personas que trabajan en campos aparentemente alejados. Por ejemplo, Juan Oró (químico español que trabajó en los proyectos Viking de exploración de la atmósfera y terreno en Marte) ya menciona en uno de sus libros el efecto invernadero como una amenaza para el futuro de la Tierra
  • Durante dos años de la década de los años setenta se realizaron mediciones de los niveles de CO2 en la Antártida y sobre el volcán Mauna Loa en Hawai, y se halló que incluso en este corto período, habían aumentado. Se llegó a la conclusión de que los océanos no están absorbiendo todos los gases de efecto invernadero que la actividad humana arroja a la atmósfera; por el contrario, las cantidades de CO2 presente en la atmósfera están aumentando de forma contínua.
  • Este fue un descubrimiento muy importante, ya que por primera vez los científicos supieron que los océanos no van a ser capaces de absorber todo este dióxido de carbono que generamos. Sin embargo, entre la población en general, y los poderes públicos, pocos consideraron como un problema el efecto invernadero y el calentamiento que traería consigo. En esos momentos, los modelos climáticos sugerían aumentos de temperatura modestos, del orden de unos 2 ºC en varios cientos de años.
  • En el decenio de 1980, se analizan muestras de hielo tomadas a diferentes profundidades en Groenlandia y en otros lugares. Las burbujas de aire que contiene el hielo se analizan y se halla la cantidad de CO2 que había en la atmósfera durante las últimas glaciaciones. En 1987, una muestra procedente de la Antártida central mostró que en los últimos 400.000 años, el CO2 ha disminuido a 180 partes por millón (ppm) durante los períodos glaciales más extremos, y subió hasta las 280ppm en las etapas más cálidas, pero esta cifra no había sido superada ninguna vez. En esos momentos, en el exterior del Laboratorio el aire contenía unas 350ppm de CO2, que es un valor sin precedentes en casi medio millón de años. Ver estos datos en la figura 11.
  • En 1987, una muestra procedente de la Antártida central mostró que en los últimos 400.000 años, el CO2 ha disminuido a 180 partes por millón (ppm) durante los períodos glaciales más extremos, y subió hasta las 280ppm en las etapas más cálidas, pero esta cifra no había sido superada ninguna vez. En esos momentos, en el exterior del Laboratorio el aire contenía unas 350ppm de CO2, que es un valor sin precedentes en casi medio millón de años. Ver estos datos en la figura 13.
  • En las figuras 14 y 15 podemos ver los gráficos que muestran el calentamiento experimentado desde 1870, y la evolución de la cantidad de CO2, así como la cantidad de Carbono producido por la deforestación y el cambio de uso de los terrenos desde 1850. Debe quedar perfectamente claro que hasta 1870, la temperatura media se debía a la existencia del efecto invernadero “natural”, pero que desde esa fecha el incremento de temperatura se debe al efecto de invernadero “forzado”.
  • En las figuras 14 y 15 podemos ver los gráficos que muestran el calentamiento experimentado desde 1870, y la evolución de la cantidad de CO2, así como la cantidad de Carbono producido por la deforestación y el cambio de uso de los terrenos desde 1850. Debe quedar perfectamente claro que hasta 1870, la temperatura media se debía a la existencia del efecto invernadero “natural”, pero que desde esa fecha el incremento de temperatura se debe al efecto de invernadero “forzado”. Pero mientras muchos científicos siguen descubriendo evidencias del efecto invernadero “forzado”, y del calentamiento que se está produciendo, otros señalan a los diversos procesos que inciden en el clima mundial. Volcanes, por ejemplo; la erupción del volcán Monte Pinatubo en Filipinas en 1991, envió a la atmósfera unos 20 millones de toneladas de dióxido de azufre en forma de partículas y aerosoles que refractan la luz solar al espacio, dando lugar a un enfriamiento global de unos 0.5 ºC un año después. Los científicos ahora creen que el calentamiento experimentado a principios del siglo XX puede explicarse en gran medida por la falta de actividad volcánica en esa época. Las variaciones en la intensidad del sol también se han señalado como motor del cambio climático. Según Joanna Haigh en el Imperial College de Londres, cerca de un tercio del calentamiento desde 1850 se explica por la actividad solar. La identificación de los diferentes contribuyentes al calentamiento ha sido aprovechada por una minoría que afirma que el calentamiento global está impulsado mucho más por la propia naturaleza que por la actividad humana, con la consiguiente controversia aún no resuelta completamente.
  • En la actualidad, para la mayoría de los científicos hay una relación causa – efecto inequívoca entre el aumento de gases de efecto invernadero en la atmósfera, y un aumento de temperatura. Se considera que hay una evidencia incontestable de que se está produciendo un calentamiento adicional al ya conocido efecto invernadero “natural”, y que tiene un origen principal en la actividad humana (efecto invernadero “forzado”), estrechamente relacionada con el consumo de energía.
  • Uno de los efectos más ostensibles, descubierto en los años cuarenta, es la fusión de los hielos del Ártico. La figura 16 muestra la evolución de los hielos del Ártico entre 1979 y 2005.
  • Uno de los efectos más ostensibles, descubierto en los años cuarenta, es la fusión de los hielos del Ártico. La figura 16 muestra la evolución de los hielos del Ártico entre 1979 y 2005.
  • Uno de los efectos más ostensibles, descubierto en los años cuarenta, es la fusión de los hielos del Ártico. La figura 16 muestra la evolución de los hielos del Ártico entre 1979 y 2005.
  • Otro efecto del cambio climático consiste en la elevación de los océanos, provocada por: Fusión de los hielos situados en las tierras emergidas Aumento de volumen de las aguas por el aumento de la temperatura de las aguas. La figura 17 muestra la estimación efectuada para 2100 del efecto en la línea de costa motivado por la elevación del nivel de las aguas.
  • Otro efecto del cambio climático consiste en la elevación de los océanos, provocada por: Fusión de los hielos situados en las tierras emergidas Aumento de volumen de las aguas por el aumento de la temperatura de las aguas. La figura 17 muestra la estimación efectuada para 2100 del efecto en la línea de costa motivado por la elevación del nivel de las aguas.
  • La figura 18 muestra el aumento previsto de la transmisión de la malaria, provocado por el aumento de la temperatura global, que facilitará la supervivencia del mosquito vector de la enfermedad en latitudes más altas
  • En la actualidad, se conocen con seguridad muchos fenómenos, especialmente en botánica y zoología, que por ser extremadamente sensibles a los cambios de temperatura media, muestran una relación causa – efecto indudable con un calentamiento global. Los siguientes ejemplos son especialmente llamativos: a) Pérdida de adaptación de especies vegetales a las condiciones climáticas de sus habitats corrientes. Al aumentar la temperatura media, los bosques situados en terrenos montañosos tienden a adaptarse ascendiendo a cotas superiores. Pero este proceso, de continuar un tiempo largo, está conduciendo a los bosques a asentarse sobre terrenos más pobres, con la consiguiente pérdida de masa arbórea. b) Pérdida de sincronismo en los ciclos vitales de especies animales y vegetales relacionadas tróficamente. Por ejemplo, la eclosión de una larva debe coincidir de forma precisa con la disponibilidad de su alimento habitual. Cualquier adelanto o retraso en esa disponibilidad provocará una mortandad elevada por falta de alimento
  • En la actualidad, se conocen con seguridad muchos fenómenos, especialmente en botánica y zoología, que por ser extremadamente sensibles a los cambios de temperatura media, muestran una relación causa – efecto indudable con un calentamiento global. Los siguientes ejemplos son especialmente llamativos: a) Pérdida de adaptación de especies vegetales a las condiciones climáticas de sus habitats corrientes. Al aumentar la temperatura media, los bosques situados en terrenos montañosos tienden a adaptarse ascendiendo a cotas superiores. Pero este proceso, de continuar un tiempo largo, está conduciendo a los bosques a asentarse sobre terrenos más pobres, con la consiguiente pérdida de masa arbórea. b) Pérdida de sincronismo en los ciclos vitales de especies animales y vegetales relacionadas tróficamente. Por ejemplo, la eclosión de una larva debe coincidir de forma precisa con la disponibilidad de su alimento habitual. Cualquier adelanto o retraso en esa disponibilidad provocará una mortandad elevada por falta de alimento
  • Pero mientras muchos científicos siguen descubriendo evidencias del efecto invernadero “forzado”, y del calentamiento que se está produciendo, otros señalan a los diversos procesos que inciden en el clima mundial. Volcanes, por ejemplo; la erupción del volcán Monte Pinatubo en Filipinas en 1991, envió a la atmósfera unos 20 millones de toneladas de dióxido de azufre en forma de partículas y aerosoles que refractan la luz solar al espacio, dando lugar a un enfriamiento global de unos 0.5 ºC un año después. Los científicos ahora creen que el calentamiento experimentado a principios del siglo XX puede explicarse en gran medida por la falta de actividad volcánica en esa época. Las variaciones en la intensidad del sol también se han señalado como motor del cambio climático. Según Joanna Haigh en el Imperial College de Londres, cerca de un tercio del calentamiento desde 1850 se explica por la actividad solar. La identificación de los diferentes contribuyentes al calentamiento ha sido aprovechada por una minoría que afirma que el calentamiento global está impulsado mucho más por la propia naturaleza que por la actividad humana, con la consiguiente controversia aún no resuelta completamente
  • La figura 21 muestra como el calentamiento en los bosques de robles de EEUU ha provocado el adelantamiento del brote de los botones del los robles. Las larvas de Operophtera brumata (alimento básico para el carbonero común) alcanzan ahora el máximo de biomasa 14 días antes que hace 25 años. Cuando se produce el período de demanda de alimento de los polluelos del carbonero común, ya ha transcurrido el período de máxima disponibilidad.
  • Estas imágenes muestran la evolución de varios glaciares, situados en EEUU, Canadá y el Himalaya. Puede verse un retroceso muy importante de estos glaciares en menos de 100 años, que evidencia una fusión provocada por un aumento de la temperatura de la Tierra
  • En 1988 las Naciones Unidas establecen el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático para revisar la investigación pertinente. El IPCC muestra los datos de la influencia de los gases de efecto invernadero, pero desde el punto de vista de la energía (w/m2) que, absorbida por la atmósfera, calienta la Tierra. Esta influencia se denomina “forzamiento radiativo”, y los datos se pueden ver en la figura 22. Este forzamiento puede ser positivo o negativo. También se muestran las barras de incertidumbre, para el 90 % de confianza. Obsérvese que la incertidumbre no es excesiva para el CO2, O3, CH4, y CFC’s, pero es muy grande para los aerosoles antropogénicos
  • El IPCC muestra los datos de la influencia de los gases de efecto invernadero, pero desde el punto de vista de la energía (w/m2) que, absorbida por la atmósfera, calienta la Tierra. Esta influencia se denomina “forzamiento radiativo”, y los datos se pueden ver en la figura 22. Este forzamiento puede ser positivo o negativo. También se muestran las barras de incertidumbre, para el 90 % de confianza. Obsérvese que la incertidumbre no es excesiva para el CO2, O3, CH4, y CFC’s, pero es muy grande para los aerosoles antropogénicos
  • Por otro lado, esta estimación del Grupo apunta a un calentamiento de 1,4-5.8 ºC para el año 2100. Durante el siglo XX se produjo un aumento de la temperatura de 0.6 ºC, cerca de la mitad de la cual se produjo a partir de 1970.
  • Por otro lado, esta estimación del Grupo apunta a un calentamiento de 1,4-5.8 ºC para el año 2100. Durante el siglo XX se produjo un aumento de la temperatura de 0.6 ºC, cerca de la mitad de la cual se produjo a partir de 1970. La figura 23 muestra los gráficos de la evolución de la temperatura global, el aumento medio del nivel del mar, y la reducción de la superficie cubierta de nieve en el hemisferio Norte, entre los años 1850 y 2005. La fuente de estos datos es el IPCC, y tienen una presentación más condensada que los de la figura 9. También es posible observar algunas correcciones debidas a la mejora de conocimiento experimentada desde los años ochenta.
  • La figura 24 muestra la evolución de la temperatura global en el período 1970 a 2004, pero con referencia a diferentes zonas geográficas de la Tierra. La fuente de este gráfico es el IPCC, y muestra que la inmensa mayoría de las zonas geográficas han aumentado su temperatura en el período analizado. Con toda seguridad podemos decir que el mayor esfuerzo concertado para reducir las emisiones mundiales se ha concretado en el Protocolo de Kyoto. Desde que se inició su ratificación en 1997, más de 100 países han adoptado el protocolo, que por primera vez exige el compromiso de reducir las emisiones de seis gases de efecto invernadero
  • La explicación que sigue se basa en lo dicho en los puntos 1.4 y 1.6 acerca de los mecanismos de absorción de energía por lo gases, y la explicación detallada del efecto de invernadero. Vamos a suponer que el planeta Tierra no tuviese atmósfera de ningún tipo. En esas circunstancias, no habría ningún tipo de efecto de invernadero, y la temperatura media sería unos 33 ºC inferior a la actual (la temperatura media sería aproximadamente -16 ºC). El clima sería similar al del planeta Marte, y la vida sería prácticamente imposible, no solamente por la ausencia de oxígeno, sino por que las temperaturas serían excesivamente frías para la existencia de agua líquida en amplias áreas de la Tierra.
  • Pero la Tierra tiene atmósfera, compuesta por diversos gases: oxígeno, nitrógeno, vapor de agua, CO2, CH4, SO2, O3, óxido nitroso, CFC’s, etc. De estos gases, el oxígeno y el nitrógeno son totalmente transparentes tanto a la luz de onda corta, como a la radiación de onda larga, y por tanto, no tienen ninguna influencia en la absorción de la energía de la radiación, luego no influyen en absoluto en el calentamiento de la Tierra. Si la atmósfera de la Tierra estuviese compuesta exclusivamente de oxígeno y nitrógeno, podríamos vivir, pero en condiciones muy precarias, porque la temperatura media sería de unos – 16 ºC.
  • Por el contrario, son los otros gases los que mayor absorción de energía producen, y por eso se les llama “gases de efecto invernadero”. Su cantidad se ha mantenido dentro de unos límites bastante estrechos desde como mínimo 750.000 años hasta la Revolución Industrial. Por ejemplo, antes de la Revolución Industrial, la cantidad de CO2 en la Atmósfera era unas 290 ppm (0,029 %). De esta forma, su contribución al calentamiento de la Tierra (esos 33 ºC) ha sido prácticamente constante. A este calentamiento se le llama efecto de invernadero “natural”, y es un efecto que permite la existencia de vida en la Tierra. A partir de la Revolución Industrial (finales del siglo XVIII), se ha producido un aumento notable de la cantidad de CO2 (la cantidad actual es unos 350 ppm, es decir, un 0,035 %). Este aumento del gas ha producido un aumento paralelo de la temperatura, estimado en unos 0,6 ºC en los últimos 100 años. Hablamos por tanto de un efecto de invernadero “forzado”.
  • Por el contrario, son los otros gases los que mayor absorción de energía producen, y por eso se les llama “gases de efecto invernadero”. Su cantidad se ha mantenido dentro de unos límites bastante estrechos desde como mínimo 750.000 años hasta la Revolución Industrial. Por ejemplo, antes de la Revolución Industrial, la cantidad de CO2 en la Atmósfera era unas 290 ppm (0,029 %). De esta forma, su contribución al calentamiento de la Tierra (esos 33 ºC) ha sido prácticamente constante. A este calentamiento se le llama efecto de invernadero “natural”, y es un efecto que permite la existencia de vida en la Tierra. A partir de la Revolución Industrial (finales del siglo XVIII), se ha producido un aumento notable de la cantidad de CO2 (la cantidad actual es unos 350 ppm, es decir, un 0,035 %). Este aumento del gas ha producido un aumento paralelo de la temperatura, estimado en unos 0,6 ºC en los últimos 100 años. Hablamos por tanto de un efecto de invernadero “forzado”.
  • Por lo tanto, debe quedar muy claro que cuando hablamos en la actualidad de los gases de efecto invernadero, y su influencia en el clima de la Tierra, hablamos del efecto invernadero “forzado”, puesto que es el efecto que puede desequilibrar el clima respecto de las condiciones a las que nos había llevado el efecto invernadero “natural”, y provocar grandes cambios
  • Aparentemente, el efecto invernadero “forzado” tiene una influencia sobre la temperatura media de la Tierra mucho menor que el efecto invernadero “natural”. Efectivamente, mientras que éste ha producido un aumento de unos 33 ºC, el primero solo ha producido un aumento de 0,6 ºC, como podemos ver en la figura 25.
  • Pero el efecto invernadero “natural” ha estado actuando desde hace como mínimo 750.000 años en unas condiciones similares a las que ha habido en la Tierra hasta hace unos 150 años. Durante este período de tiempo tan largo, se han configurado por evolución natural darviniana muchas de las especies animales y vegetales que hay actualmente en le Tierra, incluyendo el hombre. También se han configurado la circulación global de los mares, las líneas de costa, y la mayoría de los perfiles finales de la orografía mundial, entre otros elementos principales de la configuración actual de la Tierra y de su clima.
