Calentamiento Global
El calentamiento global se ha producido por un desequilibrio en la cantidad de gases de efecto invernadero presentes en la atmósfera.
Principalmente por un aumento del dióxido de carbono (CO2) y el vapor de agua, en el siglo XVIII existía aproximadamente una concentración
de 280 ppm de CO2 en la atmósfera, hoy en día hay 375 ppm y se estima que para el 2100 alcanzará las 580 ppm. La atmósfera actual contiene
unas 750 mil millones de toneladas de carbono en forma de CO2.
Se calcula que la humanidad ha ido modificando de tal forma el paisaje terrestre, debido al desarrollo de la agricultura, la ganadería, las
actividades forestales, etc., que ha provocado a lo largo de la historia un traspaso de unas 200 mil millones de Toneladas de carbono desde los
ecosistemas continentales hacia la atmósfera y los océanos. Por otra parte, la quema de combustibles fósiles durante la época industrial ha
emitido unos 250 mil millones de toneladas de CO2. En la actualidad se estima que debido al uso de combustibles fósiles y a la deforestación se
emiten a la atmósfera cada año 7 mil millones de toneladas de CO2.
El aumento antrópico del CO2 ha producido un forzamiento radiactivo positivo que llevado a grados de temperatura, significa un incremento de
0.5 ºC en la temperatura media global.
De seguir las cosas como están, se calcula que para el 2100 la concentración de CO2 estará comprendida entre 500 ppm y 1,000 ppm, produciéndose un
forzamiento radiactivo positivo traducido en una subida de la temperatura entre 1.4 ºC y 5.8 ºC.
La radiación solar, que penetra y atraviesa la atmósfera de arriba hacia abajo, llega con un flujo de radiación de 1,368 W/m2 (llamado
constante solar), dado que la superficie exterior de la atmósfera es de forma esférica, la energía solar que es continuamente interceptado por el
planeta será cuatro veces menor que la constante solar, es decir, 342 W/m2. De este flujo de radiación solar incidente (342 W/m2), un 31%
aproximadamente es reflejado desde la propia atmósfera o desde la superficie continental u oceánica, y devuelto de nuevo hacia el espacio
extraterrestre sin ser utilizado. Este porcentaje de radiación reflejada, que se pierde en el espacio, es lo que se denomina albedo terrestre:
0.31. La potencia absorbida por la Tierra queda, por lo tanto, en 235 W/m2.
Aparte del albedo terrestre global, es necesario tener en cuenta el albedo en superficie que varía según el color de los diferentes paisajes
terrestres. Cuanto más blanquecina sea una superficie, más cantidad de luz refleja y mayor es su albedo. El albedo continental es mayor que el
oceánico. El albedo de los desiertos es mayor que el de los bosques o selvas y el albedo de un paisaje nevado de tundra es mayor que si el
paisaje está recubierto de bosques.
De los 235 W/m2 absorbidos por la Tierra (superficie + atmósfera), 67 W/m2 son absorbidos directamente por los gases y las nubes que
componen la atmósfera. Los 168W/m2 restantes, que atraviesan el aire, son absorbidos por la superficie terrestre. Este flujo que llega al suelo
lo hace en forma de radiación directa y difusa. La radiación directa es aquella que procede en línea recta del Sol, sin haber sufrido ningún tipo
de reflexión, la difusa es la que llega a la superficie de la Tierra desde cualquier dirección. En los días nublados o latitudes altas la radiación
difusa supera a la directa, lo contrario ocurre en los días despejados o latitudes bajas.
La cantidad de flujo solar absorbido directamente por el aire es tan sólo 67 W/m2. A este calor, venido de arriba, hay que añadir la entrada en
la atmósfera de calor procedente de abajo, (que no es sino la energía solar previamente absorbida y transformada en calor en la superficie
terrestre). Este flujo hacia arriba que se emite desde la superficie, 492 W/m2, es mucho mayor. De ahí que la temperatura de la tropósfera
disminuya con la altura, a medida que su fuente de calor, el suelo o el mar, queden más lejos.
Este calor que la superficie oceánica y continental emiten hacia la atmósfera se trasmite a través de radiación infrarroja, evaporación y
condensación, y conducción molecular y convección.
El flujo de energía transmitido mediante radiación infrarroja es de 390 W/m2. De estos, los gases de invernadero absorben 350 W/m2 y 40
W/m2 logra salir al espacio extraterrestre.
Mediante la evaporación y condensación (calor latente de evaporación) se emiten unos 78 W/m2 y mediante la conducción molecular y
convección 24 W/m2.
La atmósfera es casi transparente a la radiación solar (sólo retiene 67 W/m2) pero absorbe gran parte de la radiación infrarroja terrestre (350
W/m2). Esta absorción la realizan fundamentalmente los gases invernadero, vapor de agua, dióxido de carbono, metano, ozono, etc. y las
nubes. Además de absorber el calor de procedencia solar y terrestre, los gases invernadero lo transforman y emiten. Estas radiaciones de onda
larga, infrarrojas, son emitidas en todas las direcciones, hacia arriba y hacia abajo, hacia el espacio y hacia la superficie. Por el tope de la
atmósfera sale un flujo de 195 W/m2 de radiación infrarroja emitida por el aire y las nubes, que se pierde en el espacio extraterrestre, mientras
que la superficie (continental y oceánica) recibe un flujo desde el aire y las nubes de 324 W/m2. De esta forma, la superficie terrestre recupera
gran parte de la energía que ella misma emite hacia arriba.
Este calor recibido en superficie (324 W/m2) proveniente de la atmósfera es más del doble que el proveniente del Sol (168 W/m2). Entre los
dos, la superficie recibe un flujo medio de 492 W/m2 (el mismo que emite), que será mayor, tanto si aumenta la actividad solar, como si lo hace
la concentración de los gases invernadero.
En la frontera de la Tierra con el espacio exterior se pierde continuamente por radiación infrarroja el mismo calor que se recibe del Sol. Las
mediciones satelitales de la radiación saliente indican que un flujo medio de 235 W/m2 de radiación infrarroja se escapa al espacio por la
tropopausa, un valor que es el mismo que el de la radiación solar absorbida por el sistema terrestre. Esta energía saliente la componen
radiaciones infrarrojas que proceden de los gases invernadero (165 W/m2), de las nubes (30 W/m2), y de la radiación infrarroja procedente
directamente de la superficie terrestre (40 W/m2).
Nótese que la radiación infrarroja emitida desde la superficie terrestre, 390 W/m2, es mucho mayor que la radiación que sale por el tope de la
atmósfera, 235 W/m2. No existiría esta diferencia si no hubiese gases invernadero. Entonces, desde la superficie terrestre se emitiría una
radiación semejante a la que sale por el tope de la atmósfera, es decir, 235 W/m2 . La temperatura media de la superficie terrestre, que hoy es
de unos +15°C, sería la correspondiente a esta emisión inferior, de –15ºC, unos treinta grados inferior.
El incremento de las concentraciones de gases de efecto invernadero en la atmósfera y la incorporación en la misma de nuevos gases
absorbentes de radiación infrarroja, disminuye la perdida de energía hacia el espacio y altera el equilibrio de radiación del sistema Tierra-
atmósfera generando: calentamiento de la troposfera y de la superficie terrestre (efecto invernadero antropogénico), alteración de la
redistribución de energía dentro de la propia atmósfera y entre ésta y la superficie terrestre y los océanos y finalmente, cambios en el clima.