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ÍNDICE
1.- Introducción
2.- Investigaciones tempranas
3.- La luz, radiación electromagnética
4.- La absorción de la energía de la luz por los gases
5.- El efecto de invernadero
6.- Un aspecto inesperado del Efecto Invernadero
7.- Los GEI*: origen y evolución
8.- Aceleración de la concentración del CO2
9.- Lo esencial del Seminario
* GEI: Gases de efecto de invernadero
www.universidadpopularc3c.es
Curso 2022-2023
Seminario sobre el Cambio Climático
Jornada 1. El efecto de invernadero
19-11-2022
ÍNDICE
1.- El Efecto de Invernadero
2.- El Calentamiento Global
3.- Reducción de emisiones de GEI *
4.- La Energía y el cambio Climático
(2 sesiones)
* GEI: Gases de efecto de invernadero
www.universidadpopularc3c.es
Curso 2022-2023
Seminario sobre el Cambio Climático
Hoy en día nos encontramos
en una situación crítica para
avanzar de forma decidida
hacia una Sociedad y
Economía descarbonizadas.
Para tomar medidas de calado tenemos que apoyarnos en razones de
peso: estamos convencidos de que un seminario sobre el cambio
climático nos permitirá aclarar muchas ideas.
Hay un acuerdo muy amplio
entre los científicos del Clima
sobre la situación actual:
Se ha perdido mucho tiempo
y tenemos que acelerar el
proceso para recuperarlo.
P-1 Pág. 1/6
19-11-2022
¿Por qué este seminario ahora?
Volver a Índice
Tenemos que conseguir reducir a
cero las emisiones de gases de
efecto invernadero para el año 2050.
El cambio climático es más difícil de resolver
que cualquier pandemia, pero, si no lo hacemos,
los efectos negativos serán mucho peores que
los de COVID 19.
Hay carencias y deficiencias en la sociedad
mundial, que obstaculizan la acción, y van a
agravar las consecuencias, si no somos capaces
de resolverlas a tiempo.
Hace 7 años se firmo el acuerdo de
París, pero su puesta en práctica es
demasiado lenta.
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19-11-2022
Introducción
Volver a Índice
P-1 Pág. 3/6
19-11-2022
Documentación general
- Un texto de física que incluya
secciones sobre Calor y
Electromagnetismo
- Un texto de estadística general
Documentación específica
- Un texto de divulgación sobre
climatología
- Se recomienda especialmente: “La
Tierra herida”, de M. Delibes
- Se recomienda:
- http://www.realclimate.org
- https://ustednoselocree.com
- https://www.aemet.es/es/portada
Bibliografía
Volver a Índice
P-1 Pág. 4/6
19-11-2022
Documentos de especial interés:
- Cristina Monge, profesora Sociología Univ.
Zaragoza. Artículos en Diario El País.
https://elpais.com/autor/cristina-monge-lasierra/
Introducción
P-1 Pág. 5/6
19-11-2022 Volver a Índice
Una Ley de Cambio Climático y Transición Energética ha sido
aprobada y va poniéndose en práctica de forma gradual.
El objetivo de esta Ley es ayudar a España a cumplir con sus
compromisos internacionales en la lucha contra el cambio
climático.
Alcanzar “antes de 2050” la “neutralidad climática”:
España solo podrá emitir los gases de efecto invernadero que
puedan ser absorbidos por los sumideros, por ejemplo, los
bosques).
Para ello, la norma establece una serie de metas intermedias y
de medidas concretas
Introducción
La Ciencia se encarga
de descubrir las
causas de esos
fenómenos
Climáticos
Biosfera
Geofísicos
Geoquímicos
Efectos
Observados
Introducción
La Ciencia establece
leyes fundamentales de
la Naturaleza
La Ciencia hace
predicciones
Se realizan experimentos
/observaciones para
contrastar las
predicciones
Resultados
compatibles
Modificar hipótesis
NO
Ejemplo: Mendelejev
Tabla Periódica
P-1 Pág. 6/6
19-11-2022 Volver a Índice
Un enigma conocido desde
la antigüedad: El
enfriamiento extraordinario
que sufre la Tierra por la
noche, en los desiertos y
otros lugares con muy poca
humedad en el aire.
En un punto del Sahara se
han registrado en un mismo
día temperaturas de – 0,5 C y
+ 37,5 C
Investigaciones tempranas
P-2 Pág. 1/11
19-11-2022 Volver a Índice
¿Qué pasa en los desiertos
para que se produzca ese
enfriamiento nocturno tan
intenso?
En 1824 Fourier publica un estudio titulado
"Observaciones generales sobre la
temperatura del globo terrestre y los espacios
planetarios“.
Explicación de Fourier: 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 que se observa en los desiertos.
P-2 Pág. 2/11
19-11-2022
Jean Baptiste Joseph Fourier
Volver a Índice
El trabajo de Fourier se publicó unos 25 años
después de que Herschell descubriera la
radiación infrarroja
Investigaciones tempranas
Los 3 termómetros paralelos a las bandas de color indican una temperatura
superior a la del termómetro perpendicular a las bandas, que mide la temperatura
ambiente.
El termómetro de la derecha está situado fuera de las bandas de color, y muestra
una temperatura correspondiente a una “luz” desconocida, que en aquella época
se llamó “rayos caloríficos”. Ahora se denomina “radiación infrarroja”.
P-2 Pág. 3/11
19-11-2022 Volver a Índice
Investigaciones tempranas
http://sac.csic.es/astrosec
undaria/es/proyectos_con
_unesco/dia_internacional
_de_la_luz_2018/Herschel
Cas.pdf
En 1800, William Hershel
descubre la radiación infrarroja.
Para ello utilizó un dispositivo
experimental según el esquema
siguiente.
Termómetros
Había descubierto que ciertos gases, entre ellos:
- Vapor de agua
- CO2
Son parcialmente opacos a lo que entonces se
llamaba “rayos caloríficos”.
Relacionó, de forma cualitativa, el freno al
enfriamiento de la atmósfera con la presencia
de estos gases, que interfieren con la radiación
que escapa de la Tierra y atraviesa la
atmósfera.
P-2 Pág. 4/11
19-11-2022
John Tyndall
Volver a Índice
En 1862, el científico irlandés John Tyndall describió
de forma intuitiva la clave de lo que acabaría
llamándose “efecto de invernadero”.
Investigaciones tempranas
En 1837 Siméon Poisson publicó “Teoría
matemática del calor”. Esta teoría es muy similar a
la que se ha desarrollado por los científicos mucho
más tarde!
Ahora queda más claro lo que sucede en los
desiertos:
El “efecto de invernadero” está atenuado, como
había intuido Fourier, debido a la escasez de
vapor de agua en la atmósfera.
P-2 Pág. 5/11
19-11-2022 Volver a Índice
Investigaciones tempranas
Por analogía, este freno al
enfriamiento nocturno se
llama “efecto de invernadero”,
puesto que produce un efecto
similar al del vidrio de los
invernaderos.
En su época ya se conocía de forma
cuantitativa la absorción de energía radiante
por algunos gases, y pensó que las
glaciaciones se podrían haber producido por
una reducción temporal de ese efecto.
