Este es el tercer post de la serie Sostenibilidad Ambiental y Cambio Climático; en el veremos las características de otro elemento esencial para la vida en el planeta Tierra, como lo es la atmósfera, que es la capa de gas que se forma alrededor de nuestro planeta. El gas es atraído por la gravedad del planeta, y se mantiene alrededor de éste si la gravedad es lo suficiente para que no sea barrida completamente por el viento solar.
1. El efecto invernadero
El efecto invernadero es un fenómeno natural y beneficioso para nosotros. Determinados gases que se encuentran presentes en la atmósfera retienen parte de la radiación térmica emitida por la superficie terrestre tras ser calentada por el sol, manteniendo la temperatura del planeta a un nivel adecuado para el desarrollo de la vida.
¿Cuál es entonces la diferencia entre cambio climático, calentamiento global y efecto invernadero?
El calentamiento global se refiere solo a la temperatura de la superficie de la Tierra, mientras que el cambio climático incluye el calentamiento y los “efectos secundarios” de este calentamiento—como son los glaciares que se derriten, tormentas de lluvia más severas o las sequías más frecuentes.
Por qué se sobrecalienta la Tierra? Primero, porque la Tierra recibe la radiación solar; segundo, a su vez, desprende calor; en tercer lugar, porque parte de ese calor se queda atrapado gracias a los gases de efecto invernadero presentes en la atmósfera. A mayor concentración de gases de efecto invernadero, mayor retención de calor. Esos gases extra incrementan el efecto invernadero natural y provocan el calentamiento global que da lugar a un cambio global en el clima: es el cambio climático.
Hay varios gases en la atmósfera que se suman al efecto invernadero: el dióxido de carbono aporta entre el 9 y el 26%; el ozono aporta entre el 3 y el 7%; el vapor de agua y las nubes contribuyen entre el 36 y el 72%; y el metano aporta entre el 4 y el 9%. Estos gases atrapan el calor del sol y actúan como un invernadero, calentando la tierra. El problema del aumento del dióxido de carbono en la atmósfera empezó hace 55 millones de años, cuando los niveles de CO2 pasaron de unas 300 ppm a cerca de 1000 ppm debido a la actividad volcánica en un período de unos 20.000 años.
En 1824 el físico francés Joseph Fourier fue el primero en sugerir el efecto invernadero, y en 1859 el físico irlandés John Tyndall tilize evidencias de que los gases de la atmósfera absorben el calor. Más recientemente, en 1976 el científico estadinense Charles Keeling[1], al registrar la molécula del dióxido de carbono en el Observatorio Mauna Loa, utiliza la proposición de Svante Arrhenius (1896) de la posibilidad de una contribución antropogénica al “efecto invernadero” y al calentamiento global, al documentar los niveles de dióxido de carbono en constante aumento. La curva de Keeling mide la acumulación progresiva de dióxido de carbono en la atmósfera.
Keeling comenzó a recolectar muestras de dióxido de carbono en la base en 1958. Para 1960, había establecido que existen fuertes variaciones estacionales en los niveles de dióxido de carbono con niveles máximos alcanzados a fines del invierno del hemisferio norte. Se produjo una reducción en el dióxido de carbono durante la primavera y principios del verano de cada año a medida que aumentaba el crecimiento de las plantas en el hemisferio norte rico en tierras. En 1961, Keeling produjo datos que mostraban que los niveles de dióxido de carbono aumentaban constantemente en lo que más tarde se conoció como la “Curva de Keeling”.
A principios de la década de 1960, la National Science Foundation dejó de apoyar su investigación y calificó el resultado de “rutina”. A pesar de esta falta de interés, la Fundación tilize la investigación de Keeling en su advertencia en 1963 sobre cantidades cada vez mayores de gases que atrapan el calor. Un informe de 1965 del Comité Asesor Científico del presidente Johnson advirtió de manera similar sobre los peligros de los gases adicionales que atrapan el calor, que hacen que aumente la temperatura de la Tierra.
