El efecto invernadero y el cambio climático

El efecto invernadero - definido como un proceso en el que la radiación térmica emitida por la superficie planetaria es absorbida por los gases de efecto invernadero (GEI) atmosféricos y es irradiada en todas las direcciones. Parte de esta radiación es devuelta hacia la superficie y la atmósfera inferior,  de ello resulta en un incremento de la temperatura superficial media respecto a lo que habría en ausencia de los GEI - en la Tierra es tan antiguo como el propio planeta y es una de las causas de que exista vida en él. Si la Tierra no fuese capaz de retener determinados gases alrededor suyo, la vida tal y como la conocemos sería imposible. Es más, la propia existencia de la atmósfera terrestre está ligada al efecto invernadero. Por tanto hablar de efecto invernadero o calentamiento global es un tema tan antiguo como el planeta que habitamos. Recordemos como se produjo, aproximadamente, la formación de la atmósfera: “La atmósfera inicial estaba compuesta por hidrógeno y helio, gases componentes de la nube primordial a partir de la cual se formó el sistema solar. Después, el planeta fue bombardeado por una gran cantidad de meteoritos, lo que resultaría en una gran actividad tectónica y volcánica sin precedentes.

Los gases liberados de esta actividad formaron la llamada atmósfera secundaria, que contiene dióxido de carbono, vapor de agua, compuestos de nitrógeno y gases sulfurosos. Posteriormente, las cosas se calmaron y conforme la atmósfera comenzó a condensarse, sobrevino algo que todos conocemos muy bien: la lluvia.

Se piensa que debido a estas lluvias constantes se formaron los océanos, inicialmente ricos en ácido carbónico. Con el tiempo, este ácido se acabó precipitando, dando lugar a rocas carbonatadas, de manera que el dióxido de carbono fue progresivamente desapareciendo de la atmósfera para sedimentarse en las profundidades marinas.

Finalmente, fue la propia vida la que cambió la atmósfera. Hace unos 3,500 millones de años, aparecieron las bacterias fotosintéticas, las cuales comenzaron a liberar oxígeno. Lo anterior facilitó el desarrollo de la vida marina y una vez la atmósfera obtuvo el oxígeno suficiente, apareció la cuarta etapa, la evolución de los grandes organismos como los animales capaces de respirar aire.

Así se llegó a la atmósfera actual, constituida de 78% de nitrógeno y 21% de oxígeno, gases creados en cada una de las fases anteriores. Estos se mantienen en movimiento  por los vientos y las lluvias, permitiendo a los humanos, y al resto de organismos vivos respirar. Por esta razón, sin ellos no habría vida en el planeta.”

Precisamente gracias al efecto invernadero la Tierra es un planeta apto para la vida en condiciones favorables, con temperaturas agradables y sin recibir muchas de las radiaciones que llegarían desde el universo. Si en la atmósfera terrestre no existieran esos gases de efecto invernadero, las temperaturas en el planeta serían extremas y la temperatura media del planeta sería de unos 18º bajo cero, en lugar de los 15º actuales. Si se compara con otras temperaturas medias de planetas del sistema solar comprenderemos que tenemos mucho que agradecerle al efecto invernadero: Venus Temperatura media 457°C, Júpiter Temperatura media -121°C o Saturno Temperatura media -139°C Incluso se podría hacer una estimación de la contribución de cada gas al efecto invernadero terrestre. En los años 90 la contribución en grados de cada gas se estimaba en:

Es evidente que la contribución de cada uno de los gases es diferente y así cada ppm (partícula por millón de partículas) de clorofluorcarbono (CFC) contribuye más que cada ppm de anhídrido carbónico (CO₂). Desde los años 90 hasta hoy en día el CO₂ ha aumentado de las 355 ppm hasta las 403 ppm y el metano desde 1,7 ppm a 1,85 ppm. Sin duda un enorme incremento y más teniendo en cuenta el corto espacio de tiempo en que se ha producido, pero la contribución de ambos a la temperatura media del planeta sigue siendo escaso.

No es discutible que el aporte humano debido a la industrialización está produciendo desequilibrios en el ciclo del carbono - un ciclo biogeoquímico por el cual el carbono se intercambia entre la biosfera, la litosfera, la hidrosfera y la atmósfera de la Tierra - incrementando la cantidad de carbono presente en el aire. Además, también se ha producido un incremento de la cantidad de óxido de nitrógeno presente en la atmósfera debido, sobretodo, al uso intensivo de abonos químicos nitrogenados en la agricultura.