P-2 Pág. 6/11
19-11-2022
Svante Arrhenius
Volver a Índice
Hacia mil ochocientos noventa y tantos,
intervino en una de las controversias de
la época acerca de las causas de la eras
glaciales.
Investigaciones tempranas
Energía Transmitida:
70-75 %
Viaje de la radiación desde
las capas altas de la atmós-
fera hasta el suelo
Viaje de la radiación desde
el suelo hasta las capas
altas de la atmósfera
Energía Transmitida:
15-30 %
Energía Absorbida:
25-30 %
Energía Absorbida:
70-85 %
Longitud de onda:
0,2-3,5 μm (UV-Visible)
Longitud de onda:
4-70 μm (Infrarrojo)
Atmósfera
Efecto de Invernadero
(Explicación Esquemática de Arrhenius)
SOL
Luz del Sol. “Cuerpo ne-
gro” radiando a 6500 C
Al llegar al suelo, la energía
se transforma: calienta el
suelo, y éste emite en onda
más larga (infrarrojo)
Volver a Índice
El suelo radia como un
“Cuerpo negro” a 15 C
P-2 Pág. 7/11
19-11-2022
El Efecto de Invernadero es un freno al flujo de la
energía que emite la Tierra hacia el espacio, debido
a la presencia de ciertos gases (GEI),
principalmente CO2.
P-2 Pág. 8/11
19-11-2022 Volver a Índice
Investigaciones tempranas
Conclusiones principales de S. Arrhenius
El freno al flujo de energía de la Tierra hacia el
espacio supone un freno al enfriamiento natural
que sufriría la Tierra si no hubiera GEI en la
atmósfera.
Freno al enfriamiento = Calentamiento
Si se redujera a la mitad la cantidad
de CO2 presente en la atmósfera, la
temperatura media de la Tierra
bajaría entre 4 y 5 C.
Volver a Índice
Pero también se puede deducir otra
consecuencia:
Si se doblara la cantidad de CO2 en
la atmósfera, la temperatura media
de la Tierra subiría entre 5 y 6 C.
P-2 Pág. 9/11
19-11-2022
Investigaciones tempranas
Conclusiones principales de S. Arrhenius
¿Es el efecto de invernadero
“beneficioso” o “perjudicial”?
Efecto de invernadero “Natural”
En ausencia de Gases de Efecto
de Invernadero (GEI), la
temperatura media de la Tierra
sería unos 32 C inferior a la actual
(aprox. -17 C)
A finales del siglo XIX se podía
afirmar que el “Efecto Invernadero”
existente en esa época era
imprescindible para el
sostenimiento de la vida en la
Tierra.
Pero en la actualidad nos preocupa el efecto
invernadero intensificado, como veremos en el
punto 5.
P-2 Pág. 10/11
19-11-2022 Volver a Índice
Investigaciones tempranas
Efecto de Invernadero
(Esquema “sin atmósfera” - 1990
Volver a Índice
El suelo radia como
un “Cuerpo Negro” a
15 C
P-2 Pág. 11/11
19-11-2022
Artículo de noviembre
1990
Autor: Alto cargo
técnico de una de
las más importantes
compañías petrolífe-
ras mundiales.
Efecto de Invernadero
(Esquema “sin atmósfera” - 1990
Volver a Índice
El suelo radia como
un “Cuerpo Negro” a
15 C
P-2 Pág. 11/11
19-11-2022
Artículo de noviembre
1990
Autor: Alto cargo
técnico de una de
las más importantes
compañías petrolífe-
ras mundiales.
Newton realizó el experimento
de dispersión de la luz
“blanca” del Sol por un prisma.
Concluyó que la luz del Sol
está compuesta por la mezcla
de luces de distintos colores
Luz del Sol
incidente
Dispersión de la luz por un
prisma (experimento de Newton)
P-3 Pág. 1/5
19-11-2022 Volver a Índice
La luz, radiación electromagnética
El esquema del P-2. Pág. 7 muestra el papel esencial que juega
la energía que recibimos del Sol en el efecto Invernadero.
Energía de la luz: obedece a la ley de
Planck (principio fundamental de la
mecánica cuántica)
E = hv
E = Energía
h = constante de Planck
v= frecuencia de la luz
En la actualidad se considera que la luz
tiene una naturaleza dual:
- Es una onda electromagnética
- Es una emisión de partículas
elementales (fotones)
La luz como una onda
electromagnética:
- Una onda en un campo magnético en
fase con una onda en un campo
eléctrico.
- Ambos campos son perpendiculares
entre si
Observar: La longitud de onda λ =
inverso de la frecuencia
P-3 Pág. 2/5
19-11-2022 Volver a Índice
La luz, radiación electromagnética
Espectro electromagnético completo
P-3 Pág. 3/5
Luz Visible
Volver a Índice
La luz, radiación electromagnética
Escala
logarítmica
F = σT4 (Cuerpo Negro)
En esta fórmula tenemos:
F= Potencia emisiva hemisférica total (w/m2)
σ = 2π5kb
4/(15c2h3) ͌ 5,67x10-8wm-2K-4
kb= Constante de Boltzmann
c = Velocidad de la luz
h= Constante de Planck
Ley de Stefan-Boltzmann
Algunas cuestiones
fundamentales
Potencia emisiva superficial de una superficie real
E = ε.σT4
En esta fórmula tenemos:
E= Potencia emisiva superficial (w/m2)
ε = emisividad de la superficie w/m2
Volver a Índice
P-3 Pág. 4/5
19-11-2022
La luz, radiación electromagnética
P-3 Pág. 5/5
19-11-2022 Volver a Índice
La luz, radiación electromagnética
Espectro de radiancia de un cuerpo a varias temperaturas
Calculador de espectro de radiancia:
https://www.spectralcalc.com/blackbody_calculator/blackbody.php
-15 C
15 C
30 C
1000 C
Volver a Índice
La luz tiene dos formas de interacción con la materia:
a) Interacción en el nivel atómico:
Captura de la energía por un electrón de un átomo y salto a un nivel de
energía diferente.
b) Interacción en el nivel molecular:
Una o varias moléculas completas capturan la energía de la luz y
modifican su estado vibratorio
Absorción de la energía de la luz por los gases
La captura se realiza solo para unas energías correspondientes a unas
frecuencias perfectamente definidas, pero no a otras - Resonancia
P-4 Pág. 1/5
19-11-2021
Por lo que respecta al “Efecto Invernadero”, la interacción de mayor
relevancia se da en el nivel molecular.
La radiación incide sobre una molécula del gas, y es absorbida,
originando vibraciones de los átomos constituyentes.
La energía absorbida se transforma en un aumento de la temperatura del
gas, que emite una radiación con la misma frecuencia que la radiación
incidente.
