martes, 29 de enero de 2013

Algunas consideraciones sobre el efecto invernadero

Nuestras emisiones de gases de efecto invernadero (GEIs), dióxido de carbono (CO2), metano (CH4) y monóxido de dinitrógeno (N2O, impropiamente llamado "óxido nitroso") principalmente, están provocando un peligroso aumento de sus concentraciones en la atmósfera, con el consiguiente desequilibrio energético del planeta y, por tanto, con un aumento (antropogénico) de la temperatura media de la Tierra, lo que llamamos calentamiento global. En los últimos cien años el incremento en la temperatura media del planeta ha superado los 0,7 ºC. No parece mucho pero es un dato muy a tener en cuenta, sobre todo porque la tendencia es al aumento.  Podríamos adaptarnos sin demasiados problemas a un incremento de unos 2 ºC, lo cual es previsible que suceda en los próximos 40 años (tal vez 50), pero un aumento de más de tres grados tendría consecuencias muy negativas como, por ejemplo, una mayor virulencia de los fenómenos meteorológicos extremos (huracanes, tornados, tifones y otros). Consecuencias medioambientales graves pero también, sin duda, económicas y sociales (¿nos espera un futuro de hambrunas, refugiados climáticos y conflictos?). Pero no pretendemos hablar aquí de los impactos del actual cambio climático antropogénico. Sí, porque los científicos concluyen que la actividad humana es en gran medida responsable de este calentamiento global del planeta. Cuanto más tiempo transcurra sin tomarse las medidas adecuadas más difícil será frenar el incremento de la temperatura en las próximas décadas. Y los expertos ya indicaron hace más de un lustro cuáles eran: sustitución de las centrales térmicas y aumento progresivo del empleo de las fuentes de energía renovables, obtención de energía de centrales nucleares de última generación, mayor uso de los transportes públicos, elección preferente del tren para las mercancías, motores más eficientes, mejorar la orientación y el aislamiento de los edificios, así como sus sistemas de calefacción, refrigeración e iluminación, reforestación, etc.. Los ciudadanos tenemos mucho por hacer y, sobre todo, los políticos que nos gobiernan (y que nosotros elegimos).

La concentración actual de CO2 (gas que representa más del 70 % del total de las emisiones de GEIs y es liberado a la atmósfera como consecuencia de la quema de combustibles fósiles para los transportes o para la producción de electricidad en las centrales térmicas) en la atmósfera es de unas 370 ppm (partes por millón). Se ha estimado que si el objetivo fuera no superar las 535 ppm en 2030 el coste sería el 0,12 % de la riqueza mundial. 


[Fuente de la imagen: Wikipedia] 


 Pero a pesar de lo dicho anteriormente nadie debería llegar a la precipitada conclusión de que el efecto invernadero es perjudicial para la vida en la Tierra. Sería un gran error. Precisamente la vida en nuestro planeta es posible gracias a los gases de efecto invernadero, que hacen que la temperatura media de la Tierra sea de unos 15 ºC en vez de los -18 ºC que sufriría el planeta en ausencia de CO2 y otros gases de efecto invernadero, es decir, estamos hablando de una diferencia de 33 grados, nada más y nada menos. Resulta que, como es lógico, todo depende de la concentración de estos gases en la atmósfera, haciéndose válido, si se me permite, el antiguo lema iatroquímico, de Paracelso, de que la dosis hace el veneno. En el Sistema Solar los planetas que presentan efecto invernadero son, además de nuestro querido planeta azul, Venus y Marte, los más parecidos y próximos a la Tierra, pero con notables diferencias. Nuestro vecino Venus (más cercano al Sol) tiene una atmósfera muy densa y rica en CO2 (un 95 %), de manera que su temperatura promedio es de unos 500 ºC, en lugar de los 50 ºC que tendría si careciera de atmósfera. Aquí pues el efecto invernadero es brutal. Todo lo contrario ocurre en el planeta rojo. La atmósfera de Marte es muy tenue, con muy escasa presencia de dióxido de carbono, de manera que en aquel frío planeta rocoso la temperatura media es de -50 ºC, situación no mucho más favorable que la que tendría en ausencia completa de atmósfera: - 60ºC.