  • En solo 150 años de actuación del efecto invernadero “forzado”, no se pueden esperar cambios evolutivos en plantas y animales, puesto que la escala temporal de la evolución es mucho mayor, y por ello el auténtico peligro está en que las especies adaptadas a las condiciones reinantes antes de la industrialización no van a tener tiempo para adaptarse a las nuevas condiciones climáticas, con grandes cambios climáticos, elevación del nivel de los mares, modificación del régimen de lluvias, que producirán a su vez grandes cambios en la distribución geográfica de las especies, llegándose incluso a la posible extinción de muchas de ellas.
  • Podemos sintetizar esta situación con las palabras siguientes: El riesgo verdadero no reside tanto en la temperatura absoluta que se alcance en los próximos 100 - 200 años, como en el hecho de que se va a alcanzar en un período de tiempo extremadamente corto (considerado en una escala de tiempo evolutiva y geológica) Hay otro aspecto importante del efecto invernadero que hay que considerar: ¿Qué aumento de temperatura de puede esperar de un aumento incontrolado de gases de efecto invernadero?. La respuesta a esta cuestión no es sencilla, pero se puede adelantar lo siguiente: Debido a que la cantidad de energía radiada al espacio por la Tierra depende de la cuarta potencia de la temperatura absoluta (Temperatura en ºC + 273,16) de la atmósfera (Ley de Stefan-Boltzmann), la velocidad de aumento de la temperatura se va reduciendo según aumenta la cantidad de gases de efecto invernadero, y con ellos la temperatura global. Este es un ejemplo de retroalimentación negativa, que asegura que no se puede llegar a producir un calentamiento desbocado.
  • Hay otro aspecto importante del efecto invernadero que hay que considerar: ¿Qué aumento de temperatura de puede esperar de un aumento incontrolado de gases de efecto invernadero?. La respuesta a esta cuestión no es sencilla, pero se puede adelantar lo siguiente: Debido a que la cantidad de energía radiada al espacio por la Tierra depende de la cuarta potencia de la temperatura absoluta de la atmósfera (Ley de Stefan-Boltzmann), la velocidad de aumento de la temperatura se va reduciendo según aumenta la cantidad de gases de efecto invernadero, y con ellos la temperatura global. Este es un ejemplo de retroalimentación negativa, que asegura que no se puede llegar a producir un calentamiento desbocado
  • Pero como podemos ver en la figura 22, en la atmósfera existen otras sustancias diferentes de los gases de efecto invernadero, que afectan de forma muy importante al forzamiento radiativo de la Tierra; estas sustancias son los aerosoles de origen antropogénico. Por este motivo, el IPCC los incluye en su informe, en el que podemos ver que los aerosoles ofrecen un forzamiento negativo, pero que en la actualidad se conoce con una incertidumbre elevada. En consecuencia, el informe de IPCC muestra un forzamiento radiativo global que va de 0,5 w/m2 a 2,5 w/m2. Es indiscutible que esta incertidumbre es muy grande. Pero también es evidente que si siguiera aumentando la cantidad de CO2 y el resto de gases de efecto invernadero antropogénico al ritmo actual, el forzamiento negativo de los aerosoles no será suficiente para compensar el forzamiento positivo de los gases citados, con un aumento de las temperaturas de consecuencias muy graves.
  • Pero como podemos ver en la figura 22, en la atmósfera existen otras sustancias diferentes de los gases de efecto invernadero, que afectan de forma muy importante al forzamiento radiativo de la Tierra; estas sustancias son los aerosoles de origen antropogénico. Por este motivo, el IPCC los incluye en su informe, en el que podemos ver que los aerosoles ofrecen un forzamiento negativo, pero que en la actualidad se conoce con una incertidumbre elevada. En consecuencia, el informe de IPCC muestra un forzamiento radiativo global que va de 0,5 w/m2 a 2,5 w/m2. Es indiscutible que esta incertidumbre es muy grande. Pero también es evidente que si siguiera aumentando la cantidad de CO2 y el resto de gases de efecto invernadero antropogénico al ritmo actual, el forzamiento negativo de los aerosoles no será suficiente para compensar el forzamiento positivo de los gases citados, con un aumento de las temperaturas de consecuencias muy graves.
  • El clima de una zona geográfica se define como el tiempo meteorológico promediado a lo largo de un número de años, que por amplio acuerdo entre expertos se ha establecido en 30 años. Para el estudio del clima local hay que analizar los elementos del tiempo: la temperatura , la humedad , la presión , los vientos y las precipitaciones . De ellos, las temperaturas medias mensuales y los montos pluviométricos mensuales son los datos más importantes que normalmente aparecen en los gráficos climáticos. Hay una serie de factores fijos que pueden influir sobre estos elementos, y que podemos clasificar en dos grandes familias, tal como muestra la figura 15: Factores ajenos a la Tierra Factores terestrres
  • Entre los primeros, tenemos la cantidad de energía que recibimos directamente del Sol, la disposición relativa de la Tierra y el Sol, y la presencia de polvo en el espacio entre la Tierra y el Sol. Entre las segundas, podemos resaltar la latitud geográfica, la altitud del lugar, la orientación del relieve con respecto a la incidencia de los rayos solares o a la de los vientos predominantes, las corrientes oceánicas y la continentalidad , que es la distancia al océano o al mar. Además, hay fenómenos de la circulación oceánica global, tales como la Corriente del Golfo, “El Niño / La Niña”, la Corriente del Humboldt, la Corriente de Labrador, etc.
  • La evolución de los elementos del clima, es decir, la temperatura , la humedad , la presión , los vientos y las precipitaciones a lo largo del tiempo tiene un carácter no lineal, es decir, las causas y los efectos no son proporcionales. Por otro lado, se dan interacciones entre las causas de fluctuación, de forma que el efecto correspondiente a una causa sirve de causa a otro efecto. Algunas de las interacciones conforman las denominadas retroalimentaciones, que pueden ser positivas y negativas
  • Para hacernos una idea aproximada de la enorme complejidad del clima, presentamos en la figura 27 las retroalimentaciones principales que se dan entre los elementos del clima. Esta figura nos permite ver la enorme dificultad que supone la simulación del clima, puesto que cada una de estas retroalimentaciones puede dar lugar a una deriva caótica que se irá transmitiendo al resto de retroalimentaciones.
  • Para hacernos una idea aproximada de la enorme complejidad del clima, presentamos en la figura 27 las retroalimentaciones principales que se dan entre los elementos del clima. Esta figura nos permite ver la enorme dificultad que supone la simulación del clima, puesto que cada una de estas retroalimentaciones puede dar lugar a una deriva caótica que se irá transmitiendo al resto de retroalimentaciones. En estas circunstancias, la evolución en el tiempo de los elementos del clima se hace caótica (en el sentido que damos aquí a la palabra, caótico significa impredecible en un plazo superior a unos pocos días), y se hace también extraordinariamente sensible a las condiciones iniciales. Por lo tanto, diferencias imperceptibles en las condiciones iniciales dan lugar a diferencias inmensas en los resultados observables en períodos de tiempo no muy largos. La consecuencia de todo esto es que no es posible predecir con exactitud las condiciones finales que un elemento del clima va a alcanzar en un período de tiempo determinado, a partir de unas condiciones iniciales determinadas
  • En estas circunstancias, la evolución en el tiempo de los elementos del clima se hace caótica (en el sentido que damos aquí a la palabra, caótico significa impredecible en un plazo superior a unos pocos días), y se hace también extraordinariamente sensible a las condiciones iniciales. Por lo tanto, diferencias imperceptibles en las condiciones iniciales dan lugar a diferencias inmensas en los resultados observables en períodos de tiempo no muy largos. La consecuencia de todo esto es que no es posible predecir con exactitud las condiciones finales que un elemento del clima va a alcanzar en un período de tiempo determinado, a partir de unas condiciones iniciales determinadas
  • La forma de predecir el clima futuro se basa en la creación de sistemas de cálculo, que den como resultado las condiciones futuras. Estos sistemas de cálculo se llaman modelos matemáticos del clima, y se construyen sobre sistemas de ecuaciones diferenciales basadas en las leyes fundamentales de la física, la dinámica de fluidos, y la química. Para desarrollar un modelo, se divide el planeta en una cuadrícula de 3 dimensiones, se aplican las ecuaciones, y se evalúan los resultados. Los modelos atmosféricos calculan los vientos, la transferencia de calor, el balance de radiación, la humedad relativa, la hidrología de superficie dentro de cada celda, y se evalúan las interacciones con las celdas adyacentes. La figura 28 muestra un esquema de un modelo atmosférico global.
  • Por lo tanto, los modelos matemáticos del clima solo pueden predecir valores estadísticos, tales como el valor medio de la temperatura para una probabilidad determinada. Está claro que dada la inmensa cantidad de datos a tratar, y la complejidad de los cálculos, éstos se deben realizar en ordenadores muy potentes. Un aspecto importante de los nuevos modelos matemáticos es su tratamiento de la "amplificación" o efecto de retroalimentación entre diferentes efectos, en los que se producen más cambios en la atmósfera en respuesta al calentamiento iniciado por el cambio de dióxido de carbono, ver figura 25.
  • Por lo tanto, los modelos matemáticos del clima solo pueden predecir valores estadísticos, tales como el valor medio de la temperatura para una probabilidad determinada. Está claro que dada la inmensa cantidad de datos a tratar, y la complejidad de los cálculos, éstos se deben realizar en ordenadores muy potentes. Un aspecto importante de los nuevos modelos matemáticos es su tratamiento de la "amplificación" o efecto de retroalimentación entre diferentes efectos, en los que se producen más cambios en la atmósfera en respuesta al calentamiento iniciado por el cambio de dióxido de carbono, ver figura 25.
  • A su vez, los cambios en el clima afectarán a los patrones de crecimiento de la vegetación. Por ejemplo, los bosques que requieren condiciones relativamente frescas pueden no ser capaces de adaptarse al calentamiento relativamente rápido que está previsto para las áreas interiores de los continentes.
  • Por lo tanto, las predicciones que ofrecen los modelos del clima no pueden ser absolutas, sino probabilísticas (indican una tendencia de los valores medios a largo plazo, más de 30 años). Las predicciones no deben servir para plantear cuestiones fuera de las posibilidades propias de los modelos: por ejemplo, ¿qué temperatura media tendremos en la zona centro de España a finales del siglo XXI?.
  • El modelo estimará un aumento de temperatura determinado, debido a que se conoce, aunque con bastante incertidumbre, el efecto de invernadero “forzado”, pero si durante la última década del siglo se produce una gran erupción volcánica (no tiene que necesariamente en España, además no hay forma de predecir este tipo de sucesos), la temperatura real que se mida en esa época tan lejana puede ser relativamente diferente de la predicción que hagamos en 2009
  • Como hemos visto ya, sigue habiendo un grupo muy activo de personas, entre ellas algunos científicos, que presentan hipótesis y resultados de investigación, que parecen indicar que el cambio climático se debe a causas naturales, y no a la actividad humana, en concreto, a la combustión de combustibles fósiles, deforestación, etc. Como ejemplo de las opiniones contrarias a lo que hemos venido exponiendo, es decir, las causas bien fundamentadas del efecto invernadero “natural” y el efecto invernadero “forzado”, así como su influencia en el clima, se adjunta un artículo aparecido en Libertad Digital el 1-8-2008. En lo que sigue se hace una revisión de las principales controversias relativas al cambio climático.
  • En primer lugar, tenemos que conocer y distinguir los efectos de invernadero “natural” y “forzado” (ver punto 2). Como hemos visto en ese punto en la actualidad nuestro planeta se mantiene alrededor de 33° C más caliente que si no estuvieran presentes en la atmósfera los llamados gases de efecto invernadero.
  • El vapor de agua es con mucho el más importante contribuyente al efecto invernadero “natural”. Calcular su contribución precisa es difícil, sobre todo porque los espectros de absorción de los diferentes gases de efecto invernadero se solapan hasta cierto punto. En algunos de estos solapamientos, la atmósfera absorbe ya el 100% de la radiación, lo que significa que la adición de más gases de efecto invernadero no puede aumentar la absorción a estas frecuencias específicas. Para otras frecuencias, actualmente sólo se absorbe una pequeña proporción, por lo que unos niveles de gases de efecto invernadero mayores provocarían un aumento notable de temperatura.
  • Esto significa que cuando se trata del efecto invernadero, dos más dos no son igual a cuatro. Si fuera posible eliminar todas las formas de vapor de agua de la atmósfera, excepto las nubes, sólo se absorbería un 40% menos de todas las frecuencias de infrarrojos. Si eliminásemos las nubes y todos los demás gases de efecto invernadero, pero conserváramos solo el vapor de agua, éste por sí solo todavía absorbería aproximadamente el 60% de la energía en el infrarrojo que se absorbe en la actualidad. Por el contrario, si solo se elimina el CO2 de la atmósfera, sólo se absorbería un 15% menos de energía en el infrarrojo. Si el CO2 fuera el único gas de efecto invernadero, se absorbería el 26% de la energía en el infrarrojo de la que actualmente es absorbida por la atmósfera.
  • Podemos hacer un resumen simplificado, diciendo que alrededor del 50% del efecto invernadero “natural” se debe al vapor de agua, el 25% se debe a las nubes, el 20% a la cantidad de CO2 presente en la atmósfera, siendo los otros gases los responsables del 5 % restante (ver figura 18). La tabla según figura 22, que es una copia de la figura 11, muestra la contribución de cada una de las fuentes al efecto invernadero “forzado”. Es muy importante comparar estos factores de forma individualizada, porque los efectos de los aerosoles producidos artificialmente compensan una elevada proporción del efecto invernadero producido por el resto de factores. Entonces, ¿por qué están los científicos del clima mucho más preocupados por el CO2 que por el vapor de agua, hasta el punto de no hacer referencia alguna en gráficos como el de la figura 15?.
  • La respuesta tiene que ver el tiempo que persisten los gases de efecto invernadero en la atmósfera. Para el agua, el promedio es de sólo unos días. Esta rápida rotación significa que incluso si la actividad humana estuviera añadiendo o eliminando directamente grandes cantidades de vapor de agua (lo que no está sucediendo), no habría una lenta acumulación de vapor de agua, como si ocurre con el CO2.
  • El nivel de vapor de agua en la atmósfera está determinado principalmente por la temperatura, y cualquier exceso se pierde rápidamente. El nivel de CO2 está determinado por el balance entre las fuentes y los sumideros, y se tardarían cientos de años para que pudiera volver a los niveles pre-industriales, incluso si todas las emisiones fueran cortadas ahora mismo. Dicho de otro modo, no hay límite a la cantidad de lluvia que pueda caer (la lluvia retira vapor de agua de la atmósfera), pero hay un límite a la cantidad adicional de CO2 que los océanos y otros sumideros pueden absorber. Por supuesto, el CO2 no es el único gas de efecto invernadero emitido por los seres humanos, y muchos, como el metano, son gases de efecto invernadero mucho más potentes en términos de absorción de infrarrojos por molécula.
  • Si bien el metano sólo persiste durante cerca de una década antes de descomponerse, otros gases, tales como los clorofluorocarburos (CFC’s), pueden persistir en la atmósfera durante cientos o incluso decenas de miles de años. Por molécula, su efecto de calentamiento es miles de veces mayor que el del CO2. (La producción de CFC’s en la actualidad está prohibida en la mayor parte del mundo, principalmente por sus propiedades como destructor de la capa de ozono, no por sus propiedades como generador de efecto invernadero) Sin embargo, las cantidades globales de estos gases son muy reducidas. Incluso teniendo en cuenta la magnitud relativa de los efectos, el CO2 sigue siendo responsable de dos tercios del calentamiento adicional causado por los gases de efecto invernadero emitidos como resultado de la actividad humana.
  • Sin embargo, las cantidades globales de estos gases son muy reducidas. Incluso teniendo en cuenta la magnitud relativa de los efectos, el CO2 sigue siendo responsable de dos tercios del calentamiento adicional causado por los gases de efecto invernadero emitidos como resultado de la actividad humana. Por otro lado, el vapor de agua desempeñará un papel muy importante en los siglos venideros. Los modelos climáticos, con el respaldo de las mediciones por satélite, sugieren que la cantidad de vapor de agua en la alta troposfera (alrededor de 5 a 10 kilómetros de altitud) se duplicará de aquí a finales de este siglo, al ir aumentando las temperaturas. Ello se traducirá en aproximadamente el doble del calentamiento que habría en caso de que el vapor de agua se mantuviera constante . Los cambios en las nubes podrían conducir a una mayor amplificación del calentamiento, o a una reducción, ya que hay una gran incertidumbre acerca de este punto. Lo cierto es que, en la jerga de la ciencia del clima, el vapor de agua es el resultado de una retroalimentación, pero no un forzamiento. A pesar de todo lo que se indicado, hay que reconocer que el informe de IPCC, ver figuras 11 y 16, incluye los efectos del forzamiento radiativo de los aerosoles, con una incertidumbre tan grande que hace que el balance total de energía pueda ir de 0,5 hasta 2,5 w/m2. Esta amplitud hace pensar a algunos investigadores que es necesario continuar con las investigaciones, a fin de mejorar la fiabilidad de la predicción del modelo a un horizonte temporal de 90-100 años.