Absorción y emisión de radiación
infrarroja (ejemplo para el H2O)
Cada uno de los
modos de vibración
tiene una frecuencia
propia
P-4 Pág. 2/5
19-11-2022 Volver a Índice
Absorción de la energía de la luz por los gases
Energía Transmitida:
70-75 %
Viaje de la radiación desde
las capas altas de la atmós-
fera hasta el suelo
Viaje de la radiación desde
el suelo hasta las capas
altas de la atmósfera
Energía Transmitida:
15-30 %
Energía Absorbida:
25-30 %
Energía Absorbida:
70-85 %
Longitud de onda:
0,2-3,5 μm (UV-Visible)
Longitud de onda:
4-70 μm (Infrarrojo)
Atmósfera
Efecto de Invernadero
(Explicación Esquemática de Arrhenius)
SOL
Luz del Sol. “Cuerpo negro” radian-
do a 6500 C (1,22x1017 joules/seg)
Al llegar al suelo, la energía
se transforma: calienta el
suelo, y éste emite en onda
más larga (infrarrojo)
Volver a Índice
El suelo radia como un
“Cuerpo negro” a 15 C
La radiación procedente del Sol llega a las capas superiores de la atmósfera con
el espectro de un “cuerpo negro” ideal que emitiera a unos 5525 K.
Los gases atmosféricos transmiten aprox. El 70-75 % de la energía
P-4 Pág. 4/5
19-11-2022 Volver a Índice
Absorción de la energía de la luz por los gases
Longitud de onda en μm. 1 μm = 0,001 mm
La Tierra emite radiación como un cuerpo negro a 210-310 K. Los gases
atmosféricos transmiten aprox. El 15-30 % de la energía.
https://es.wikipedia.org/wiki/Banda_de_absorci%C3%B3n
P-4 Pág. 5/5
19-11-2022 Volver a Índice
Absorción de la energía de la luz por los gases
Bandas de absorción de los gases atmosféricos
https://es.wikipedia.org/wiki/Banda_de_absorci%C3%B3n
Volver a Índice
Vamos a explicar el efecto de invernadero de forma un poco más
rigurosa que la que hemos aplicado en la página 7 del punto 2.
No obstante, se recomienda leer el artículo siguiente, escrito por
Raymond T. Pierrehumbert, (Louis Block Professor in Geophysical
Sciences, Universidad de Chicago)
https://geosci.uchicago.edu
/~rtp1/papers/PhysTodayRT
2011.pdf
El efecto de invernadero
P-5 Pág. 1/8
19-11-2022
El suelo emite con el espectro de
un cuerpo negro ideal,
caracterizado por la función B de
Planck
La energía escapará hacia el
espacio desde la capa 3, que es la
capa superior de la atmósfera.
El efecto de invernadero
El efecto de invernadero no
calienta la atmósfera, sino que
“frena” la emisión de la radiación
infrarroja que emite la Tierra.
El efecto final es aun aumento de
temperatura de la atmósfera
+Tierra.
P-5 Pág. 2/8
19-11-2022 Volver a Índice
El efecto de invernadero
Aerosoles estratosféricos
Gases traza
Gases moleculares (dispersión de
Rayleigh)
Aerosoles troposféricos
Superficie del terreno
Capas y constituyentes atmosféricos
Altitud
sobre
el
nivel
del
mar
P-5 Pág. 3/8
19-11-2022 Volver a Índice
Variación de la
temperatura de la
atmósfera con la
altitud
El efecto de invernadero
P-5 Pág. 4/8
19-11-2022 Volver a Índice
El efecto de invernadero
P-5 Pág. 5/8
19-11-2022 Volver a Índice
1 kPa aprox. 0,01 Atm
1 Atm aprox. 101.000 Pa
El efecto de invernadero
- El CO2 es un “driver” (impulsor) y controla el clima
- La cantidad de vapor de agua depende en cierto
grado de la cantidad de CO2
El CO2 o el vapor de agua. ¿Cuál de ellos origina
la mayor parte del calentamiento?
P-5 Pág. 6/8
19-11-2022 Volver a Índice
- El vapor de agua se produce por evaporación del agua
líquida. Este proceso depende la temperatura. Por ello, un
aumento de CO2 produce un aumento de vapor de agua.
- El CO2 se produce por las emisiones de GEI (actividades
humanas). Éstas no dependen de la temperatura. Por ello, un
aumento de vapor de agua no produce un aumento de CO2
Fuente: NASA, a través de AEMET – Kiehl y Trenberth 1997
P-6 Pág. 7/8
19-11-2022 Volver a Índice
Balance energético Sol-Tierra
Magnitud Energética del Efecto de invernadero
Los GEI emitidos durante un
año van a permanecer
reteniendo energía durante
300 años
La energía
retenida por la
atmósfera por
los GEI’s es
aprox.
4,34x1015 Mwh
en 300 años
(datos de 2015)
La energía primaria consumida
globalmente en un año es aprox.
1,55x1011 Mwh (2012)
Acceso a la hoja de
cálculo, pulsar aquí
P-6 Pág. 8/8
19-11-2022
Volver a Índice
Magnitud Energética del Efecto de invernadero
Es el 0,004 % de la energía
retenida en la atmósfera por
efecto de los GEI’s
Este aumento de la temperatura se denominó
“Efecto Callendar”
Comprobó un aumento apreciable del CO2 durante el
mismo período; descubrió que los niveles habían
aumentado aproximadamente un 10% en 100 años.
En 1938, Guy Callendar estudió las mediciones de
temperatura del siglo XIX y posteriores, y vio un
apreciable aumento.
Escribió y presento el Estudio: "The Artificial
Production of Carbon Dioxide and its Influence on
Temperature".
P-6 Pág. 1/2
19-11-2022 Volver a Índice
Un aspecto inesperado del efecto de
invernadero
El efecto de invernadero
Medición espesor del hielo por un
submarino en el polo Norte en 1958
Globo estratosférico, 1958
P-6 Pág. 2/2
19-11-2022 Volver a Índice
Los datos se mantienen en secreto
hasta los años 90, y se descubre una
importante reducción del espesor del
hielo polar (desde 1953 el 40 % de
reducción).
En 1956 Gilbert Plass confirmó expe-
rimentalmente que un aumento de
CO2 en la atmósfera originaba un
aumento de la absorción de la
radiación infrarroja. Estimó que la
industrialización, con el aumento del
consumo de energía, incrementaría la
temperatura de la Tierra en algo más
de 1 ºC por siglo.
La atmósfera de la Tierra Primitiva
Fuente: Revista “Investigación y Ciencia” Volver a Índice
Hace miles de millones de
años, la atmósfera de la
Tierra contenía proporciones
de CO2 mucho más elevadas
que las actuales. Procedía
de fuentes y procesos
naturales (no existían
aún los seres humanos).
Desde 1850, se ha producido
un incremento de las
emisiones de GEI a la
atmósfera, por procesos
artificiales, no naturales.
P-7 Pág. 1/10
19-11-2022
Gases de Efecto de Invernadero
Efecto Invernadero Natural
El calentamiento
global está en
marcha y se está
acelerando
La cantidad de CO2
en la atmósfera es la
más alta de los
últimos 800.000 años
Los efectos del
calentamiento
global son ya
innegables
Valor en
2021:
416,45
ppm
Miles de años antes del presente
P-7 Pág. 2/10
19-11-2022 Volver a Índice
Gases de Efecto de Invernadero
Efecto de Invernadero Natural
.
