viernes, 7 de junio de 2013

Efecto invernadero y cambio climático

Queridos lectores,

Luis Cosin ha preparado el siguiente ensayo, una síntesis excelente sobre los gases de efecto invernadero y el cambio climático. Este post es muy oportuno, porque abre el camino al tercer (y de momento último) relato distópico que publicaré el próximo lunes.

Lean con atención el post de Luis, pues lo merece.

Salu2,
AMT


EFECTO INVERNADERO: CAUSAS, SITUACIÓN ACTUAL Y PERSPECTIVAS
  1. Un poco de física
Los cuerpos calientes emiten parte de su energía en forma de radiación electromagnética (la luz, por ejemplo, es una radiación electromagnética).
La longitud de onda depende de la temperatura. A mayor temperatura, menor longitud de onda (y más energía).
A bajas temperaturas, los cuerpos emiten ondas  de radio (gran longitud de onda), y a medida que se van calentando, la longitud de onda va disminuyendo, pasando por las microondas, los infrarrojos y llegando a cantidades apreciables de luz visible por encima de 1.300 oC (unos 1.600 oK o grados Kelvin).
Por eso, decimos que un cuerpo se pone “al rojo vivo” cuando alcanza esta temperatura (empieza a emitir cantidades importantes de luz roja).
El Sol tiene una temperatura superficial de unos 5.000 oK y por eso lo vemos de color amarillo claro en un día despejado.

En el rango de temperaturas de la superficie terrestre, (-50 a +50 oC) la longitud de onda asociada es de 2 a 30 micras (en el infrarrojo cercano).
Da la casualidad que muchas moléculas pequeñas gaseosas, presentes en la atmósfera en cantidades apreciables, como el vapor de agua (H2O) y el dióxido de carbono (CO2) captan energía justamente a esas frecuencias y la transforman en calor (es decir, en agitación molecular).
De esta manera, captan el calor que la superficie emite e impiden que escape al espacio. Como la radiación solar se mantiene aproximadamente constante, el balance energético resultante hace que la temperatura de la superficie aumente. Esto es lo que se conoce como efecto invernadero.
No todas las moléculas absorben con la misma eficacia ni a las mismas frecuencias. Por eso, se habla de Potencial de Calentamiento Global (PCG), que es una medida utilizada para la capacidad que tienen diferentes gases de efecto invernadero en la retención del calor en la atmósfera. El dióxido de carbono (CO2) se usa como base para todos los cálculos y su potencial de calentamiento global se toma como 1.
Los principales gases de efecto invernadero, de acuerdo a este cálculo son:
  • El vapor de agua (H2O)
  • El dióxido de carbono (CO2)
  • Metano (CH4) con un PCG entre 23 y 60.
  • Óxidos de Nitrógeno con un PCG alrededor de 270.
  • Los clorofluorocarbonos, con un PCG entre 9.000 y 11.000.
De ellos, los tres primeros se encuentran de forma natural en la atmósfera (aunque su concentración sube por la actividad humana) y los dos últimos son esencialmente producto de la actividad humana. Los óxidos de nitrógeno procedentes de los combustibles tienen un papel significativo en el microclima cálido que existe en las ciudades.
El efecto invernadero es esencial para la vida: sin la presencia de gases de efecto invernadero, la temperatura superficial de nuestro planeta sería unos 33oC inferior, en torno a -18oC, incompatible con la vida.
En el otro extremo, el planeta Venus con una atmósfera densa de gran contenido en metano y otros gases de EI tiene una temperatura superficial de unos 400oC.