Sin embargo, los incrementos de carbono y nitrógeno en la atmósfera no parece que por si solos sean capaces de crear una convulsión climática como la que se lee un día si y otro también en los medios de comunicación. Además hay datos alentadores ya que cada vez se queman menos carbón (que emite 92 gramos de CO₂ por cada millón de julios de energía producidos) y petróleo (que emite 78 gramos de CO₂ por cada millón de julios de energía producidos) y se quema más gas natural (que emite 56 gramos de CO₂ por cada millón de julios de energía producidos). Además, la contribución de energías más limpias y menos contaminantes es cada vez mayor en el planeta y, por ejemplo, en Europa ya alcanza el 28,7%. 

En la Tierra ha habido cinco extinciones masivas anteriores a la existencia del ser humano en las que se cree que lo que sucedió es lo que figura en el siguiente cuadro:

Extinción	Hace (millones de años)	Causas	% Familias marinas  extintas	% géneros marinos extintos	Otros
Cretácico-Terciario	65	Cambio climático, vulcanismo, asteroide	16	47	18% familias de vertebrados (dinosaurios)
Triásico (finales)	199-244	Vulcanismo, cambio climático	22	52
Pérmico-Triásico	251	Vulcanismo, cambio climático	53	84	70% especies terrestres
Devónico (tardío)	364	Desconocida	22	57
Ordovícico-Silúrico	439	Cambios en el nivel del mar	25	60

Y, la mayoría de ellas están relacionadas con cambios climáticos debidos, entre otras cosas, a la acción de los volcanes, mucho más activos en el pasado que actualmente y a otros cambios en la propia estructura dl planeta. Aunque hoy en día la actividad humana genera muchos más CO₂ y metano que la actividad volcánica, probablemente en el pasado hayan existido otros fenómenos que hayan contribuido a que el clima del planeta haya sufrido enormes variaciones de temperaturas y glaciaciones. 

Recordemos que la Tierra ha sufrido diversas glaciaciones y que para explicarlas la teoría más aceptada en la actualidad es la formulada por el astrónomo yugoslavo Mílutin Milánkovitch, la cual se basa en fenómenos astronómicos y es más conocida como “los ciclos de Milankovitch”. El cálculo de las variaciones de insolación en la Tierra son el resultado de cambios en los movimientos de traslación y de rotación de la Tierra. Milánkovich propuso un mecanismo astronómico para explicar los ciclos glaciales que constaba de tres factores:

• La inclinación del eje de rotación terrestre: Esta fluctúa entre los 21,5º y 24,5º en períodos de 41.000 años. Al aumentar la inclinación del eje produce que las estaciones en los hemisferios sean más extremas.
• La forma de la órbita terrestre: este punto afecta las variaciones estacionales con menor intensidad. En períodos de aproximadamente 100.000 años, la órbita se alarga y se acorta. La excentricidad de la órbita terrestre varía desde el 0,5% que corresponde a una órbita casi circular, al 6% en su máxima elongación. Cuando la elipse alcanza su excentricidad máxima, o sea su máxima elongación, se intensifican las estaciones en un hemisferio y se moderan en el otro.
• La precesión que corresponde a la del eje de rotación de la Tierra describe una circunferencia completa cada 25.790 años. La precesión es la responsable de que el verano de un hemisferio se encuentre en un punto de la órbita cercano al sol. Lo que se produce es un refuerzo de las estaciones cuando la máxima distancia al sol coincide con la máxima inclinación del eje terrestre. (La precesión de los equinoccios es un movimiento lento de la inclinación del eje de la Tierra con respecto a la eclíptica)

Pero junto a la anterior teoría, también se cree que pueden ayudar a explicar la causa de las glaciaciones algunos factores terrestres puesto que, como ya se ha expuesto, algunas variaciones climáticas están determinadas, por fluctuaciones de la concentración de gases en el aire, los cuales son los responsables del denominado “efecto invernadero”. Entre otros, algunos factores que pueden afectar son:

