Termodinámica I

Ing. Rosalio Cusi Palomino

Tema: ENTROPIA EN EL CALENTAMIENTO GLOBAL CONTAMINACION ATMOSFERICA

EN LA REGION

INTRODUCCION

La atmósfera, por el hecho de ser muy transparente para la luz visible pero mucho menos para la radiación infrarroja, produce para la superficie terrestre el mismo efecto que el techo de cristal produce en un invernadero; la luz solar, que llega sin grandes obstáculos hasta el suelo, lo calienta, dando lugar a que emita rayos infrarrojos (ondas caloríficas), los cuales, a diferencia de los rayos de luz, son absorbidos en gran parte por el vidrio o la atmósfera. Al final la cantidad de energía emitida al espacio tiene que ser la misma que la absorbida, pero la superficie terrestre tiene que alcanzar la temperatura en que ambos flujos se equilibran, la cual es más alta en presencia de una atmósfera (en un planeta) o de techos de cristal (en un invernadero; aunque en realidad el cristal de un invernadero protege de la pérdida de calor más porque interrumpe la circulación del aire, que porque sea opaco a los rayos infrarrojos).Es importante señalar que el efecto invernadero afecta a todos los cuerpos planetarios del sistemas solar dotados de atmósfera, porque aunque no todos los gases absorben radiación infrarroja, en ninguna de esas atmósfera faltan los que sí lo hacen. En la Tierra el efecto invernadero es responsable de un exceso de 33 °C de la temperatura superficial (15 °C de valor medio) sobre la temperatura de emisión (–18 °C), pero en Marte la diferencia es de tan sólo 3 °C y en Venus la diferencia alcanza los 466 °C.El efecto invernadero es un fenómeno natural, pero la alusión frecuente a él en relación con el calentamiento global hace creer a algunos que es en sí indeseable, y una consecuencia reciente de la contaminación atmosférica. Hay que aclarar que el calentamiento no es atribuido a la simple existencia, sino al aumento del efecto invernadero por encima de sus valores anteriores. Además, la causación del clima y de su variación temporal depende de otros factores, aunque la comunidad científica general está considerando ahora que el calentamiento actual, cuya existencia misma algunos niegan, se debe en su mayor parte a esta causa.

OBJETIVOS

Crear conciencia a todos los niveles de la sociedad, sin importar nivel social, creencia política o religiosa sobre un problema que nos afecta directamente a

todos y del cual debemos ocuparnos inmediatamente, ya que de no hacerlo, vemos los efectos que ya estamos padeciendo como consecuencia del calentamiento global.Es ya urgente que todos prestemos atención y sobre todo nos ocupemos verdaderamente de encontrar soluciones a un problema que ya se esta manifestando en todo el mundo.Pretendemos que los gobiernos tomen cartas en el asunto para que contrarrestemos este problema para evitar vivir ese nada alentador panorama que nos pronostican los científicos en los años inmediatos venideros.Los ciudadanos debemos exigir que se tomen medidas al respecto por supuesto, todos tenemos la obligación de participar y hacer lo que nos corresponda.A nivel mundial se está tomando muy a la ligera un problema que ya no se debe postergar, ni mostrarnos indiferentes ante "El calentamiento global", producto de la indiscriminada emisión de gases contaminantes.Para no variar y a pesar de que Estados Unidos, es el país con mayor emisión de gases, es también el menos afligido según encuestas realizadas.No debería de sorprendernos, pero el presidente de ese país, George W. Bush, asegura que no planea imponer límites a la emisión de gases invernadero pese a que el tribunal supremo de justicia dictaminó que el gobierno debe regularlas.Más aún, Bush insiste en que la solución pasa por exigir que los vehículos utilicen cada vez más carburantes biológicos, como el etanol que se produce en EU a partir del maíz y en otros países, como Brasil, cuyo origen es la caña de azúcar.El presidente insiste, en que las medidas ambientales estadounidenses carecen de sentido si China e India no adoptan medidas similares.Más de dos tercios de la población mundial están preocupados por el calentamiento global y consideran que Estados Unidos es el principal responsable por las crecientes temperaturas., debemos mencionar que hay ciudadanos norteamericanos que están preocupados por el cambio climático y participan en manifestaciones a nivel nacional para atraer la atención al problema y exigir que se tomen medidas al respecto. Piden al congreso que exijan una reducción de 80% en las emisiones de bióxido de carbono.Científicos aseguran que las temperaturas están aumentando por el incremento en la atmósfera de dióxido de carbono que provoca el efecto invernadero.Los científicos afirman que con el tiempo, un incremento de alrededor de tres metros en los niveles del agua de los océanos causados por el derretimiento de los polos glaciales inundará la parte baja de Manhattan y otras zonas costeras de todo el mundo.Aunque contrario a estos pronósticos de los científicos internacionales, que han calculado que la expresión más visible de los cambios del clima se verán a mitad de este siglo, sucesos recientes muestran que en nuestro país los efectos del calentamiento global se están adelantando, así el aumento de la temperatura afectará gravemente las actividades humanas no sólo en nuestro país, sino en todo el mundo, lo cual se verá con mayor claridad partir del 2050. (AP/Notimex)Para consultores ambientales y grupos ecologistas, en nuestro país las autoridades están subestimando señales que ya son evidentes de que la acción del hombre está "acelerando" los cambios naturales que sufre la tierra. Citaron las

