Detrás de los fenómenos de calentamiento global y cambio climático radica el aumento de gases de efecto invernadero en nuestra atmósfera. Un gas de efecto invernadero es cualquier compuesto gaseoso en la atmósfera que es capaz de absorber radiación infrarroja, atrapando y reteniendo así el calor en la atmósfera. Al aumentar el calor en la atmósfera, los gases de efecto invernadero son responsables del efecto invernadero, que en última instancia conduce al calentamiento global.
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La radiación solar y el «efecto invernadero»
El calentamiento global no es un concepto científico reciente. Los conceptos básicos del fenómeno fueron resueltos hace más de un siglo por el físico y químico sueco Svante Arrhenius, en 1896. Su artículo, publicado en Revista filosófica y Revista de ciencia, fue el primero en cuantificar la contribución del dióxido de carbono a lo que los científicos ahora denominan «efecto invernadero. «
El efecto invernadero se produce porque el sol bombardea la Tierra con enormes cantidades de radiación que golpean la atmósfera terrestre en forma de luz visible, además de radiación ultravioleta (UV), infrarroja (IR) y otros tipos de radiación que son invisibles para el ojo humano. La radiación UV tiene una longitud de onda más corta y un nivel de energía más alto que la luz visible, mientras que la radiación IR tiene una longitud de onda más larga y un nivel de energía más débil. Aproximadamente el 30% de la radiación que incide en la Tierra es reflejada de regreso al espacio por las nubes, el hielo y otras superficies reflectantes. El 70% restante es absorbido por los océanos, la tierra y la atmósfera, según Observatorio de la Tierra de la NASA.
A medida que se calientan, los océanos, la tierra y la atmósfera liberan calor en forma de radiación térmica IR, que sale de la atmósfera y se dirige al espacio. Es este equilibrio de radiación entrante y saliente lo que hace que la Tierra sea habitable, con una temperatura promedio de aproximadamente 59 grados Fahrenheit (15 grados Celsius), según la NASA. Sin este equilibrio atmosférico, la Tierra sería tan fría y sin vida como su luna, o tan ardiente como Venus. La luna, que casi no tiene atmósfera, tiene aproximadamente menos 243 F (menos 153 C) en su lado oscuro. Venus, por otro lado, tiene una atmósfera muy densa que atrapa la radiación solar; la temperatura promedio en Venus es de aproximadamente 864 F (462 C).
El intercambio de radiación entrante y saliente que calienta la Tierra a menudo se conoce como efecto invernadero porque un invernadero agrícola funciona de manera muy similar. La radiación ultravioleta de onda corta entrante atraviesa fácilmente las paredes de vidrio de un invernadero y es absorbida por las plantas y las superficies duras del interior. Sin embargo, la radiación infrarroja de onda larga más débil tiene dificultad para atravesar las paredes de vidrio y, por lo tanto, queda atrapada en el interior, calentando el invernadero.
Cómo los gases de efecto invernadero causan el calentamiento global
Los gases de la atmósfera que absorben la radiación se conocen como «gases de efecto invernadero» (abreviados como GEI) porque son en gran parte responsables del efecto invernadero. El efecto invernadero, a su vez, es una de las principales causas del calentamiento global. Los gases de efecto invernadero más significativos, según el Agencia de Protección Ambiental (EPA), son: vapor de agua (H2O), dióxido de carbono (CO2), metano (CH4) y óxido nitroso (N2O).
«Tiempo oxígeno (O2) es el segundo gas más abundante en nuestra atmósfera, el O2 no absorbe la radiación infrarroja térmica «, dijo Michael Daley, profesor asociado de ciencias ambientales en Lasell College en Massachusetts, a WordsSideKick.com.
El calentamiento global y los gases de efecto invernadero que lo causan ocurren naturalmente; sin ellos, la temperatura promedio de la superficie de la Tierra sería de cero grados F (menos 18 C). Pero la cantidad de gases de efecto invernadero en la atmósfera se ha disparado a niveles perjudiciales en la historia reciente.
