Países industrializados: acuerdo de limitación de emisiones GEI

Los países que engloban el anexo I son los países industrializados que pertenecen a la Organización de Cooperación y Desarrollo Económicos (OCDE) más algunos países con economías en transición, como la Federación de Rusia, países Bálticos y varios países de Europa central y oriental.

Cada país adquirió un compromiso individual de reducción de emisiones (-x %) o se puso un límite superior (+x %) con respecto a las emisiones que tenía en 1990. Los compromisos adquiridos son los siguientes: Estados Unidos (–7 %), Federación de Rusia (0 %), Japón (–6 %), Canadá (–6 %), Australia (+8 %), Ucrania (0 %), Polonia (–6 %), Bulgaria (–8 %), Croacia (–5 %), Eslovaquia (–8 %), Eslovenia (–8 %), Estonia (–8 %), Hungría (–6 %), Islandia (+10 %), Letonia (–8 %), Liechtenstein (–8 %), Lituania (–8 %), Mónaco (–8 %), Noruega (+1 %), Nueva Zelanda (0 %), República Checa (–8 %), Rumania (–8 %) y Suiza (–8 %).87​

La Unión Europea firmó un compromiso conjunto y único en nombre de todos sus países de reducir sus emisiones totales durante el periodo 2008-2012 en un 8 % respecto de las de 1990. No obstante, la Unión Europea, internamente, ha realizado un reparto a cada país otorgando un límite distinto en función de diversas variables económicas y medioambientales según el principio de «reparto de la carga». Se acordó de la siguiente manera: Alemania (–21 %), Austria (–13 %), Bélgica (–7,5 %), Dinamarca (–21 %), Italia (–6,5 %), Luxemburgo (–28 %), Países Bajos (–6 %), Reino Unido (–12,5 %), Finlandia (0,0 %), Francia (0,0 %), España (+15 %), Grecia (+25 %), Irlanda (+13 %), Portugal (+27 %) y Suecia (+4 %).87​

Solamente estos países están obligados a adoptar políticas que limiten sus emisiones de gases de efecto invernadero a lo acordado respecto a los niveles de 1990. Cada país comunica periódicamente sus inventarios nacionales de emisiones de GEI que son supervisados y examinados al objeto de cumplir de los objetivos fijados. En el cuadro adjunto se presenta la evolución de los inventarios nacionales de emisiones de GEI de los principales países emisores del Anexo I entre 1990 y 2006.

Estados Unidos: sin ratificar el Protocolo

Estados Unidos no ha ratificado en Protocolo. 86​ Las emisiones de CO2 de Estados Unidos en 2005 representaron el 25 % de las emisiones totales en
el mundo. 88​

Países en vías de desarrollo: sin restricciones de emisiones GEI

Los países en vías de desarrollo (los que no están incluidos en el anexo I del Protocolo), entre los que se encuentran China y la India, no están sujetos a restricciones de emisiones GEI. Los motivos son dos. Por un lado las emisiones históricas que están provocando el calentamiento actual las originaron en el pasado los países desarrollados. Por otro lado si se limitaran las emisiones de los países en vías de desarrollo no se permitiría su progresión. Así se señalaba y reconocía en el inicio del Tratado de la Convención: «Tomando nota de que, tanto históricamente como en la actualidad, la mayor parte de las emisiones de gases de efecto invernadero del mundo han tenido su origen en los países desarrollados, que las emisiones per cápita en los países en desarrollo son todavía relativamente reducidas y que la proporción del total de emisiones originada en esos países aumentará para permitirles satisfacer a sus necesidades sociales y de desarrollo».83​ En virtud de ello China y la India que han ratificado el Protocolo de Kyoto no se incluyen en el anexo I y no están obligadas a reducir sus emisiones. 86​ Las emisiones de CO2 de China y la India en 2005 suponían el 19 % y el 4,1 % de las emisiones totales en el mundo. 88​

Los países no incluidos en el anexo I no deben presentar un inventario anual de emisiones de gases de efecto invernadero y tampoco se les somete a examen. En enero de 2007 eran 132 los países que habían presentado su inventario nacional inicial correspondiente al año 1994. ... (ver texto completo)

Protocolo de Kioto

Artículo principal: Protocolo de Kioto sobre el cambio climático

Mayores emisores de CO2 procedente de combustibles fósiles

País

CO2 en millones de toneladas

% de cambio 90-07

CO2 per cápita en 2007

1990

2007

Países comprometidos en Kioto (AnexoI)

Federación de Rusia 2.180 1.587 -27,2 11,2
Japón 1.065 1.236 +16,1 9,7
Alemania 950 798 -16,0 9,7
Canadá 432 573 +32,5 17,4
Reino Unido 553 523 -5,4 8,6
Francia 352 369 +4,9 5,8
Italia 398 438 +10,0 7,4
Australia 260 396 +52,5 18,8
Ucrania 688 314 -54,5 6,8
España 206 345 +67,5 7,7
Polonia 344 305 -11,4 8,0