La recopilación de datos iniciada por Keeling y continuada en el volcán Mauna Loa en Hawaii es el registro continuo más largo de dióxido de carbono atmosférico en el mundo y se considera un indicador confiable de la tendencia global en la troposfera de nivel medio. La investigación de Keeling mostró que la concentración atmosférica de dióxido de carbono aumentó de 315 partes por millón (ppm) en 1958 a 380 (ppm) en 2005, con aumentos correlacionados con las emisiones de combustibles fósiles. También ha habido un aumento en la variación estacional en muestras de finales del siglo XX y principios del siglo XXI.
2. Aumento de dióxido de carbono
El dióxido de carbono (CO2) es un gas traza importante en la atmósfera de la Tierra que actualmente constituye aproximadamente el 0,04 % (400 partes por millón) de la atmósfera. A pesar de su concentración relativamente pequeña, el CO2 es un potente gas de efecto invernadero cuya función vital es regular la temperatura de la superficie de la Tierra mediante su forzamiento radiativo y el efecto invernadero. Desde la Revolución Industrial, los humanos han emitido unos 300.000 millones de toneladas de dióxido de carbono a la atmósfera. Este aumento de los gases de efecto invernadero está superando la capacidad natural que tiene la Tierra de regular la temperatura, por lo que el planeta es cada vez más cálido
El episodio actual de calentamiento global se atribuye a las emisiones crecientes de CO2 y otros gases de efecto invernadero a la atmósfera de la Tierra, por la quema de combustibles fósiles y la deforestación provocada por la humanidad. La concentración media annual global de CO2 en la atmósfera ha aumentado en más del 40 por ciento desde el inicio de la Revolución Industrial, de 280 ppm a mitad del siglo XVIII a 402 ppm a inicios de 2016. Se estima que entre el 30 y el 40 por ciento del CO2 emitido por los humanos a la atmósfera se disuelve en los océanos, ríos y lagos, lo que contribuye a la acidificación del océano.
3. Huellas humanas en el calentamiento
Las mediciones del carbono encontrado en el aire tilizer que la quema de combustibles fósiles está incrementando el dióxido de carbono (CO2) en la atmósfera. Cada año liberamos en la atmósfera miles de millones de toneladas de CO2, procedentes de diferentes fuentes, entre ellas la respiración de las plantas y de la liberación de gas de los océanos.
La principales causas humanas en el calentamiento global son:
- La quema de combustibles fósiles
- El escape menor de calor hacia el espacio por el efecto invernadero
- Los océanos han estado acumulando calor durante los últimos 40 años.
Las capas de hielo se están derritiendo, perdiéndose miles de millones de toneladas de hielo cada año, y en consecuencia el nivel de los mares está subiendo a un ritmo preocupante. A continuación se listan algunos indicadores del calentamiento del planeta:
- El aumento en la temperatura del aire cerca de la superficie terrestre y en los océanos.
- La migración de las especies hacia los polos y hacia mayores altitudes
Uno de los aspectos más preocupantes es el avance de la erosión y de la desertización, pues si bien estos espacios tienen su propia estructura de especies y conforman una naturaleza específica, en ella la posibilidad de vida para la especie humana es más reducida, el número de individuos que logran vivir en esos entornos es menor. Otros fenómenos atmosféricos derivados de la dinámica marina, son los huracanes y los tornados, así como también la invasión del agua salada a los acuíferos terrestres por efecto del incremento del nivel del mar.
La especie humana se está aproximando a los 9.000 millones de personas, lo cual se espera que suceda a mediados del presente siglo, las cuales necesitarán en primer lugar disponer de agua y alimentos, pero también de posibilidades de crecimiento económico, al menos para los países más desfavorecidos, y de desarrollo social para todos. La huella de carbono que cada persona deja en la atmósfera consiste en la cantidad de CO2 que producen sus actividades. Para ilustrar con un ejemplo, se estima en 10 toneladas métricas la huella de carbono que deja cada persona en Gran Bretaña.
El transporte suele ser uno de los mayores contribuyentes a la huella de carbono que todos dejamos en el uso de nuestro vehículo propio, bien sea motocicleta o carro, o del autobus que usemos para nuestro trabajo. También dejamos huella de carbono en las actividades de transporte que las empresas industriales o comerciales generan para producir o entregar los elementos que necesitamos en nuestra vida diaria, mediante el uso de tren, buques o aviones. La mayoría de las actividades que realizamos, las cosas que compramos y las formas como nos desplazamos dependen de la energía, cualquiera que sea la fuente que la provea.