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Durante el período de 20.000 años antes de la Revolución Industrial, el CO2 atmosférico fluctuó entre aproximadamente 180 partes por millón (ppm) durante las edades de hielo y 280 ppm durante los períodos cálidos interglaciares. Sin embargo, desde el comienzo de la Revolución Industrial en la década de 1750, la cantidad de CO2 ha aumentado casi un 50%, según Portal de cambio climático global de la NASA. Hoy en día, los niveles de CO2 superan las 410 ppm.
Los gases fluorados, a los que se ha añadido el elemento flúor, se crean durante los procesos industriales y también se consideran gases de efecto invernadero. Estos incluyen hidrofluorocarbonos, perfluorocarbonos y hexafluoruro de azufre. Aunque están presentes en la atmósfera en concentraciones muy pequeñas, atrapan el calor de manera muy eficaz, lo que los convierte en gases de alto «potencial de calentamiento global» (GWP).
Los clorofluorocarbonos (CFC), que alguna vez se usaron como refrigerantes y propulsores de aerosoles hasta que fueron eliminados por un acuerdo internacional, también son gases de efecto invernadero.
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Hay tres factores que afectan el grado en que un gas de efecto invernadero influirá en el calentamiento global: su abundancia en la atmósfera, cuánto tiempo permanece en la atmósfera y su GWP. Por ejemplo, el vapor de agua es el gas de efecto invernadero más abundante, pero el dióxido de carbono tiene un impacto más significativo en el calentamiento global debido a su abundancia en la atmósfera más su vida atmosférica relativamente larga de 300 a 1,000 años, según la NASA. El vapor de agua, por otro lado, tiene una vida atmosférica de no más de 10 días, según un estudio de 2020 publicado en el Journal of the Atmospheric Sciences.
El metano es aproximadamente 21 veces más eficiente para absorber radiación que el CO2, lo que le otorga una clasificación de GWP más alta, a pesar de que permanece en la atmósfera solo unos 12 años, según la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CMNUCC). Aunque el metano y otros gases de efecto invernadero son capaces de atrapar más calor que el CO2, los científicos aún consideran que el dióxido de carbono es el gas de efecto invernadero dominante porque su efecto de calentamiento sobrevive a los efectos de los demás por siglos.
Fuentes de gases de efecto invernadero
Algunos gases de efecto invernadero, como el metano, se producen a través de prácticas agrícolas, en forma de estiércol de ganado, por ejemplo. Otros, como el CO2, resultan en gran medida de procesos naturales como la respiración y de la quema de combustibles fósiles como el carbón, el petróleo y el gas.
Otra fuente primaria de CO2 es deforestación. Cuando los árboles se talan para producir bienes o calor, liberan el carbono que normalmente se almacena para fotosíntesis. Este proceso libera hasta 4.800 millones de toneladas métricas de carbono a la atmósfera cada año, según el Instituto de Recursos Mundiales.
La silvicultura y otras prácticas de uso de la tierra pueden compensar algunas de estas emisiones de gases de efecto invernadero. «Replantar ayuda a reducir la acumulación de dióxido de carbono en la atmósfera, ya que los árboles en crecimiento secuestran el dióxido de carbono a través de la fotosíntesis», dijo Daley a WordsSideKick.com. «Sin embargo, los bosques no pueden secuestrar todo el dióxido de carbono que emitimos a la atmósfera mediante la quema de combustibles fósiles, y aún es necesaria una reducción de las emisiones de combustibles fósiles para evitar la acumulación en la atmósfera».
En todo el mundo, la emisión de gases de efecto invernadero es motivo de grave preocupación. De acuerdo a Climate.gov de la NOAA, durante los últimos 60 años, el CO2 atmosférico ha aumentado a una tasa anual que es 100 veces más rápida que los aumentos naturales anteriores. La última vez que las cantidades globales de CO2 atmosférico fueron tan altas fue hace 3 millones de años, cuando las temperaturas eran hasta 5,4 grados F (3 grados C) más altas que durante la era preindustrial. Como resultado del calentamiento global inducido por el CO2 en la actualidad, 2016 fue el año más cálido registrado, y 2019 y 2020 se clasificaron como los siguientes más cálidos, respectivamente. De hecho, los seis años más calurosos registrados han ocurrido desde 2015, según el Organización Meteorológica Mundial.