Países sin compromiso en Kioto

China 2.244 6.071 +170,6 4,6
Estados Unidos 4.863 5.769 +18,6 19,1
India 589 1.324 +124,7 1,2
Corea del Sur 229 489 +113,1 10,1
Irán 175 466 +165,8 6,6
México 293 438 +49,5 4,1
Indonesia 140 377 169,0 1,7
Arabia Saudita 161 358 +121,7 14,8
Brasil 193 347 +79,8 1,8
Sudáfrica 255 346 +35,8 7,3
Fuente: Agencia Internacional de la Energía32​

El Protocolo de Kioto de 1997 fue una extensión de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático. Los países industrializados se comprometieron a reducir sus emisiones de gases de efecto invernadero. El objetivo es un recorte conjunto de las emisiones de gases de efecto invernadero de al menos el 5 % con respecto a los niveles de 1990 en el periodo de compromiso de 2008-2012. Las negociaciones fueron arduas y en 1997 se terminó un proceso que se había iniciado dos años y medio antes. El compromiso de reducción de emisiones lo adoptaron solo los países incluidos en el anexo I del protocolo, debiendo así mismo cada país ratificarlo para que el compromiso fuese vinculante. 84​

Las emisiones que se acordaron limitar en los siguientes gases invernadero: dióxido de carbono (CO2), metano (CH4), óxido nitroso (N2O), hexafluoruro de azufre (SF6), así como dos grupos de gases hidrofluorocarbonos (HFC) y perfluorocarbonos (PFC). Estos gases deben limitarse en los siguientes sectores: energía; procesos industriales, disolventes y otros productos; agricultura, cambio de uso de la tierra y silvicultura; y desechos. 85​

Para que el Protocolo entrase en vigor debía ser ratificado por países incluidos en el anexo I que representaran al menos el 55 % del total de emisiones de 1990 incluidas en el mencionado anexo. Con la ratificación de Rusia en 2004 se llegó al 55 % y el Protocolo de Kyoto entró en vigor. 85​

Actualmente lo han firmado 184 partes, 183 países y la Unión Europea, y todos lo han ratificado salvo dos: Estados Unidos y Kazakhstan. 86 ... (ver texto completo)

Convención Marco de Naciones Unidas sobre el Cambio Climático

Artículo principal: Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático

El tratado internacional Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático se firmó en 1992 y los países firmantes debían comenzar a considerar como reducir las emisiones de GEI y el calentamiento atmosférico. 82​ Los países firmantes acordaron el siguiente objetivo:

El objetivo último de la presente Convención... es lograr... la estabilización de las concentraciones de gases de efecto invernadero en la atmósfera a un nivel que impida interferencias antropógenas peligrosas en el sistema climático. Ese nivel debería lograrse en un plazo suficiente para permitir que los ecosistemas se adapten naturalmente al cambio climático, asegurar que la producción de alimentos no se vea amenazada y permitir que el desarrollo económico prosiga de manera sostenible.

Convención Marco de Naciones Unidas sobre el Cambio Climático: Artículo 283​

En la Convención se solicitó a los países el establecimiento de inventarios precisos y periódicamente actualizados de las emisiones de gases de efecto invernadero. La Convención reconocía que lo elaborado solo era un documento marco, es decir, un texto que debía perfeccionarse y desarrollarse en el futuro orientando eficazmente los esfuerzos frente al calentamiento atmosférico. En este sentido la primera adición al tratado fue el Protocolo de Kyoto que se aprobó en 1997.82​ ... (ver texto completo)

Cooperación internacional sobre las emisiones de GEI antropogénicas

Grupo Intergubernamental sobre el Cambio Climático

Artículo principal: Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático

El Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático, conocido también por Panel Intergubernamental del Cambio Climático o más resumidamente por las siglas IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change), fue establecido en el año 1988 por la Organización Meteorológica Mundial (WMO, World Meteorological Organization) y el Programa Ambiental de las Naciones Unidas (UNEP, United Nations Environment Programme). El objetivo es asesorar a los gobiernos sobre los problemas climáticos y recopilar las investigaciones científicas conocidas en unos informes periódicos de evaluación. 82​ Estos informes de evaluación constan de varios volúmenes, y proporcionan todo tipo de información científica, técnica y socio-económica sobre el cambio climático, sus causas, sus posibles efectos, y las medidas de respuesta correspondientes.

El Primer informe de evaluación del IPCC se publicó en 1990, y confirmó los elementos científicos que suscitaba preocupación acerca del cambio climático. A raíz de ello, la Asamblea General de las Naciones Unidas decidió preparar la Convención Marco sobre el Cambio Climático. Posteriormente el IPCC ha producido otros tres informes de evaluación en 1995, 2001 y 2007.