4. El cambio climático y sus consecuencias
Desde finales del siglo XIX el gas carbónico CO2 aumentó 25% y la temperatura global aumentó 0.5 grados centígrados. Hay evidencia científica de que estos cambios han contribuído al derretimiento de los glaciares, el nivel del mar ha subido 20 centímetros desde 1880 y dañado los arrecifes de coral. Otro fenómeno que se ha presentado a consecuencia del gas carbónico CO2 ha sido el de unas estaciones más prolongadas en los incendios forestales, poniendo en peligro de extinción a algunas especies vegetales y animales.
Nos preocupa el estado de nuestro entorno natural, tanto el local como el global; en pocas décadas la visión ciudadana de que la Tierra se deteriora ha crecido significativamente, se constata que se pierden masas forestales, que aumenta la desertización, que crea problemas con el suministro de agua, o que las costas y el mar se degradan. Perdemos biodiversidad y aparecen amenazas de efectos desconocidos, por ejemplo la “carga química” que arrojamos al entorno sin conocer su ciclo de vida. Como respuesta a ello aparecen foros de discusión y propuestas que tratan de frenar esa evolución de nuestro entorno hacia situaciones que intuimos menos favorables para la vida del hombre y de las demás especies.
El hombre ha evolucionado de forma vertiginosa en los últimos siglos, y en su incremento de la capacidad de actuación sobre el entorno puede ya incidir sobre el clima que haya en la Tierra, bien sea en el presente siglo y previsiblemente en los próximos. Este fenómeno se conoce como Cambio Climático, es más complejo que como se suele presentar con frecuencia: una relación directa entre emisiones de gases de efecto invernadero y la elevación de la temperatura media del planeta.
En América Central y en el Caribe se presentan los siguientes fenómenos:
- Incremento de la temperatura tanto por mayor temperatura media de la Tierra, como por posiblemente menor evacuación de calor desde esta zona geográfica hacia latitudes mayores a causa de una menor actividad de la Corriente del Golfo.
- Mayor incidencia de los huracanes y tifones en las costas del océano Atlántico, donde ya tradicionalmente ocasionan graves problemas, así como también la frecuente llegada de huracanes a las costas del Pacífico.
- Posible reducción de la disponibilidad efectiva de agua para agricultura y para otros usos. Es previsible una mayor intensidad de la evaporación superficial y por lo tanto un déficit que se une a las demandas crecientes de agua.
Los tres efectos anteriores producen una incidencia grande en la habitabilidad de la zona y en el turismo.
5. Emisiones de Carbono y polución ambiental
Las emisiones de dióxido de carbono (CO2) tienen dos orígenes, naturales y antropogénicas, teniendo estas últimas un fuerte crecimiento en las últimas décadas La concentración actual de CO2 en el aire oscila alrededor de 416 ppm, según mediciones realizadas en 2020, con algunas variaciones entre el día y la noche, o estacionales en la parte antrópica, con algunos picos de contaminación localizados. Sin embargo, el contenido de CO2 nunca había sido tan frecuente desde hace 2,1 millones de años.
A nivel global, las emisiones de CO2 crecieron a ritmo moderado entre 1990 y 2000, pero luego éste se ha incrementado, alcanzando 26.000 millones de toneladas anuales, en 2004. Estados Unidos es el mayor emisor con 20 toneladas métricas anuales per cápita. Posiblemente será superado por China en los próximos años; le siguen Australia y Canadá con 18.4 toneladas, Japón con 9.8 y Gran Bretaña con 9.1 toneladas métricas anuales, per cápita.Todo lo anterior sugiere que debemos asumir un cambio climático importante, aunque se deba seguir trabajando para que sea el menor possible. Previsiblemente el incremento de la temperatura media de la Tierra sobrepasará los 2 grados centígrados, quizás los 4 grados son inevitables, pero a partir de ahí es posible que se entre en una situación de alto riesgo para el planeta.
Parece lógico entonces que cada país analice su situación actual y haga sus proyecciones de evolución, y a la vez vaya tomando medidas para que esa evolución previsible del clima introduzca las menores alteraciones posibles en la atmósfera. Evidentemente hay países y zonas del mundo con graves problemas derivados del cambio climático, quizás los efectos negativos haya que valorarlos desde ahora.