inusitadas marejadas que avanzaron más allá de las playas en Acapulco, Guerrero, así como en otras partes del país, sobre todo en el océano Pacifico.También mencionaron los recientes sismos ocurridos en Guerrero y el Distrito Federal, así como el inusual aumento de la temperatura en Quintana Roo. Advirtieron que habrá más incendios forestales, por la destrucción de selvas, manglares y bosques; el agua escaseará, derivado de la evaporación veloz del líquido como efecto de las altas temperaturas. Estos son informesdel Panel Intergubernamental sobre el cambio climático

Historia del conocimiento científico del efecto invernadero

Fue alrededor de 1975-1980 cuando los científicos comenzaron a tener suficientes evidencias del efecto que los GEI estaban ocasionando al clima. Disponían de herramientas, conocimientos y técnicas suficientes para iniciar el estudio en profundidad del complejo sistema climático: satélites para observar la Tierra, redes mundiales de toma de temperaturas, vientos, precipitaciones y corrientes, así como ordenadores de gran potencia para desarrollar modelos climáticos. Entonces los científicos vislumbraron un posible cambio climático de dramáticas consecuencias. La opinión pública comenzó a conocer el problema alertada por los grupos ecologistas, los gobiernos se plantearon el problema e iniciaron acuerdos internacionales empujados por los resultados cada vez más inquietantes que los científicos iban desarrollando.

El desarrollo del conocimiento de los GEI y del cambio climático ha seguido un largo camino de evolución científica que se resume a continuación:

En 1824 Joseph Fourier consideró que la Tierra se mantenía templada porque la atmósfera retiene el calor como si estuviera bajo un cristal. El fue el primero en emplear la analogía del invernadero.

En 1859 Jhon Tindall descubrió que el CO2, el metano y el vapor de agua bloquean la radiación infrarroja.

Svante arrhenius, premio nobel de química en 1896 calculó como el CO2 intercepta en la atmósfera la radiación infrarroja y concluyó que la duplicación de la cantidad de este gas en la atmósfera subiría la temperatura media del planeta entre 5-6 °C. También determinó que en un planeta más caliente habría mayor evaporación del agua del oceano que incrementaría la concentración de vapor de agua en la atmósfera que a su vez bloquearía más energía infrarroja aumentando el efecto invernadero. Por contra también vió que habría más nubes y que por el efecto albedo reflejarían más rayos solares lo que enfriaría el planeta. Estas retroalimentaciones, aún hoy con las potentes herramientas de procesamiento, son difíciles de manejar. Guy Stewart identificó en 1938 que el incremento del 10% del CO2 en la atmósfera, observado desde 1890 a 1938 (años de revolución industrial basada en la combustión del carbón) podría estar relacionado con la tendencia al calentamiento observado en el mismo período.

En 1958 Charles keeling empezó a medir de forma precisa las concentraciones de CO2 en la atmósfera. Gracias a los nuevos instrumentos de medida en solo dos años tomó suficientes medidas que mostraban el aumento continuado del CO2 en el aire. En 1960 presentó la curva Keeling.