El Tercer informe de evaluación de 2001 expresaba una mayor comprensión de las causas y consecuencias del calentamiento mundial. Presentaba para finales del siglo XXI un calentamiento mundial de entre 1,4 y 5,8 °C que influiría en las pautas meteorológicas, los recursos hídricos, el ciclo de las estaciones, los ecosistemas, así como episodios climáticos extremos. 28​

El cuarto, denominado Cambio climático 2007, reúne los últimos conocimientos de una amplia comunidad científica siendo realizado por más de 500 autores principales, 2000 revisores expertos y examinado por delegados de más de 100 países. Se incluyen algunas de las principales conclusiones de este informe:

1.-El calentamiento del sistema climático es inequívoco, como evidencian ya los aumentos observados del promedio mundial de la temperatura del aire y del océano, el deshielo generalizado de nieves y hielos, y el aumento del promedio mundial del nivel del mar.
2.-Observaciones efectuadas en todos los continentes y en la mayoría de los océanos evidencian que numerosos sistemas naturales están siendo afectados por cambios del clima regional, particularmente por un aumento de la temperatura.
3.-Las emisiones mundiales de GEI por efecto de actividades humanas han aumentado, desde la era preindustrial, en un 70 % entre 1970 y 2004.
4.-Las concentraciones atmosféricas mundiales de CO2, metano (CH4) y óxido nitroso (N2O) han aumentado notablemente por efecto de las actividades humanas desde 1750, y son actualmente muy superiores a los valores preindustriales, determinados a partir de núcleos de hielo que abarcan muchos milenios.
5.-Hay un alto nivel de coincidencia y abundante evidencia respecto a que con las políticas actuales de mitigación de los efectos del cambio climático y con las prácticas de desarrollo sostenible que aquellas conllevan, las emisiones mundiales de GEI seguirán aumentando en los próximos decenios.

IPCC: Cambio climático 2007 - Informe de síntesis ... (ver texto completo)

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El IPCC, entidad fundada para evaluar los riesgos de los cambios climáticos inducidos por los seres humanos, atribuye la mayor parte del calentamiento reciente a las actividades humanas. La NAC (National Academy of Sciences: Academia Nacional de Ciencias) de Estados Unidos también respaldó esa teoría. El físico atmosférico Richard Lindzen y otros escépticos se oponen a aspectos parciales de la teoría.

Para John Theodore Houghton, fundador del Centro Hadley y copresidente del grupo de evaluación ... (ver texto completo)

Calentamiento global y cambio climático producido por los gases de efecto invernadero

Artículo principal: Calentamiento global

El cambio climático está cambiando el planeta y los humanos contribuimos diariamente a incrementarlo. En los últimos 100 años la temperatura media global del planeta ha aumentado 0,7 °C, siendo desde 1975 el incremento de temperatura por década de unos 0,15 °C. En lo que resta de siglo, según el IPCC, la temperatura media mundial aumentará en 2-3 °C. Este aumento de temperatura supondrá para el planeta el mayor cambio climático en los últimos 10 000 años y será difícil para las personas y los ecosistemas adaptarse a este cambio brusco.[75]

En los 400 000 años anteriores, según conocemos por los registros de núcleos de hielo, los cambios de temperatura se produjeron principalmente por cambios de la órbita de la Tierra alrededor del Sol. En el tiempo actual, los cambios de temperatura se están originando por los cambios en el dióxido de carbono de la atmósfera. En los últimos 100 años, las concentraciones atmosféricas de CO2 han aumentado en un 30 % debido a la combustión antropogénica de los combustibles fósiles. El aumento constante del CO2 atmosférico ha sido el responsable de la mayor parte del calentamiento. Este calentamiento no puede ser explicado por causas naturales: las mediciones de los satélites no muestran variaciones de entidad en la energía procedente del Sol en los últimos 30 años; las tres grandes erupciones volcánicas producidas en 1963, 1982 y 1991 han generado aerosoles que reflejaban la energía solar, lo cual produjo cortos periodos de enfriamiento.[75]

El calentamiento atmosférico actual es inevitable, estando producido por las emisiones de gases invernadero pasadas y actuales. 150 años de industrialización y de emisiones han modificado el clima y continuará repercutiendo en el mismo durante varios cientos de años, aun en la hipótesis de que se redujeran las emisiones de gases de efecto invernadero y se estabilizara su concentración en la atmósfera.[76] El IPCC en su informe de 2007 manifiesta: «Hay un alto nivel de coincidencia y abundante evidencia respecto a que con las políticas actuales de mitigación de los efectos del cambio climático y con las prácticas de desarrollo sostenible que aquellas conllevan, las emisiones mundiales de GEI seguirán aumentando en los próximos decenios».[77] Una de las estimaciones de futuro de la Agencia Internacional de la Energía en un informe de 2009 pasa de 4 t de emisión de CO2 por persona en 1990, a 4,5 t en 2.020 y a 4,9 t en 2.030. Esto significaría que el CO2 emitido y acumulado desde 1890, pasaría de 778 Gt en 1990, a 1608 Gt en 2020 y a 1984 Gt en 2030.[78]

Las consecuencias del cambio climático provocado por las emisiones de GEI se estudian en modelos de proyecciones realizados por varios institutos meteorológicos. Algunas de las consecuencias recopiladas por el IPCC son las siguientes:[79]