Para comprender bien el efecto invernadero es imprescindible conocer cuál es el balance de energía en nuestro planeta. Y para ello hay que tener en cuenta el Sol, nuestra fuente de energía externa (proveniente del espacio), la Tierra, y su atmósfera. Asimismo tengamos presente que según sea la temperatura de un cuerpo así será la cantidad de energía que emite. En dicho balance energético hemos de considerar el flujo de energía entrante y el saliente. Si ambos se igualan la Tierra estará en equilibrio térmico, con una temperatura promedio estable. Pero si, como sucede, nuestro planeta absorbe una cierta cantidad neta de energía (predomina el flujo entrante sobre el saliente) el calentamiento global, en mayor o menor medida, está asegurado.

De la radiación proveniente del Sol una importante fracción es reflejada en la atmósfera (nubes y aerosoles o partículas sólidas en suspensión) y por la superficie terrestre (hielo y nieve principalmente). Este albedo supone un 30 % aproximadamente y, por tanto, es energía que no es absorbida por la superficie terrestre. Así la energía total entrante (la radiación que es absorbida por la superficie) es de 494 W/m2 (vatios por cada metro cuadrado; aunque el W es la unidad de potencia en el Sistema Internacional de Unidades, suele usarse para la radiación, de manera que si queremos calcular la energía por unidad de superficie en J/m2 sólo hemos de multiplicar los W/m2 por el tiempo en segundos, 3600 s para un periodo de una hora u 86400 s si se trata de un día). Esta cantidad es la suma de los 161 W/m2 que nos llegan del Sol y los 333 W/m2 provenientes de la atmósfera. Este último valor es ciertamente elevado y es así por el efecto de los gases de invernadero. El CO2 permite el paso de la luz solar y de buena parte de la radiación térmica o infrarroja solar, de longitud de onda más corta que la emitida por la superficie terrestre, pero absorbe la radiación infrarroja emitida por la Tierra, de longitud de onda más larga. Cuando la radiación es absorbida por las moléculas es transformada en energía cinética y potencial de dichas particulas. En particular se generan movimientos de vibración y de rotación. La energía total saliente de la Tierra es de 493 W/m2, suma de 17 W/m2 (convección), más 80 W/m2 (calor latente de evaporación) y 396 W/m2 (radiación infrarroja de la superficie terrestre). Si hacemos la diferencia, energía entrante menos energía saliente, 494 W/m2 menos 493 W/m2, vemos que 1 W/m2 (es un valor aproximado y promedio) será la absorción neta por la superficie terrestre. Este hecho implica un calentamiento o aumento de la temperatura media del planeta. Aunque esa cantidad parezca insignificante no olvidemos que viene expresada por metro cuadrado. Basta multiplicar por todos los m2 de la superficie terrestre y nos daremos cuenta de que el asunto es serio. De hecho ya son patentes algunos fenómenos derivados del calentamiento del planeta, como el aumento de la temperatura de los océanos o la fusión parcial de los glaciares y del hielo en el Ártico. Un aumento de la concentración de GEIs en la atmósfera provocaría una mayor absorción neta de energía por la superficie terrestre y, por tanto, un mayor y peligroso incremento de la temperatura media de nuestro planeta.

Por último no dejemos de comentar lo poco afortunado de la denominación de efecto invernadero para este fenómeno atmosférico, porque lo que ocurre en un invernadero de plantas es bastante diferente. En un invernadero artificial de este tipo las plantas se desarrollan gracias a que el calentamiento se logra al evitarse la pérdida de calor por convección del aire (el plástico o el vidrio que lo encierra la evita). En la atmósfera, el CO2 y los demás GEIs absorben la radiación infrarroja, permitiendo la atmósfera la convección (y de hecho juega un importante papel en ella).


PARA SABER MÁS:

- "El fin de la ciencia". Parte III; capítulo 9. MANUEL LOZANO LEYVA. Debate (2012).

- "La física en la vida cotidiana". Capítulo 6. ALBERTO ROJO. RBA (2010).

-  " ¿Estamos cambiando el clima?". JOSÉ MIGUEL VIÑAS. Sirius (2005).

- "Introducción a la Meteorología". Capítulo 75. JOSÉ MIGUEL VIÑAS. Almuzara (2010).


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