Efecto invernadero

Dentro de un invernadero la temperatura es más alta que en el exterior porque entra más energía de la que sale, por la misma estructura del habitáculo, sin necesidad de que empleemos calefacción para calentarlo.

 En la Tierra se produce un efecto natural similar de retención del calor gracias a algunos gases atmosféricos. La temperatura media en la Tierra es de unos 15º C y si la atmósfera no existiera sería de unos -18º C.

Se le llama efecto invernadero por similitud, porque en realidad la acción física por la que se produce es totalmente distinta a la que sucede en el invernadero de plantas. 
 

El efecto invernadero hace que la temperatura media de la superficie de la Tierra sea 33º C mayor que la que tendría si no existieran gases con efecto invernadero en la atmósfera.

 ¿Por qué se produce el efecto invernadero?

A: Absorción de la radiación emitida por el Sol en las capas atmosféricas. B: Reflexión de la radiación solar absorbida (aproximadamente un 30 por ciento). C: Captación de la radiación solar reflejada por los gases invernaderos. D: Expulsión de la radiación solar al espacio.

El ciclo formado por los puntos B y C, es el responsable del aumento en la temperatura de las capas más cercanas a la superficie terrestre.

El efecto invernadero se origina porque la energía que llega del sol, al proceder de un cuerpo de muy elevada temperatura, está formada por ondas de frecuencias altas que traspasan la atmósfera con gran facilidad. A su vez, la energía remitida hacia el exterior, desde la Tierra, al proceder de un cuerpo mucho más frío, está en forma de ondas de frecuencias más bajas, y es absorbida por los gases con efecto invernadero.

Esta retención de la energía hace que la temperatura sea más alta, aunque hay que entender bien que, al final, en condiciones normales, es igual la cantidad de energía que llega a la Tierra que la que esta emite. Si no fuera así, la temperatura de nuestro planeta habría ido aumentando continuamente, cosa que, por fortuna, no ha sucedido. 

Podríamos decir, de una forma muy simplificada, que el efecto invernadero lo que hace es provocar que la energía que llega a la Tierra sea "devuelta" más lentamente, por lo que es "mantenida" más tiempo junto a la superficie y así se mantiene la elevación de temperatura.

Descripción de los principales gases que provocan el efecto invernadero

Dióxido de Carbono o Anhídrido de Carbono (CO₂)

El CO₂ no es el gas más peligroso en toxicidad y permanencia en la atmósfera, pero sí lo es si se tiene en cuenta su concentración, mil veces superior a la de cualquier otro producto de origen industrial. Las emisiones de gas carbónico (CO₂) representan el 60 por ciento del efecto invernadero derivado de la actividad humana.

El origen del CO₂: Se genera al oxidarse el carbón o cualquier compuesto que lo forme, y nada mejor para ello que la combustión, empezando por hidrocarburos de automóviles y calefacciones industriales, la antracita y la hulla de las centrales térmicas, la turba de las chimeneas, los incendios forestales y, en menor proporción, el gas.

El CO₂ antropogénico (originado en la actividad humana) varía sensiblemente según la zona. En los Estados Unidos se debe al transporte; en China, a la industria y a las térmicas; en los países de la OPEP, a las centrales de petróleo; y en los países pobres, con menor contaminación, a la quema de leña para hacer fuego (calor, cocina)

La inyección total de gas carbónico en la atmósfera en 1990, como resultado de la actividad humana, se estimaba en 30.000 millones de toneladas métricas anuales, lo que representa una aportación de un poco más de 8.000 toneladas anuales de carbono.

La atmósfera contiene unos 750.000 millones de toneladas de carbono. Intercambia anualmente 90.000 millones de toneladas aproximadamente con los océanos, y 100.000 millones adicionales con la biosfera terrestre.  El CO2 registra un tiempo de permanencia atmosférica de 100 a 150 años.

El metano (CH₄)

 El metano, generado en actividades agropecuarias, es responsable del 16 por ciento del efecto invernadero.

El origen del CH₄: El metano surge fundamentalmente de la descomposición de la materia orgánica en ambientes pobres en oxígeno, y sus principales productores son el ciclo digestivo del ganado, ciertos cultivos (por ejemplo, los arrozales), los vertederos y, en menor proporción, los incendios forestales, la actividad de las termitas y otros insectos.

La producción de metano se estima en 500 millones de toneladas métricas anuales, de las que 345 millones son producto de la actividad humana y unos 45 millones de toneladas métricas anuales inciden en el cambio climático.

Aunque este volumen es considerablemente inferior al de CO₂, su efecto se magnifica porque la contribución de cada molécula de metano en el efecto invernadero es aproximadamente veinticinco veces superior a la de cada molécula de CO₂. La concentración de metano en la atmósfera se ha duplicado en los últimos doscientos años. Su tiempo de permanencia en la atmósfera es de siete a diez años.

El óxido nitroso

Los óxidos nitrosos (N₂O) representan el seis por ciento del efecto invernadero.

Origen del N₂O: Proviene principalmente de las chimeneas de las centrales energéticas que utilizan carbón, de los tubos de escape de los automóviles, y de la acción de los fertilizantes nitrogenados que se utilizan en agricultura.

El óxido nitroso también se libera por la degradación de fertilizantes nitrogenados y estiércol del ganado. Aunque su concentración en la atmósfera es escasa, una molécula de N₂O tiene un poder de calentamiento global 230 veces superior a la del CO₂, con un tiempo de permanencia en la atmósfera de 150 años.