Volver a Índice
Gases de efecto invernadero
Efecto Invernadero Natural
P-7 Pág. 3/10
19-11-2022 Fuente: Global Carbon Project: https://ourworldindata.org/co2-emissions
Valor en
2021
416,45
ppm
Para poner en
este gráfico los
datos de la
pantalla anterior
tendría que tener
280 metros
Efecto Invernadero
Intensificado
La fuente más
importante de
emisiones CO2
es el consumo
de energía
producida por
el uso de
combustibles
fósiles
Origen
principal del
CO2
Almacén
principal del
CO2
Sumideros
Lugares en los
que queda
almacenado,
“aislado” de la
atmósfera
Volver a Índice
P-7 Pág. 4/10
19-11-2022
Gases de Efecto de Invernadero
(*) NMVOC: compuestos orgánicos volátiles (no metano)
Gases de Efecto de Invernadero
Nat.
Antropogénicos
Cambios
en
la
radiación
solar
Cambios
en
el
albedo
por
uso
de
las
tierras
Gases y aerosoles de corta vida Gases GEI bien
mezclados
Aerosoles y
precursores
(Polvo minerales, SO4,
NH3, Carbono orgánico,
negro de humo
NOx
NMVOC
(*)
CO
N
2
O
Halocarburos
CH
4
CO
2
Compuestos
emitidos
Ajustes
en
las
nubes
debidos
a
los
aerosoles
Polvo
minerales,
Sulfatos,
Nitratos,
carbono
orgánico,
negro
de
humo
Nitrato,
CH
4
,
O
3
CO
2
,
CH
4
,
O
3
CO
2
,
CH
4
,
O
3
NO
2
O
3
,
CFC’s,
HCFC’s
CO
2
,
H
2
O*,
O
3
,
CH
4
CO
2
Forzamientos
atmosféricos
resultantes
P-7 Pág. 5/10
19-11-2022 Volver a Índice
Fuente: Global Carbon Project
Volver a Índice
P-7 Pág. 6/10
19-11-2022
1 billion = 1000 millones
https://ourworldindata.org/co2-emissions
Emisiones de CO2 originadas por
consumo de combustibles fósiles
para producir energía y cemento.
No se incluyen las del cambio uso
de la tierra.
Emisiones globales anuales de CO2
Gases de Efecto de Invernadero
Observar el aumento sufrido desde
2001 hasta 2019.
El CO2 produce el
forzamiento
máximo, pero los
efectos del resto
de GEI no son
despreciables
Ver el efecto de enfriamiento de los aerosoles, las nubes
y el cambio de uso de las tierras.
NMVOC: compuestos orgánicos volátiles
(no metano)
Balance de forzamientos radiativos
- Informe IPCC de 2013
Volver a Índice
P-7 Pág. 7/10
19-11-2022
Evolución del forzamiento radiativo de los GEI
más importantes
P-7 Pág. 8/10
19-11-2022 Volver a Índice
Forzamiento radiativo
de la atmósfera
debido a los GEI de
larga duración,
respecto de 1750,
Fuente: EPA
El valor absoluto en
1850 era aprox. 0,17
w/m2
Forzamiento Radiativo
es la energía total
retenida en la atmósfera
por una sustancia
durante un período de
tiempo determinado
https://www.epa.gov/climate-indicators/climate-
change-indicators-climate-forcing
CO2
10 %
Reside en la
atmósfera en
10.000 años
Fuente: Union of Concerned Sciencists
Tiempo de residencia de GEI en la
atmósfera
CO2
20 %
Reside en la
atmósfera
1.000 años
CO2
40 %
Reside en la
atmósfera
100 años
CH4
100 %
Reside en la
atmósfera 12
años
P-7 Pág. 9/10
19-11-2022 Volver a Índice
Gases de Efecto de Invernadero
Fuente: ESRL-NOAA
https://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/history.html
P-7 Pág. 10/10
19-11-2022 Volver a Índice
Concentración de CO2 en la atmósfera (ppm)
La concentración de CO2 en
la atmósfera, medida en ppm
(μmol / mol), tiene una fuerte
dependencia de la época del
año y de la latitud.
Esto se debe a:
1.- En el Hemisferio Norte se
concentran principalmente las
tierras emergidas, en las que
se realiza el proceso de
fotosíntesis de las plantas.
2.- La vegetación viva consume CO2 en primavera-verano.
La vegetación muerta emite CO2 en otoño-invierno.
Este proceso se produce de forma alternada a lo largo del año,
Gases de Efecto de Invernadero
La concentración de CO2 es el
resultado de la acumulación
de las diferencias entre
emisiones y absorciones
P-8 Pág. 1/5
19-11-2022
416,45 ppm
= 0,041%
Concentr.
CO2 en la
atmósfera
en 2021
Volver a Índice
Aceleración de la Concentración de CO2 (ppm)
Se ha calculado una curva de regresión con los valores desde
1948 hasta 2005.
(1) Proponemos una función tipo
y= ax2+bx+c
(2) Se define otra función S como la
suma de los cuadrados de las distan-
cias de los puntos observados a los
de la función (1) :
S = Σ(dn)2
Tenemos que encontrar valores de a,
b y c que hagan S mínima
S será mínima si las tres derivadas
dS/da, dS/db y dS/dc son cero
El sistema de 3 ecuaciones lineales
se resuelve con:
a = 0,0137 b = -0,47 y c = 0,0041
El valor de x para 1948 vale 32,98
y se suma 1 para cada año
sucesivo.
Activar
Hoja
Cálculo
P-8 Pág. 2/5
19-11-2022 Volver a Índice
dn= Distancia de un
punto a la curva (1)
Aceleración de la Concentración de CO2 (ppm)
Curva de regresión: y=0,0137x2-0,47x+0,0041
En la fórmula el valor de x para
1948 vale 32,98 y se suma 1 para
cada año sucesivo.
P-8 Pág. 3/5
19-11-2022 Volver a Índice
Aceleración de la Concentración de CO2 (ppm)
Se prolonga la curva de
ajuste hasta 2020 (Nota:
los datos para el cálculo
van de 1948 a 2005)
P-8 Pág. 4/5
19-11-2022
Volver a Índice
¿Son diferentes las
medias de (dn)2
(1948-
2005) y (dn)2
(2006-2020)?
La prueba de hipótesis
sobre ambas medias
permite afirmar que la
diferencia no es
significativa para un
nivel de confianza del
95 %.
tcalculada= 0,56
tStudent71GL95% =0,68
Activar
Hoja
Cálculo
Aceleración de la Concentración de CO2 (ppm)
P-8 Pág. 5/7
19-11-2022
La velocidad de
aumento de la
concentración
de CO2 sigue
creciendo:
- En 1948: 0,38
ppm/año
- En 2020: 2,45
ppm/año
El objetivo es parar el
crecimiento de la velocidad
de las emisiones. Cuando se
consiga habrá un punto de
inflexión = línea de
regresión horizontal
Volver a Índice
Velocidad de crecimiento de la concentración de
CO2 en la atmósfera (ppm)
Lo esencial del Seminario
P-9 Pág. 1/1
19-11-2022 Volver a Índice
1.- La atmósfera contiene unos gases que
retienen durante un tiempo la radiación de la
Tierra hacia el exterior. Se llaman gases de
efecto invernadero (GEI)
2.- Las actividades humanas generan GEI que
provocan el incremento de su proporción en la
atmósfera.
2.- La proporción de los GEI en la
atmósfera está aumentando con una
velocidad cada vez mayor.
1.- Sin los GEI, la temperatura media de la
Tierra sería unos -15 C.