  1. Los cambios antropogénicos
El CO2 y el metano son los caballos de batalla porque suponen la mayor parte de las emisiones:
El CO2 está presente actualmente en unas 400 ppm (partes por millón) en la atmósfera. Recientemente hemos alcanzado un pico. En la era pre-industrial, hace unos 250 años, se estima que su concentración era de 250 ppm.
Desde que el ser humano empezó a usar combustibles fósiles, la concentración de CO2 y otros gases de EI casi se ha duplicado.
En este sentido, es preocupante el incremento en el uso del carbón, sobre todo en los países en desarrollo. El carbón (Carbono puro), es el mayor emisor de CO2 por unidad de energía generada, con gran diferencia sobre el resto de combustibles fósiles (que contienen mayor proporción de Hidrógeno y, por tanto, generan más agua y menos CO2).
El problema para estimar las consecuencias de este fenómeno a gran escala es que carecemos de datos suficientes que permitan correlacionar la concentración de GEI y la temperatura. Sólo hay registros meteorológicos fiables desde hace unos 100 o 150 años, lo que geológicamente es un periodo de tiempo insignificante.
Sin embargo, sí podemos asegurar que la actividad humana está detrás del incremento de GEI y podemos aventurar, con modelos más o menos precisos, las consecuencias que tendrá este incremento a medio plazo.

  1. Qué nos espera
Una de las particularidades del efecto invernadero es que se retroalimenta, las vías principales son cuatro:
  • Disminuyendo la superficie cubierta por hielo reflectante (que provoca el efecto contrario: “efecto albedo”), la superficie de la tierra absorberá más radiación y, por tanto, más calor del Sol.

  • Al aumentar la temperatura media del agua de los océanos, aumenta proporcionalmente la evaporación. Sabemos que el vapor de agua es un gas de efecto invernadero, y por tanto a mayor presencia de humedad en el aire, más se acelera el calentamiento.

  • Además, ciertos suelos cubiertos de permafrost almacenan bajo la gruesa capa de hielo importantes cantidades de metano procedentes de la descomposición de materia orgánica. Si este permafrost se funde, este metano saldrá a la atmósfera e incrementará la retención de calor.

  • En tercer lugar, existen unas formaciones geológicas llamadas “clatratos” o “hidratos de metano” que son “jaulas” de hielo que contiene metano en su interior. Se piensa existen en grandes cantidades en el lecho oceánico (se cree que hay 3.000 veces más metano en estas formaciones que el que hay en la atmósfera). Estas formaciones son estables sólo a grandes presiones y bajas temperaturas. Si la temperatura del agua aumenta lo suficiente, pueden desestabilizarse y liberar gran cantidad de metano en un breve espacio de tiempo (lo que se conoce como “hipótesis del fusil de clatratos”). La última vez que eso ocurrió, se cree que fue hace 251 millones de años, en un periodo denominado Pérmico y que coincidió con la extinción en masa de muchas especies, que quizá fueron incapaces de adaptarse a un cambio en el clima demasiado intenso y demasiado rápido.


A medida que disminuye la disponibilidad de combustibles fósiles de baja huella de CO2 (gas natural y petróleo ligero, principalmente) muchos países en desarrollo, muy poblados, como China y la India, están volviendo al carbón y éste aumenta su peso en la producción de energía primaria.
China abre una nueva central térmica cada semana.
Ambos países cuentan con importantes reservas de carbón sin explotar (las mayores después de las de EEUU y Canadá).
Reservas mundiales de carbón (en 2002):
Producción de carbón, año 2006:
Podemos asumir que, con gran probabilidad, muchos países desarrollados seguirán este camino en el futuro.
Al margen de la contaminación directa, que se traduce en una vuelta del “smog” a grandes áreas urbanas, como Beijing o Delhi, con nubes densas visibles por satélite, y que recuerdan al gran smog de Londres en 1952 (uno de los desencadenantes de la construcción de centrales nucleares en UK):

Lo que hace esta vuelta al carbón es acelerar el proceso de calentamiento.
¿Qué consecuencias tendrá esto para nosotros?
  • En primer lugar, y a corto plazo, una mayor temperatura media supondrá cambios en el régimen y la cantidad de lluvias: habrá más vapor de agua atmosférico, lo que provocará más lluvias y más intensas de forma global. Sin embargo, los cambios en las corrientes marinas y atmosféricas harán que el patrón y el régimen de dichas lluvias sean diferentes a los actuales. Quizá demasiado diferentes para que los cultivos tradicionales sigan pudiéndose dar en las zonas que actualmente son aptas para ellos. La primera consecuencia, por tanto, es una disrupción importante de la agricultura y la ganadería. Cuanto más rápido y brusco sea el cambio, menor tiempo de adaptación y más graves serán las consecuencias.