• En los próximos veinte años las proyecciones señalan un calentamiento de 0,2 °C por decenio.
• Las proyecciones muestran la contracción de la superficie de hielos y de nieve. En algunas proyecciones los hielos de la región ártica prácticamente desaparecerán a finales del presente siglo. Esta contracción del manto de hielo producirá un aumento del nivel del mar de hasta 4-6 m.
• Habrá impactos en los ecosistemas de tundra, bosques boreales y regiones montañosas por su sensibilidad al incremento de temperatura; en los ecosistemas de tipo Mediterráneo por la disminución de lluvias; en aquellos bosques pluviales tropicales donde se reduzca la precipitación; en los ecosistemas costeros como manglares y marismas por diversos factores.
• Disminuirán los recursos hídricos de regiones secas de latitudes medias y en los trópicos secos debido a las menores precipitaciones de lluvia y la disminución de la evapotranspiración, y también en áreas surtidas por la nieve y el deshielo.
• Se verá afectada la agricultura en latitudes medias, debido a la disminución de agua.
• La emisión de carbono antropógeno desde 1750 está acidificando el océano, cuyo pH ha disminuido 0,1. Las proyecciones estiman una reducción del pH del océano entre 0,14 y 0,35 en este siglo. Esta acidificación progresiva de los océanos tendrá efectos negativos sobre los organismos marinos que producen caparazón.

-... ... (ver texto completo)

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Entre otros, Roger Revelle, director del Scripps Institution of Oceanography, en California, creía que la sugerencia de Callendar era implausible: cualquier "exceso" de CO2 atmosférico sería —en su opinión— absorbido por procesos naturales67​. Eventualmente, Charles David Keeling, trabajando bajo la dirección de Revelle y en el marco del Año Geofísico Internacional, llevó a cabo una serie de medidas, entre 1957 y 1959, en sitios remotos y viento arriba de sitios poblados (Keeling usaba datos de una estación en Mauna Loa y otra en la Antártica) durante los dieciocho meses del año geofísico. Los resultados fueron claros y negativos para la posición de Revelle, mostrando sin dudas que no sólo había habido un incremento del dióxido de carbono atmosférico en relación al siglo XIX, sino que además incluso había habido un incremento durante el periodo de las mediciones mismas. 68​69​

En 1958, los meteorólogos suecos Bert Bolin y Erik Eriksson mostraron el error de Revelle y Sues en su artículo del año anterior y la cuestión quedó sanjada definitivamente: los océanos no podían absorber todas las emisiones industriales. 70​

Un poco antes, la Organización Meteorológica Mundial ya había iniciado diversos planos de seguimiento, los cuales tenían como objetivo entre otras cosas, el de calcular los niveles de CO2 en la troposfera. Esas observaciones fueron facilitadas por el desarrollo —en la década de 1940— de la espectrofotometría de infrarrojos.

El físico canadiense Gilbert Norman Plass completó los cálculos de transferencia radiativa en la atmósfera en el año 195671​ y cerró definitivamente el debate con un artículo de divulgación publicado el mismo año72​ donde desmonta brillantemente la objeción de la saturación de la absorción del CO2 basada en el experimento de Knut Ångström y la objeción de la superposición de las líneas espectrales del CO2 y el vapor de agua. 73​74​

Plass calculo la sensibilidad climática en 3.6°C para una duplicación de la concentración de CO2, un valor muy próximo a la mejor estimación actual de 3,0±1,5°C51​

Arrhenius publicó en 1903 Lehrbuch der Kosmischen Physik (Tratado de física del cosmos),[53]. En 1906 saldría a la venta en sueco y en alemán una versión reducida y actualizada que fue traducida al inglés en 1908 con el título Worlds in the making[54], la misma obra donde popularizaba la hipótesis de la panspermia. Arrhenius estimaba en Worlds in the making que el consumo anual de carbón de la época se elevaba a unos 900 millones de toneladas, lo que significaban tan solo una contribución de 1/700 del CO2 ya presente en la atmósfera. Estimó además que una fracción tan alta como ⅚ de las emisiones eran absorbidas por los océanos, por lo que pasarían siglos antes de que fuesen relevantes. Atualmente se sabe que los océanos han absorbido un 48 % del CO2 antropogénico desde 1800.[55]
En 1901, el meteorólogo sueco Nils Gustaf Ekholm publicó una revisión de sesenta páginas del estado del conocimiento sobre las causas de las variaciones de la temperatura de la Tierra a escalas temporales históricas y geológicas[56] En esta revisión ayuda a propagar la analogía del invernadero de jardinería pero, simultáneamente, introduce la primera explicación sencilla pero correcta del mecanismo de calentamiento de la atmósfera por gases de efecto invernadero:
"La atmósfera desempeña una parte muy importante de un doble carácter en cuanto a la temperatura de la superficie terrestre, de las cuales la primera fue apuntada por Fourier, mientras que la otra fue señalada por Tyndall. En primer lugar, la atmósfera puede actuar como el cristal de un invernadero, dejando pasar los rayos de luz del sol con relativa facilidad, y absorbiendo una gran parte de los rayos oscuros [infrarrojo] emitidos desde el suelo, y por tanto, aumentando la temperatura media de la superficie terrestre. En segundo lugar, la atmósfera actúa como acumulador de calor colocado entre el suelo relativamente caliente y el espacio frío, y por tanto disminuyendo en un grado elevado las variaciones anuales, diurnas, y locales de la temperatura.
Hay dos cualidades de la atmósfera que producen estos efectos. Una es que la temperatura de la atmósfera en general, disminuye con la altura sobre el suelo o el nivel del mar, debido en parte al calentamiento dinámico del descenso de las corrientes de aire y la refrigeración dinámica de las ascendentes, como se explica en la teoría mecánica del calor. La otra es que la atmósfera, absorbiendo sólo un poco de la insolación y la mayoría de la radiación del suelo, recibe una parte considerable de su almacén de calor de la tierra por medio de radiación, contacto, convección y conducción, mientras que la superficie de la tierra se calienta principalmente por la radiación directa del sol a la que el aire es transparente.
Se sigue de esto que la radiación de la tierra al espacio no se emite directamente desde el suelo, sino, en promedio, desde una capa de la atmósfera que tiene una altura considerable sobre el nivel del mar. La altura de esta capa depende de las propiedades térmicas de la atmósfera, y variará con esas propiedades. Cuanto mayor es el poder de absorción del aire para los rayos de calor emitidos desde el suelo, mayor será la altitud de dicha capa, pero cuanto más elevada esté la capa, menor será su temperatura relativa a la de la superficie; y como la radiación desde dicha capa hacia el espacio es menor cuanto más baja es su temperatura, se deduce que la superficie será más caliente cuanto más elevada esté la capa radiante."