  • Por otro lado, el vapor de agua desempeñará un papel muy importante en los siglos venideros. Los modelos climáticos, con el respaldo de las mediciones por satélite, sugieren que la cantidad de vapor de agua en la alta troposfera (alrededor de 5 a 10 kilómetros de altitud) se duplicará de aquí a finales de este siglo, al ir aumentando las temperaturas. Ello se traducirá en aproximadamente el doble del calentamiento que habría en caso de que el vapor de agua se mantuviera constante .
  • Los cambios en las nubes podrían conducir a una mayor amplificación del calentamiento, o a una reducción, ya que hay una gran incertidumbre acerca de este punto. Lo cierto es que, en la jerga de la ciencia del clima, el vapor de agua es el resultado de una retroalimentación, pero no un forzamiento. A pesar de todo lo que se indicado, hay que reconocer que el informe de IPCC, ver figuras 11 y 16, incluye los efectos del forzamiento radiativo de los aerosoles, con una incertidumbre tan grande que hace que el balance total de energía pueda ir de 0,5 hasta 2,5 w/m2. Esta amplitud hace pensar a algunos investigadores que es necesario continuar con las investigaciones, a fin de mejorar la fiabilidad de la predicción del modelo a un horizonte temporal de 90-100 años.
  • Hay muchas personas que manifiestan su desconcierto al observar los gráficos de evolución de las temperaturas globales correspondientes a los últimos cientos de años, por ejemplo, este comentario tomado de una web en Internet:: “ Yo me considero un escéptico que trata de informarse, pero en cualquier lugar en el que busco un argumento para asegurar que existe de verdad el calentamiento global, o el efecto invernadero, veo gráficos que me dejan menos convencido de lo ya estaba antes”. En lo que sigue vamos a analizar las cuestiones relativas a la presentación gráfica de datos, especialmente de la temperaturas globales.
  • Hay muchas personas que manifiestan su desconcierto al observar los gráficos de evolución de las temperaturas globales correspondientes a los últimos cientos de años, por ejemplo, este comentario tomado de una web en Internet:: “ Yo me considero un escéptico que trata de informarse, pero en cualquier lugar en el que busco un argumento para asegurar que existe de verdad el calentamiento global, o el efecto invernadero, veo gráficos que me dejan menos convencido de lo ya estaba antes”. En lo que sigue vamos a analizar las cuestiones relativas a la presentación gráfica de datos, especialmente de la temperaturas globales.
  • Hay muchas personas que manifiestan su desconcierto al observar los gráficos de evolución de las temperaturas globales correspondientes a los últimos cientos de años, por ejemplo, este comentario tomado de una web en Internet:: “ Yo me considero un escéptico que trata de informarse, pero en cualquier lugar en el que busco un argumento para asegurar que existe de verdad el calentamiento global, o el efecto invernadero, veo gráficos que me dejan menos convencido de lo ya estaba antes”. En lo que sigue vamos a analizar las cuestiones relativas a la presentación gráfica de datos, especialmente de la temperaturas globales.
  • Por lo tanto, solo podemos decir que 1998 y 2005 fueron los años más cálidos desde por lo menos los últimos 150 años.
  • Hay otro tipo de medición directa de temperatura, que consiste en la medida de temperatura en pozos profundos. Nos dan lecturas de hasta hace 500 años. Se perforan pozos profundos, y se toman temperaturas a diferentes profundidades. Se obtiene información de las tendencias en la temperatura en una escala de siglos, debido a que los pulsos de temperatura de los cambios climáticos a largo plazo se transmiten por la corteza hacia el interior de la Tierra.
  • Hay otro tipo de medición directa de temperatura, que consiste en la medida de temperatura en pozos profundos. Nos dan lecturas de hasta hace 500 años. Se perforan pozos profundos, y se toman temperaturas a diferentes profundidades. Se obtiene información de las tendencias en la temperatura en una escala de siglos, debido a que los pulsos de temperatura de los cambios climáticos a largo plazo se transmiten por la corteza hacia el interior de la Tierra.
  • Mediante este método podemos ver que las temperaturas (ver figura 32) no han sido consistentemente tan altas como las actuales en el período de tiempo que el sistema nos permite analizar. Este modo de inferir las temperaturas superficiales nivela las fluctuaciones anuales, y las tendencias a corto plazo, de forma que no nos permite conocer directamente los datos de cada año individual. Pero si observamos el rango de las variaciones interanuales experimentadas en los últimos 500 años, es razonable rechazar que haya habido años individuales, incluso décadas enteras, que hayan estado muy por encima de los valores actuales
  • Es posible realizar reconstrucciones de las temperaturas habidas en períodos de tiempo muy anteriores, empleando “datos auxiliares”, tales como anillos de los árboles, sedimentos oceánicos, crecimiento de corales, capas en estalagmitas, etc. Las reconstrucciones existentes en la actualidad dan todas resultados diferentes, y a veces proporcionan una información global, y otras veces información local, acerca de los mil a dos mil últimos años. La figura 22 muestra un gráfico con 10 reconstrucciones de las temperaturas globales en los últimos 1000 años. Las reconstrucciones más recientes son las curvas de color rojo. Podemos decir con confianza que la temperatura en nuestra época actual es la más alta experimentada en los último 1.000 años
  • Es posible realizar reconstrucciones de las temperaturas habidas en períodos de tiempo muy anteriores, empleando “datos auxiliares”, tales como anillos de los árboles, sedimentos oceánicos, crecimiento de corales, capas en estalagmitas, etc. Las reconstrucciones existentes en la actualidad dan todas resultados diferentes, y a veces proporcionan una información global, y otras veces información local, acerca de los mil a dos mil últimos años. La figura 22 muestra un gráfico con 10 reconstrucciones de las temperaturas globales en los últimos 1000 años. Las reconstrucciones más recientes son las curvas de color rojo. Podemos decir con confianza que la temperatura en nuestra época actual es la más alta experimentada en los último 1.000 años
  • Es posible realizar reconstrucciones de las temperaturas habidas en períodos de tiempo muy anteriores, empleando “datos auxiliares”, tales como anillos de los árboles, sedimentos oceánicos, crecimiento de corales, capas en estalagmitas, etc. Las reconstrucciones existentes en la actualidad dan todas resultados diferentes, y a veces proporcionan una información global, y otras veces información local, acerca de los mil a dos mil últimos años. La figura 22 muestra un gráfico con 10 reconstrucciones de las temperaturas globales en los últimos 1000 años. Las reconstrucciones más recientes son las curvas de color rojo. Podemos decir con confianza que la temperatura en nuestra época actual es la más alta experimentada en los último 1.000 años
  • El único otro candidato para un período de temperatura más elevada que la actual, en un período que se remonta a través de todo el Holoceno (~ 10.000 años antes del presente), es el llamado “Óptimo Climático del Holoceno”, y sucedió hace unos 6000 años. No se sabe exactamente que temperaturas se alcanzaron, porque cuanto más atrás en el tiempo tratamos de ver, mayores son las incertidumbres. Aun así, el “Óptimo Climático del Holoceno” se ha considerado de forma cautelar como casi tan cálido, o incluso más cálido que el presente. Esta conclusión está empezando a parecer menos probable, ya que se ha determinado que las temperaturas anómalas de esa época se limitaron en realidad al hemisferio norte y se produjeron sólo en los meses de verano. Por lo tanto, podemos razonablemente creer que la temperatura media actual es más elevada que en cualquier otro momento en un período de al menos los últimos 10.000 años .
  • El único otro candidato para un período de temperatura más elevada que la actual, en un período que se remonta a través de todo el Holoceno (~ 10.000 años antes del presente), es el llamado “Óptimo Climático del Holoceno”, y sucedió hace unos 6000 años. No se sabe exactamente que temperaturas se alcanzaron, porque cuanto más atrás en el tiempo tratamos de ver, mayores son las incertidumbres. Aun así, el “Óptimo Climático del Holoceno” se ha considerado de forma cautelar como casi tan cálido, o incluso más cálido que el presente. Esta conclusión está empezando a parecer menos probable, ya que se ha determinado que las temperaturas anómalas de esa época se limitaron en realidad al hemisferio norte y se produjeron sólo en los meses de verano. Por lo tanto, podemos razonablemente creer que la temperatura media actual es más elevada que en cualquier otro momento en un período de al menos los últimos 10.000 años .
  • Esta conclusión está empezando a parecer menos probable, ya que se ha determinado que las temperaturas anómalas de esa época se limitaron en realidad al hemisferio norte y se produjeron sólo en los meses de verano. Por lo tanto, podemos razonablemente creer que la temperatura media actual es más elevada que en cualquier otro momento en un período de al menos los últimos 10.000 años .
  • Las cifras de temperatura de las que informan los institutos de investigación, y por lo tanto, los medios de comunicación, son cifras medias (media aritmética, calculadas con conjuntos de datos muy grandes). En el punto 4.6 se explica la fiabilidad de los datos de temperatura global que proporciona el IPCC
  • Aunque esto sea una trivialidad, hay que recordar que la media aritmética cambia mucho menos que el cambio que experimenten los datos de origen. Por este motivo, la media se considera un “estimador robusto” en Estadística. Es decir, para que la temperatura media entre dos años determinados se incrementa en 0,1 ºC, hace falta que la temperatura de muchos días individuales se incremente varios grados. Se ha preparado una simulación del cambio de temperatura media entre dos años cualesquiera, que muestra un aumento de 0,1 ºC en la temperatura media anual. Este aumento se puede conseguir de una infinidad de maneras, entre las que podemos señalar dos soluciones triviales:
  • Se ha preparado una simulación del cambio de temperatura media entre dos años cualesquiera, que muestra un aumento de 0,1 ºC en la temperatura media anual. Este aumento se puede conseguir de una infinidad de maneras, entre las que podemos señalar dos soluciones triviales: El incremento de temperatura se concentra en los 365 días del año. Bastaría un aumento diario de 0,1 ºC para obtener el aumento de la media anual señalado. Los efectos en los seres vivos serían relativamente pequeños.
  • Supongamos que el aumento de temperatura se da en los 30 días de un mes cualquiera. Haría falta un aumento de unos 2 ºC cada uno de los días de ese mes para alcanzar el aumento citado de 0,1 ºC. La conclusión que debemos tener muy presente es que aunque el aumento de temperatura media durante los últimos 100 años haya sido de 0,6 ºC, tiene que haber habido muchos días (o muchas temporadas enteras) en los que la temperatura ha tenido que ser muy elevada (varios grados).
  • Como hemos visto anteriormente, el clima tiene un comportamiento caótico, en el que intervienen diversos factores o causas de variabilidad, así como las interacciones entre éstos. También hemos visto en los puntos 1 y 3, en el sistema dinámico que constituye el clima, la relación causa-efecto entre fenómenos individuales queda hasta cierto punto enmascarada por el resto de factores de influencia, así como por sus interacciones, y no es posible predecir a simple vista la evolución futura del sistema. Es decir, hace falta una base matemática (estadística) que nos permita determinar si existe tendencia al aumento de temperaturas.
  • Pero como es bien conocido, en Estadística la determinación de cualquier parámetro va íntimamente relacionada con una probabilidad. Por este motivo, la forma en que el IPCC comunica sus resultados suele tener la forma siguiente: “Con el 90 % de probabilidad, el aumento de temperatura experimentado en los últimos 100 años se debe a ………”. Este tipo de afirmaciones se realiza sin necesidad de obtener conclusiones obvias (“a simple vista”) de los gráficos, sino mediante cálculos estadísticos que deben estar acordados entre los científicos involucrados
  • Como ejemplo de lo anterior, vamos a estudiar la figura 34, en la que volvemos a ver con mayor detalle la evolución de la temperatura y del CO2 desde 1875 hasta 1990. Podemos ver que los 50 años transcurridos desde 1925 hasta 1975 no muestran una tendencia evidente (es decir, a “simple vista”) de aumento de temperaturas. Pero podemos ver que el CO2 ha aumentado y ha seguido ejerciendo su efecto de invernadero durante todas esas décadas. ¿Cómo podemos conciliar estos datos, aparentemente contradictorios?
  • De acuerdo con lo anterior, los científicos del IPCC hacen uso de técnicas estadísticas, que permiten determinar la presencia de una tendencia en los datos, y que esa tendencia esta correlacionada con un factor de influencia (por ejemplo, el CO2), para una cierta probabilidad ATENCIÓN , en los estudios sobre el clima, y la predicción de sus evolución, no se puede recurrir a la observación “a simple vista” de los datos gráficos. Cualquier conclusión debe tener una expresión estadística. Esto es válido incluso para períodos aparentemente tan claros como los años transcurridos entre 1890 y 1930.
  • ATENCIÓN , en los estudios sobre el clima, y la predicción de sus evolución, no se puede recurrir a la observación “a simple vista” de los datos gráficos. Cualquier conclusión debe tener una expresión estadística. Esto es válido incluso para períodos aparentemente tan claros como los años transcurridos entre 1890 y 1930. ATENCIÓN , matemáticamente se puede afirmar que el efecto de invernadero actuó entre 1930 y 1970 con el mismo grado de seguridad que el experimentado entre 1890 y 1930.
  • Por ejemplo, y de nuevo en la figura 35, podemos ver que la temperatura media global alcanzada en el año 1914 descendió 0,5 ºC en 1916. ¿Significa esto que el efecto invernadero dejó de actuar en esos dos años?. No, simplemente en esos dos años actuaron de forma impredecible el resto de factores que influyen en el clima, y sus interacciones, de forma que se obtuvieron las temperaturas citadas. Podemos comprobar esto porque esos 0,5 ºC se recuperan en los 4 años siguientes
  • Esta clase de razonamiento es cosa normal en la actividad científica desde hace muchos años, y por lo tanto nos permite juzgar con otra luz los resultados de Callendar de 1938 (ver punto 1.7). Sus resultados probablemente fueron considerados poco significativos, por faltarles el apoyo estadístico, y no provocaron una reacción entusiasta en el campo científico. ¿Qué resultados habría obtenido Callendar si hubiese nacido 30 años más tarde, y sus estudios se hubiesen referido al período 1925-1975?. Con frecuencia se discuten cuestiones como la siguiente: ¿Qué explicación puede tener la evolución de las temperaturas experimentadas en los últimos 4 años, a pesar de que el efecto invernadero “forzado” sigue actuando?, ¿porqué se ha producido este “enfriamiento”?. En la figura 25 podemos ver los últimos datos proporcionados por UCR (Universidad East Anglia).
  • Podemos volver a cometer el error de tratar de obtener información “a simple vista” de un gráfico. Hay factores que influyen en el clima, señalados anteriormente, que tienen un grado de influencia similar al del efecto invernadero “forzado”, y, por lo tanto, dependiendo de la situación particular de cada uno de esos factores, y de sus interacciones y retroalimentaciones, puede suceder que el efecto de invernadero “forzado” quede enmascarado.
  • La Tierra tiene una historia que se remonta a los 4.500.000.000 años, y su atmósfera ha experimentado enormes variaciones de composición, con las correspondientes variaciones de temperatura. El gráfico muestra la evolución de los gases de efecto invernadero, desde prácticamente el origen de la Tierra, y parece que las temperaturas deben sido muy elevadas.
  • La Tierra tiene una historia que se remonta a los 4.500.000.000 años, y su atmósfera ha experimentado enormes variaciones de composición, con las correspondientes variaciones de temperatura. El gráfico muestra la evolución de los gases de efecto invernadero, desde prácticamente el origen de la Tierra, y parece que las temperaturas deben sido muy elevadas.
  • En una escala temporal astronómica y geológica (desde millones a centenares de millones de años), lo que haya ocurrido en el pasado ha conformado la Tierra tal como es, pero lo que pueda llegar a ocurrir en esa escala temporal es una cuestión puramente académica. O dicho de otro modo, no afecta en absoluto al Género Humano. Lo que nos debe preocupar es lo que pueda ocurrir en el futuro al Género Humano, y por lo tanto, la escala temporal pertinente es del orden de los 100 a 1000 años.
  • Todo el trabajo de investigación, y los datos que publica el IPCC, se realizan en un entorno de trabajo “peer reviewed”. Esta expresión significa, entre otras cosas, lo siguiente: Todos los trabajos que publica el IPCC se revisan antes de su publicación por personas que están al mismo nivel científico, o superior, que las personas que realizan esos trabajos. Tanto las personas que realizan los trabajos, como las personas que los revisan, tienen necesariamente que haber publicado trabajos sobre la materia en cuestión, en publicaciones del máximo nivel científico mundial, y que se caracterizan por admitir a publicación solo aquellos trabajos que superen una revisión por personas que estén al mismo nivel, o superior, que los proponentes de los trabajos.
  • El entorno de trabajo “peer reviewed” se ha ido desarrollando de forma paulatina, con objeto de medir la productividad de las personas que trabajan en la producción de conocimiento científico y la calidad del trabajo realizado. En la actualidad, este sistema abarca a todas las facetas de la creación científica. En los asuntos referentes al efecto invernadero, cambio climático y sus efectos, constituye una garantía de honestidad y alto nivel científico, por lo cual es razonable confiar en su fiabilidad.