Eso nos lleva a pensar en que se debiera crear un fondo de remediación para los más afectados, y esto sólo se puede hacer desde los países ricos. Aquí aparece el concepto de impuestos energéticos, que debieran ser una herramienta, tanto para avanzar en los cambios tecnológicos, como en ayudar a los más desfavorecidos por el previsible cambio climático, sea cual sea su origen, pero que previsiblemente distorsionará fuertemente la estructura de la humanidad.
Otro gran problema global que se está afrontando es el de la polución ambiental, la cual ha causado tres veces más muertes que el SIDA, la tuberculosis y la malaria juntas. Desafortunadamente el control de la polución va retrasado con respecto al impacto económico, creándose una gran crisis de la salubridad mundial, ya que la polución tiene grandes efectos en la salud: causa el asma, que afecta el pulmón; afecta el desarrollo mental, ya que afecta el cerebro; incrementa los casos de diabetes tipo 2; ocasiona daños al feto en la reproducción y genera mayores riesgos de ataques del corazón.
6. El cambio climático y sus consecuencias
En 1824 el físico y matemático francés Joseph Fourier (1768-1830) fue conocido ampliamente por sus trabajos sobre la descomposición de funciones periódicas en series trigonométricas convergentes llamadas Series de Fourier, método con el cual consiguió resolver la ecuación del calor. Fourier fue así el primero en dar una explicación científica al efecto invernadero. En 1822 Fourier publicó su Teoría analítica del calor, tratado en el cual estableció la ecuación diferencial parcial que gobierna la difusión del calor.
En 1856 Eunice Newton Foote[2] descubrió que el CO2 afectaba a la atmósfera de la Tierra y la calentaba más con el paso del tiempo. Foote fue una científica climatólóga e inventora estadounidense, y defensora de derechos de las mujeres, que se destacó como investigadora y descubrió una clave para entender el efecto invernadero, el cambio climático, la ciencia del clima y la meteorología. Foote llevó a cabo una serie de experimentos que demostraban las interacciones de los rayos de sol sobre diferentes gases. Tres años más tarde se descubrió que los gases de efecto invernadero, como el metano y el CO2, bloqueaban la radiación dañina del sol.
Eunice Foote llevó a cabo una serie de experimentos que demostraban las interacciones de los rayos de sol sobre diferentes gases. Para ello usó una bomba de aire, cuatro termómetros y dos cilindros de vidrio; colocó dos termómetros en cada cilindro y con la bomba de aire evacuó el aire de un cilindro y lo comprimió en el otro. Luego permitió que los dos cilindros alcanzaran la misma temperatura y los colocó después al sol para medir la variación de la temperatura en diferentes condiciones de humedad. Realizó el mismo experimento con CO2, aire e hidrógeno; de los gases que probó Foote concluyó que el que atrapaba más calor era el CO2 alcanzando una temperatura de 125 grados Fahrenheit (51,7 °C).
En 1896 Svante Arrhenius[3], científico y profesor sueco galardonado con el Premio Nobel de Química en 1903 por su contribución al desarrollo de la química con sus experimentos en el campo de la disociación electrolítica, calculó el efecto de duplicar la cantidad de CO2 en la atmósfera, pronosticando que los combustibles fósiles podrían dar lugar o acelerar el calentamiento de la tierra.
Por otra parte, Thomas Chrowder Chamberlin[4], influyente geólogo y educador estadounidense, descubrió en 1899 que las variaciones en los niveles de CO2 de la atmósfera podrían provocar cambios en el clima. En 1892 Chamberlin aceptó una oferta para organizar un departamento de geología en la nueva Universidad de Chicago, donde permaneció como profesor hasta 1918. A partir de sus teorías y de una serie de evidencias geológicas concluyó que la Tierra era mucho más vieja que lo supuesto por Lord Kelvin, que estimaba en 100 millones de años su antigüedad.
En 1938 Guy Stewart Callendar[5] publicó que el incremento del 10% del CO2 en la atmósfera, observado desde 1890 a 1938 (48 años de revolución industrial basada en la utilización del carbón) podría estar relacionado con la tendencia al calentamiento observado en el mismo período. A finales de los años 1960s se inició el debate sobre qué tenía mayor efecto sobre el cambio climático.