El primer modelo estadístico de evolución del clima fue desarrollado en 1970 por Klauss hasselmann del instituto Max Planck

Balance energético de la tierra

La atmósfera es clave en el mantenimiento del equilibrio entre la recepción de la radiación solar y la emisión de radiación infrarroja. La atmósfera 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 ([1] )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.[] 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 radioactivo y supone un cambio de clima y del tiempo asociado.[]

Los flujos de energía entrante y saliente se juntan 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 y los aerosoles. 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.[] 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 la superficies nevadas, reflejan más energía, mientras que los objetos oscuros, como los océanos y los bosques, 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.[4]

La imagen adjunta resume el Balance Global anual de energía de la Tierra desarrollado en 2008 por Trenberth, Fasullo y Kiehl del NCAR Se basa en mediciones del sistema de energía radiante de la tierra y de las nubes de la Agencia NASA tomadas por satélite entre marzo de 2000 y mayo de 2004.[]

La Tierra, como todo cuerpo caliente, superior alcero absoluto, emite radiación térmica, pero al ser su temperatura mucho menor que la solar, emite radiación infrarroja por ser uncuerpo 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.[]

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.[7] Según el estudio anterior de la NCAR, el Efecto Invernadero de la atmósfera hace retornar nuevamente a la Tierra 333 W/m2.[]

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.[]

GASES DE EFECTO INVERNADERO

Las modificaciones climáticas son procesos naturales que a lo largo de 4.600 millones de años han provocado que la tierra sufra una serie de fluctuaciones climáticas tales como el incremento de la temperatura en la era Mesozoica y las glaciaciones producidas en el Pleistoceno. Estas modificaciones obedecieron a procesos naturales de la Tierra; sin embargo, en el último siglo las variaciones climáticas se han incrementado debido a la sobre acumulación de los Gases de Efecto Invernadero (GEI) Hablar de gases de efecto invernadero nos lleva a pensar en problemas ambientales y de la salud humana, sin embargo, la importancia de estos gases va más allá. Los GEI son esenciales para la vida en la Tierra, pues hacen que parte del calor emitido por le sol quede atrapado manteniendo una temperatura media global de 15º C en lugar de -18º C, pues absorben el calor generado por el sol (fotones infrarrojos), reteniéndolo dentro de la atmósfera, generando lo que se conoce como “Calentamiento Global” (Fuente Glosario IPCC).El problema actual se ha generado por la exagerada presencia de estos gases,Ocasionando el aumento de la temperatura del aire y de la superficie terrestre más allá de los niveles normales. Desde la revolución industrial (finales del siglo XIX) los GEI se han incrementado en forma significativa, y en algunos casos, como el Dióxido de Carbono (CO2), este incremento ha superado lo acumulado en los últimos 20 millones de años (Fuente WWF).Aunque el CO2 es el más conocido, éste es sólo uno de los diversos Gases de Efecto Invernadero que existen. Algunos de estos gases son creados por la acción humana, otros tienen un origen natural; en conjunto contribuyen a la formación del efecto invernadero.El término "efecto de invernadero" se refiere al papel que desempeña una capa de gases que retiene el calor del Sol en la atmósfera de la Tierra, haciendo que la temperatura interior sea más alta que la exterior. Este fenómeno se produce debido a que la energía generada por el sol llega a la tierra en forma de frecuencia alta, rebotando al exterior en forma de frecuencia baja. Es decir, solo una parte de la energía solar emitida desde la tierra atraviesa la capa de gases de invernadero la otra parte se queda dentro de la tierra haciendo que esta tenga una temperatura media promedio adecuada para el desarrollo del medioambiente. (Fuente CONAM)

Dióxido de Carbono (CO2)Gas de invernadero producido por uso de combustible fósil (petróleo, gas, carbón, etc.) y por el cambio de usode la tierra (deforestación). Este gas ha contribuido a mantener una temperatura constante dentro de la tierra, sin embargo en la actualidad, es responsable de casi el76 % del calentamiento global previsto para los próximos años.

Metano (CH4)Al igual que el CO2, es producido por la combustión de combustible fósil, asimismo, se produce en los pozos de petróleo, minas de carbón al aire libre, cultivos de arroz y por la por la digestión alimenticia de los animales.

Oxido Nitroso N2OLiberado por la combustión de vehículos motorizados Diesel, así como el empleo de fertilizantes nitrogenados.

Vapor de Agua (H2O)Por evaporación, ebullición del agua líquida o por sublimación del hielo.

Ozono (O3)Presente en la estratosfera y la troposfera.

Hidrofluorocarbonos oHFCEs usado por el hombre como disolvente para los aerosoles, refrigerantes y dispersores de espuma de uso industrial y doméstico.