  • A modo de ejemplo, en lo que sigue se explica con algún detalle el sistema de elaboración de los datos de temperatura global, que se incluyen en los informes del IPCC. La figura 39 se ha tomado de J. Hansen y S. Lebedeff, Journal of Geophysical Research, noviembre 1987.(se accede desde NASA, Goddard Institute for Space Studies, http://pubs.giss.nasa.gov/docs), y muestra la red de estaciones meteorológicas, repartidas por todo el mundo. Las zonas cuadradas tienen un tamaño aproximado de 2.500 x 2.500 Km, y queda claro que hay estaciones en cualquier parte del Mundo, incluso en los océanos. Las fuentes de datos son los registros históricos, que como puede verse en la figura 39, llegan hasta aprox. 1850. Dado que en el pasado, las estaciones tenían diseños variados, y la técnica de toma de datos era también muy variable, se ha realizado un inmenso trabajo de normalización de los datos, a fin de conseguir un conjunto de datos fiable. Estos datos se han publicado en un sistema “peer review”, y se pueden consultar en Global Historical Climatology Network (Peterson and Vose, 1997 and 1998), United States Historical Climatology Network (USHCN) data, y SCAR (Scientific Committee on Antarctic Research). Además de las medidas realizadas en estaciones terrestres, desde hace algunas décadas se incluyen los datos de medidas de temperatura estratosférica y troposférica realizadas por satélites
  • Las fuentes de datos son los registros históricos, que como puede verse en la figura 39, llegan hasta aprox. 1850. Dado que en el pasado, las estaciones tenían diseños variados, y la técnica de toma de datos era también muy variable, se ha realizado un inmenso trabajo de normalización de los datos, a fin de conseguir un conjunto de datos fiable. Estos datos se han publicado en un sistema “peer review”, y se pueden consultar en Global Historical Climatology Network (Peterson and Vose, 1997 and 1998), United States Historical Climatology Network (USHCN) data, y SCAR (Scientific Committee on Antarctic Research). Además de las medidas realizadas en estaciones terrestres, desde hace algunas décadas se incluyen los datos de medidas de temperatura estratosférica y troposférica realizadas por satélites
  • Muchos científicos y muchas instituciones científicas de renombre, entre ellas muchas universidades de todo el mundo, han trabajado intensamente desde el siglo XIX, para tratar de explicar el fenómeno conocido como efecto de invernadero “natural”, que mantiene una temperatura media de la Tierra que hace posible la vida, tal como la conocemos. En la actualidad, se dispone ya de una teoría que explica perfectamente el fenómeno, y que es aceptada de forma abrumadoramente mayoritaria por los científicos de todo el mundo. Se ha comprobado que se da una correlación muy estrecha entre las predicciones de esta teoría con los datos de medidas realizadas durante más de 150 años en todo el mundo, así como con los datos de temperatura que se han podido elaborar mediante sistemas complementarios, hasta alcanzar un período de tiempo mínimo de 500.000 años.
  • Esta teoría se aplica no solo a la Tierra, sino que se aplica de forma habitual en las investigaciones de las atmósferas de otros planetas, y de la correlación con sus condiciones climáticas. Durante el comienzo de estos trabajos, hacia los años treinta del siglo XX, se disponía ya de una versión de la teoría citada, que aunque era incompleta, dio pie para dirigir las investigaciones hacia un campo nuevo: la posible influencia en el clima de un efecto invernadero “forzado”, provocado por la emisión a la atmósfera de unos gases producidos en la generación de energía al quemar los combustibles fósiles, la deforestación y el cambio de uso de los terrenos.
  • Esta teoría se aplica no solo a la Tierra, sino que se aplica de forma habitual en las investigaciones de las atmósferas de otros planetas, y de la correlación con sus condiciones climáticas. Durante el comienzo de estos trabajos, hacia los años treinta del siglo XX, se disponía ya de una versión de la teoría citada, que aunque era incompleta, dio pie para dirigir las investigaciones hacia un campo nuevo: la posible influencia en el clima de un efecto invernadero “forzado”, provocado por la emisión a la atmósfera de unos gases producidos en la generación de energía al quemar los combustibles fósiles, la deforestación y el cambio de uso de los terrenos.
  • Esta teoría se aplica no solo a la Tierra, sino que se aplica de forma habitual en las investigaciones de las atmósferas de otros planetas, y de la correlación con sus condiciones climáticas. Durante el comienzo de estos trabajos, hacia los años treinta del siglo XX, se disponía ya de una versión de la teoría citada, que aunque era incompleta, dio pie para dirigir las investigaciones hacia un campo nuevo: la posible influencia en el clima de un efecto invernadero “forzado”, provocado por la emisión a la atmósfera de unos gases producidos en la generación de energía al quemar los combustibles fósiles, la deforestación y el cambio de uso de los terrenos.
  • Esta teoría se aplica no solo a la Tierra, sino que se aplica de forma habitual en las investigaciones de las atmósferas de otros planetas, y de la correlación con sus condiciones climáticas. Durante el comienzo de estos trabajos, hacia los años treinta del siglo XX, se disponía ya de una versión de la teoría citada, que aunque era incompleta, dio pie para dirigir las investigaciones hacia un campo nuevo: la posible influencia en el clima de un efecto invernadero “forzado”, provocado por la emisión a la atmósfera de unos gases producidos en la generación de energía al quemar los combustibles fósiles, la deforestación y el cambio de uso de los terrenos.

Notas Cambio Climatico Presentation Transcript

  • 1. Notas sobre el Cambio Climático Núm. Tema 1.- Efecto de invernadero – Perspectiva histórica 1.1.- Introducción 1.2.- Desde la antigüedad hasta comienzos del siglo XIX 1.3.- Descubrimientos en espectroscopia 1.4.- Absorción de energía por los gases 1.5.- Investigaciones de Svante Arrhenius (finales del siglo XIX) 1.6.- Investigaciones durante los años treinta del siglo XX – Explicación del efecto de invernadero 1.7.- Investigaciones de G. S. Callendar 1.8.- Años cincuenta del siglo XX 1.9.- Años sesenta del siglo XX 1.10.- Años setenta del siglo XX 1.11.- Años ochenta del siglo XX 1.12.- Algunos efectos del cambio climático 1.13.- El IPCC – Informes recientes 2.- Efecto de invernadero “natural” y “forzado” 3.- Nociones básicas sobre el clima terrestre y modelos predictivos UPTC 10-01-2010
  • 2. Notas sobre el Cambio Climático Núm. Tema 4.- Controversias del cambio climático 4.1.- El CO2 no es el factor más importante del efecto invernadero, sino el vapor de agua 4.2.- Los gráficos no muestran una tendencia definida. Hay pocos datos para poder sacar conclusiones 4.3.- Los incrementos de temperatura experimentados han sido muy pequeños, de solo unas pocas décimas de grado 4.4.- No se notan los efectos del hipotético cambio climático en las temperaturas actuales 4.5.- Ha habido épocas en las que la cantidad de CO2 ha sido superior a la actual – Confusión de las escalas temporales 4.6.- ¿Qué fiabilidad tienen los datos que proporciona el IPCC – El sistema “peer reviewed” 5.- Resumen final UPTC 10-01-2010
  • 3. Notas sobre el Cambio Climático 1.1.- Introducción Por los medios de comunicación circula una cantidad abrumadora de información relacionada con el clima, el efecto invernadero y los cambios climáticos. Abrumador el cariz de la información que se transmite: Corremos el peligro de acabar con las bases de nuestro sistema de vida. Preguntas legítimas que nos podemos hacer: ¿Qué es realmente el llamado efecto de invernadero ¿Cómo hemos llegado a esta situación? ¿Porqué no se hablaba de estos asuntos hace 30 o 40 años? ¿Qué grado de conocimiento tenemos respecto del calentamiento inducido?. ¿Es fiable este conocimiento? ¿Qué puede llegar a ocurrir si no se hace nada? ¿Porqué no se han tomado medidas para contrarrestar los efectos negativos del efecto invernadero?, etc. Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 4. Notas sobre el Cambio Climático 1.1.- Introducción La historia del desarrollo de las ideas acerca del efecto invernadero, y los cambios climáticos que éste induce en la Tierra, no es cosa de ahora: se remonta a los comienzos del siglo XIX . No es una historia de desarrollo lineal, no ha habido un aumento progresivo del conocimiento; está repleta de sucesos contradictorios, avances muy importantes, errores clamorosos y sonoros fracasos. No es de extrañar que la población en general y los poderes políticos hayan tardado muchos años en comprender la importancia y trascendencia decisivas de los fenómenos involucrados . Podemos decir que el desarrollo del conocimiento sobre el efecto invernadero y sus efectos en el clima corre paralelo al desarrollo de los conocimientos científicos existentes en una época determinada. Se trata por tanto de dos historias no solo paralelas, sino íntimamente entrelazadas. Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 5. Notas sobre el Cambio Climático 1.1.- Introducción Figura 1.- El efecto de invernadero como causa del cambio climático Volver a Índice UPTC 10-01-2010 Efecto de invernadero “ Natural” Calentamiento global Efectos meteorológicos Efectos en la biosfera Efectos geofísicos Cambio climático Efecto de invernadero “ Forzado ”
  • 6. Notas sobre el Cambio Climático 1.1.- Introducción El esquema de la figura 1 muestra las relaciones que existen entre el efecto de invernadero, el calentamiento global, y los efectos de éste, que podemos englobar en la expresión “Cambio Climático”, y que son: meteorológicos, en la biosfera y geofísicos. Podría parecer intuitivo y apropiado comenzar mostrando los efectos patentes del cambio climático, y explicar sus causas, es decir, el calentamiento global. No obstante, el desarrollo histórico de las ideas en estos campos se ha producido en sentido contrario. Por lo tanto, comenzaremos mostrando el desarrollo de las ideas acerca del efecto de invernadero, para continuar con el desarrollo de las ideas acerca del calentamiento global y del cambio climático. Los efectos del cambio climático se explican después. Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 7. Notas sobre el Cambio Climático Un enigma bien conocido desde la antigüedad: el enfriamiento extraordinario que sufre la Tierra por la noche, en los desiertos y otros lugares en los que no hay vegetación, y hay una marcada escasez de agua líquida y humedad en el aire. Ese fenómeno lo sufren, tanto los habitantes de esas zonas, como los viajeros, exploradores, etc., pero no hay noticias de que se haya intentado dar una explicación a lo largo de la Historia. Por otro lado, el vidrio es transparente para la luz, pero no para el calor radiado. Por este motivo, los invernaderos se construyen con paredes y techo de vidrio, que permiten el paso hacia el interior de la luz del Sol, pero impiden el paso desde el interior hacia fuera del calor radiado 1.2.- Desde la antigüedad hasta comienzos del siglo XIX Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 8. Notas sobre el Cambio Climático En 1824 Jean Baptiste Joseph Fourier (el gran matemático del desarrollo en serie y de la función transformada que llevan su nombre, etc), publica un estudio titulado "Observaciones generales sobre la temperatura del globo terrestre y los espacios planetarios“. Describía una invisible cúpula de gas que rodea la Tierra y ayuda a mantenerla caldeada conservando el calor recibido del Sol, evitándose así el enfriamiento nocturno exagerado. 1.2.- Desde la antigüedad hasta comienzos del siglo XIX Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 9. Notas sobre el Cambio Climático En 1862, el científico irlandés John Tyndall (fue uno de los científicos experimentales más importantes de su época) describió de forma intuitiva la clave de lo que se llamaría “efecto de invernadero”. Había descubierto en su laboratorio que ciertos gases, entre ellos el vapor de agua y el CO2 eran opacos a los rayos caloríficos. Relacionó la presencia de estos gases en las capas altas de la atmósfera con el calentamiento de ésta, mediante la interferencia con la radiación que escapa de la atmósfera. 1.2.- Desde la antigüedad hasta comienzos del siglo XIX Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 10. Notas sobre el Cambio Climático Por analogía , se llama a este fenómeno “efecto de invernadero”, puesto que produce un efecto similar al del vidrio de los invernaderos, aunque a una escala mucho mayor que la de una simple caseta de jardín, ya que afecta a toda la Tierra. 1.2.- Desde la antigüedad hasta comienzos del siglo XIX Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 11. Notas sobre el Cambio Climático El conocimiento que se ha ido adquiriendo sobre el “efecto de invernadero” nos permite ahora afirmar que es imprescindible para el sostenimiento de la vida en la Tierra. Sin el “efecto de invernadero” , la temperatura media en la Tierra sería unos 32 ºC inferior a la actual, es decir, unos – 17 ºC. 1.2.- Desde la antigüedad hasta comienzos del siglo XIX Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 12. Notas sobre el Cambio Climático Pero el “efecto de invernadero” que ha estado operando de forma “natural” hasta el comienzo de la Revolución Industrial se ha desequilibrado a causa de las actividades humanas. Ahora nos enfrentamos con un “efecto de invernadero forzado”, que amenaza gravemente las condiciones en las que se desarrolla nuestra vida en la Tierra. 1.2.- Desde la antigüedad hasta comienzos del siglo XIX Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 13. Notas sobre el Cambio Climático El efecto de invernadero es un fenómeno en el que interviene de forma fundamental la energía que recibimos del Sol (la luz solar), pero entendemos que una explicación, siquiera superficial, de la naturaleza de la luz está fuera del alcance de estas Notas, por lo cual la daremos por conocida, así como la posición del espectro de la luz visible en el espectro electromagnético (ver figuras 2, 3 y 4 ) 1.2.- Desde la antigüedad hasta comienzos del siglo XIX Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 14. Notas sobre el Cambio Climático Figura 2.- Dispersión de la luz por un prisma (experimento de Newton) 1.2.- Desde la antigüedad hasta comienzos del siglo XIX Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 15. Notas sobre el Cambio Climático 1.2.- Desde la antigüedad hasta comienzos del siglo XIX Figura 3.- espectro electromag-nético completo Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 16. Notas sobre el Cambio Climático 1.2.- Desde la antigüedad hasta comienzos del siglo XIX Figura 4.- espectro electromagnético completo Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 17. Notas sobre el Cambio Climático 1.2.- Desde la antigüedad hasta comienzos del siglo XIX Podemos decir, aunque de forma poco rigurosa, que la frecuencia de la radiación, su longitud de onda y el color correspondiente son solo aspectos de algo más fundamental: la energía de la radiación. Por lo tanto, al hablar de una cualquiera de las líneas del espectro, ver figura 3 , 4 o 5 , podemos referirnos indistintamente a su longitud de onda, a su frecuencia o a su color; pero en todo caso hablamos de su energía. Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 18. Notas sobre el Cambio Climático Figura 5.- Espectros de emisión y de absorción 1.3.- Descubrimientos en espectroscopia Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 19. Notas sobre el Cambio Climático En 1859, G. Kirchhoff y R. Bunsen explicaron que la causa de las líneas obscuras del espectro de Fraunhofer es la absorción de luz solar por vapores de elementos presentes en las capas más frías que rodean al Sol. Incluso se identificaron los elementos responsables de algunas de estas líneas obscuras. También establecieron las leyes fundamentales de la espectrometría , entre las que destacamos : “ Cada elemento tiene propiedades específicas en lo que respecta a la luz que emite y que puede absorber” 1.3.- Descubrimientos en espectroscopia Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 20. Notas sobre el Cambio Climático Posteriormente se ha explicado este fenómeno como un resultado de la interacción de la luz en el nivel atómico de la materia Pero la luz también interacciona en el nivel molecular de la materia 1.3.- Descubrimientos en espectroscopia Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 21. Notas sobre el Cambio Climático Los gases pueden absorber la energía radiante emitida por cualquier cuerpo, pero lo hacen solo a la energía correspondiente a unas frecuencias perfectamente definidas, y no a otras. Esto explica la forma en que los gases de efecto invernadero solo pueden absorber la energía que emite la Tierra hacia el exterior, que corresponde a una frecuencia en el rango del infrarrojo . 1.4.- Absorción de energía por lo gases Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 22. Notas sobre el Cambio Climático
    • La radiación infrarroja incide sobre una molécula del GEI , y es absorbida, con los siguientes efectos:
    • D esplazamiento vibratorio interno de los átomos constituyentes
    • Aumento de la velocidad de desplazamiento de la molécula completa
    • La energía absorbida de esta forma se transforma en un aumento de la temperatura del GEI, que d e forma casi instantánea, vuelve a re emiti r en forma de radiación también infrarroja.