En las décadas siguientes, las teoría de Arrhenius fue descargada por las siguientes razones:

• La observación publicada en 1898 de la superposición de las bandas de absorción del vapor de agua, más abundante en la atmósfera, sobre las de CO2[57][58]
• El experimento crucial de Knut Ångström en 1900[59] que convenció a la comunidad de que el efecto del dióxido de carbono tenia consecuencias limitadas[60][61]. Dicho efecto se conoció como saturación del CO2 a la absorción del infrarrojo. Sin embargo, el resultado fue incorrecto[62].
En 1931, el físico norteamericano Edward Olson Hulburt rehizo los cálculos de Arrhenius[63] y rescató la teoría del papel jugado por el CO2 en las eras glaciares. Pero su publicación pasó desapercibida en la comunidad de meteorólogos.[61]
En 1938, el ingeniero británico, especialista en vapor, Guy Stewart Callendar rescataba y mejoraba la teoría de Arrhenius del CO2 como disparador de las eras glaciales, en las que estaba interesado como miembro aficionado de la Royal Meteorological Society y la British Glaciological Society. Demostró así que la absorción del CO2 en la atmósfera era más importante de los que se creía hasta entonces, de tal manera que, a partir de los cincuenta, el aumento de temperatura debido al CO2 antropogénico fue conocido como efecto Callendar. Además, atribuyó un calentamiento de 0,3°C al CO2 industrial emitido desde 1880 hasta finales de la década de los treinta, en bastante acuerdo con estimaciones recientes.[52][64][65] [66]
Entre otros, Roger Revelle, director del Scripps Institution of Oceanography, en California, creía que la sugerencia de Callendar era implausible: cualquier "exceso" de CO2 atmosférico sería —en su opinión— absorbido por procesos naturales[67]. Eventualmente, Charles David Keeling, trabajando bajo la dirección de Revelle y en el marco del Año Geofísico Internacional, llevó a cabo una serie de medidas, entre 1957 y 1959, en sitios remotos y viento arriba de sitios poblados (Keeling usaba datos de una estación en Mauna Loa y otra en la Antártica) durante los dieciocho meses del año geofísico. Los resultados fueron claros y negativos para la posición de Revelle, mostrando sin dudas que no sólo había habido un incremento del dióxido de carbono atmosférico en relación al siglo XIX, sino que además incluso había habido un incremento durante el periodo de las mediciones mismas.[68][69]
En 1958, los meteorólogos suecos Bert Bolin y Erik Eriksson mostraron el error de Revelle y Sues en su artículo del año anterior y la cuestión quedó sanjada definitivamente: los océanos no podían absorber todas las emisiones industriales.[70]
Un poco antes, la Organización Meteorológica Mundial ya había iniciado diversos planos de seguimiento, los cuales tenían como objetivo entre otras cosas, el de calcular los niveles de CO2 en la troposfera. Esas observaciones fueron facilitadas por el desarrollo —en la década de 1940— de la espectrofotometría de infrarrojos.
El físico canadiense Gilbert Norman Plass completó los cálculos de transferencia radiativa en la atmósfera en el año 1956[71] y cerró definitivamente el debate con un artículo de divulgación publicado el mismo año[72] donde desmonta brillantemente la objeción de la saturación de la absorción del CO2 basada en el experimento de Knut Ångström y la objeción de la superposición de las líneas espectrales del CO2 y el vapor de agua.[73][74]
Plass calculo la sensibilidad climática en 3.6°C para una duplicación de la concentración de CO2, un valor muy próximo a la mejor estimación actual de 3,0±1,5°C[51] ... (ver texto completo)

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Montaje experimental de John Tyndall para medir la absorción infrarroja de diferentes gases atmosféricos. Tyndall, John, 186145​
En 1859 John Tyndall descubrió que moléculas de gases como CO2, el metano y el vapor de agua bloquean la radiación infrarroja, lo que no sucede con el oxígeno y el nitrógeno. Se considera habitualmente a Tyndall como el descubridor del mecanismo de absorción de los gases de efecto invernadero en la atmósfera que no llegaron a dilucidad ni Fourier ni Poulliet y ... (ver texto completo)

Historia del conocimiento científico del efecto invernadero

Artículo principal: Historia de la ciencia del cambio climático

Joseph Fourier fue el primer científico al que se atribuyó la descripción del efecto invernadero.

