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Causas Del Calentamiento Global – El Origen Del Efecto Invernadero!

Cuando se habla de calentamiento global y de cambio climático se refiere esto al incremento observado en más de un siglo de la temperatura del sistema climático de la Tierra y todos sus efectos. ​ Demuestran múltiples líneas de pruebas científicas que se está calentando el sistema climático. Muchos de los cambios que se vienen observando desde los años 1950 no poseen precedentes en el registro instrumental de temperaturas que se desarrolla a mediados del siglo XIX, tampoco en los registros proxy paleoclimáticos que abarcan miles de años. En este post vamos a desarrollar las causas del calentamiento global y como han afectado al planeta.

Causas del calentamiento global.

En el año 2013, el Quinto Informe de Evaluación del Grupo Intergubernamental de Expertos acerca del Cambio Climático (IPCC) dio a concluir que “es extremadamente muy probable que las influencia humana ha sido la causa predominante del calentamiento que va siendo observado desde la mitad del siglo XX”.​ Ha sido la mayor influencia humana la emisión de gases de efecto invernadero como lo es el dióxido de carbono, óxido de nitrógeno y el metano. Las proyecciones de modelos climáticos resumidos en el informe indicaron que durante el siglo presente subirá la temperatura superficial global probablemente de 0,3 a 1,7 °C, esto solo para su escenario de emisiones más bajas utilizando mitigación estricta y de 2,6 a 4,8 °C en cuanto a las mayores. Han sido respaldadas estas conclusiones por las academias nacionales de ciencia de los países industrializados​ y hasta hoy no han sido disputadas por ninguna organización científica de prestigio nacional o internacional. Y de esa manera que concluye a nivel mundial que entre las causas del calentamiento global, la que domina es la contaminación humana.

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El futuro cambio climático y los impactos que le son asociados serán diferentes de una región a otra alrededor de todo el globo. Incluyen los efectos anticipados un incremento en las temperaturas globales, una modificación en los patrones de las precipitaciones, una muy posible subida en el nivel del mar y un esparcimiento de los desiertos subtropicales. ​ Se espera que sea mayor el calentamiento en la tierra que en los mismos océanos y el más acentuado suceda en el Ártico, con el retroceso continuo de los glaciares, la banquisa y el permafrost. Incluyen otros efectos probables fenómenos meteorológicos extremos que son aún más frecuentes, tales como sequías, olas de calor, fuertes nevadas y lluvias torrenciales; ​ acidificación del océano y la extinción de diferentes especies causados por los regímenes de temperatura cambiantes.

Se incluye entre sus impactos humanos significativos, la amenaza a la seguridad alimentaria debido a la disminución del rendimiento de las cosechas y también a la pérdida de hábitat por inundación. Ya que a que el sistema climático posee una gran inercia y continuarán en la atmósfera por largo tiempo los gases de efecto invernadero, persistirán muchos de estos efectos no solo durante décadas y siglos, sino por decenas de miles de años.

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Los Cambios térmicos observados.

Ha aumentado alrededor de 0,8 °C la temperatura promedio de la superficie de la Tierra desde el año 1880. Casi se duplicó la velocidad de calentamiento en la segunda mitad de dicho periodo. Es muy reducido el efecto isla de calor, estimado en menos de 0,002 oC de calentamiento por década desde el año 1900.​ Se han incrementado las temperaturas en la troposfera inferior entre 0,13 y 0,22 oC por década desde el año 1979, todo esto es de acuerdo con las mediciones de temperatura hecha por satélite. Demuestran los proxies climáticos que se ha mantenido la temperatura relativamente estable durante mil o dos mil años hasta el año 1850, con fluctuaciones que regionalmente varían tales como la Pequeña edad de hielo y el Período cálido medieval.

Es coherente el calentamiento que se evidencia en los registros de temperatura por medio de instrumentos, con una gama amplia de observaciones, de acuerdo esto con lo documentado por diversos equipos científicos independientes. Son algunos ejemplos; el aumento del nivel del mar causado por la fusión de la nieve y el hielo y por la expansión del agua al calentarse por encima de los 3,98 °C (o sea dilatación térmica), ​ el incremento del contenido oceánico de calor, el generalizado derretimiento del hielo y de la nieve con base en tierra, el incremento de la humedad, ​ y la anticipación de los eventos primaverales, a modo de ejemplo podemos denotar la floración de las plantas. Es virtualmente cero, la probabilidad de que tales cambios pudieran haber sucedido por azar.

Los Cambios térmicos observados

Causas iniciales de cambios térmicos.

Puede el sistema climático responder a cambios en los forzamientos externos. Son estos “externos” al sistema climático aunque necesariamente no externos a la Tierra. Incluyen ejemplos de forzamientos externos variaciones en la composición atmosférica (por ejemplo un incremento en las concentraciones de los gases de efecto invernadero), las erupciones volcánicas, la luminosidad solar y los cambios en la órbita terrestre alrededor del Sol.