    Figura 7.- Absorción y emisión de radiación infrarroja (ejemplo para el H 2 O) 1.4.- Absorción de energía por lo gases Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 23. Notas sobre el Cambio Climático Resumen simplificado: En el tramo del desplazamiento de la radiación desde las capas altas de la atmósfera hasta el suelo: La atmósfera absorbe del 25 al 30 %, y se transmite del 70-75 % de la energía recibida del Sol. En el tramo del desplazamiento de la radiación desde el suelo hasta las capas altas de la atmósfera: La atmósfera absorbe del 70-85 % y se transmite del 15 al 30 % de la energía. El efecto de invernadero se explica en detalle en el punto 1.6 1.4.- Absorción de energía por lo gases Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 24. Notas sobre el Cambio Climático La absorción de la radiación infrarroja por ciertos gases produce el “efecto de invernadero”. En el punto 1.6 se da una explicación detallada del efecto invernadero. Figura 7.- Balance global de energía incidente, absorbida y emergente 1.4.- Absorción de energía por lo gases Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 25. Notas sobre el Cambio Climático Ya hemos citado en el punto 1.2 de los GEI , en concreto el vapor de agua y el CO 2 . Pero nos podemos preguntar por el origen de estas sustancias. El origen del vapor de agua es claro: a las temperaturas actuales de la Tierra, la tensión de vapor del agua es suficiente para originar cantidades de vapor entre 0 y 4 %. El origen del CO 2 está en el ciclo del Carbono en la Naturaleza, que podemos ver en las figuras 8 y 9. Este ciclo se completa en millones de años, y hasta aproximadamente 1850 había depositado en la atmósfera de forma natural unas 290 ppm (0,029 %). 1.4.- Absorción de energía por lo gases Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 26. Notas sobre el Cambio Climático Figura 8.- Ciclo del Carbono en la Naturaleza 1.4.- Absorción de energía por lo gases Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 27. Notas sobre el Cambio Climático Figura 9.- Ciclo del Carbono en la Naturaleza 1.4.- Absorción de energía por lo gases Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 28. Notas sobre el Cambio Climático 1.5.- Investigaciones de Svante Arrhenius Hacia mil ochocientos noventa y tantos, Svante Arrhenius (premio Nobel de Química en 1904, creador de la teoría de la disociación electrolítica, de la teoría de la dinámica de las reacciones químicas, etc.), se vio envuelto en una de las controversias de la época acerca de las causas de la eras glaciales. Se basó en los conocimientos ya explicados sobre la absorción de energía radiante por los gases, y realizó un inmenso trabajo de cálculo manual para determinar la absorción de la energía por los gases atmosféricos, pero ya con resultados cuantitativos Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 29. Notas sobre el Cambio Climático 1.5.- Investigaciones de Svante Arrhenius El estudio de Arrhenius se basaba en lo que se conocía entonces acerca del espectro de absorción de diferentes gases presentes en la atmósfera, en concreto, el CO 2 y el vapor de agua. El estudio no incluía ningún tipo de experimento para medir la variación de temperatura con la variación de las cantidades de los citados gases. Publicó estos resultados en 1896, y de ellos se concluía que si se redujera a la mitad la cantidad de CO 2 presente en la atmósfera, la temperatura media de la Tierra se reduciría entre 4 y 5 ºC . Este resultado parecía apoyar el origen de las glaciaciones, de acuerdo con el conocimiento que sobre éstas se tenía en esa época. Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 30. Notas sobre el Cambio Climático 1.5.- Investigaciones de Svante Arrhenius El propósito original de Arrhenius era aclarar las causas de unas eras glaciales ocurridas en un pasado muy remoto, pero una consecuencia lógica de sus resultados era que si se doblara la cantidad de CO 2 en la atmósfera, la temperatura media de la Tierra subiría entre 5 y 6 ºC . Debe quedar muy claro que en esa época no había ni la menor sospecha acerca de un potencial aumento excesivo de la temperatura de la Tierra. Incluso había científicos (el mismo Arrhenius, etc) que fantaseaban con la posibilidad de moderar el clima del norte de Europa mediante la producción artificial de CO 2 . Muy posteriormente se ha hallado que estos resultados eran hasta cierto punto correctos, puesto que la cantidad de CO 2 y el vapor de agua influyen directamente en la temperatura media de la Tierra (ver figura 13). Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 31. Notas sobre el Cambio Climático 1.5.- Investigaciones de Svante Arrhenius Por lo que respecta al objeto original de la investigación, es decir, el origen de las glaciaciones, los resultados de Arrhenius no son totalmente correctos en el sentido de que las causas de la últimas eras glaciales (ocurridas en los últimos 500.000 años) dependen no solo de las cantidades de CO 2 , sino de otras causas que eran impensables en esa época. En 1914 Milutin Milankovitch publicó la primera versión de una teoría que es ampliamente aceptada en la actualidad, y que explica que el origen principal de las glaciaciones reside probablemente en la fluctuación de la inclinación del eje de la Tierra, la fluctuación de la excentricidad de la órbita de la Tierra, y la rotación de la línea de ápsides. Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 32. Notas sobre el Cambio Climático 1.5.- Investigaciones de Svante Arrhenius Representación gráfica de las causas principales de las glaciaciones, según las teoría de Milutin Milankovitch publicadas en 1914. Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 33. Notas sobre el Cambio Climático 1.5.- Investigaciones de Svante Arrhenius En 1900, Knut Ångström puso a prueba los resultados de Arrhenius, y realizó un experimento de medición de la variación de la cantidad de energía radiante absorbida por el CO 2 con la variación de la cantidad de este gas. Estos experimentos se realizaron en laboratorios situados en capas bajas de la atmósfera, y los resultados mostraban que el CO 2 presente en la atmósfera estaba “saturado” para la radiación. Esto significaba que cualquier aumento de CO 2 no podría suponer ningún aumento de temperatura, debido a que ya estaba saturado de energía y no podría absorber ninguna cantidad adicional . Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 34. Notas sobre el Cambio Climático 1.5.- Investigaciones de Svante Arrhenius Aún más convincente fue el hecho de que el vapor de agua, que es mucho más abundante que el CO 2 en la atmósfera también intercepta la radiación infrarroja, pero en unas bandas que se solapan con las del CO 2, ver figura 10. Es evidente el solapamiento que se da entre el CO 2 y el vapor de agua. Figura 10.- Bandas de absorción de los gases de efecto de invernadero (condiciones en capas bajas de la atmósfera) Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 35. Notas sobre el Cambio Climático 1.5.- Investigaciones de Svante Arrhenius En aquella época no había un “punto de vista oficial" sobre un hipotético calentamiento excesivo de la Tierra por la presencia de gases de efecto invernadero, pero se puede decir que había una confianza generalizada en que el CO 2 emitido por los seres humanos no podría nunca llegar a afectar a algo tan inmensamente grande como el clima de la Tierra. Este resultado fue amplia y rápidamente difundido, y supuso un grave descrédito para Arrhenius. Éste abandonó sus investigaciones sobre este asunto, y ningún otro científico de talla se dedico durante varias décadas a investigar en este campo Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 36. Notas sobre el Cambio Climático En ¡1930! E. O. Hulburt y otros científicos hallaron errores de concepto muy graves en el experimento de Ångström, que invalidaban los resultados ya citados, y que, en principio, volvían a dar la razón a Arrhenius El aspecto más importante que se había pasado por alto era que la atmósfera no se comporta como una capa de composición uniforme con la altura : 1.6.- Investigaciones durante los años treinta del siglo XX Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 37. Notas sobre el Cambio Climático
    • E l CO 2 (es un gas) va disminuyendo con la altura, puesto que su concentración depende de la presión, pero no de la temperatura. Pero a pesar de ello, existe en cantidades apreciables hasta los 10.000 – 15.000 m de altitud.
    • E l vapor de agua (es un vapor) también va disminuyendo de forma progresiva con la altura, pero a unos 5.000 m de altitud la temperatura de la atmósfera es 0 ºC, el agua líquida se hace hielo, y la tensión de vapor se hace muy baja. El vapor de agua desaparece casi por completo por encima de los 5.000 m.
    1.6.- Investigaciones durante los años treinta del siglo XX Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 38. Notas sobre el Cambio Climático El agua no puede estar en forma líquida por debajo de los 0 ºC, temperatura que se alcanza de forma natural hacia los 5.000 metros de altitud. La tensión de vapor a esa temperatura es bajísima 1.6.- Investigaciones durante los años treinta del siglo XX Figura 11 Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 39. Notas sobre el Cambio Climático La radiación procedente del Sol llega a las capas superiores de la atmósfera con un espectro ideal correspondiente a un “cuerpo negro” . Al atravesar la atmósfera se produce la absorción en ciertas bandas de frecuencia, debidas principalmente al O 2 , O 3 , H 2 O y CO 2 . En el nivel del suelo se recibe un espectro final que abarca principalmente desde 0,2 μm hasta 3,5 μm. 1. 6 .- El efecto de Invernadero Volver a Índice Figura 6a.- Espectro de la radiación que llega al nivel del suelo y la emitida por la Tierra UPTC 10-01-2010
  • 40. Notas sobre el Cambio Climático Al llegar al suelo, u na parte de las radiaciones incidentes se transforman en energía de longitud de onda más larga (infrarroja, aprox . desde 4,0 μm hasta unas 70 μm), que es emitida hacia el exterior. En ausencia de GEI, esta radiación se transmitiría sin obstáculos, y abandonaría la Tierra. Observar que la temperatura de la Tierra sería aprox. de –17 ºC 1. 6 .- El efecto de Invernadero Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 41. Notas sobre el Cambio Climático Atmósfera sin GEI 1. 6 .- El efecto de Invernadero Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 42. Notas sobre el Cambio Climático Atmósfera con GEI 1. 6 .- El efecto de Invernadero Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 43. Notas sobre el Cambio Climático Una parte de las radiaciones incidentes se transforman en energía de longitud de onda más larga (infrarroja, aproximadamente desde 4,0 μm hasta unas 70 μm), que es emitida hacia la atmósfera . Durante la transmisión a través de la atmósfera, esta energía es parcialmente absorbida por el CO 2 y H 2 O, lo que produce el efecto invernadero. Figura 6 b .- Espectro de la radiación que llega al nivel del suelo y la emitida por la Tierra 1. 6 .- El efecto de Invernadero Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 44. Notas sobre el Cambio Climático Pero en la atmósfera hay GEI, por ejemplo vapor de agua, CO 2 , etc. Una molécula de GEI absorbe la radiación en la longitud de onda del infrarrojo. Esto produce un aumento de temperatura del GEI, que calienta las capas adyacentes de los gases atmosféricos, y vuelve a emitir en el infrarrojo, en dirección aleatoria 1. 6 .- El efecto de Invernadero Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 45. Notas sobre el Cambio Climático Los GEI ligeramente más calientes radian en todas direcciones, incluso hacia abajo. 1. 6 .- El efecto de Invernadero Volver a Índice Siguen ascendiendo hasta alcanzar las capas superiores de la atmósfera, en las que ya pueden radiar al exterior, debido a que ya no hay más GEI por encima. UPTC 10-01-2010
  • 46. Notas sobre el Cambio Climático Se alcanza así un equilibrio radiativo entre la energía que se recibe en la Tierra, y la que radia hacia el espacio, para una temperatura determinada . 1.6.- El efecto de Invernadero Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 47. Notas sobre el Cambio Climático Hasta los 5.000 m de altitud, el vapor de agua produce la mayor parte del efecto de invernadero. A partir de esa altitud, el CO2 se convierte en el principal factor del efecto de invernadero. 1.6.- El efecto de Invernadero Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 48. Notas sobre el Cambio Climático De forma que en los años 30 se volvieron a reconsiderar los resultados de Arrhenius, naturalmente con las correcciones impuestas por los conocimientos científicos ganados en los 4 0 años transcurridos. Pero la falta de interés de los científicos, de los dirigentes, y de la sociedad en general, hizo que pasaran desapercibidos estos resultados durante mucho tiempo. Hasta aquí nos hemos referido a lo que podemos denominar efecto de invernadero “natural” (ver punto 2), por estar provocado por fuentes del efecto independientes de la actividad humana, tal como se había llegado a conocer hacia los años treinta . 1.6.- El efecto de Invernadero Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 49. Notas sobre el Cambio Climático 1.6.- El efecto de Invernadero Figura 12.- Balance energético del efecto de invernadero Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 50. Notas sobre el Cambio Climático Si se emite más gas de efecto invernadero, por ejemplo CO 2 , a la atmósfera, las capas superiores de ésta, que tienen una densidad (y presión) muy bajas, dejan escapar la radiación térmica procedente de las capas inferiores, pero también absorberán más radiación procedente de las capas inferiores. De forma que las capas superiores ascenderán aún más, haciéndose más frías y radiando menos energía. De esta forma se produce un desequilibrio radiativo en la Tierra, debido a que se recibe más energía de la que se emite (es nuestra situación actual). Debido a que las capas superiores radian parte de la energía hacia el suelo, las capas inferiores hasta el suelo se calentarán. Este desequilibrio radiativo se mantiene hasta que las capas superiores alcanzan una temperatura suficiente para radiar hacia el suelo tanta energía como la que recibe el planeta, alcanzándose de nuevo un equilibrio radiativo entre la energía que se recibe en la Tierra, y la que radia hacia el espacio, pero ahora a una temperatura superior a la anterior. 1.6.- El efecto de Invernadero Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 51. Notas sobre el Cambio Climático Además, este fenómeno es independiente de lo que ocurra en la capas inferiores de la atmósfera, por lo cual no importa que, por ejemplo el CO 2 , esté saturado de energía y no pueda absorber más energía. La lógica de este proceso ya fue claramente explicada por John Tyndall en 1862, con las siguientes palabras: “ Al igual que una presa construida sobre un río produce un aumento local de la profundidad local de la corriente, la atmósfera, situada como una barrera frente a los rayos terrestres (infrarrojos), produce un aumento local de la temperatura de la superficie de la Tierra”. 1.6.- El efecto de Invernadero Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 52. Notas sobre el Cambio Climático En 1938, nueve años después de la muerte de Arrhenius, el ingeniero inglés G. S. Callendar dio a la teoría de los gases de efecto invernadero un gran impulso. Callendar estudió las mediciones de temperatura del siglo XIX y posteriores, y vio un apreciable aumento. Luego, comprobó un aumento apreciable del CO2 durante el mismo período; descubrió que los niveles habían aumentado aproximadamente un 10% en 100 años. Dedujo que ese calentamiento se debía probablemente a un aumento en los niveles de CO 2 . Ver estos detalles en la figura 13. A partir de esa fecha, y gracias a los trabajos pioneros de G. S. Callendar, se cambia la orientación de los estudios del efecto invernadero hacia lo que ahora se denomina el efecto invernadero “forzado” (ver punto 2). En lo que sigue nos referiremos siempre a este concepto. 1.7.- Investigaciones de G. S. Callendar Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 53. Notas sobre el Cambio Climático En la década de 1950 los investigadores militares de los Estados Unidos realizaron investigaciones muy importantes de las capas más externas de la atmósfera, debido al interés estratégico de ese tipo de conocimiento (vuelo de aviones, transmisión de señales, teledetección de objetos, etc.). La física de la absorción de radiación en esas condiciones de densidad y temperatura de los gases es radicalmente distinta de los fenómenos que se dan en las capas inferiores de la atmósfera (ver la imagen 10). Las franjas de absorción de los gases se hacen sumamente estrechas, con lo cual el fenómeno de solapamiento es despreciable, incrementándose así la eficiencia de la absorción de energía por los gases de efecto invernadero. 1.8.- Años cincuenta del siglo XX Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 54. Notas sobre el Cambio Climático Con unos datos de absorción mucho más fiables, en 1956 el físico Gilbert Plass confirmó experimentalmente que añadiendo CO2 a la atmósfera se producía un aumento de la absorción de la radiación infrarroja, y estimó que la industrialización, con el consiguiente aumento del consumo de energía, supondría un aumento de la temperatura de la Tierra de algo más de 1 ºC por siglo. A finales de la década de 1950, Plass y otros científicos en los EE.UU. comenzaron a advertir a los funcionarios del Gobierno de EEUU que el calentamiento por el efecto invernadero podría convertirse en un grave problema en el futuro. 1.8.- Años cincuenta del siglo XX Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 55. Notas sobre el Cambio Climático De forma independiente de los resultados anteriores, en EE.UU. ya se había comenzado el seguimiento de lo que muchos creían eran los efectos directos del calentamiento mundial. Los submarinos que operaban en el Círculo Polar Ártico tomaron lecturas precisas del grosor de las capas de hielo que flotan en el océano. Cuando el Pentágono publicó los datos en la década de los años noventa, se reveló la existencia de una sorprendente fusión de la capa de hielo, con un adelgazamiento medio del 40% desde 1953 hasta los años noventa , es decir 1,3 metros. 1.8.- Años cincuenta del siglo XX Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 56. Notas sobre el Cambio Climático En la década de 1960, los investigadores de la Scripps Institution of Oceanography en San Diego comenzaron a tomar un gran número de mediciones del CO 2 atmosférico. El objetivo era establecer un nivel de referencia con el que poder comparar las lecturas futuras, por ejemplo, posteriores una década o más. 1.9.- Años sesenta del siglo XX Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 57. Notas sobre el Cambio Climático En 1961, Edward Lorenz crea un modelo matemático bastante sencillo del clima, y descubre que ese modelo tiene un comportamiento caótico, tanto desde un punto de vista teórico, como experimental. Se descubre que el clima es impredecible, y se acuña el término “efecto mariposa” para referirse a este hecho. Este descubrimiento tiene gran trascendencia en el estudio del clima y en su predicción, puesto que demuestra que es imposible establecer con seguridad total la relación causa-efecto entre la mayoría de los fenómenos climáticos individuales . Por ejemplo, es imposible determinar con seguridad la causa de un huracán concreto. Las causas son remotas, tanto en el espacio, como en el tiempo. 