Arrhenius calculó que duplicar el CO2 de la atmósfera subiría la temperatura 5-6 °C (1896).

El matemático francés Joseph Fourier es considerado por muchas fuentes como el primer científico en describir el efecto invernadero en un artículo de 1824 con el título Observaciones ... (ver texto completo)

Emisiones antropogénicas de gases de efecto invernadero (GEI) de larga permanencia

Las actividades humanas generan emisiones de cuatro GEI de larga permanencia: CO2, metano (CH4), óxido nitroso (N2O) y halocarbonos (gases que contienen flúor, cloro o bromo).

Cada GEI tiene una influencia térmica (forzamiento radiativo) distinta sobre el sistema climático mundial por sus diferentes propiedades radioactivas y períodos de permanencia en la atmósfera. Tales influencias se homogeneizan en una métrica común tomando como base el forzamiento radiativo por CO2 (emisiones de CO2-equivalente). Homogeneizados todos los valores, el CO2 es con mucha diferencia el gas invernadero antropógeno de larga permanencia más importante, representando en 2004 el 77 % de las emisiones totales de GEI antropógenos. Pero el problema no solo es la magnitud sino también las tasas de crecimiento. Entre 1970 y 2004, las emisiones anuales de CO2 aumentaron un 80 %. Además en los últimos años el incremento anual se ha disparado: en el reciente periodo 1995-2004, la tasa de crecimiento de las emisiones de CO2-eq fue de (0,92 GtCO2-eq anuales), más del doble del periodo anterior 1970-1994 (0,43 GtCO2-eq anuales).29​

Ya se ha señalado que la concentración de CO2 en la atmósfera ha pasado de un valor de 280 ppm en la época preindustrial a 379 ppm en 2005. El CH4 en la atmósfera ha cambiado de los 715 ppmm en 1750 (periodo preindustrial) hasta 1732 ppmm en 1990, alcanzando en 2005 las 1774 ppmm. La concentración mundial de N2O en la atmósfera pasó de 270 ppmm en 1750 a 319 ppmm en 2005. Los halocarbonos prácticamente no existían en la época preindustrial y las concentraciones actuales se deben a la actividad humana. 30​

Según el Informe Stern que estudió el impacto del cambio climático y el calentamiento global en la economía mundial, encargado por el gobierno británico y publicado en 2006, la distribución total mundial de las emisiones de GEI por sectores es: un 24 % se debe a la generación de electricidad, un 14 % a la industria, un 14 % al transporte, un 8 % a los edificios y un 5 % más a actividades relacionadas con la energía. Todo ello supone unas 2/3 partes del total y corresponde a las emisiones motivadas por el uso de la energía. Aproximadamente el 1/3 restante se distribuye de la siguiente forma: un 18 % por el uso del suelo (incluye la deforestación), un 14 % por la agricultura y un 3 % por los residuos. 31​

Entre 1970 y 2004, las mejoras tecnológicas han frenado las emisiones de CO2 por unidad de energía suministrada. Sin embargo el crecimiento mundial de los ingresos (77 %) y el crecimiento mundial de la población (69 %), han originado nuevas formas de consumo y un incremento de consumidores de energía. Esta es la causa del aumento de las emisiones de CO2 en el sector de la energía. 29​

También el Informe Stern señala que desde el año 1850, Estados Unidos y Europa han generado el 70 % de las emisiones totales de CO2.31​

Emisiones de CO2 en el mundo procedentes de combustibles fósiles (1990-2007)

Descripción- - - - - - - - - - 1990- -1995- - 2000- - -2005- - -2007- - -% Cambio 90-07
CO2 en millones de toneladas 20.980 -21.810 -23.497 -27.147 - -28.962 - - - 38,0 %
Población mundial en millones 5.259 -5.675 - 6.072 - -6.382 - -6.535 - - - -25,7 %
CO2 per cápita en toneladas - -3,99 - 3,84 - -3,87 - - 4,20 - - 4,38 - - - - 9,8 %

Fuente: Agencia Internacional de la Energía32​ ... (ver texto completo)

Gases de efecto invernadero

Artículo principal: Gas de efecto invernadero

Los denominados gases de efecto invernadero o gases invernadero, responsables del efecto descrito, son:

• Vapor de agua (H2O)
• Dióxido de carbono (CO2)
• Metano (CH4)
• Óxido de nitrógeno (N2O) ... (ver texto completo)

Efecto invernadero de varios gases de la atmósfera

Es el proceso por el que el aire retiene gran parte de la radiación infrarroja emitida por la Tierra, lo cual da origen a toda la compleja serie de fenómenos atmosféricos estudiados por la meteorología en detalle y a corto plazo, así como por la climatología a grandes rasgos y a largo plazo.