Causas iniciales de cambios térmicos

Los  gases de efecto invernadero.

El efecto invernadero es aquel proceso en el cual la absorción y la emisión de radiación infrarroja causada por los gases en la atmósfera de un planeta calientan la superficie y su atmósfera interna. Esto fue propuesto por Joseph Fourier en el año 1824, en 1860 descubierto por John Tyndall, ​ cuantitativamente se investigó por primera vez por Svante Arrhenius en el año 1896​ y fue en la década de 1930desarrollado, hasta ya acabada la década de 1960 por Guy Stewart Callendar. ​

Tienen las sumas naturales de gases de efecto invernadero un efecto de calentamiento en la Tierra, el cual es medio de unos 33 °C. La temperatura promedio de la Tierra sin la atmósfera, estaría muy por debajo del punto de congelación del agua. ​ Son los principales gases de efecto invernadero, el vapor de agua (el cual es el causante de alrededor de 36 y el 70 % del efecto invernadero); el metano (CH4, de 4-9 %); el dióxido de carbono (CO2, causante del 9-26 %) y el ozono (O3, del 7,3 %). También las nubes afectan el balance radiativo, esto es por medio de los forzamientos de nube que son similares a los gases de efecto invernadero.

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Desde la Revolución Industrial la actividad humana ha aumentado la cantidad de gases de efecto invernadero en la atmósfera, llevando a un incremento del forzamiento radiativo del CO2, metano, ozono troposférico, CFC y el óxido nitroso. Con relación a un estudio publicado en el año 2007, las concentraciones de metano y CO2 han aumentado en un 36 % y un 148 % respectivamente desde el año 1750. Son mucho más altos estos niveles que en cualquier otra época durante los últimos 800.000 años, período hasta donde se obtenían datos fiables que eran extraídos de núcleos de hielo. Indica evidencia geológica menos directa que valores de CO2 superiores a este fueron visibilizados por última vez hace unos 20 millones de años.

Ha producido la quema de combustibles fósiles alrededor de las tres cuartas partes del incremento en el CO2 esto por actividad humana en los últimos 20 años. Se debe el resto de este incremento principalmente a los cambios en la utilización del suelo, la deforestación especialmente. En el año 2011 estimaciones de las emisiones globales de CO2 por la utilizacion de combustibles fósiles, incluyendo la producción de cemento y el gas residual, vino siendo de 34.800 millones de toneladas, un aumento del 54 % respecto a las emisiones del año 1990. Fue el mayor contribuyente la quema del carbón (de un 43 %), seguido por el petróleo (con un 34 %), el gas (18 %), el cemento (con 4,9 %) y el gas residual (con apenas 0,7 %).

Los gases de efecto invernadero

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Los aerosoles y el hollín.

El oscurecimiento mundial, una gradual reducción de la cantidad de irradiancia directa en la superficie terrestre, se observó a partir del año 1961 hasta por lo menos en el año 1990. ​ Se cree que la principal causa de este oscurecimiento son las partículas líquidas y sólidas conocidas como aerosoles, los contaminantes antropogénicos y producto de los volcanes. Despliegan un efecto de enfriamiento por el incremento de la reflexión de la luz solar entrante.

Se han compensado parcialmente entre sí los efectos de la quema de productos de combustibles fósiles (aerosoles y CO2) en las últimas décadas, por lo que se ha debido el calentamiento neto al incremento de de gases de efecto invernadero diferentes del CO2, como lo es el metano. Está limitado el forzamiento radiactivo por los aerosoles, temporalmente por los procesos que los mueven de la atmósfera. La precipitación y la eliminación por las nubes les da a los aerosoles troposféricos una vida atmosférica que se acerca a solo una semana; en cambio, pueden permanecer durante algunos años los aerosoles estratosféricos. Tiene una vida atmosférica de un siglo o más el dióxido de carbono, los cambios en los aerosoles por tanto,  solamente retrasarán los cambios climáticos provocados por el CO2. La contribución que hace carbono negro al calentamiento global solo es superada por la del dióxido de carbono.

el hollín

Además de su directo efecto en la dispersión y en la absorción de la radiación solar, tienen las partículas efectos indirectos sobre el balance radiativo del planeta. Actúan los sulfatos como núcleos de condensación y conducen por lo tanto a nubes que poseen más y más gotitas pequeñas. Reflejan estas nubes la radiación solar eficientemente más que aquellas con menos y más grandes gotas, fenómeno que es conocido como el efecto Twomey. También provoca este efecto que las gotitas sean de un tamaño más uniforme, lo que minimiza el crecimiento de las gotas de lluvia y hace más reflexiva a la luz solar entrante, a la nube en sí, llamado el efecto Albrecht. Son más notables los efectos indirectos en las nubes estratiformes marinas y poseen muy poco efecto radiativo en las convectivas. Representan los efectos indirectos de los aerosoles la incertidumbre mayor en el forzamiento radiativo.