1.9.- Años sesenta del siglo XX Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 58. Notas sobre el Cambio Climático Durante la década de los años sesenta, el conocimiento sobre el efecto invernadero se extiende entre los científicos de todas las ramas, viéndose implicados incluso las personas que trabajan en campos aparentemente alejados. Por ejemplo, Juan Oró (químico español que trabajó en los proyectos Viking de exploración de la atmósfera y terreno en Marte) ya menciona en uno de sus libros el efecto invernadero como una amenaza para el futuro de la Tierra 1.9.- Años sesenta del siglo XX Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 59. Notas sobre el Cambio Climático Durante dos años de la década de los años setenta se realizaron mediciones de los niveles de CO 2 en la Antártida y sobre el volcán Mauna Loa en Hawai, y se halló que incluso en este corto período, habían aumentado. Se llegó a la conclusión de que los océanos no están absorbiendo todos los gases de efecto invernadero que la actividad humana arroja a la atmósfera; por el contrario, las cantidades de CO 2 presente en la atmósfera están aumentando de forma contínua 1.10.- Años setenta del siglo XX Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 60. Notas sobre el Cambio Climático Este fue un descubrimiento muy importante, ya que por primera vez los científicos supieron que los océanos no van a ser capaces de absorber todo este CO 2 que generamos. Sin embargo, entre la población en general, y los poderes públicos, pocos consideraron como un problema el efecto invernadero y el calentamiento que traería consigo. En esos momentos, los modelos climáticos sugerían aumentos de temperatura modestos, del orden de unos 2 ºC en varios cientos de años. 1.10.- Años setenta del siglo XX Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 61. Notas sobre el Cambio Climático En el decenio de 1980, se analizan muestras de hielo tomadas a diferentes profundidades en Groenlandia y en otros lugares. Las burbujas de aire que contiene el hielo se analizan y se halla la cantidad de CO 2 que había en la atmósfera durante las últimas glaciaciones. En 1987, una muestra procedente de la Antártida central mostró que en los últimos 400.000 años, el CO 2 ha disminuido a 180 partes por millón (ppm) durante los períodos glaciales más extremos, y subió hasta las 280ppm en las etapas más cálidas, pero esta cifra no había sido superada ninguna vez. En esos momentos, en el exterior del Laboratorio el aire contenía unas 350ppm de CO 2 , que es un valor sin precedentes en casi medio millón de años. Ver estos datos en la figura 13. 1.11.- Años ochenta del siglo XX Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 62. Notas sobre el Cambio Climático 1.11.- Años ochenta del siglo XX Figura 13.- Evolución de la temperatura media y la cantidad de CO2 . Fuente: Seed.Schlumberger PLC Valor actual Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 63. Notas sobre el Cambio Climático 1.11.- Años ochenta del siglo XX Figura 14.- Evolución de la temperatura y del CO2 desde 1850. Fuente: Investigación y Ciencia, Junio de 1989 Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 64. Notas sobre el Cambio Climático 1.11.- Años ochenta del siglo XX Figura 15.- Evolución de la producción anual de Carbono desde 1850. Fuente: Investigación y Ciencia, Junio de 1989 Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 65. Notas sobre el Cambio Climático 1.11.- Años ochenta del siglo XX En la actualidad, para la mayoría de los científicos hay una relación causa – efecto inequívoca entre el aumento de gases de efecto invernadero en la atmósfera, y un aumento de temperatura. Se considera que hay una evidencia incontestable de que se está produciendo un calentamiento adicional al ya conocido efecto invernadero “natural”, y que tiene un origen principal en la actividad humana (efecto invernadero “forzado”), estrechamente relacionada con el consumo de energía. Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 66. Notas sobre el Cambio Climático 1.12.- Algunos efectos del cambio climático Uno de los efectos más patentes, descubierto en los años cuarenta, pero no comunicado públicamente, es la fusión de los hielos del Ártico Figura 16 Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 67. Notas sobre el Cambio Climático 1.12.- Algunos efectos del cambio climático Un o de los efectos producidos por el calentamiento global es la fusión del permafrost, que afecta a grandes extensiones de terreno situadas en el norte de Eurasia y América Figura 16 Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 68. Notas sobre el Cambio Climático 1.12.- Algunos efectos del cambio climático La fusión del permafrost tiene consecuencias especialmente peligrosas, pues supone la liberación de grandes cantidades de CO 2 y C 4 H 4 a la atmósfera, agravando el efecto de invernadero. Otra consecuencia es la inestabilidad de los terrenos, que afecta a edificios, infraestructuras, líneas de costa, etc. Figura 16 Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 69. Notas sobre el Cambio Climático 1.12.- Algunos efectos del cambio climático
    • Un de los efectos que puede tener consecuencias potencialmente graves para la economía de muchas naciones es el ascenso del nivel de los mares, producido por dos causas principales:
    • Fusión de los hielos situados en tierra
    • Expansión del agua por el aumento de temperatura
    Figura 17a Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 70. Notas sobre el Cambio Climático 1.12.- Algunos efectos del cambio climático Un de los efectos que puede tener consecuencias potencialmente graves para la economía de muchas naciones es el ascenso del nivel de los mares, producido por dos causas principales: a) Fusión de los hielos situados en tierra b) Expansión del agua por el aumento de temperatura Figura 17b Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 71. Notas sobre el Cambio Climático 1.12.- Algunos efectos del cambio climático Un efecto inesperado es el aumento de riesgo de contraer enfermedades nuevas o modificadas, por ejemplo, la malaria Figura 18 Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 72. Notas sobre el Cambio Climático 1.12.- Algunos efectos del cambio climático
    • En la actualidad, se conocen con seguridad muchos fenómenos, especialmente en botánica y zoología, que por ser extremadamente sensibles a los cambios de temperatura, muestran una relación causa – efecto indudable con un calentamiento global. Los siguientes ejemplos son especialmente llamativos:
    • Pérdida de adaptación de especies vegetales a las condiciones climáticas de sus habitats corrientes. Al aumentar la temperatura media, los bosques situados en terrenos montañosos tienden a adaptarse ascendiendo a cotas superiores. Pero este proceso, de continuar un tiempo largo, está conduciendo a los bosques a asentarse sobre terrenos más pobres, con la consiguiente pérdida de masa arbórea.
    • b) Pérdida de sincronismo en los ciclos vitales de especies animales y vegetales relacionadas tróficamente. Por ejemplo, la eclosión de una larva debe coincidir de forma precisa con la disponibilidad de su alimento habitual. Cualquier adelanto o retraso en esa disponibilidad provocará una mortandad elevada por falta de alimento
    Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 73. Notas sobre el Cambio Climático 1.12.- Algunos efectos del cambio climático La fecha de floración de 385 plantas de Inglaterra, desde 1991 a 2000 se adelantó una media de 4,5 días respecto de la media de 1954 a 1990. En el cuadro inserto se ve el adelanto de la primera floración, que está muy adelantada en la década de 1990 Figura 19 Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 74. Notas sobre el Cambio Climático 1.12.- Algunos efectos del cambio climático Cambios fenológicos en especies vegetales y animales de la provincia de Barcelona Figura 20 Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 75. Notas sobre el Cambio Climático 1.12.- Algunos efectos del cambio climático El calentamiento en los bosques de robles de EEUU provoca el adelantamiento del brote de los botones de los robles. Las larvas de Operophtera brumata (alimento básico para el carbonero común) alcanzan ahora el máximo de biomasa 14 días antes que hace 25 años. Figura 21 Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 76. Notas sobre el Cambio Climático 1.12.- Algunos efectos del cambio climático Estas imágenes muestran la evolución de varios glaciares, situados en EEUU, Canadá y el Himalaya. Puede verse un retroceso muy importante de estos glaciares en menos de 100 años, que evidencia una fusión provocada por un aumento de la temperatura de la Tierra Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 77. Notas sobre el Cambio Climático 1.13.- El IPCC – Informes recientes En 1988 las Naciones Unidas establecen el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático para revisar la investigación pertinente. El IPCC muestra los datos de la influencia de los gases de efecto invernadero, pero desde el punto de vista de la energía (w/m2) que, absorbida por la atmósfera, calienta la Tierra. Esta influencia se denomina “forzamiento radiativo”, y los datos se pueden ver en la figura 22. Este forzamiento puede ser positivo o negativo. También se muestran las barras de incertidumbre, para el 90 % de confianza. Obsérvese que la incertidumbre no es excesiva para el CO2, O3, CH4, y CFC’s, pero es muy grande para los aerosoles antropogénicos Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 78. Notas sobre el Cambio Climático 1.13.- El IPCC – Informes recientes Figura 22.- Contribución de los GEI al efecto de invernadero “forzado”. Fuente: IPCC e Iy C , Octubre 2007 Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 79. Notas sobre el Cambio Climático 1.13.- El IPCC – Informes recientes Por otro lado, esta estimación del Grupo apunta a un calentamiento de 1,4-5.8 ºC para el año 2100. Durante el siglo XX se produjo un aumento de la temperatura de 0.6 ºC, cerca de la mitad de la cual se produjo a partir de 1970 . Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 80. Notas sobre el Cambio Climático 1.13.- El IPCC – Informes recientes Figura 23.- Evolución de la temperatura, nivel medio del mar y cubierta de nieve, desde 1850 a 2005. Fuente: IPCC Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 81. Notas sobre el Cambio Climático 1.13.- El IPCC – Informes recientes Figura 24.- Evolución de la temperatura global por zonas geográficas, desde 1970 a 2004. Fuente: IPCC Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 82. Notas sobre el Cambio Climático 2.- Efecto invernadero “natural” y “forzado” Vamos a suponer que el planeta Tierra no tuviese atmósfera de ningún tipo. En esas circunstancias, no habría ningún tipo de efecto de invernadero, y la temperatura media sería unos 33 ºC inferior a la actual (La temperatura media global es en la actualidad unos 15 ºC) El clima sería similar al del planeta Marte, y la vida sería prácticamente imposible, no solamente por la ausencia de oxígeno, sino por que las temperaturas serían excesivamente frías para la existencia de agua líquida en amplias áreas de la Tierra Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 83. Notas sobre el Cambio Climático 2.- Efecto invernadero “natural” y “forzado” Pero la Tierra tiene atmósfera, compuesta por diversos gases: oxígeno, nitrógeno, vapor de agua, CO2, CH4, SO2, O3, óxido nitroso, CFC’s, etc. De estos gases, el oxígeno y el nitrógeno son totalmente transparentes tanto a la luz de onda corta, como a la radiación de onda larga, y por tanto, no tienen ninguna influencia en la absorción de la energía de la radiación, luego no influyen en absoluto en el calentamiento de la Tierra. Si la atmósfera de la Tierra estuviese compuesta exclusivamente de oxígeno y nitrógeno, podríamos vivir, pero en condiciones muy precarias, porque la temperatura sería unos 33 ºC inferior a la actual (-16 ºC) Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 84. Notas sobre el Cambio Climático 2.- Efecto invernadero “natural” y “forzado” Por el contrario, son los otros gases los que mayor efecto invernadero producen, y por eso se les llama “gases de efecto invernadero”. Su cantidad se ha mantenido dentro de unos límites bastante estrechos desde como mínimo 750.000 años hasta la Revolución Industrial. Por ejemplo, antes de la Revolución Industrial, la cantidad de CO 2 en la Atmósfera era unas 290 ppm (0,029 %). De esta forma, su contribución al calentamiento de la Tierra (esos 33 ºC) ha sido prácticamente constante. A este calentamiento se le llama efecto de invernadero “natural”, y es un efecto que permite la existencia de vida en la Tierra. Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 85. Notas sobre el Cambio Climático 2.- Efecto invernadero “natural” y “forzado” A partir de la Revolución Industrial (finales del siglo XVIII), se ha producido un aumento notable de la cantidad de CO 2 (la cantidad actual es unos 350 ppm, es decir, un 0,035 %). Este aumento del gas ha producido un aumento paralelo de la temperatura, estimado en unos 0,6 ºC en los últimos 100 años. Hablamos por tanto de un efecto de invernadero “forzado” (“enhanced, en inglés). Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 86. Notas sobre el Cambio Climático 2.- Efecto invernadero “natural” y “forzado” Por lo tanto, debe quedar muy claro que cuando hablamos en la actualidad de los gases de efecto invernadero, y su influencia en el clima de la Tierra, hablamos del efecto invernadero “forzado”, puesto que es el efecto que puede desequilibrar el clima respecto de las condiciones a las que nos había llevado el efecto invernadero “natural”, y provocar así grandes cambios. Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 87. Notas sobre el Cambio Climático 2.- Efecto invernadero “natural” y “forzado” Aparentemente, el efecto invernadero “forzado” tiene una influencia sobre la temperatura media de la Tierra mucho menor que el efecto invernadero “natural”. Efectivamente, mientras que éste ha producido un aumento de unos 33 ºC, el primero solo ha producido un aumento de 0,6 ºC, Figura 25.- Comparación de los efectos de invernadero “natural” y “forzado Volver a Índice UPTC 10-01-2010 Aumento de temperatura producida por efecto invernadero natural Aumento de temperatura producida por efecto invernadero forzado 10 20 30 º C Tiempo de actuación del efecto invernadero natural: > 500.000 años Tiempo de actuación del efecto invernadero forzado: aprox. 150 años
  • 88. Notas sobre el Cambio Climático 2.- Efecto invernadero “natural” y “forzado” Pero el efecto invernadero “natural” ha estado actuando desde hace como mínimo 750.000 años en unas condiciones similares a las que ha habido en la Tierra hasta hace unos 150 años. Durante este período de tiempo tan largo, se han configurado por evolución natural darviniana muchas de las especies animales y vegetales que hay actualmente en le Tierra, incluyendo el hombre. También se han configurado la circulación global de los mares, las líneas de costa, y la mayoría de los perfiles finales de la orografía mundial, entre otros elementos principales de la configuración actual de la Tierra. Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 89. Notas sobre el Cambio Climático 2.- Efecto invernadero “natural” y “forzado” En solo 150 años de actuación del efecto invernadero “forzado”, no se pueden esperar cambios evolutivos en plantas y animales, puesto que la escala temporal de la evolución es mucho mayor. Por ello el auténtico peligro está en que las especies adaptadas a las condiciones reinantes antes de la industrialización no van a tener tiempo para adaptarse a las nuevas condiciones climáticas G randes cambios climáticos, elevación del nivel de los mares, modificación del régimen de lluvias, etc. que producirán a su vez grandes cambios en la distribución geográfica de las especies, llegándose incluso a la posible extinción de muchas de ellas. Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 90. Notas sobre el Cambio Climático 2.- Efecto invernadero “natural” y “forzado” El riesgo verdadero no reside tanto en la temperatura absoluta que se alcance en los próximos 100 - 200 años, como en el hecho de que se va a alcanzar en un período de tiempo extremadamente corto (considerado en una escala de tiempo evolutiva y geológica) Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 91. Notas sobre el Cambio Climático 2.- Efecto invernadero “natural” y “forzado” Hay otro aspecto importante del efecto invernadero que hay que considerar: ¿Qué aumento de temperatura de puede esperar de un aumento incontrolado de gases de efecto invernadero?. La respuesta a esta cuestión no es sencilla, pero se puede adelantar lo siguiente: Debido a que la cantidad de energía radiada al espacio por la Tierra depende de la cuarta potencia de la temperatura absoluta de la atmósfera (Ley de Stefan-Boltzmann), la velocidad de aumento de la temperatura se va reduciendo según aumenta la cantidad de gases de efecto invernadero, y con ellos la temperatura global. Este es un ejemplo de retroalimentación negativa, que asegura que no se puede llegar a producir un calentamiento desbocado Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 92. Notas sobre el Cambio Climático 2.- Efecto invernadero “natural” y “forzado” Como podemos ver en la figura 22, en la atmósfera existen otras sustancias diferentes de los gases de efecto invernadero, que afectan de forma muy importante al forzamiento radiativo de la Tierra; estas sustancias son los aerosoles de origen antropogénico. Por este motivo, el IPCC los incluye en su informe, en el que podemos ver que los aerosoles ofrecen un forzamiento negativo, pero que en la actualidad se conoce con una incertidumbre elevada. En consecuencia, el informe de IPCC muestra un forzamiento radiativo global que va de 0,5 w/m 2 a 2,5 w/m 2 . Es indiscutible que esta incertidumbre es muy grande. Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 93. Notas sobre el Cambio Climático 2.- Efecto invernadero “natural” y “forzado” Pero también es evidente que si siguiera aumentando la cantidad de CO 2 y el resto de gases de efecto invernadero antropogénico al ritmo actual, el forzamiento negativo de los aerosoles no será suficiente para compensar el forzamiento positivo de los gases citados, con un aumento de las temperaturas de consecuencias muy graves Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 94. Notas sobre el Cambio Climático 3.- Nociones básicas sobre el clima terrestre y los modelos matemáticos predictivos El clima de una zona geográfica se define como el tiempo meteorológico promediado a lo largo de un número de años, que por amplio acuerdo entre expertos se ha establecido en 30 años. Para el estudio del clima local hay que analizar los elementos del tiempo: la temperatura , la humedad , la presión , los vientos y las precipitaciones . De ellos, las temperaturas medias mensuales y los montos pluviométricos mensuales son los datos más importantes que normalmente aparecen en los gráficos climáticos. Hay una serie de factores fijos que pueden influir sobre estos elementos, y que podemos clasificar en dos grandes familias, tal como muestra la figura 26: - Factores ajenos a la Tierra - Factores terrestres Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 95. Notas sobre el Cambio Climático 3.