Los GEI han sido beneficiosos hasta hace
unos 150 años.
3.- Hoy en día, la proporción de los GEI en la
atmósfera es la más alta observada desde
hace unos 2 millones de años.
3.- Una parte significativa de los GEI
permanece en la atmósfera 100 años, pero
una parte similar permanece entre 1000 y
10000 años
4.- Nos hallamos en una Emergencia Climática.
5.- No hay vacuna para la Emergencia Climática
¿Y si todo no es más que un
gran engaño y creamos un
mundo mejor para nada?
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El Efecto de Invernadero - U.P. Carmen de Michelena - Curso 2022-2023

  • 1. ÍNDICE 1.- Introducción 2.- Investigaciones tempranas 3.- La luz, radiación electromagnética 4.- La absorción de la energía de la luz por los gases 5.- El efecto de invernadero 6.- Un aspecto inesperado del Efecto Invernadero 7.- Los GEI*: origen y evolución 8.- Aceleración de la concentración del CO2 9.- Lo esencial del Seminario * GEI: Gases de efecto de invernadero www.universidadpopularc3c.es Curso 2022-2023 Seminario sobre el Cambio Climático Jornada 1. El efecto de invernadero 19-11-2022
  • 2. ÍNDICE 1.- El Efecto de Invernadero 2.- El Calentamiento Global 3.- Reducción de emisiones de GEI * 4.- La Energía y el cambio Climático (2 sesiones) * GEI: Gases de efecto de invernadero www.universidadpopularc3c.es Curso 2022-2023 Seminario sobre el Cambio Climático Hoy en día nos encontramos en una situación crítica para avanzar de forma decidida hacia una Sociedad y Economía descarbonizadas. Para tomar medidas de calado tenemos que apoyarnos en razones de peso: estamos convencidos de que un seminario sobre el cambio climático nos permitirá aclarar muchas ideas. Hay un acuerdo muy amplio entre los científicos del Clima sobre la situación actual: Se ha perdido mucho tiempo y tenemos que acelerar el proceso para recuperarlo. P-1 Pág. 1/6 19-11-2022
  • 3. ¿Por qué este seminario ahora? Volver a Índice Tenemos que conseguir reducir a cero las emisiones de gases de efecto invernadero para el año 2050. El cambio climático es más difícil de resolver que cualquier pandemia, pero, si no lo hacemos, los efectos negativos serán mucho peores que los de COVID 19. Hay carencias y deficiencias en la sociedad mundial, que obstaculizan la acción, y van a agravar las consecuencias, si no somos capaces de resolverlas a tiempo. Hace 7 años se firmo el acuerdo de París, pero su puesta en práctica es demasiado lenta. P-1 Pág. 2/6 19-11-2022
  • 4. Introducción Volver a Índice P-1 Pág. 3/6 19-11-2022
  • 5. Documentación general - Un texto de física que incluya secciones sobre Calor y Electromagnetismo - Un texto de estadística general Documentación específica - Un texto de divulgación sobre climatología - Se recomienda especialmente: “La Tierra herida”, de M. Delibes - Se recomienda: - http://www.realclimate.org - https://ustednoselocree.com - https://www.aemet.es/es/portada Bibliografía Volver a Índice P-1 Pág. 4/6 19-11-2022 Documentos de especial interés: - Cristina Monge, profesora Sociología Univ. Zaragoza. Artículos en Diario El País. https://elpais.com/autor/cristina-monge-lasierra/ Introducción
  • 6. P-1 Pág. 5/6 19-11-2022 Volver a Índice Una Ley de Cambio Climático y Transición Energética ha sido aprobada y va poniéndose en práctica de forma gradual. El objetivo de esta Ley es ayudar a España a cumplir con sus compromisos internacionales en la lucha contra el cambio climático. Alcanzar “antes de 2050” la “neutralidad climática”: España solo podrá emitir los gases de efecto invernadero que puedan ser absorbidos por los sumideros, por ejemplo, los bosques). Para ello, la norma establece una serie de metas intermedias y de medidas concretas Introducción
  • 7. La Ciencia se encarga de descubrir las causas de esos fenómenos Climáticos Biosfera Geofísicos Geoquímicos Efectos Observados Introducción La Ciencia establece leyes fundamentales de la Naturaleza La Ciencia hace predicciones Se realizan experimentos /observaciones para contrastar las predicciones Resultados compatibles Modificar hipótesis NO Ejemplo: Mendelejev Tabla Periódica P-1 Pág. 6/6 19-11-2022 Volver a Índice
  • 8. Un enigma conocido desde la antigüedad: El enfriamiento extraordinario que sufre la Tierra por la noche, en los desiertos y otros lugares con muy poca humedad en el aire. En un punto del Sahara se han registrado en un mismo día temperaturas de – 0,5 C y + 37,5 C Investigaciones tempranas P-2 Pág. 1/11 19-11-2022 Volver a Índice ¿Qué pasa en los desiertos para que se produzca ese enfriamiento nocturno tan intenso?
  • 9. En 1824 Fourier publica un estudio titulado "Observaciones generales sobre la temperatura del globo terrestre y los espacios planetarios“. Explicación de Fourier: 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 que se observa en los desiertos. P-2 Pág. 2/11 19-11-2022 Jean Baptiste Joseph Fourier Volver a Índice El trabajo de Fourier se publicó unos 25 años después de que Herschell descubriera la radiación infrarroja Investigaciones tempranas
  • 10. Los 3 termómetros paralelos a las bandas de color indican una temperatura superior a la del termómetro perpendicular a las bandas, que mide la temperatura ambiente. El termómetro de la derecha está situado fuera de las bandas de color, y muestra una temperatura correspondiente a una “luz” desconocida, que en aquella época se llamó “rayos caloríficos”. Ahora se denomina “radiación infrarroja”. P-2 Pág. 3/11 19-11-2022 Volver a Índice Investigaciones tempranas http://sac.csic.es/astrosec undaria/es/proyectos_con _unesco/dia_internacional _de_la_luz_2018/Herschel Cas.pdf En 1800, William Hershel descubre la radiación infrarroja. Para ello utilizó un dispositivo experimental según el esquema siguiente. Termómetros
  • 11. Había descubierto que ciertos gases, entre ellos: - Vapor de agua - CO2 Son parcialmente opacos a lo que entonces se llamaba “rayos caloríficos”. Relacionó, de forma cualitativa, el freno al enfriamiento de la atmósfera con la presencia de estos gases, que interfieren con la radiación que escapa de la Tierra y atraviesa la atmósfera. P-2 Pág. 4/11 19-11-2022 John Tyndall Volver a Índice En 1862, el científico irlandés John Tyndall describió de forma intuitiva la clave de lo que acabaría llamándose “efecto de invernadero”. Investigaciones tempranas En 1837 Siméon Poisson publicó “Teoría matemática del calor”. Esta teoría es muy similar a la que se ha desarrollado por los científicos mucho más tarde!
  • 12. Ahora queda más claro lo que sucede en los desiertos: El “efecto de invernadero” está atenuado, como había intuido Fourier, debido a la escasez de vapor de agua en la atmósfera. P-2 Pág. 5/11 19-11-2022 Volver a Índice Investigaciones tempranas Por analogía, este freno al enfriamiento nocturno se llama “efecto de invernadero”, puesto que produce un efecto similar al del vidrio de los invernaderos.