Los clorofluorocarbonos

La producción de cloro-fluoro-carbonos (CFCs) contribuye con aproximadamente el catorce por ciento del efecto invernadero.

Origen de los CFCs: Son gases no naturales -origen puramente industrial- con poder tóxico. Son sustancias químicas sintéticas, formadas por cloro, flúor y carbono.

Las moléculas de CFC tienen una larga vida activa. El CFC-11 es activo durante unos 65 años y el CFC-12 durante unos 110 años. Cada molécula de CFC-11 y de CFC-12 contribuye 3.500 y 7.300 veces más, respectivamente, al efecto invernadero que cada molécula de CO2. En 1985 se registró una producción anual de 330.000 toneladas de CFC-11 y 440.000 toneladas de CFC-12.

Los CFC también destruyen la capa de ozono en la atmósfera, y hacen que una mayor proporción de rayos ultravioletas llegue a la superficie de la Tierra. Las moléculas de CFC son fraccionadas por rayos ultravioletas produciendo cloro. Éstas a la vez reducen el ozono a oxígeno al sacarle uno de sus átomos. El cloro no sufre un cambio permanente, por lo cual, cada molécula puede repetir el proceso, destruyendo miles de moléculas de ozono.

Una mayor incidencia de rayos ultravioleta tendría importantes efectos tanto en la agricultura como en la salud humana. El cáncer de piel, los problemas oculares y las afecciones del sistema inmunológico son las amenazas más inmediatas para la salud de la población humana. Podrían también presentarse efectos adversos sobre las algas y el plancton, bases de la cadena alimenticia en el mar.

El ozono troposférico (O₃)

Aunque el ozono en la estratósfera forma una capa protectora que nos protege de los rayos ultravioletas que provienen del sol, su presencia en la baja atmósfera, o tropósfera, contribuye al efecto invernadero. Cada molécula es 2.000 veces más efectiva al atrapar calor que una molécula de CO₂.

El origen del O₃: Se genera por la reacción de la luz solar con contaminantes comunes, como el monóxido de carbono, los óxidos nitrosos y los hidrocarburos. En los trópicos, su tiempo de permanencia en la tropósfera es de horas a días.

El hexafluoruro de azufre (SF6) y los perfluorocarbonos (PFC) también están incluidos en el Protocolo de Kioto porque, aunque su producción es escasa, son muy tóxicos y de larga permanencia.

Aumento de la concentración de gases con efecto invernadero

Durante el siglo veinte la concentración de anhídrido carbónico y otros gases invernadero en la atmósfera creció constantemente debido a la actividad humana: 

·        A comienzos de siglo, por la quema de grandes masas de vegetación para ampliar las tierras de cultivo 

·        En los últimos decenios, por el uso masivo de combustibles fósiles como el petróleo, carbón y gas natural, para obtener energía y por los procesos industriales.

El dióxido de carbono explica más del 60 por ciento del “efecto invernadero”. El hombre quema carbón, petróleo y gas natural a una velocidad muchísimo mayor que el ritmo con que se crearon dichos recursos. En ese proceso, el carbono almacenado en los combustibles se libera en la atmósfera y perturba el ciclo del carbono, sistema con miles de años de antigüedad y perfectamente equilibrado a través del cual se produce un intercambio de carbono con el aire, los océanos y la vegetación terrestre.

Cambio climático

Por lógica, muchos científicos piensan que a mayor concentración de gases con efecto invernadero se producirá mayor aumento en la temperatura en la Tierra.

A partir de 1979 los científicos comenzaron a afirmar que un aumento al doble en la concentración del CO₂ en la atmósfera supondría un calentamiento medio de la superficie de la Tierra de entre 1,5 y 4,5º C.

Estudios más recientes sugieren que el calentamiento se produciría más rápidamente sobre tierra firme que sobre los mares. Asimismo, el calentamiento se produciría con retraso respecto al incremento en la concentración de los gases con efecto invernadero.

Al principio, los océanos más fríos tenderán a absorber una gran parte del calor adicional retrasando el calentamiento de la atmósfera. Sólo cuando los océanos lleguen a un nivel de equilibrio con los más altos niveles de CO₂ se producirá el calentamiento final.

Consecuencias del cambio climático

No es posible predecir lo que pasaría en los distintos lugares, pero es previsible que los desiertos se hagan más cálidos pero no más húmedos, lo que tendría graves consecuencias en el Oriente Medio y en África donde el agua es escasa. Entre un tercio y la mitad de todos los glaciares del mundo y gran parte de los casquetes polares se fundirían, poniendo en peligro las ciudades y campos situados en los valles que se encuentran por debajo del glaciar.

Grandes superficies costeras podrían desaparecer inundadas por las aguas que ascenderían de 0,5 a 2 m., según diferentes estimaciones. Unos 118 millones de personas podrían ver inundados los lugares en los que viven, por la subida de las aguas. 

Tierras agrícolas se convertirían en desiertos y, en general, se producirían grandes cambios en los ecosistemas terrestres. Estos cambios supondrían una gigantesca convulsión en nuestra sociedad, que en un tiempo relativamente breve tendría que hacer frente a muchas obras de contención del mar, emigraciones de millones de personas, cambios en los cultivos, etc.