• La actividad volcánica: Las erupciones volcánicas lanzan a la atmósfera enormes cantidades de cenizas las cuales permanecen en suspensión a lo largo del tiempo, incluso durante años, reduciendo el brillo solar y bajando la temperatura media de la atmósfera. Un efecto muy parecido es el caso de un impacto de un gran meteorito, pero estos episodios son menos esporádicos. Para que el polvo volcánico o el originado luego de un impacto, origine una era glacial sería necesario un ciclo volcánico extremadamente violento y sostenido a través de años y a lo largo de todo el mundo. Las erupciones volcánicas también provocan aumentar las concentraciones de CO₂ en la atmósfera.
• La disposición de los continentes: Si tierras emergidas se concentran en las latitudes bajas el clima tiende a ser más cálido, ya que los mares (en las latitudes altas) conservan mejor el calor haciendo más difícil la aparición de hielo permanente, mientras que cuando los continentes se concentran en las latitudes altas las temperaturas descienden, ya que las aguas cálidas tropicales no dulcifican el clima polar y aparecen los grandes glaciares regionales. Además, cuando los continentes aumenta la actividad volcánica.
• Las inversiones magnéticas: este fenómeno se considera como un posible factor que desencadena una glaciación porque en el proceso de inversión se debilita el campo magnético (se orienta en dirección este-oeste). La mayor presencia de rayos cósmicos provoca mayor formación de nubes en la troposfera, lo que provoca un enfriamiento de la Tierra. Un campo magnético fuerte canaliza las radiaciones hacia los polos, fenómeno observable en las auroras boreales, calentando las capas altas de la atmósfera.
• La expansión de los bosques: esto tiende a bajar las temperaturas de la Tierra, ya que las plantas aumenta la nubosidad, y por lo tanto, reducen el brillo solar, pero lo fundamental es que fijan el carbono, con lo que bajan la concentración de este gas invernadero.

Heather M. Stoll, profesora del departamento de Geología de la Universidad de Oviedo, que ha participado en una investigación demuestra cómo los gases de efecto invernadero han regulado el clima a la largo de la historia de nuestro planeta publica las conclusiones del trabajo del equipo en la revista Nature Comunications. “Hace quince millones de años, el CO₂ elevado mantenía unas temperaturas entre 7 y 9 grados más elevadas que en la actualidad, de la misma forma que cabe esperar que ocurra en el futuro con los aumentos actuales de este gas. Después se produjo un enfriamiento progresivo hasta nuestros días con ligeras oscilaciones. Esta tendencia al enfriamiento se ha roto por efecto del llamado CO₂ antropogénico, es decir, el generado por la actividad humana”, señala. Hace quince millones de años la elevada concentración en la atmósfera de este gas de efecto invernadero podía responder a que los volcanes estaban emitiendo más CO₂ o a una menor absorción por parte de los océanos”,

Es decir, que realmente se está volviendo hacía temperaturas que ya han existido en la Tierra. La pregunta fundamental es si sólo la acción del hombre, conclusión del trabajo citado en el párrafo anterior,será capaz de modificar la temperatura en una cantidad tan elevada que se provocará la hecatombe que algunos predicen o si hay otros factores ajenos a la intervención del hombre como la mayor actividad solar, mayor profusión de manchas solares, hay variación en la actividad volcánica del planeta (un tema de amplia controversia entre científicos), hay relación entre los rayos cósmico, la actividad solar y el clima y cual es su influencia?. Realmente y a la vista de los diferentes datos y estudios existentes en la actualidad parece que prima el "principio de precaución" sobre la realidad. Ello no es impedimento para que se busquen sistemas energéticos más eficientes y también a que se busquen acciones encaminadas a disminuir el consumo energético sin ton ni son. Por ejemplo, en los años 90 era muy conocido el dato de que Estados Unidos podría hacer todo lo que hacía con la mitad de energía de la que se gastaba. Para ello hubiese bastado con aislar las ventanas de todo el país de manera eficiente. Esa y otras medidas simples hubiesen bastado para que USA ahorrase un 14% anual del consumo del petróleo mundial, un 10% del carbón mundial y un 15% del gas natural mundial. Nada mejor que una energía bien aprovechada para combatir los excesos:

Además, el final del calentamiento global seguramente sería una nueva glaciación

Aclaración, con este artículo solo quiero hablar del efecto invernadero, no de otros temas que sin duda están relacionados y que frecuentemente aparecen mezclados como la capa de ozono (en la que por ejemplo tiene un papel muy relevante la evaporación del agua del mar y la contribución de las sales de esta agua evaporada a la concentración de cloro en la atmósfera, mucho mayor que la presencia de CFC), la destrucción de biomasa en la Tierra (que sin duda tiene mucho que ver con temas como la humedad del suelo, la conservación de la vegetación o fauna del planeta pero poco con el oxígeno que se produce para poder respirar porque el principal pulmón de la tierra es el fitoplancton marino y tampoco demasiado con la fijación de GEI que se produce fundamentalmente en el mar), la contaminación en los mares (en la que un papel fundamental la juegan las redes abandonadas y a la que poca referencia se hace) y que quizá puedan ser objeto de reflexión en el futuro, etc.