  • 13. En su época ya se conocía de forma cuantitativa la absorción de energía radiante por algunos gases, y pensó que las glaciaciones se podrían haber producido por una reducción temporal de ese efecto. P-2 Pág. 6/11 19-11-2022 Svante Arrhenius Volver a Índice Hacia mil ochocientos noventa y tantos, intervino en una de las controversias de la época acerca de las causas de la eras glaciales. Investigaciones tempranas
  • 14. Energía Transmitida: 70-75 % Viaje de la radiación desde las capas altas de la atmós- fera hasta el suelo Viaje de la radiación desde el suelo hasta las capas altas de la atmósfera Energía Transmitida: 15-30 % Energía Absorbida: 25-30 % Energía Absorbida: 70-85 % Longitud de onda: 0,2-3,5 μm (UV-Visible) Longitud de onda: 4-70 μm (Infrarrojo) Atmósfera Efecto de Invernadero (Explicación Esquemática de Arrhenius) SOL Luz del Sol. “Cuerpo ne- gro” radiando a 6500 C Al llegar al suelo, la energía se transforma: calienta el suelo, y éste emite en onda más larga (infrarrojo) Volver a Índice El suelo radia como un “Cuerpo negro” a 15 C P-2 Pág. 7/11 19-11-2022
  • 15. El Efecto de Invernadero es un freno al flujo de la energía que emite la Tierra hacia el espacio, debido a la presencia de ciertos gases (GEI), principalmente CO2. P-2 Pág. 8/11 19-11-2022 Volver a Índice Investigaciones tempranas Conclusiones principales de S. Arrhenius El freno al flujo de energía de la Tierra hacia el espacio supone un freno al enfriamiento natural que sufriría la Tierra si no hubiera GEI en la atmósfera. Freno al enfriamiento = Calentamiento
  • 16. Si se redujera a la mitad la cantidad de CO2 presente en la atmósfera, la temperatura media de la Tierra bajaría entre 4 y 5 C. Volver a Índice Pero también se puede deducir otra consecuencia: Si se doblara la cantidad de CO2 en la atmósfera, la temperatura media de la Tierra subiría entre 5 y 6 C. P-2 Pág. 9/11 19-11-2022 Investigaciones tempranas Conclusiones principales de S. Arrhenius
  • 17. ¿Es el efecto de invernadero “beneficioso” o “perjudicial”? Efecto de invernadero “Natural” En ausencia de Gases de Efecto de Invernadero (GEI), la temperatura media de la Tierra sería unos 32 C inferior a la actual (aprox. -17 C) A finales del siglo XIX se podía afirmar que el “Efecto Invernadero” existente en esa época era imprescindible para el sostenimiento de la vida en la Tierra. Pero en la actualidad nos preocupa el efecto invernadero intensificado, como veremos en el punto 5. P-2 Pág. 10/11 19-11-2022 Volver a Índice Investigaciones tempranas
  • 18. Efecto de Invernadero (Esquema “sin atmósfera” - 1990 Volver a Índice El suelo radia como un “Cuerpo Negro” a 15 C P-2 Pág. 11/11 19-11-2022 Artículo de noviembre 1990 Autor: Alto cargo técnico de una de las más importantes compañías petrolífe- ras mundiales.
  • 19. Efecto de Invernadero (Esquema “sin atmósfera” - 1990 Volver a Índice El suelo radia como un “Cuerpo Negro” a 15 C P-2 Pág. 11/11 19-11-2022 Artículo de noviembre 1990 Autor: Alto cargo técnico de una de las más importantes compañías petrolífe- ras mundiales.
  • 20. Newton realizó el experimento de dispersión de la luz “blanca” del Sol por un prisma. Concluyó que la luz del Sol está compuesta por la mezcla de luces de distintos colores Luz del Sol incidente Dispersión de la luz por un prisma (experimento de Newton) P-3 Pág. 1/5 19-11-2022 Volver a Índice La luz, radiación electromagnética El esquema del P-2. Pág. 7 muestra el papel esencial que juega la energía que recibimos del Sol en el efecto Invernadero.
  • 21. Energía de la luz: obedece a la ley de Planck (principio fundamental de la mecánica cuántica) E = hv E = Energía h = constante de Planck v= frecuencia de la luz En la actualidad se considera que la luz tiene una naturaleza dual: - Es una onda electromagnética - Es una emisión de partículas elementales (fotones) La luz como una onda electromagnética: - Una onda en un campo magnético en fase con una onda en un campo eléctrico. - Ambos campos son perpendiculares entre si Observar: La longitud de onda λ = inverso de la frecuencia P-3 Pág. 2/5 19-11-2022 Volver a Índice La luz, radiación electromagnética
  • 22. Espectro electromagnético completo P-3 Pág. 3/5 Luz Visible Volver a Índice La luz, radiación electromagnética Escala logarítmica
  • 23. F = σT4 (Cuerpo Negro) En esta fórmula tenemos: F= Potencia emisiva hemisférica total (w/m2) σ = 2π5kb 4/(15c2h3) ͌ 5,67x10-8wm-2K-4 kb= Constante de Boltzmann c = Velocidad de la luz h= Constante de Planck Ley de Stefan-Boltzmann Algunas cuestiones fundamentales Potencia emisiva superficial de una superficie real E = ε.σT4 En esta fórmula tenemos: E= Potencia emisiva superficial (w/m2) ε = emisividad de la superficie w/m2 Volver a Índice P-3 Pág. 4/5 19-11-2022 La luz, radiación electromagnética
  • 24. P-3 Pág. 5/5 19-11-2022 Volver a Índice La luz, radiación electromagnética Espectro de radiancia de un cuerpo a varias temperaturas Calculador de espectro de radiancia: https://www.spectralcalc.com/blackbody_calculator/blackbody.php -15 C 15 C 30 C 1000 C
  • 25. Volver a Índice La luz tiene dos formas de interacción con la materia: a) Interacción en el nivel atómico: Captura de la energía por un electrón de un átomo y salto a un nivel de energía diferente. b) Interacción en el nivel molecular: Una o varias moléculas completas capturan la energía de la luz y modifican su estado vibratorio Absorción de la energía de la luz por los gases La captura se realiza solo para unas energías correspondientes a unas frecuencias perfectamente definidas, pero no a otras - Resonancia P-4 Pág. 1/5 19-11-2021 Por lo que respecta al “Efecto Invernadero”, la interacción de mayor relevancia se da en el nivel molecular.