Aunque la atmósfera seca está compuesta prácticamente por nitrógeno (78,1 %), oxígeno (20,9 %) y argón (0,93 %). El 0,07 % restante está formado por gases muy minoritarios en su composición como el dióxido de carbono (0,035 %: 350 ppm), el ozono y otros que desarrollan esta actividad radiactiva. Además, la atmósfera contiene vapor de agua (1 %: 10.000 ppm) que también es un gas radiactivamente activo, siendo con diferencia el gas natural invernadero más importante. El dióxido de carbono ocupa el segundo lugar en importancia. 19​

El efecto invernadero es esencial para la vida del planeta: sin CO2 ni vapor de agua (sin el efecto invernadero) la temperatura media de la Tierra sería unos 33 °C menos, del orden de 18°C bajo cero, lo que haría inviable la vida. 26​

Actualmente el CO2 presente en la atmósfera está creciendo de modo no natural por las actividades humanas, principalmente por la combustión de carbón, petróleo y gas natural que está liberando el carbono almacenado en estos combustibles fósiles. Por tanto es preciso diferenciar entre el efecto invernadero natural del originado por las actividades humanas (o antropogénico).

La población se ha multiplicado y la tecnología ha alcanzado una enorme y sofisticada producción de forma que se está presionando muchas partes del medio ambiente terrestre siendo la atmósfera la zona más vulnerable de todas por su delgadez. Dado el reducido espesor atmosférico la alteración de algunos componentes moleculares básicos que también se encuentran en pequeña proporción supone un cambio significativo. En concreto, la variación de la concentración de CO2, el más importante de los gases invernadero de la atmósfera, clasificado en este caso con referencia a las aportaciones por actividades humanas.

Los gases invernadero permanecen activos en la atmósfera mucho tiempo, por eso se les denomina de larga permanencia. Eso significa que los gases que se emiten hoy permanecerán durante muchas generaciones produciendo el efecto invernadero. Así del CO2 emitido a la atmósfera: sobre el 50 % tardará 30 años en desaparecer, un 30 % permanecerá varios siglos y el 20 % restante durará varios millares de años. 27​

La concentración de CO2 atmosférico se ha incrementado desde la época preindustrial (año 1750) desde un valor de 280 ppm a 379 ppm en 2005. Se estima que 2/3 de las emisiones procedían de la quema de combustibles fósiles (petróleo, gas y carbón) mientras un 1/3 procede del cambio en la utilización del suelo (Incluida la deforestación). Del total emitido solo el 45 % permanece en la atmósfera, sobre el 30 % es absorbido por los océanos y el restante 25 % pasa a la biosfera terrestre. Por tanto no solo la atmósfera está aumentando su concentración de CO2, también está ocurriendo en los océanos y en la biosfera. 27​ ... (ver texto completo)

Balance energético de la Tierra[editar]

Artículo principal: Equilibrio térmico de la Tierra

En la atmósfera el mantenimiento del equilibrio entre la recepción de la radiación solar y la emisión de radiación infrarroja devuelve al espacio la misma energía que recibe del Sol. Esta acción de equilibrio se llama balance energético de la Tierra y permite mantener la temperatura en un estrecho margen que posibilita la vida. 17​

En un período suficientemente largo el sistema climático debe estar en equilibrio. La radiación solar entrante en la atmósfera está compensada por la radiación saliente, pues si la radiación entrante fuese mayor que la radiación saliente se produciría un calentamiento y lo contrario produciría un enfriamiento. 18​ Por tanto, en equilibrio, la cantidad de radiación solar entrante en la atmósfera debe ser igual a la radiación solar reflejada saliente más la radiación infrarroja térmica saliente. Toda alteración de este balance de radiación, ya sea por causas naturales u originado por el hombre (antropógeno), es un forzamiento radiactivo y supone un cambio de clima y del tiempo asociado. 19​

Los flujos de energía entrante y saliente interaccionan en el sistema climático ocasionando muchos fenómenos tanto en la atmósfera, como en el océano o en la tierra. Así, la radiación entrante solar se puede dispersar en la atmósfera o ser reflejada por las nubes. La superficie terrestre puede reflejar o absorber la energía solar que le llega. La energía solar de onda corta se transforma en la Tierra en calor. Esa energía no se disipa; se encuentra como calor sensible o calor latente, se puede almacenar durante algún tiempo, transportarse en varias formas, dando lugar a una gran variedad de tiempo y a fenómenos turbulentos en la atmósfera o en el océano. Finalmente vuelve a ser emitida a la atmósfera como energía radiante de onda larga. 18​ Un proceso importante del balance de calor es el efecto albedo, por el que algunos objetos reflejan más energía solar que otros. Los objetos de colores claros, como las nubes o las superficies nevadas, reflejan más energía, mientras que los objetos oscuros absorben más energía solar que la que reflejan. Otro ejemplo de estos procesos es la energía solar que actúa en los océanos; la mayor parte se consume en la evaporación del agua de mar, luego esta energía es liberada en la atmósfera cuando el vapor de agua se condensa en lluvia. 20​