«El calentamiento que observamos afecta la circulación atmosférica, lo que afecta los patrones de lluvia a nivel mundial», dijo Josef Werne, profesor asociado en el Departamento de Geología y Ciencias Planetarias de la Universidad de Pittsburgh. «Esto conducirá a grandes cambios y desafíos ambientales para las personas de todo el mundo».
El futuro de nuestro planeta
Si continúan las tendencias actuales, los científicos, los funcionarios gubernamentales y un número creciente de ciudadanos temen que los peores efectos del calentamiento global: clima extremo, aumento del nivel del mar, extinción de plantas y animales, Acidificación oceánica, cambios importantes en el clima y una agitación social sin precedentes serán inevitables.
En un esfuerzo por combatir el calentamiento global inducido por los GEI, el gobierno de EE. UU. Creó un plan de acción climática en 2013. Y en abril de 2016, representantes de 73 países firmaron el Acuerdo de París, un pacto internacional para combatir el cambio climático mediante la inversión en un -Futuro de carbono, según el CMNUCC. Aunque Estados Unidos se retiró del Acuerdo de París en 2017, se reincorporó a fines de enero de 2021. La administración del presidente Biden también se ha fijado el objetivo de reducir las emisiones de EE. UU. en un 50-52% de los niveles de 2005 para el año 2030. (Las emisiones se comparan habitualmente con las de 2005, el año en que las emisiones de CO2 de EE. UU. alcanzaron un máximo de casi 6 mil millones de toneladas).
En 2020, las emisiones globales de dióxido de carbono cayeron un 6,4% (13% solo en los EE. UU.), La primera vez en décadas que la tasa anual no ha aumentado. Naturaleza reportada. Esto se debió en parte a la disminución de la combustión de combustibles fósiles resultante de la cambiar de carbón a gas natural, pero en gran parte por la paralización forzosa de las actividades económicas, sociales y de transporte en respuesta al COVID-19. pandemia. Los científicos esperaban que la disminución anual de emisiones fuera realmente mayor de lo que era, pero las emisiones se recuperaron a medida que se levantaron las restricciones en algunas naciones y se recuperaron las actividades hacia fines de 2020.
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Para limitar el calentamiento global al objetivo de 2,7 grados F (1,5 grados C) establecido por el Acuerdo de París, el mundo todavía necesita reducir sus emisiones de CO2 en un 7,6% durante la próxima década, según el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente.
Los investigadores de todo el mundo continúan trabajando para encontrar formas de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y mitigar sus efectos. Una posible solución que los científicos están examinando es succionar algo del dióxido de carbono de la atmósfera y enterrarlo bajo tierra indefinidamente. Los defensores argumentan que la captura y almacenamiento de carbono es tecnológicamente factible, pero las fuerzas del mercado han impedido una adopción generalizada.
Independientemente de si es factible eliminar el carbono ya emitido de la atmósfera, prevenir el calentamiento futuro requiere detener las emisiones de gases de efecto invernadero. El esfuerzo más ambicioso para prevenir el calentamiento hasta ahora es el Acuerdo de París de 2016. Este tratado internacional no vinculante tiene como objetivo mantener el calentamiento «muy por debajo de 2 grados Celsius por encima de los niveles preindustriales y realizar esfuerzos para limitar el aumento de temperatura aún más a 1,5 grados Celsius», según Naciones Unidas. Cada signatario del tratado acordó establecer sus propios límites voluntarios de emisión de gases de efecto invernadero y hacerlos más estrictos con el tiempo. Los científicos del clima dijeron que los límites de emisiones comprometidos bajo el acuerdo no mantendrían el calentamiento tan bajo como 1,5 o incluso 2 grados C, pero que sería una mejora con respecto al escenario de «negocios como de costumbre».