O efecto invernadoiro, que é?

1989/01/01 Gribbin, John Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Klima

Ao estar rodeada por un colchón de aire, a Terra é “bastante tépeda”. Ser “o suficientemente tépedo” significa que a temperatura da Terra está entre 0ºC e 100ºC, é dicir, mentres a auga permanece líquida. Así, se comparamos as temperaturas do noso planeta coas da Lúa, veremos que a atmosfera terrestre ten responsabilidade.

A Lúa e a Terra están aproximadamente á mesma distancia do Sol

— —

Da fonte de calor do Sistema Solar

— que,

Pero a Lúa é un “planeta” sen atmosfera. Na lúa sen aire, a temperatura sobe a 100°C nas caldeiras solares e baixa a -150ºC pola noite.

A temperatura media da superficie lunar é de -18ºC. A esta temperatura, a enerxía que emite a Lúa ao espazo iguala á que recibe do Sol. Se a terra non tivese colchón de aire e fóra una bóla de pedra como a Lúa, a temperatura superficial media sería de -18ºC. A temperatura superficial media do noso planeta é de 15ºC. O colchón de aire mantén a temperatura do noso planeta 33°C máis tépeda que a que lle correspondería.

Pero como ocorre iso? A enerxía do Sol radiada principalmente na parte visible do espectro, nunha banda de 0,4 a 0,7 micras. Esta radiación e o infravermello de lonxitude de onda curta atravesan a Terra sen ser atmosferas absorbidas —aínda que as nubes reflicten una parte ao espazo— e quentan as superficies terrestres e mariñas. O 7% da enerxía solar é radiada en radiacións máis curtas de 0,4 micras, concretamente na zona do ultravioleta. No outro extremo do espectro, por encima de 0,7 micras, prodúcese a radiación infravermella. Esta enerxía de infravermellos é exactamente a mesma que a que sentes ti á altura do radiador da túa casa.

Colchón da terra

A lonxitude de onda á que un obxecto quente radiará no seu maior parte depende da temperatura do obxecto quente. A temperatura superficial do Sol é duns 6.000ºC, á que corresponde a radiación de banda auditiva. A superficie da Terra, amornada pola radiación solar, ten una temperatura de poucos graos Celsius e, por tanto, a radiación é infravermella, principalmente entre 4 e 100 micras.

O vapor de auga absorbe violentamente na banda de 4-7 micras e o óxido de carbono (IV) na banda de 13-19 micras. Así, entre 7-13 micras atópase a xanela, de onde máis do 70% da enerxía que emana da cortiza terrestre escápase ao espazo.

A calor infravermella que conduce á superficie tépeda do planeta pola causa da absorción non pode escapar libremente ao espazo e quenta a capa máis interna da atomosfera, a troposfera. O aire da troposfera é tépedo, polo que é capaz de radiar calor cara ao chan e mantelo máis quente do que podería haber. Ese é o efecto invernadoiro.

A medida que a cantidade de vapor de auga que contén o aire e o óxido de carbono (IV) e a cantidade de calor procedente do Sol permanecen constantes, establécese un equilibrio. Os “gases de efecto invernadoiro” (óxido de carbono, vapor de auga e outros) ademais de absorber a radiación infravermella, emiten. Ao aumentar a altura a temperatura da troposfera diminúe, polo que cada capa da troposfera absorberá a enerxía que a que está máis abaixo e pasaraa á que está sobre ela. Finalmente, a calor escápase ao espazo a menor temperatura. O efecto total é a diminución do infravermello que se radiación ao espazo. A temperatura da superficie debe aumentar até equilibrar a enerxía que leva á Terra coa enerxía procedente do Sol.

O efecto invernadoiro quenta o chan e o aire. A preocupación actual sobre o efecto invernadoiro débese a que as accións humanas están a aumentar a cantidade de dióxido de carbono presente na atmosfera. As emisións de dióxido de carbono reforzan o efecto invernadoiro. Outros gases orixinados actualmente pola acción humana, os gases antropogénicos, que absorben a enerxía infravermella na xanela de 7-13 micras que utiliza a radiación paira escapar. O efecto combinado destes gases antroprogénicos parece producir nas próximas décadas un notable quecemento da Terra.

Atmosfera enriquecida

Coñecemento do efecto invernadoiro, XIX. Os científicos téñeno desde mediados do século XX. En 1863, o científico británico John Tyndall expuxo o comportamento do vapor de auga como gas invernadoiro en Philosophical Magazine. En 1890 o sueco Svante Arrhenius e P. C. O norteamericano Chamberlain analizou os problemas que podía ocasionar a acumulación de dióxido de carbono no aire debido á combustión do carbón. Temperatura media do aire de superficie XX. Na primeira metade do século XX produciuse un lixeiro aumento, de 0,25ºC a 1880 a 1940. Pero entre 1940 e 1970 o mundo arrefriouse a 0,2ºC e o estudo do quecemento global non se converteu nun tema de estudo interesante.