- Nociones básicas sobre el clima terrestre y los modelos matemáticos predictivos Figura 26.- Factores que influyen en el clima Radiación solar Geometría Sol- Tierra Polvo interestelar Emisiones volcánicas Química atmosférica Reflectividad atmosférica Orogenia Reflectividad terreno Deriva continental Intercambio calor Atmósfera / Océanos Factores externos a la Tierra Factores de los océanos, atmósfera y terreno Clima de la Tierra Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 96. Notas sobre el Cambio Climático 3.- Nociones básicas sobre el clima terrestre y los modelos matemáticos predictivos La evolución de los elementos del clima, es decir, la temperatura , la humedad , la presión , los vientos y las precipitaciones a lo largo del tiempo tiene un carácter no lineal, es decir, las causas y los efectos no son proporcionales. Por otro lado, se dan interacciones entre las causas de fluctuación, de forma que el efecto correspondiente a una causa sirve de causa a otro efecto. Algunas de las interacciones conforman las denominadas retroalimentaciones, que pueden ser positivas y negativas Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 97. Notas sobre el Cambio Climático 3.- Nociones básicas sobre el clima terrestre y los modelos matemáticos predictivos Figura 27.- Esquema de las retroalimentaciones principales Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 98. Notas sobre el Cambio Climático 3.- Nociones básicas sobre el clima terrestre y los modelos matemáticos predictivos La figura 27 muestra las retroalimentaciones principales que se dan entre los elementos del clima. Esta figura nos permite ver la enorme dificultad que supone la simulación del clima, puesto que cada una de estas retroalimentaciones puede dar lugar a una deriva caótica que se irá transmitiendo al resto de retroalimentaciones Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 99. Notas sobre el Cambio Climático 3.- Nociones básicas sobre el clima terrestre y los modelos matemáticos predictivos Con estos condicionantes, la evolución en el tiempo de los elementos del clima se hace caótica (aquí a la palabra caótico significa impredecible en un plazo superior a unos pocos días), y se hace también extraordinariamente sensible a las condiciones iniciales. Por lo tanto, diferencias imperceptibles en las condiciones iniciales dan lugar a diferencias inmensas en los resultados observables en períodos de tiempo no muy largos. La consecuencia de todo esto es que no es posible predecir con exactitud las condiciones finales que un elemento del clima va a alcanzar en un período de tiempo determinado, a partir de unas condiciones iniciales determinadas . Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 100. Notas sobre el Cambio Climático 3.- Nociones básicas sobre el clima terrestre y los modelos matemáticos predictivos La forma de predecir el clima futuro se basa en la creación de sistemas de cálculo, llamados modelos matemáticos del clima, y se construyen sobre sistemas de ecuaciones diferenciales basadas en las leyes fundamentales de la física, la dinámica de fluidos, y la química. Para desarrollar un modelo, se divide el planeta en una cuadrícula de 3 dimensiones, se aplican las ecuaciones, y se evalúan los resultados. Los modelos matemáticos calculan los vientos, la transferencia de calor, el balance de radiación, la humedad relativa, la hidrología de superficie dentro de cada celda, y se evalúan las interacciones con las celdas adyacentes. La figura 28 muestra un esquema de un modelo matemático global. Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 101. Notas sobre el Cambio Climático 3.- Nociones básicas sobre el clima terrestre y los modelos matemáticos predictivos Figura 28.- Esquema del Modelo Atmosférico Global Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 102. Notas sobre el Cambio Climático 3.- Nociones básicas sobre el clima terrestre y los modelos matemáticos predictivos Por lo tanto, los modelos matemáticos del clima solo pueden predecir valores estadísticos, tales como el valor medio de la temperatura para una probabilidad determinada. Está claro que dada la inmensa cantidad de datos a tratar, y la complejidad de los cálculos, éstos se deben realizar en ordenadores muy potentes. Un aspecto importante de los nuevos modelos matemáticos es su tratamiento de la "amplificación" o efecto de retroalimentación entre diferentes efectos, en los que se producen más cambios en la atmósfera en respuesta al calentamiento iniciado por el cambio de dióxido de carbono, ver figura 14. Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 103. Notas sobre el Cambio Climático 3.- Nociones básicas sobre el clima terrestre y los modelos matemáticos predictivos Además de los procesos que dan lugar a la humedad y a las nubes, los nuevos modelos están empezando a tener en cuenta el papel que la vegetación, los bosques, praderas y cultivos juegan en el control de la cantidad de dióxido de carbono que realmente va a estar presente en la atmósfera. Junto con su papel de "sumideros" de dióxido de carbono, los distintos tipos de vegetación en la biosfera tienen más efectos sobre el clima. Las plantas calientan o enfrían el aire a su alrededor (a través de la reflexión y la absorción de la radiación solar y el proceso de evaporación), frenan la energía de los vientos superficiales, y toman y liberan humedad en el aire (lo que contribuye a alteraciones en el ciclo hidrológico). Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 104. Notas sobre el Cambio Climático 3.- Nociones básicas sobre el clima terrestre y los modelos matemáticos predictivos Por lo tanto, las predicciones que ofrecen los modelos del clima no pueden ser absolutas, sino probabilísticas (indican una tendencia de los valores medios a largo plazo, más de 30 años). Las predicciones no deben servir para plantear cuestiones fuera de las posibilidades propias de los modelos: por ejemplo, ¿qué temperatura media tendremos en la zona centro de España a finales del siglo XXI?. Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 105. Notas sobre el Cambio Climático 3.- Nociones básicas sobre el clima terrestre y los modelos matemáticos predictivos El modelo estimará un aumento de temperatura determinado, debido a que se conoce, aunque con bastante incertidumbre, el efecto de invernadero “forzado”, pero si durante la última década del siglo se produce una gran erupción volcánica (no tiene que necesariamente en España, además no hay forma de predecir este tipo de sucesos), la temperatura real que se mida en esa época tan lejana puede ser relativamente diferente de la predicción que hagamos en 2009 Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 106. Notas sobre el Cambio Climático 4.- Controversias sobre el cambio climático Sigue habiendo un grupo muy activo de personas, entre ellas algunos científicos, que presentan hipótesis y resultados de investigación, que parecen indicar que el cambio climático se debe a causas naturales, y no a la actividad humana, en concreto, a la combustión de combustibles fósiles, deforestación, etc. Se pueden encontrar, especialmente en Internet, muchos ejemplos de opiniones contrarias a lo que hemos venido exponiendo, es decir, las causas bien fundamentadas del efecto invernadero “natural” y el efecto invernadero “forzado”, así como su influencia en el clima. En lo que sigue se analizan algunos de estos ejemplos. Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 107. Notas sobre el Cambio Climático 4.- Controversias sobre el cambio climático En primer lugar, tenemos que conocer y distinguir los efectos de invernadero “natural” y “forzado” (ver punto 2). Como hemos visto en ese punto en la actualidad nuestro planeta se mantiene alrededor de 30° C más caliente que si no estuvieran presentes en la atmósfera los llamados gases de efecto invernadero. 4.1.- El CO2 no es el factor más importante del efecto invernadero, sino el vapor de agua 3) Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 108. Notas sobre el Cambio Climático 4.- Controversias sobre el cambio climático El vapor de agua es con mucho el más importante contribuyente al efecto invernadero “natural”. Calcular su contribución precisa es difícil, sobre todo porque los espectros de absorción de los diferentes gases de efecto invernadero se solapan hasta cierto punto. En algunos de estos solapamientos, la atmósfera absorbe ya el 100% de la radiación, lo que significa que la adición de más gases de efecto invernadero no puede aumentar la absorción a estas frecuencias específicas. 4.1.- El CO2 no es el factor más importante del efecto invernadero, sino el vapor de agua Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 109. Notas sobre el Cambio Climático 4.- Controversias sobre el cambio climático 4.1.- El CO2 no es el factor más importante del efecto invernadero, sino el vapor de agua Figura 29.- Contribución de las fuentes al efecto invernadero Volver a Índice UPTC 10-01-2010 Vapor de agua Nubes CO 2 25 50 % Resto de gases
  • 110. Notas sobre el Cambio Climático 4.- Controversias sobre el cambio climático 4.1.- El CO2 no es el factor más importante del efecto invernadero, sino el vapor de agua Volviendo a la tabla según figura 22, muestra la contribución de cada una de las fuentes al efecto invernadero “forzado”. Es muy importante comparar estos factores de forma individualizada, porque los efectos de los aerosoles producidos artificialmente compensan una elevada proporción del efecto invernadero producido por el resto de factores. Entonces, ¿por qué están los científicos del clima mucho más preocupados por el CO 2 que por el vapor de agua, hasta el punto de no hacer referencia alguna en gráficos como el de la figura 22?. Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 111. Notas sobre el Cambio Climático 4.- Controversias sobre el cambio climático 4.1.- El CO2 no es el factor más importante del efecto invernadero, sino el vapor de agua La respuesta tiene que ver el tiempo que persisten los gases de efecto invernadero en la atmósfera. Para el agua, el promedio es de sólo unos días. Esta rápida rotación significa que incluso si la actividad humana estuviera añadiendo o eliminando directamente grandes cantidades de vapor de agua (lo que no está sucediendo), no habría una lenta acumulación de vapor de agua, como si ocurre con el CO 2 . Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 112. Notas sobre el Cambio Climático 4.- Controversias sobre el cambio climático 4.1.- El CO2 no es el factor más importante del efecto invernadero, sino el vapor de agua El nivel de vapor de agua en la atmósfera está determinado principalmente por la temperatura, y cualquier exceso de vapor de agua se convierte rápidamente en agua líquida. El nivel de CO 2 está determinado por el balance entre las fuentes y los sumideros, y se tardarían cientos de años para que pudiera volver a los niveles pre-industriales, incluso si todas las emisiones fueran cortadas ahora mismo. Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 113. Notas sobre el Cambio Climático 4.- Controversias sobre el cambio climático 4.1.- El CO2 no es el factor más importante del efecto invernadero, sino el vapor de agua El metano sólo persiste durante cerca de una década antes de descomponerse. Otros gases, tales como los clorofluorocarburos (CFC’s), pueden persistir en la atmósfera durante cientos o incluso decenas de miles de años. Por molécula, su efecto de calentamiento es miles de veces mayor que el del CO 2 . (La producción de CFC’s en la actualidad está prohibida en la mayor parte del mundo, principalmente por sus propiedades como destructor de la capa de ozono, no por sus propiedades como generador de efecto invernadero) Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 114. Notas sobre el Cambio Climático 4.- Controversias sobre el cambio climático 4.1.- El CO2 no es el factor más importante del efecto invernadero, sino el vapor de agua Sin embargo, las cantidades globales de estos gases son muy reducidas. Incluso teniendo en cuenta la magnitud relativa de los efectos, el CO 2 sigue siendo responsable de dos tercios del calentamiento adicional causado por los gases de efecto invernadero emitidos como resultado de la actividad humana. Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 115. Notas sobre el Cambio Climático 4.- Controversias sobre el cambio climático 4.1.- El CO2 no es el factor más importante del efecto invernadero, sino el vapor de agua Por otro lado, el vapor de agua desempeñará un papel muy importante en los siglos venideros. Los modelos climáticos, con el respaldo de las mediciones por satélite, sugieren que la cantidad de vapor de agua en la alta troposfera (alrededor de 5 a 10 kilómetros de altitud) se duplicará de aquí a finales de este siglo, al ir aumentando las temperaturas. Ello se traducirá en aproximadamente el doble del calentamiento que habría en caso de que el vapor de agua se mantuviera constante Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 116. Notas sobre el Cambio Climático 4.- Controversias sobre el cambio climático 4.1.- El CO2 no es el factor más importante del efecto invernadero, sino el vapor de agua Los cambios en las nubes podrían conducir a una mayor amplificación del calentamiento, o a una reducción, ya que hay una gran incertidumbre acerca de este punto. En la jerga de la ciencia del clima, el vapor de agua es el resultado de una retroalimentación, pero no un forzamiento. A pesar de todo lo que se indicado, hay que reconocer que el informe de IPCC, ver figura 22, incluye los efectos del forzamiento radiativo de los aerosoles, con una incertidumbre tan grande que hace que el balance total de energía pueda ir de 0,5 hasta 2,5 w/m 2 . Esta amplitud hace pensar a algunos investigadores que es necesario continuar con las investigaciones, a fin de mejorar la fiabilidad de la predicción del modelo a un horizonte temporal de 90-100 años. Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 117. Notas sobre el Cambio Climático 4.- Controversias sobre el cambio climático 4.2.- Los gráficos no muestran una tendencia definida. Hay pocos datos para poder sacar conclusiones Hay muchas personas que manifiestan su desconcierto al observar los gráficos de evolución de las temperaturas globales correspondientes a los últimos cientos de años, por ejemplo, este comentario tomado de una web en Internet: “ Yo me considero un escéptico que trata de informarse, pero en cualquier lugar en el que busco un argumento para asegurar que existe de verdad el calentamiento global, o el efecto invernadero, veo gráficos que me dejan menos convencido de lo ya estaba antes”. Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 118. Notas sobre el Cambio Climático 4.- Controversias sobre el cambio climático 4.2.- Los gráficos no muestran una tendencia definida. Hay pocos datos para poder sacar conclusiones Los registros instrumentales directos de temperatura fiables llegan hasta los 150 años en el registro CRU, y hasta los 200 años en el registro NASA. Según esos registros, 2005 fue el año más cálido en el registro NASA, y fue el segundo más cálido, pero muy cercano al primero, en el registro CRU (Universidad de East Anglia), ver figura 30) Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 119. Notas sobre el Cambio Climático 4.- Controversias sobre el cambio climático 4.2.- Los gráficos no muestran una tendencia definida. Hay pocos datos para poder sacar conclusiones Figura 30.- Evolución de la temperatura global desde el año 1850. Fuente UCR de la Universidad de East Anglia, base para el IPCC Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 120. Notas sobre el Cambio Climático 4.- Controversias sobre el cambio climático 4.2.- Los gráficos no muestran una tendencia definida. Hay pocos datos para poder sacar conclusiones Por lo tanto, solo podemos decir que 1998 y 2005 fueron los años más cálidos desde por lo menos los últimos 150 años. Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 121. Notas sobre el Cambio Climático 4.- Controversias sobre el cambio climático 4.2.- Los gráficos no muestran una tendencia definida. Hay pocos datos para poder sacar conclusiones Hay otro tipo de medición directa de temperatura, que consiste en la medida de temperatura en pozos profundos. Nos dan lecturas de hasta hace 500 años. Se obtiene información de las tendencias en la temperatura en una escala de siglos, debido a que los pulsos de temperatura de los cambios climáticos a largo plazo se transmiten por la corteza hacia el interior de la Tierra Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 122. Notas sobre el Cambio Climático 4.- Controversias sobre el cambio climático 4.2.- Los gráficos no muestran una tendencia definida. Hay pocos datos para poder sacar conclusiones Figura 31.- Reconstrucción de las temperaturas globales desde 1500 Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 123. Notas sobre el Cambio Climático 4.- Controversias sobre el cambio climático 4.2.- Los gráficos no muestran una tendencia definida. Hay pocos datos para poder sacar conclusiones Mediante este método podemos ver que las temperaturas (ver figura 31) no han sido consistentemente tan altas como las actuales en el período de tiempo que el sistema nos permite analizar. Este modo de inferir las temperaturas superficiales nivela las fluctuaciones anuales, y las tendencias a corto plazo, de forma que no nos permite conocer directamente los datos de cada año individual. Pero si observamos el rango de las variaciones interanuales experimentadas en los últimos 500 años, es razonable rechazar que haya habido años individuales, incluso décadas enteras, que hayan estado muy por encima de los valores actuales Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 124. Notas sobre el Cambio Climático 4.- Controversias sobre el cambio climático 4.2.- Los gráficos no muestran una tendencia definida. Hay pocos datos para poder sacar conclusiones Es posible realizar reconstrucciones de las temperaturas habidas en períodos de tiempo muy anteriores, empleando “datos auxiliares”, tales como anillos de los árboles, sedimentos oceánicos, crecimiento de corales, capas en estalagmitas, etc. Las reconstrucciones existentes en la actualidad dan todas resultados diferentes, y a veces proporcionan una información global, y otras veces información local, acerca de los mil a dos mil últimos años. Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 125. Notas sobre el Cambio Climático 4.- Controversias sobre el cambio climático 4.2.- Los gráficos no muestran una tendencia definida. Hay pocos datos para poder sacar conclusiones Figura 32.- Reconstrucción de las temperaturas globales desde el año 1000 Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 126. Notas sobre el Cambio Climático 4.- Controversias sobre el cambio climático 4.2.- Los gráficos no muestran una tendencia definida. Hay pocos datos para poder sacar conclusiones La figura 32 muestra un gráfico con 10 reconstrucciones de las temperaturas globales en los últimos 1000 años. Las reconstrucciones más recientes son las curvas de color rojo. Podemos decir con confianza que la temperatura en nuestra época actual es la más alta experimentada en los último 1.000 años Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 127. Notas sobre el Cambio Climático 4.