Gases de efecto invernadero

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Muchos de los componentes variables de la atmósfera son especialmente relevantes para explicar el cambio climático global, porque absorben la radiación infrarroja de onda larga (IR o calor). Estos gases se denominan gases de efecto invernadero (GEI), porque funcionan de manera similar a un invernadero e incluye H2O, CO2, CH4 N2O, O3, y CFCs.

Los invernaderos se utilizan para el cultivo de plantas en las estaciones frías, y para la protección de cultivos susceptibles cuando se siembran a gran escala, como algunas hortalizas y flores en países tropicales y están hechos de techos y paredes de vidrio o plástico, que permiten la entrada de la luz solar (ver Figura 2). Cuando la luz solar alcanza las plantas y el suelo, o cualquier otra superficie en el invernadero, se absorbe y se convierte en IR o calor. El techo de vidrio o plástico retiene este calor para que las plantas puedan crecer dentro.

Figura 3. El efecto invernadero. La radiación solar de onda corta solar (luz) que entra en la atmósfera es absorbida por la superficie de la Tierra y emitida como radiación infrarroja de onda larga de (calor) que luego es absorbida por los gases de efecto invernadero y reenviada en varias direcciones, calentando la superficie de la tierra.1

Al igual que el vidrio o el plástico de un invernadero, la atmósfera de la Tierra es casi transparente a la radiación solar entrante, que se compone principalmente de radiación de longitud de onda corta (luz). Como resultado, la mayoría de la luz solar pasa a través de la atmósfera sin ser absorbida. Cuando la luz solar llega a la Tierra, es absorbida por las estructuras líquidas y sólidas como el agua, el suelo, las plantas y los edificios. Una vez que la luz se absorbe, se convierte en radiación infrarroja de longitud de onda larga (IR) o calor. Este calor calienta la superficie del planeta, por lo que es adecuado para la vida en la Tierra. De esta manera, la delgada capa de la atmósfera de la Tierra ayuda a mantener la Tierra caliente, al igual que el vidrio y el plástico del invernadero ayuda a conservar el calor dentro de la estructura del invernadero.

La superficie de la Tierra refleja parte de la radiación solar que recibe de vuelta al espacio. Esta reflectancia se conoce como albedo de la Tierra y varía de una región a otra. Las concentraciones naturales de gases de efecto invernadero atmosféricos absorben este IR liberado, lo que reduce la pérdida de calor de la Tierra hacia el espacio (ver Figura 3). Este fenómeno, llamado efecto invernadero, cuando está en equilibrio, ayuda a mantener el rango de temperatura de la Tierra adecuado para los organismos vivos.

Sin el efecto invernadero, la temperatura promedio de la superficie de la Tierra sería -18° C (0° F), demasiado fría para soportar la mayoría de la vida las plantas y los animales. Sin embargo, el exceso de gases de efecto invernadero en la atmósfera ha causado el cambio climático global y los impactos del calentamiento que la Tierra está experimentando en la actualidad.

Los diversos gases de efecto invernadero (GEI) tienen capacidades diferentes para atrapar el calor. Por ejemplo, entre los cinco principales gases de efecto invernadero, el vapor de agua es el más abundante y contribuye con 90% del efecto invernadero. Mientras que el metano (CH4) y óxido nitroso (N2O) no son tan abundantes como el dióxido de carbono (CO2), y sin embargo son entre 20 y 300 veces más potentes que el CO2 respectivamente, para atrapar el calor.

Mirando hacia el futuro

Los combustibles fósiles y los bosques tienen un valor instrumental para la vida humana. Sin embargo, cuando usamos estos recursos de una manera que no es sostenible para la atmósfera de la Tierra, violamos moralmente el valor intrínseco de la naturaleza. Este tema los abordaremos en la próxima sección de Biodiversidad y Ética.

Las actividades humanas como la quema de combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural), las prácticas agrícolas industriales y la deforestación han provocado que las concentraciones de gases de efecto invernadero en la atmósfera aumenten vertiginosamente desde el comienzo de la Revolución Industrial a mediados del siglo XVIII (Figura 4).

Las prácticas agrícolas industriales producen más emisiones de gases de efecto invernadero que cualquier otra actividad humana a través de la fabricación de fertilizantes inorgánicos, la operación de maquinaria agrícola, el transporte de suministros a las granjas y de alimentos a los mercados, y la energía necesaria para el riego por bombeo.

La deforestación en todo el mundo se realiza principalmente para expandir la agricultura y el desarrollo urbano, y elimina un “sumidero” de dióxido de carbono de enorme importancia al eliminar la densa vegetación forestal. Al eliminar la vegetación, con su capacidad fotosintética que “absorbe” el dióxido de carbono, aumentamos efectivamente las concentraciones de gases de efecto invernadero en la atmósfera.

Por ejemplo, el promedio mundial de dióxido de carbono en la atmósfera ha aumentado de 280 ppm a 400 ppm desde mediados del siglo XVIII. En noviembre de 2018, niveles de gases de efecto invernadero en la atmósfera alcanzaron nuevos niveles máximos. Puedes conocer en la página web de la US National Oceanic & Atmospheric Administration (NOAA) la concentración actual de CO2 en la atmósfera. El incremento del dióxido de carbono ha incrementado el efecto invernadero y, en consecuencia, ha contribuido a un aumento de la temperatura de la superficie de la Tierra. Un análisis más detallado de cómo la quema de combustibles fósiles interrumpe el equilibrio natural del ciclo del carbono del planeta se describe más adelante en este capítulo.

Concentrations of Greenhouse Gases from 0 to 2005

Figura 4. Concentraciones atmosféricas de tres gases de efecto invernadero (dióxido de carbono, metano y óxido nitroso) en los últimos 2 000 años. Ten en cuenta que cada uno de estos gases ha aumentado desde 2005 y el CO2 ahora está rondando los 400 ppm. Puedes ver los valores de concentración más recientes de estos gases de efecto invernadero en el el Carbon Dioxide Information Analysis Center.1

Preguntas para considerar

¿Tienes alguna persona mayor en tu familia o entre tus amigos y vecinos con quien puedas conversar sobre el clima? Si es así, pregúntales si han experimentado personalmente un cambio en los patrones del clima y el clima en el curso de sus vidas.

Si han experimentado cambios en el clima a lo largo de sus vidas, ¿qué factores crees que podrían explicar estos cambios?

¿Qué significado tienen sus experiencias para la forma en que piensas acerca de los patrones climáticos y el clima?