A situación cambiou cando as medicións das concentracións atmosféricas de dióxido de carbono indicaban que a concentración aumentaba considerablemente. Na década de 1970 xorde un gran interese por este tema e no XIX. Empezaron a dicir que a duplicación da concentración “natural” de dióxido de carbono do século XX provocaría un quecemento da Terra de 2ºC.

Entre os anos 1970 e 1980, no mesmo tempo que estas predicións, a temperatura media da Terra aumentou 0,3ºC e parece proseguir durante os anos 80. Os datos máis antigos sobre as temperaturas son os de 1850. En 1987 foi o máis caloroso e o de 1988, segundo o seis primeiros meses, pode romper a marca. Non se pode demostrar que isto só é consecuencia do efecto antropogénico do invernadoiro. Pero a análise do problema converteuse nun tema moi interesante.

A determinación exacta da cantidade de dióxido de carbono presente no aire iniciouse en Mauna Loa (Hawaii) e no Polo sur coa escusa do Ano Xeográfico Internacional (1957-58). Estas dúas estacións son importantes porque están afastadas das fontes de contaminación e indican o estado “ben mesturado” da atmosfera. Nestes dous puntos apréciase o ritmo anual. Este ritmo está relacionado co cambio estacional da vexetación cuberta pola terra do Hemisferio Norte. A vexetación terrestre respira dióxido de carbono (durante este ciclo o Hemisferio Norte é o responsable de que as maiores masas de terra estean presentes). A este ritmo anual paira a década de 1970 se superponía claramente a tendencia que marca a subida do dióxido de carbono.

En 1957 a concentración de dióxido de carbono na atmosfera era de 315 millóns de partes (0,0315%). Na actualidade é a fracción de 350 millóns (0,035%). O aumento do óxido de carbono (IV) débese principalmente á combustión de combustibles fósiles (sobre todo carbón), pero parte pódese deber á vertedura de selvas tropicais.

Cando una tonelada de carbono quéimase, por exemplo en forma de carbón, prodúcense catro toneladas de dióxido de carbono ao combinar cada átomo de carbono con dous átomos de osíxeno do aire. A principios dos anos 80 queimábanse 5 gigatonas (5 mil millóns de toneladas, 5Gt) ao ano, o que provocaba a inxección á atmosfera de 20Gt de dióxido de carbono. Con todo, o aumento da concentración de dióxido de carbono na atmosfera débese a algo menos da metade do que xera a actividade humana.

Aproximadamente a metade do óxido de carbono (IV) que producimos absórbese en pozos naturais. Parte dela será ocupada pola vexetación, que crece máis fortemente nun ambiente con máis dióxido de carbono. Nesta palabra vexetación tamén temos en conta o plancto mariño. Outra parte disólvese nos océanos.

Entre 1850 e 1950 queimáronse 60 Gt de carbono, a maior parte en forma de carbón, cando a revolución industrial estaba en plena ebulición. Hoxe só se necesitan 12 anos paira queimar esta cantidade de carbono. A cantidade de dióxido de carbono que se emitirá á atmosfera desde hoxe até o oeste será probablemente a mesma que se queimou entre 1850-1950.

Os investigadores fixáronse no XIX. No século XX a concentración natural na atmosfera era aproximadamente de 270 millóns de partes. Una vez estudadas as burbullas de aire atrapadas no xeo polar, medíronse concentracións similares paira a época anterior á revolución industrial. O estudo das burbullas de aire no Antártico indica que a concentración de óxido de carbono nos últimos 10.000 anos permaneceu constante.

Cambios climáticos

XIX. Diferentes modelos computerizados sobre o cambio climático global que pode deberse á duplicación da concentración de dióxido de carbono (CO2) do século XX deron cifras bastante iguais: a maioría indican un aumento medio da temperatura de 2ºC.

Estes modelos computerizados tamén indican que o aumento da temperatura será moito maior que nos trópicos xa amornados en latitudes altas. Así mesmo, produciranse cambios nas direccións dos ventos dominantes e na distribución das choivas torrenciais. Crese que as zonas interiores dos continentes secaranse a medida que aumente o efecto invernadoiro.