Puede el hollín enfriar o calentar la superficie, esto dependiendo de si está depositado o suspendido. Absorbe directamente la radiación solar el hollín atmosférico, lo que hace que se caliente la atmósfera y se enfría la superficie. En áreas aisladas con una alta producción de hollín, como lo es la India rural, pueden enmascarar las nubes marrones tanto como el 50 % del calentamiento de la superficie por causa de gases de efecto invernadero. ​ Cuando especialmente se deposita, sobre el hielo de las regiones árticas o los glaciares, el menor albedo de la superficie también puede directamente calentar la superficie. ​ Las influencias de las partículas, inclusive el carbono negro, son más acusadas en aquellas zonas tropicales y subtropicales, en Asia particularmente, en tanto que los efectos de los gases de efecto invernadero dominan en el hemisferio sur y en las regiones extratropicales.

Los aerosoles y el hollín

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La actividad solar.

Desde el año 1978, las radiaciones del Sol se han medido con mucha precisión por medio de satélites. Indican estas mediciones que las emisiones del Sol no han incrementado desde el año 1978, por lo que durante los últimos 30 años el calentamiento no puede ser atribuido a un incremento de la energía solar que llega a la Tierra.

Para examinar el papel del Sol en el tema del cambio climático reciente, se han utilizado modelos climáticos. ​ Son los modelos incapaces de reproducir el rápido calentamiento observado en las recientes décadas cuando se tienen solo en cuenta las variaciones en la actividad volcánica y la radiación solar. No obstante, los modelos son capaces de simular los cambios observados en la temperatura del siglo XX cuando ciñen todos los forzamientos externos que son más importantes, incluyendo los forzamientos naturales y la influencia humana.

Otra línea de prueba en contra de que sea el Sol el causante del cambio climático reciente viene de observar como han cambiado las temperaturas a distintos niveles en la atmósfera terrestre.​ Muestran los modelos y las observaciones que el calentamiento de efecto invernadero deriva en el calentamiento de la atmósfera inferior (o sea la troposfera), no obstante el enfriamiento de la atmósfera superior (la estratosfera). También ha dado lugar a un fuerte efecto del enfriamiento en la estratosfera el agotamiento de la capa de ozono causado por refrigerantes químicos. Si fuera el Sol, el responsable del calentamiento observado, se esperaría un calentamiento tanto de la estratosfera como de la troposfera.

La actividad solar

Variaciones en la órbita terrestre.

Otro dato referente a las causas del calentamiento global, es la inclinación del eje de la Tierra y también la forma de su órbita alrededor del Sol, que varían durante decenas de miles de años lentamente y vienen siendo una fuente natural de cambio climático al variar la distribución latitudinal y estacional de la insolación. ​

Este fenómeno contribuyó durante los últimos miles de años, a una lenta tendencia hacia el enfriamiento en las altas latitudes del hemisferio norte durante el verano, se invirtió debido al calentamiento que fue inducido por los GEI durante el siglo XX.

Pueden iniciar un nuevo periodo glaciar en el futuro, causando variaciones en los ciclos orbitales, no obstante la fecha depende de esto de las concentraciones de GEI asimismo del forzamiento orbital. Dentro de los próximos 50.000 años no se prevé un nuevo periodo glaciar si continúan sobre las 300 ppm las concentraciones de CO2 atmosférico.

Variaciones en la órbita terrestre

Retroalimentación.

Incluye el sistema climático una serie de retroalimentaciones, que varían la respuesta del sistema a los cambios en la coacción externa. Incrementan las retroalimentaciones positivas la respuesta del sistema climático a un forzamiento inicial, en tanto que las retroalimentaciones negativas la minimizan.

En el sistema climático existe una serie de retroalimentaciones, inclusive el vapor de agua, los cambios en el hielo-albedo (la capa de hielo y nieve afecta la cantidad en que la superficie de la Tierra absorbe o refleja la luz solar que entran), las nubes y también los cambios en el ciclo del carbono de la Tierra (la liberación de carbono del suelo, por ejemplo). La principal retroalimentación negativa viene siendo la energía que la superficie de la Tierra irradia, en dirección al espacio en forma de radiación infrarroja. ​ Referente con la ley de Stefan-Boltzmann, si la temperatura absoluta se duplica, aumenta la energía radiativa por un factor de 16 (o sea 2 a la cuarta potencia).

Son las retroalimentaciones un factor bastante importante en la determinación de la sensibilidad del sistema climático a un incremento de las concentraciones atmosféricas de GEI. Si se mantiene lo demás, significa una sensibilidad climática superior, que se producirá un calentamiento mayor para un mismo aumento en el forzamiento del gas de efecto invernadero.

Retroalimentación

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