  • 26. La radiación incide sobre una molécula del gas, y es absorbida, originando vibraciones de los átomos constituyentes. La energía absorbida se transforma en un aumento de la temperatura del gas, que emite una radiación con la misma frecuencia que la radiación incidente. Absorción y emisión de radiación infrarroja (ejemplo para el H2O) Cada uno de los modos de vibración tiene una frecuencia propia P-4 Pág. 2/5 19-11-2022 Volver a Índice Absorción de la energía de la luz por los gases
  • 27. Energía Transmitida: 70-75 % Viaje de la radiación desde las capas altas de la atmós- fera hasta el suelo Viaje de la radiación desde el suelo hasta las capas altas de la atmósfera Energía Transmitida: 15-30 % Energía Absorbida: 25-30 % Energía Absorbida: 70-85 % Longitud de onda: 0,2-3,5 μm (UV-Visible) Longitud de onda: 4-70 μm (Infrarrojo) Atmósfera Efecto de Invernadero (Explicación Esquemática de Arrhenius) SOL Luz del Sol. “Cuerpo negro” radian- do a 6500 C (1,22x1017 joules/seg) Al llegar al suelo, la energía se transforma: calienta el suelo, y éste emite en onda más larga (infrarrojo) Volver a Índice El suelo radia como un “Cuerpo negro” a 15 C
  • 28. La radiación procedente del Sol llega a las capas superiores de la atmósfera con el espectro de un “cuerpo negro” ideal que emitiera a unos 5525 K. Los gases atmosféricos transmiten aprox. El 70-75 % de la energía P-4 Pág. 4/5 19-11-2022 Volver a Índice Absorción de la energía de la luz por los gases Longitud de onda en μm. 1 μm = 0,001 mm La Tierra emite radiación como un cuerpo negro a 210-310 K. Los gases atmosféricos transmiten aprox. El 15-30 % de la energía. https://es.wikipedia.org/wiki/Banda_de_absorci%C3%B3n
  • 29. P-4 Pág. 5/5 19-11-2022 Volver a Índice Absorción de la energía de la luz por los gases Bandas de absorción de los gases atmosféricos https://es.wikipedia.org/wiki/Banda_de_absorci%C3%B3n
  • 30. Volver a Índice Vamos a explicar el efecto de invernadero de forma un poco más rigurosa que la que hemos aplicado en la página 7 del punto 2. No obstante, se recomienda leer el artículo siguiente, escrito por Raymond T. Pierrehumbert, (Louis Block Professor in Geophysical Sciences, Universidad de Chicago) https://geosci.uchicago.edu /~rtp1/papers/PhysTodayRT 2011.pdf El efecto de invernadero P-5 Pág. 1/8 19-11-2022
  • 31. El suelo emite con el espectro de un cuerpo negro ideal, caracterizado por la función B de Planck La energía escapará hacia el espacio desde la capa 3, que es la capa superior de la atmósfera. El efecto de invernadero El efecto de invernadero no calienta la atmósfera, sino que “frena” la emisión de la radiación infrarroja que emite la Tierra. El efecto final es aun aumento de temperatura de la atmósfera +Tierra. P-5 Pág. 2/8 19-11-2022 Volver a Índice
  • 32. El efecto de invernadero Aerosoles estratosféricos Gases traza Gases moleculares (dispersión de Rayleigh) Aerosoles troposféricos Superficie del terreno Capas y constituyentes atmosféricos Altitud sobre el nivel del mar P-5 Pág. 3/8 19-11-2022 Volver a Índice
  • 33. Variación de la temperatura de la atmósfera con la altitud El efecto de invernadero P-5 Pág. 4/8 19-11-2022 Volver a Índice
  • 34. El efecto de invernadero P-5 Pág. 5/8 19-11-2022 Volver a Índice 1 kPa aprox. 0,01 Atm 1 Atm aprox. 101.000 Pa
  • 35. El efecto de invernadero - El CO2 es un “driver” (impulsor) y controla el clima - La cantidad de vapor de agua depende en cierto grado de la cantidad de CO2 El CO2 o el vapor de agua. ¿Cuál de ellos origina la mayor parte del calentamiento? P-5 Pág. 6/8 19-11-2022 Volver a Índice - El vapor de agua se produce por evaporación del agua líquida. Este proceso depende la temperatura. Por ello, un aumento de CO2 produce un aumento de vapor de agua. - El CO2 se produce por las emisiones de GEI (actividades humanas). Éstas no dependen de la temperatura. Por ello, un aumento de vapor de agua no produce un aumento de CO2
  • 36. Fuente: NASA, a través de AEMET – Kiehl y Trenberth 1997 P-6 Pág. 7/8 19-11-2022 Volver a Índice Balance energético Sol-Tierra Magnitud Energética del Efecto de invernadero
  • 37. Los GEI emitidos durante un año van a permanecer reteniendo energía durante 300 años La energía retenida por la atmósfera por los GEI’s es aprox. 4,34x1015 Mwh en 300 años (datos de 2015) La energía primaria consumida globalmente en un año es aprox. 1,55x1011 Mwh (2012) Acceso a la hoja de cálculo, pulsar aquí P-6 Pág. 8/8 19-11-2022 Volver a Índice Magnitud Energética del Efecto de invernadero Es el 0,004 % de la energía retenida en la atmósfera por efecto de los GEI’s
  • 38. Este aumento de la temperatura se denominó “Efecto Callendar” Comprobó un aumento apreciable del CO2 durante el mismo período; descubrió que los niveles habían aumentado aproximadamente un 10% en 100 años. En 1938, Guy Callendar estudió las mediciones de temperatura del siglo XIX y posteriores, y vio un apreciable aumento. Escribió y presento el Estudio: "The Artificial Production of Carbon Dioxide and its Influence on Temperature". P-6 Pág. 1/2 19-11-2022 Volver a Índice Un aspecto inesperado del efecto de invernadero
  • 39. El efecto de invernadero Medición espesor del hielo por un submarino en el polo Norte en 1958 Globo estratosférico, 1958 P-6 Pág. 2/2 19-11-2022 Volver a Índice Los datos se mantienen en secreto hasta los años 90, y se descubre una importante reducción del espesor del hielo polar (desde 1953 el 40 % de reducción). En 1956 Gilbert Plass confirmó expe- rimentalmente que un aumento de CO2 en la atmósfera originaba un aumento de la absorción de la radiación infrarroja. Estimó que la industrialización, con el aumento del consumo de energía, incrementaría la temperatura de la Tierra en algo más de 1 ºC por siglo.