Extrapolando o incremento de concentración actual, a dobraxe da concentración de dióxido de carbono producirase en torno ao ano 2080. Nesta estimación non se tiveron en conta os posibles cambios no uso das fontes de enerxía durante o próximo século. O problema está no debate actual. No entanto, podemos utilizar este número paira dimensionar o problema do óxido de carbono (IV).

Outros gases emitidos á atmosfera pola actividade humana, como ozono, metano, óxidos de nitróxeno e fluorohidrocarburos, absorben na xanela de radiación infravermella de 7 a 13 micras. Os fluorohidrocarburos, ademais de ser responsables dos buracos que se están producindo na capa de ozono no Ártico e na Antártida, son gases de efecto invernadoiro moi potentes. Una molécula dos fluorohidrocarburos máis comúns produce o efecto invernadoiro de 10.000 moléculas de dióxido de carbono.

Na actualidade, a concentración atmosférica de metano é de 1,7 millóns e está a crecer un 1,2% anual. A causa deste aumento é o traballo das bacterias dos arrozales e as verteduras que se producen nos xacementos de gas e petróleo. Os óxidos de nitróxeno son de 0,3 millóns de partes na atmosfera e a súa concentración está a incrementarse un 0,3% por ano debido a que se está estendendo o uso de fertilizantes nitrogenados.

O investigador da universidade de Chicago, Veerhabadrhan Ramanathan, converteu o efecto invernadoiro destes gases nun equivalente de dióxido de carbono e ha extrapolado a súa concentración paira 2030. Ao seu xuízo, a suma de todas estas pequenas achegas será igual á do dióxido de carbono que produce a actividade humana. En resumo, duplicarase a forza do efecto invernadoiro antropogénico. É dicir, a duplicación efectiva da concentración de óxido de carbono (IV) producirase no ano 2030, medio século antes do que suporía un incremento único de dióxido de carbono.

Problema climático

Como afectará o clima mundial o evento que acabamos de describir? Ninguén pode dicilo con precisión, pero paira ter algunha idea pódese mirar as tendencias meteorolóxicas que existiron durante este século en diferentes rexións do mundo, nos anos cálidos e nos anos fríos. Os investigadores da Universidade de East Anglia en Gran Bretaña realizaron este traballo. Analizáronse os datos dos 50 anos entre 1925 e 1974 e seleccionáronse o cinco máis cálidos e o cinco máis fríos.

Analizáronse en primeiro lugar as temperaturas nas rexións próximas a Arqui, entre as latitudes 65oI e 80oI. Nesta zona inclúense Laponia, case toda Finlandia, Islandia, o norte de Canadá, Alaska e Siberia do Norte. Nesta zona, a diferenza entre os extremos cálidos e os fríos é de 1,6ºC, pero considerando integramente o Hemisferio Norte, esta diferenza é de 0,6ºC. Se só se comparan invernos, a diferenza entre os extremos é de 1,8ºC e de 0,7 ºC no verán.

Ademais, nos anos cálidos as choivas torrenciais aumentarán un 1-2%. Isto é de esperar, porque en anos tépedos se evapora máis auga nos océanos. Tras esta modesta comparación en choivas globais medias ocúltanse os maiores cambios que se produciron en rexións concretas. Menor precipitación en EEUU, Europa, URSS e Xapón. Con todo, en India e Oriente Próximo a precipitación foi maior.

Esta simple análise non pode ser utilizado como un modelo decisivo paira a configuración do cambio climático que suporá o quecemento mundial. Con todo, parece confirmar o que indicaban os modelos computerizados (en latitudes altas o aumento da temperatura será catro veces superior á media). Do mesmo xeito, indica que os esquemas meteorolóxicos que utilizamos agora tampouco serven.

En realidade, o efecto invernadoiro non é malo. Desde o punto de vista humano é máis apropiado que una nova Era do Xeo. O problema é como a humanidade afronta o cambio ambiental. O efecto invernadoiro fai que o mundo cambie. Os posibles plans de recursos (plans agrícolas, deseño de muros de contención de inundacións, localización de encoros de auga potable, etc.) atoparanse erróneos. Os climatólogos pon como exemplo a seca que houbo o pasado verán nos EEUU. Non parece que o efecto invernadoiro sexa o único responsable, xa que o verán de 1987 foi tan tépedo como o de 1988. Pero, sexa cal for a causa da seca, en Norteamérica o XXI. Pode ser un indicador da posible diminución da precipitación a medida que avanza o século.

O efecto invernadoiro deberá terse en conta na planificación a longo prazo. A partir deste punto e á hora de elixir os diferentes tipos de enerxía (nuclear ou non), pódese converter nun arma política. De feito, a enerxía nuclear é neste caso limpa desde o punto de vista da protección do medio ambiente.