La Tierra, como todo cuerpo caliente superior al cero absoluto, emite radiación térmica, pero al ser su temperatura mucho menor que la solar, emite radiación infrarroja por ser un cuerpo negro. La radiación emitida depende de la temperatura del cuerpo. En el estudio del NCAR han concluido una oscilación anual media entre 15,9 °C en julio y 12,2 °C en enero compensando los dos hemisferios, que se encuentran en estaciones distintas y la parte terrestre que es de día con la que es de noche. Esta oscilación de temperatura supone una radiación media anual emitida por la Tierra de 396 W/m².21​

La energía infrarroja emitida por la Tierra es atrapada en su mayor parte en la atmósfera y reenviada de nuevo a la Tierra. Este fenómeno se llama efecto invernadero y garantiza las temperaturas templadas del planeta. 22​ Según el estudio anterior de la NCAR, el efecto invernadero de la atmósfera hace retornar nuevamente a la Tierra 333 W/m².23​

Globalmente la superficie de la Tierra absorbe energía solar por valor de 161 w/m² y del efecto invernadero de la atmósfera recibe 333 w/m², lo que suma 494 w/m², como la superficie de la Tierra emite (o dicho de otra manera pierde) un total de 493 w/m² (que se desglosan en 17 w/m² de calor sensible, 80 w/m² de calor latente de la evaporación del agua y 396 w/m² de energía infrarroja), supone una absorción neta de calor de 0,9 w/m², que en el tiempo actual está provocando el calentamiento de la Tierra. 24​ ... (ver texto completo)

Efecto invernadero

El efecto invernadero es 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. Como parte de esta radiación es devuelta hacia la superficie y la atmósfera inferior, ello resulta en un incremento de la temperatura superficial media respecto a lo que habría en ausencia de los GEI. 1​2​

La radiación solar en frecuencias de la luz visible pasa en su mayor parte a través de la atmósfera para calentar la superficie planetaria y luego ésta emite esta energía en frecuencias menores de radiación térmica infrarroja. Esta última es absorbida por los GEI, los que a su vez reirradian mucha de esta energía a la superficie y atmósfera inferior3​. Este mecanismo recibe su nombre debido a su analogía al efecto de la radiación solar que pasa a través de un vidrio y calienta un invernadero, pero la manera en que atrapa calor es fundamentalmente diferente a como funciona un invernadero al reducir las corrientes de aire, aislando el aire caliente dentro de la habitación y con ello no se pierde el calor por convección2​3​4​5​6​, aunque el efecto detallado es algo más complicado. 7​

Sin este efecto invernadero natural, la temperatura de equilibrio de la Tierra sería de unos -18°C 8​9​10​. Sin embargo, la temperatura media de la superficie terrestre es de unos 14°C 11​12​, una diferencia cercana a 33°C que nos da una idea de la magnitud del efecto13​.

El efecto invernadero natural de la Tierra hace posible la vida como la conocemos14​. Sin embargo, las actividades humanas, principalmente la quema de combustibles fósiles y la deforestación, han intensificado el fenómeno natural, causando un calentamiento global. 15​16​ ... (ver texto completo)

Referencias

1.↑ «Kyoto Protocol: Status of Ratification» (PDF). Organización de las Naciones Unidas (en inglés). Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático. 14 de enero de 2009. Consultado el 23 de abril de 2010.
2.↑ Naciones Unidas (1998). «Protocolo de Kioto de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático» (PDF). Consultado el 23 de abril de 2010.
3.↑ «Kyoto Protocol: Status of Ratification» (PDF). United Nations Framework Convention on Climate Change. 14 de enero de 2009. Consultado el 6 de mayo de 2009.
4.↑ Fidel Castro Ruz (24 de agosto de 2009). «Reflexiones del compañero Fidel: ¡Ojalá me equivoque!». Visiones Alternativas. Consultado el 23 de abril de 2010.
5.↑ Cumbre de Bonn del Convenio Marco de Protección del Clima. julio de 2001.
6.↑ «Climate Change Report Looks at Nuclear Power, Other Options» (en inglés). International Atomic Energy Agency. 2 de mayo de 2007. Consultado el 23 de abril de 2010. «La energía nuclear se contempla como uno de los mecanismos para combatir el cambio climático».
7.↑ [1]
8.↑ Inventario Español de Gases de Efecto Invernadero
9.↑ Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino (2009). «Inventario de Emisiones a la Atmósfera de España 1990-2007». Gobierno de España. Consultado el 23 de abril de 2010.
10.↑ Infoleg. gov. ar Ley Nacional 25.438.
11.↑ «Canadá abandona el Protocolo de Kioto sobre el cambio climático.» RTVE.
12.↑ Montreal Climate Change Conference. Naciones Unidas, diciembre de 2005. Consultado el 22 de febrero de 2013.
13.↑ Bali Climate Change Conference. Naciones Unidas, diciembre de 2007. Consultado el 22 de febrero de 2013.
14.↑ Copenhagen 2009 Blog.
15.↑ COP 16 EFEverde. ... (ver texto completo)