  • 40. La atmósfera de la Tierra Primitiva Fuente: Revista “Investigación y Ciencia” Volver a Índice Hace miles de millones de años, la atmósfera de la Tierra contenía proporciones de CO2 mucho más elevadas que las actuales. Procedía de fuentes y procesos naturales (no existían aún los seres humanos). Desde 1850, se ha producido un incremento de las emisiones de GEI a la atmósfera, por procesos artificiales, no naturales. P-7 Pág. 1/10 19-11-2022 Gases de Efecto de Invernadero Efecto Invernadero Natural
  • 41. El calentamiento global está en marcha y se está acelerando La cantidad de CO2 en la atmósfera es la más alta de los últimos 800.000 años Los efectos del calentamiento global son ya innegables Valor en 2021: 416,45 ppm Miles de años antes del presente P-7 Pág. 2/10 19-11-2022 Volver a Índice Gases de Efecto de Invernadero Efecto de Invernadero Natural
  • 42. . Volver a Índice Gases de efecto invernadero Efecto Invernadero Natural P-7 Pág. 3/10 19-11-2022 Fuente: Global Carbon Project: https://ourworldindata.org/co2-emissions Valor en 2021 416,45 ppm Para poner en este gráfico los datos de la pantalla anterior tendría que tener 280 metros Efecto Invernadero Intensificado
  • 43. La fuente más importante de emisiones CO2 es el consumo de energía producida por el uso de combustibles fósiles Origen principal del CO2 Almacén principal del CO2 Sumideros Lugares en los que queda almacenado, “aislado” de la atmósfera Volver a Índice P-7 Pág. 4/10 19-11-2022 Gases de Efecto de Invernadero
  • 44. (*) NMVOC: compuestos orgánicos volátiles (no metano) Gases de Efecto de Invernadero Nat. Antropogénicos Cambios en la radiación solar Cambios en el albedo por uso de las tierras Gases y aerosoles de corta vida Gases GEI bien mezclados Aerosoles y precursores (Polvo minerales, SO4, NH3, Carbono orgánico, negro de humo NOx NMVOC (*) CO N 2 O Halocarburos CH 4 CO 2 Compuestos emitidos Ajustes en las nubes debidos a los aerosoles Polvo minerales, Sulfatos, Nitratos, carbono orgánico, negro de humo Nitrato, CH 4 , O 3 CO 2 , CH 4 , O 3 CO 2 , CH 4 , O 3 NO 2 O 3 , CFC’s, HCFC’s CO 2 , H 2 O*, O 3 , CH 4 CO 2 Forzamientos atmosféricos resultantes P-7 Pág. 5/10 19-11-2022 Volver a Índice
  • 45. Fuente: Global Carbon Project Volver a Índice P-7 Pág. 6/10 19-11-2022 1 billion = 1000 millones https://ourworldindata.org/co2-emissions Emisiones de CO2 originadas por consumo de combustibles fósiles para producir energía y cemento. No se incluyen las del cambio uso de la tierra. Emisiones globales anuales de CO2 Gases de Efecto de Invernadero Observar el aumento sufrido desde 2001 hasta 2019.
  • 46. El CO2 produce el forzamiento máximo, pero los efectos del resto de GEI no son despreciables Ver el efecto de enfriamiento de los aerosoles, las nubes y el cambio de uso de las tierras. NMVOC: compuestos orgánicos volátiles (no metano) Balance de forzamientos radiativos - Informe IPCC de 2013 Volver a Índice P-7 Pág. 7/10 19-11-2022
  • 47. Evolución del forzamiento radiativo de los GEI más importantes P-7 Pág. 8/10 19-11-2022 Volver a Índice Forzamiento radiativo de la atmósfera debido a los GEI de larga duración, respecto de 1750, Fuente: EPA El valor absoluto en 1850 era aprox. 0,17 w/m2 Forzamiento Radiativo es la energía total retenida en la atmósfera por una sustancia durante un período de tiempo determinado https://www.epa.gov/climate-indicators/climate- change-indicators-climate-forcing
  • 48. CO2 10 % Reside en la atmósfera en 10.000 años Fuente: Union of Concerned Sciencists Tiempo de residencia de GEI en la atmósfera CO2 20 % Reside en la atmósfera 1.000 años CO2 40 % Reside en la atmósfera 100 años CH4 100 % Reside en la atmósfera 12 años P-7 Pág. 9/10 19-11-2022 Volver a Índice Gases de Efecto de Invernadero
  • 49. Fuente: ESRL-NOAA https://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/history.html P-7 Pág. 10/10 19-11-2022 Volver a Índice Concentración de CO2 en la atmósfera (ppm) La concentración de CO2 en la atmósfera, medida en ppm (μmol / mol), tiene una fuerte dependencia de la época del año y de la latitud. Esto se debe a: 1.- En el Hemisferio Norte se concentran principalmente las tierras emergidas, en las que se realiza el proceso de fotosíntesis de las plantas. 2.- La vegetación viva consume CO2 en primavera-verano. La vegetación muerta emite CO2 en otoño-invierno. Este proceso se produce de forma alternada a lo largo del año, Gases de Efecto de Invernadero
  • 50. La concentración de CO2 es el resultado de la acumulación de las diferencias entre emisiones y absorciones P-8 Pág. 1/5 19-11-2022 416,45 ppm = 0,041% Concentr. CO2 en la atmósfera en 2021 Volver a Índice Aceleración de la Concentración de CO2 (ppm)
  • 51. Se ha calculado una curva de regresión con los valores desde 1948 hasta 2005. (1) Proponemos una función tipo y= ax2+bx+c (2) Se define otra función S como la suma de los cuadrados de las distan- cias de los puntos observados a los de la función (1) : S = Σ(dn)2 Tenemos que encontrar valores de a, b y c que hagan S mínima S será mínima si las tres derivadas dS/da, dS/db y dS/dc son cero El sistema de 3 ecuaciones lineales se resuelve con: a = 0,0137 b = -0,47 y c = 0,0041 El valor de x para 1948 vale 32,98 y se suma 1 para cada año sucesivo. Activar Hoja Cálculo P-8 Pág. 2/5 19-11-2022 Volver a Índice dn= Distancia de un punto a la curva (1) Aceleración de la Concentración de CO2 (ppm)
  • 52. Curva de regresión: y=0,0137x2-0,47x+0,0041 En la fórmula el valor de x para 1948 vale 32,98 y se suma 1 para cada año sucesivo. P-8 Pág. 3/5 19-11-2022 Volver a Índice Aceleración de la Concentración de CO2 (ppm)
  • 53. Se prolonga la curva de ajuste hasta 2020 (Nota: los datos para el cálculo van de 1948 a 2005) P-8 Pág. 4/5 19-11-2022 Volver a Índice ¿Son diferentes las medias de (dn)2 (1948- 2005) y (dn)2 (2006-2020)? La prueba de hipótesis sobre ambas medias permite afirmar que la diferencia no es significativa para un nivel de confianza del 95 %. tcalculada= 0,56 tStudent71GL95% =0,68 Activar Hoja Cálculo Aceleración de la Concentración de CO2 (ppm)
  • 54. P-8 Pág. 5/7 19-11-2022 La velocidad de aumento de la concentración de CO2 sigue creciendo: - En 1948: 0,38 ppm/año - En 2020: 2,45 ppm/año El objetivo es parar el crecimiento de la velocidad de las emisiones. Cuando se consiga habrá un punto de inflexión = línea de regresión horizontal Volver a Índice Velocidad de crecimiento de la concentración de CO2 en la atmósfera (ppm)
  • 55. Lo esencial del Seminario P-9 Pág. 1/1 19-11-2022 Volver a Índice 1.- La atmósfera contiene unos gases que retienen durante un tiempo la radiación de la Tierra hacia el exterior. Se llaman gases de efecto invernadero (GEI) 2.- Las actividades humanas generan GEI que provocan el incremento de su proporción en la atmósfera. 2.- La proporción de los GEI en la atmósfera está aumentando con una velocidad cada vez mayor. 1.- Sin los GEI, la temperatura media de la Tierra sería unos -15 C. Los GEI han sido beneficiosos hasta hace unos 150 años. 3.- Hoy en día, la proporción de los GEI en la atmósfera es la más alta observada desde hace unos 2 millones de años. 3.- Una parte significativa de los GEI permanece en la atmósfera 100 años, pero una parte similar permanece entre 1000 y 10000 años 4.- Nos hallamos en una Emergencia Climática. 5.- No hay vacuna para la Emergencia Climática
  • 56. ¿Y si todo no es más que un gran engaño y creamos un mundo mejor para nada? Volver a Índice