7. Parando el cambio climático
En 1969 la OTAN[6] estableció el Comité de los desafíos de la Sociedad moderna para estudiar diferentes problemas ambientales; en los años 70s los científicos comienzaron a predecir los efectos del calentamiento global, y a finales de los 80s la gente comenzó a ver el calentamiento global como un problema serio. En 2016 195 países suscribieron el Acuerdo de París para reducer las emisiones de gases de efecto invernadero.
Bert Rickard Johannes Bolin[7] (1925-2007) fue un meteorólogo sueco, primer presidente del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC) y profesor de meteorología en la Universidad de Estocolmo; sse involucró en la cooperación internacional para la investigación del clima, y participó en el dessarrollo de nuevas herramientas satelitales para la investigación del clima, que en 1964 llevaron a la formación, dentro del Consejo Internacional para la Ciencia, del Comité para las Ciencias Atmosféricas (CAS). El CAS inició el Programa de Investigación Atmosférica Global (GARP) en 1967, el cual también fue presidido por Bolin.
Bolin participó en el Grupo de Consulta sobre Gases de Efecto Invernadero desde su tilizer en 1985. En 1987, participó en la redacción del Informe Brundtland que contribuyó a la formación en 1988 del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC). Entre 1988 y 1997, el IPCC produjo el Primer Informe de Evaluación (1990) y el Segundo Informe de Evaluación (1995), que contribuyeron ambos a que en 2007 el IPCC compartiera el Premio Nobel de la Paz con el exvicepresidente estadounidense Al Gore. A Bolin se le reconoce el mérito de lograr el consenso entre más de 3.500 científicos que forman parte del IPCC.
Al Gore es un político y ambientalista estadounidense que sirvió como el 45º vicepresidente de los Estados Unidos de 1993 a 2001 bajo la presidencia de Bill Clinton. Luego Gore fue el candidato del Partido Demócrata en la elección presidencial de 2000, perdiendo frente a George W. Bush en una elección muy reñida tras un recuento de votos en el Estado de Florida. Después de terminar su mandato como vicepresidente en 2001, Gore continuó destacándose como autor y como activista medioambiental. Ha fundado varias organizaciones sin ánimo de lucro, incluída la Alianza para la Protección del Clima. Gore es miembro del Consejo Administrativo de Apple Inc. y es asesor de Google; también sirvió en el Consejo de administración de World Resources Institute. Gore fue también el presentador del documental Una verdad incómoda, que fue galardonado por la Academia en 2007.
[1] Charles David Keeling (1928-2005). Graduado en química por la Universidad de Illinois en 1948 obtuvo su doctorado en la Universidad de Northwestern en 1953. Fue becario postdoctoral en geoquímica en el Instituto de Oceanografía de Scripps en 1956; fue nombrado profesor de oceanografía en 1968. En Caltech desarrolló el primer instrumento para medir el dióxido de carbono en muestras atmosféricas. Keeling acampó en Big Sur, donde usó su nuevo dispositivo para medir el nivel de dióxido de carbono y descubrió que había aumentado desde el siglo XIX.
[2] Eunice Newton Foote (1819-1888) fue una científica climatóloga e inventora, y defensora de los derechos de las mujeres en el Esatdo de New York.
[3] Svante August Arrhenius (1859-1927) científico y professor sueco, premio Nobel de Química en 1903.
[4] Thomas Chrowder Chamberlin (1843 –1928) fue un influyente geólogo y educador estadounidense que vivió y trabajó en los Estados de Michigan y Wisconsin.
[5] Guy Stewart Callendar (1898 – 1964) fue un ingeniero e inventor inglés
[6] La Organización del Tratado del Atlántico Norte surgió de un acuerdo firmado en abril de 1949, según el cual los Estados miembros acordaron defender a cualquiera de sus miembros si son atacados por una potencia externa a ella. Los 30 Estados miembros están en América del Norte y Europa. La organización está basada en Bruselas (Bélgica).
[7] Bert Rickard Johannes Bolin (1925-2007) fue un meteorólogo sueco que se desempeñó como el primer presidente del Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC), de 1988 a 1997. Fue profesor de meteorología en la Universidad de Estocolmo desde 1961 hasta su jubilación en 1990.