  • A corto y medio plazo, asistiremos a una migración de ecosistemas hacia zonas climáticamente favorables. Como consecuencia, muchas enfermedades endémicas podrían cambiar de área de influencia por cambios migratorios y de hábitos en sus vectores de transmisión (mosquitos, ratas, ganado…etc.).

  • En tercer lugar, y a medio plazo, a medida que el agua de los océanos se caliente, aumentará su volumen (por dilatación y por la adición de agua procedente de los deshielos). El convenio actual más aceptado da cifras entre 40 y 80 cm de aumento hacia 2.100. Se estima que la Antártida, totalmente fusionada, contribuiría con 60 m al ascenso del nivel del mar, y Groenlandia lo haría contribuyendo con más de 7 m.  En la hipótesis que se funda todo el hielo de los casquetes polares (incluyendo Groenlandia, que tiene una capa de hielo de casi 3 km de espesor) el nivel medio de los mares podría subir entre 50 y 70 m (en unos lugares, será más y en otros menos, por efecto de la gravedad y los movimientos de nivelación que causará en la corteza terrestre la redistribución del peso de la capa de agua oceánica). Esto podría hacer desaparecer casi 1/6 del territorio habitable en la actualidad. Las mediciones por satélite confirman el incremento en promedio del nivel del mar:

  1. Qué se puede hacer
A riesgo de caer en el pesimismo, es poco probable que los procesos que contribuyen al cambio climático se detengan y podemos dar como casi por cierto que todas las reservas económicamente viables de carbón y otros combustibles fósiles se quemarán en los próximos años.
Por tanto, sólo cabe actuar sobre la velocidad a la que se produce el cambio.
En palabras de Pollard (segunda ley de la complejidad):
“Things are the way they are for a reason. If you want to change something, it helps to know that reason. If that reason is complex, success at changing it is unlikely, and adapting to it is probably a better strategy."
“Las cosas son como son por alguna razón. Si quieres cambiarlas, es útil conocer esa razón. Si esa razón es compleja, es improbable tener éxito intentado cambiarlas, y adaptarse a ellas es probablemente una estrategia mejor”.
Deberíamos ser capaces de disminuir la velocidad hasta llegar a un ritmo que nos permita ir adaptándonos a los cambios a medida que éstos se vayan produciendo. Cambios en la agricultura y la ganadería (que no se improvisan, y llevan años para ser implementados), en la distribución de recursos necesarios como el agua potable, la aparición de nuevas regiones de clima habitable…etc.
Aquí, una vez más, chocamos con la inercia de nuestro comportamiento. De acuerdo con la ley de Pollard del comportamiento humano:
" We do what we must (our personal, unavoidable imperatives of the moment), then we do what’s easy, and then we do what’s fun. There is never time left for things that are merely important.”
“Hacemos lo que debemos hacer (nuestros imperativos personales inevitables del momento), luego lo que es fácil, y luego lo que es divertido. Nunca hay tiempo para hacer cosas que sólo sean importantes.”
¿Seremos capaces de hacerlo?

Referencias:

No hay comentarios:

Publicar un comentario en la entrada

La sección de comentarios de este blog ha sido clausurada por ser imposible su gestión. Disculpen las molestias. Pueden seguir comentando en el Foro OilCrash: http://forocrashoil.blogspot.com.ar/

Nota: solo los miembros de este blog pueden publicar comentarios.