- Controversias sobre el cambio climático 4.2.- Los gráficos no muestran una tendencia definida. Hay pocos datos para poder sacar conclusiones El único otro candidato para un período de temperatura más elevada que la actual, en un período que se remonta a través de todo el Holoceno (~ 10.000 años antes del presente), es el llamado “Óptimo Climático del Holoceno”, y sucedió hace unos 8.000 años Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 128. Notas sobre el Cambio Climático 4.- Controversias sobre el cambio climático 4.2.- Los gráficos no muestran una tendencia definida. Hay pocos datos para poder sacar conclusiones El único otro candidato para un período de temperatura más elevada que la actual, en un período que se remonta a través de todo el Holoceno (~ 10.000 años antes del presente), es el llamado “Óptimo Climático del Holoceno”, y sucedió hace unos 8.000 años Figura 33.- Reconstrucción de las temperaturas globales desde hace 12.000 años Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 129. Notas sobre el Cambio Climático 4.- Controversias sobre el cambio climático 4.2.- Los gráficos no muestran una tendencia definida. Hay pocos datos para poder sacar conclusiones No se sabe exactamente que temperaturas se alcanzaron, porque cuanto más atrás en el tiempo tratamos de ver, mayores son las incertidumbres. Aun así, el “Óptimo Climático del Holoceno” se ha considerado de forma cautelar como casi tan cálido, o incluso más cálido que el presente. Esta conclusión está empezando a parecer menos probable, ya que se ha determinado que las temperaturas anómalas de esa época se limitaron en realidad al hemisferio norte y se produjeron sólo en los meses de verano. Por lo tanto, podemos razonablemente creer que la temperatura media actual es más elevada que en cualquier otro momento en un período de al menos los últimos 10.000 años. Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 130. Notas sobre el Cambio Climático 4.- Controversias sobre el cambio climático 4.3.- Los incrementos de temperatura experimentados han sido muy pequeños, de solo unas pocas décimas de grado Las cifras de temperatura de las que informan los institutos de investigación, y por lo tanto, los medios de comunicación, son cifras medias (media aritmética, calculadas con conjuntos de datos muy grandes). En el punto 4.6 se explica la fiabilidad de los datos de temperatura global que proporciona el IPCC Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 131. Notas sobre el Cambio Climático 4.- Controversias sobre el cambio climático 4.3.- Los incrementos de temperatura experimentados han sido muy pequeños, de solo unas pocas décimas de grado Aunque esto sea una trivialidad, hay que recordar que la media aritmética cambia mucho menos que el cambio que experimenten los datos de origen. Por este motivo, la media se considera un “estimador robusto” en Estadística. Es decir, para que la temperatura media entre dos años determinados se incrementa en 0,1 ºC, hace falta que la temperatura de muchos días individuales se incremente varios grados. Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 132. Notas sobre el Cambio Climático 4.- Controversias sobre el cambio climático 4.3.- Los incrementos de temperatura experimentados han sido muy pequeños, de solo unas pocas décimas de grado a) El incremento de temperatura se concentra en los 365 días del año. Bastaría un aumento diario de 0,1 ºC para obtener el aumento de la media anual señalado. Los efectos en los seres vivos serían relativamente pequeños. b) El incremento de temperatura se concentra en uno solo de los días del año. Haría falta un aumento de 36 ºC en ese día concreto para obtener el aumento de la media anual señalado. Los efectos en los seres vivos serían catastróficos (ese día habría una temperatura máxima de unos 60 ºC) Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 133. Notas sobre el Cambio Climático 4.- Controversias sobre el cambio climático 4.3.- Los incrementos de temperatura experimentados han sido muy pequeños, de solo unas pocas décimas de grado c) Supongamos que el aumento de temperatura se da en los 30 días de un mes cualquiera. Haría falta un aumento de unos 2 ºC cada uno de los días de ese mes para alcanzar el aumento citado de 0,1 ºC. La conclusión que debemos tener muy presente es que aunque el aumento de temperatura media durante los últimos 100 años haya sido de 0,6 ºC, tiene n que haber se dado muchos días (o muchas temporadas enteras) en los que la temperatura ha tenido que ser muy elevada (varios grados por encima de la media). Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 134. Notas sobre el Cambio Climático 4.- Controversias sobre el cambio climático 4.4.- No se notan los efectos del hipotético cambio climático en las temperaturas actuales El clima tiene un comportamiento caótico, en el que intervienen diversos factores o causas de variabilidad, así como las interacciones entre éstos. También hemos visto en los puntos 1 y 3, en el sistema dinámico que constituye el clima, la relación causa-efecto entre fenómenos individuales queda hasta cierto punto enmascarada por el resto de factores de influencia, así como por sus interacciones, y no es posible predecir a simple vista la evolución futura del sistema. Es decir, hace falta una base matemática (estadística) que nos permita determinar si existe tendencia al aumento de temperaturas Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 135. Notas sobre el Cambio Climático 4.- Controversias sobre el cambio climático 4.4.- No se notan los efectos del hipotético cambio climático en las temperaturas actuales En Estadística la determinación de cualquier parámetro va íntimamente relacionada con una probabilidad. Por este motivo, la forma en que el IPCC comunica sus resultados suele tener la forma siguiente: “Con el 90 % de probabilidad, el aumento de temperatura experimentado en los últimos 100 años se debe a ………”. Este tipo de afirmaciones se realiza necesariamente mediante cálculos estadísticos que deben estar acordados entre los científicos involucrados , puesto que es imposible obtener conclusiones obvias (“a simple vista”) de los gráficos . Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 136. Notas sobre el Cambio Climático 4.- Controversias sobre el cambio climático 4.4.- No se notan los efectos del hipotético cambio climático en las temperaturas actuales La figura 34 muestra con mayor detalle la evolución de la temperatura y del CO 2 desde 1875 hasta 1990. Podemos ver que los 50 años transcurridos desde 1925 hasta 1975 no muestran una tendencia evidente (es decir, a “simple vista”) de aumento de temperaturas. Pero podemos ver que el CO2 ha aumentado y ha seguido ejerciendo su efecto de invernadero durante todas esas décadas. ¿Cómo podemos conciliar estos datos, aparentemente contradictorios? Figura 34.- Evolución de las temperaturas globales y el CO 2 desde 1875 Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 137. Notas sobre el Cambio Climático 4.- Controversias sobre el cambio climático 4.4.- No se notan los efectos del hipotético cambio climático en las temperaturas actuales Los científicos del IPCC hacen uso de técnicas estadísticas, que permiten determinar la presencia de una tendencia en los datos, y que esa tendencia esta correlacionada con un factor de influencia (por ejemplo, el CO 2 ), para una cierta probabilidad. ATENCIÓN, en los estudios sobre el clima, y la predicción de sus evolución, no se puede recurrir a la observación “a simple vista” de los datos gráficos. Cualquier conclusión debe tener una expresión estadística. Esto es válido incluso para períodos aparentemente tan claros como los años transcurridos entre 1890 y 1930. Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 138. Notas sobre el Cambio Climático 4.- Controversias sobre el cambio climático 4.4.- No se notan los efectos del hipotético cambio climático en las temperaturas actuales Hay razones matemáticas que permiten afirmar que el efecto de invernadero actuó entre 1930 y 1970 con el mismo grado de seguridad que el experimentado entre 1890 y 1930. Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 139. Notas sobre el Cambio Climático 4.- Controversias sobre el cambio climático 4.4.- No se notan los efectos del hipotético cambio climático en las temperaturas actuales ATENCIÓN, hay que evitar el error de sacar conclusiones acerca de variaciones de temperatura experimentadas a muy corto plazo. Por ejemplo, en la figura 34 podemos ver que la temperatura media global alcanzada en el año 1914 descendió 0,5 ºC en 1916. ¿Significa esto que el efecto invernadero dejó de actuar en esos dos años?. No, simplemente en esos dos años actuaron de forma impredecible el resto de factores que influyen en el clima, y sus interacciones, de forma que se obtuvieron las temperaturas citadas. Podemos comprobar esto porque esos 0,5 ºC se recuperan en los 4 años siguientes. Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 140. Notas sobre el Cambio Climático 4.- Controversias sobre el cambio climático 4.4.- No se notan los efectos del hipotético cambio climático en las temperaturas actuales ¿Qué explicación puede tener la evolución de las temperaturas experimentadas en los últimos 4 años, a pesar de que el efecto invernadero “forzado” sigue actuando?, ¿porqué se ha producido este “enfriamiento”?. Figura 35.- Evolución de las temperaturas globales desde 1986 hasta 2008. Fuente UCR Universidad de East Anglia. Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 141. Notas sobre el Cambio Climático 4.- Controversias sobre el cambio climático 4.4.- No se notan los efectos del hipotético cambio climático en las temperaturas actuales ATENCIÓN, no cometer el error de tratar de obtener información “a simple vista” de un gráfico, pero sobre todo a corto plazo. Hay factores que influyen en el clima, que tienen un grado de influencia similar al del efecto invernadero “forzado”, y, por lo tanto, dependiendo de la situación particular de cada uno de esos factores, y de sus interacciones y retroalimentaciones, puede suceder que el efecto de invernadero “forzado” quede enmascarado a corto plazo Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 142. Notas sobre el Cambio Climático 4.- Controversias sobre el cambio climático 4.5.- Ha habido épocas en las que la cantidad de CO2 ha sido superior a la actual – Confusión de las escalas temporales Figura 36.- Evolución de la composición de la atmósfera Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 143. Notas sobre el Cambio Climático 4.- Controversias sobre el cambio climático 4.5.- Ha habido épocas en las que la cantidad de CO2 ha sido superior a la actual – Confusión de las escalas temporales Figura 37.- Evolución de las temperaturas a lo largo de las eras geológicas Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 144. Notas sobre el Cambio Climático 4.- Controversias sobre el cambio climático 4.5.- Ha habido épocas en las que la cantidad de CO2 ha sido superior a la actual – Confusión de las escalas temporales En una escala temporal astronómica y geológica (desde centenares de miles a centenares de millones de años), lo que haya ocurrido en el pasado ha conformado la Tierra tal como es, pero lo que pueda llegar a ocurrir en esa escala temporal es una cuestión puramente académica. O dicho de otro modo, no afecta en absoluto al Género Humano, porque éste no tiene ninguna posibilidad de acción, bien preventiva o correctiva. Lo que nos debe preocupar es lo que pueda ocurrir en una escala temporal en la que el Género Humano pueda “hacer algo”, y por lo tanto, la escala temporal pertinente es del orden de los 100 a 1000 años. Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 145. Notas sobre el Cambio Climático 4.- Controversias sobre el cambio climático 4.6.- ¿Qué fiabilidad tienen los datos que proporciona el IPCC?. El sistema “peer reviewed” Todo el trabajo de investigación, y los datos que publica el IPCC, se realizan en un entorno de trabajo “peer reviewed”. Esta expresión significa, entre otras cosas, lo siguiente: * Todos los trabajos que publica el IPCC se revisan antes de su publicación por personas que están al mismo nivel científico, o superior, que las personas que realizan esos trabajos. * Tanto las personas que realizan los trabajos, como las personas que los revisan, tienen necesariamente que haber publicado trabajos sobre la materia en cuestión, en publicaciones del máximo nivel científico mundial, y que se caracterizan por admitir a publicación solo aquellos trabajos que superen una revisión por personas que estén al mismo nivel, o superior, que los proponentes de los trabajos. Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 146. Notas sobre el Cambio Climático 4.- Controversias sobre el cambio climático 4.6.- ¿Qué fiabilidad tienen los datos que proporciona el IPCC?. El sistema “peer reviewed” El entorno de trabajo “peer reviewed” se ha ido desarrollando de forma paulatina, con objeto de medir la productividad de las personas que trabajan en la producción de conocimiento científico y la calidad del trabajo realizado. En la actualidad, este sistema abarca a todas las facetas de la creación científica. En los asuntos referentes al efecto invernadero, cambio climático y sus efectos, constituye una garantía de honestidad y alto nivel científico, por lo cual es razonable confiar en su fiabilidad. Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 147. Notas sobre el Cambio Climático 4.- Controversias sobre el cambio climático 4.6.- ¿Qué fiabilidad tienen los datos que proporciona el IPCC?. El sistema “peer reviewed” La figura se ha tomado de J. Hansen y S. Lebedeff, Journal of Geophysical Research, noviembre 1987.(se accede desde NASA, Goddard Institute for Space Studies, http://pubs.giss.nasa.gov/docs), y muestra la red de estaciones meteorológicas, repartidas por todo el mundo. Las zonas cuadradas tienen un tamaño aproximado de 2.500 x 2.500 Km. Queda claro que hay estaciones en cualquier parte del Mundo, incluso en los océanos Figura 38.- Distribución de las estaciones de toma de temperatura terrestre. Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 148. Notas sobre el Cambio Climático 4.- Controversias sobre el cambio climático 4.6.- ¿Qué fiabilidad tienen los datos que proporciona el IPCC?. El sistema “peer reviewed” Las fuentes de datos son los registros históricos, que llegan hasta aprox. 1850. Dado que en el pasado las estaciones tenían diseños variados, y la técnica de toma de datos era también muy variable, se ha realizado un inmenso trabajo de normalización de los datos, a fin de conseguir un conjunto de datos fiable. Estos datos se han publicado en un sistema “peer reviewed”, y se pueden consultar en Global Historical Climatology Network (Peterson and Vose, 1997 y 1998), United States Historical Climatology Network (USHCN) data, y SCAR (Scientific Committee on Antarctic Research). Además de las medidas realizadas en estaciones terrestres, desde hace algunas décadas se incluyen los datos de medidas de temperatura estratosférica y troposférica realizadas por satélites Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 149. Notas sobre el Cambio Climático 5.- Resumen final Muchos científicos y muchas instituciones científicas de renombre, entre ellas muchas universidades de todo el mundo, han trabajado intensamente desde el siglo XIX, para tratar de explicar el fenómeno conocido como efecto de invernadero “natural”, que mantiene una temperatura media de la Tierra que hace posible la vida, tal como la conocemos. En la actualidad, se dispone ya de una teoría que explica perfectamente el fenómeno, y que es aceptada de forma abrumadoramente mayoritaria por los científicos de todo el mundo. Se ha comprobado que hay una correlación muy estrecha entre las predicciones de esta teoría y los datos de medidas realizadas durante más de 150 años en todo el mundo, así como con los datos de temperatura que se han podido elaborar mediante sistemas complementarios, hasta alcanzar un período de tiempo mínimo de 500.000 años. Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 150. Notas sobre el Cambio Climático 5.- Resumen final Esta teoría es válida no solo para la Tierra, sino que se aplica de forma habitual en las investigaciones de las atmósferas de otros planetas, y de la correlación con sus condiciones climáticas. Hacia los años treinta del siglo XX, se disponía ya de una versión de la teoría citada, correcta en líneas generales, aunque incompleta. Hacia esa época, se planteó la posibilidad de que los gases que se emiten a la atmósfera como resultado de la actividad económica, pudieran desequilibrar el efecto de invernadero natural, y provocar efectos climáticos imprevisibles. Se habla ya de un efecto invernadero “forzado” (“enhanced” en inglés). Este efecto está provocado por la emisión a la atmósfera de unos gases producidos en la generación de energía al quemar los combustibles fósiles, la deforestación y el cambio de uso de los terrenos. Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 151. Notas sobre el Cambio Climático 5.- Resumen final ATENCIÓN: Debe quedar muy claro que el impulso para investigar en este nuevo campo no provino en un principio de un conocimiento preciso de la correlación entre las temperaturas globales medidas, y la abundancia de gases de efecto invernadero antropogénicos, Esos datos eran conocidos con poca precisión en esa época, y no existía un conocimiento matemático suficiente para establecer la presencia de tendencias definidas entre datos con comportamiento tan variable como los del clima. En 2009 se sigue investigando intensamente para refinar los modelos matemáticos predictivos, a fin de aclarar si las predicciones que hace la teoría para un horizonte temporal de 90-100 años muestran una correlación aceptable con las temperaturas medidas según avanza el tiempo. Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 152. Notas sobre el Cambio Climático 5.- Resumen final El IPCC predice unas temperaturas globales en 2100 con un abanico muy amplio. La razón principal es el desconocimiento sobre la eficacia de las medidas que se están tomando para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Si las medidas no son efectivas, las emisiones resultantes serán altas (curva negra), y el aumento de temperatura respecto de 2000 será de unos 7 ºC. Si las medidas en curso son muy efectivas, las emisiones resultantes serán bajas (curva verde), y el aumento de temperatura respecto de 2000 será de unos 3 ºC. Volver a Índice UPTC 10-01-2010
  • 153. Notas sobre el Cambio Climático 5.- Resumen final 3 ºC no parece una cifra muy exagerada. Pero como vimos en el punto 4.3, para que la media aumente 3 ºC, debe haber temporadas enteras con aumentos puntuales de 4 ºC o más. Cuesta imaginarse la vida en ciudades como Madrid con temperaturas superiores a 45 ºC a la sombra. Por todo esto, no nos podemos escudar en que no disponemos de información con certidumbre absoluta, cosa que nunca llegaremos a tener. Tampoco nos podemos escudar en una postura de esperar y ver, o de esperar un milagro, y que los aerosoles antropogénicos contrarresten totalmente el forzamiento radiativo positivo de los gases de efecto invernadero en el año 2100, o que una hipotética glaciación nos salve en un final cinematográfico. Hay que reducir de forma drástica las emisiones de los gases de efecto invernadero ya. Volver a Índice UPTC 10-01-2010