Perfluorocarbonos o PFCEs provocado por la acción del hombre por la producción de aluminio por electrólisis

Hexafluoruro de azufre oSF6Provocado por la acción del hombre en la producción de magnesio

CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA EN LA CIUDAD DE ICA

Uno de los indicadores principales para la medición de los agentes contaminantes de la atmosfera es la cantidad de combustible que se consume por sectores, por esta razón es que es necesario predecir la cantidad de energía que se consume de acuerdo a la actividad que se desarrolla en la ciudad de Ica. En el año 2005, las importaciones de hidrocarburos en la Región Ica fueron 96 016 TJ. Las importaciones de Gas Natural provienen de los Yacimientos de Camisea; y las importaciones de derivados de los hidrocarburos provienen de distintas regiones del Perú hacia los Clientes directos y grifos de la Región Ica, como se muestra en los siguientes cuadros.Consumo de Energía Por SectoresDentro de los diferentes sectores económicos, el principal demandante de los derivados de los hidrocarburos es el sector transporte con el 43,4 %.Sector Residencial y Comercial: En el año 2005, para la Región Ica la energía consumida en el sector residencial fue 1220 TJ, siendo el principal derivado de los hidrocarburos utilizado en el Sector Residencial y Comercial el GLP, seguido de otros combustibles

Sector Transporte:En el año 2005, el sector transporte consumió 5472 TJ de energía, el combustible de mayor demanda fue diesel con 73,1 %

Sector Agropecuario y Agroindustrial:El consumo energético para la Región Ica en el año 2005 para el sector Agropecuario yAgroindustrial fue 328 TJ, además el combustible de mayor demanda en este sector fue el diesel con 73,5 %Sector Pesquería:En el sector Pesquería el único consumo de combustible reportado para el 2005 fue el diesel con 295 TJ.

Sector Minero Metalúrgico:Para la Región Ica, en el año 2005 hubo un consumo de 3314 TJ, siendo el combustible de mayor demanda el petróleo industrial con 80,1%, además también se aprecia consumo de gas natural para este sector por las empresas Shougang Hierro Perú, Corporación Aceros Arequipa y Minsur S.A.

Sector Industrial:Este sector en la Región Ica, se ha dividido de acuerdo al consumo energético en Gran Industria, Mediana Industria y Pequeña Industria, para el año 2005 el total de consumo de combustibles fue 1967 TJ, siendo el combustible de mayor demanda el petróleo industrial con 88,31%,

Consumo Final de Energía Por FuentesEn el año 2005, el consumo final total de energía fue 20 815TJ, superior con respecto al año anterior.La estructura del consumo final de energía, estuvo conformada de la siguiente manera: 60.5% hidrocarburos; 24.4% electricidad; 11.6% carbón mineral y sus derivados; 3.1% leña, seguido finalmente de 0.3% perteneciente a residuos y Carbón Vegetal y un mínimo porcentaje el consumo de energía solar, si bien el consumo de esta ultima fuente es reducido se

observa que progresivamente viene desarrollando su aplicación y uso en la región. Entre los hidrocarburos, el consumo final energético estuvo predominado por el petróleo diesel.

CONSUMO FINAL TOTAL DE ENERGÍA POR SECTORESEn el año 2005, el principal consumidor de energía fue el sector Minero Metalúrgico que demandó 11 434 TJ (representando 54,9% del total), en segundo lugar se ubicó el sector Transporte 5 472 TJ (26,3%), Residencial, comercial y público con 2 505TJ (12,0%) y finalmente el sector Agropecuario, Agroindustria y Pesca con 1404 TJ (6.7%) en toda la Región ICA.

CONSUMO FINAL TOTAL DE ENERGÍA POR SECTORES ECONÓMICOS

Res,comercial y publico 2505 TJTransporte 5472 TJAgropecuario , agroindustria y pesca 1404 TJIndustria y minería 11434 TJ

Actualmente en los Balances Energéticos Regionales, se consideran, los procesos de Experimentación y en otros casos de aplicación de algunas fuentes que generalmente a nivel nacional pasan desapercibidas debido a su participación poco relevante en la matriz nacional pero que en la regional es significativa para la región, tales como las fuentes: eólica, biogás, residuos agrícolas Broza de algodón entre otros.

EMISIONES AL AMBIENTE GENERADAS POR EL CONSUMO FINAL DE ENERGÍA COMERCIAL

En este capítulo, se presenta información sobre las emisiones generadas por el consumo de energía comercial, es decir no están consideradas las emisiones generadas por las fuentes no comerciales, tales como leña, bosta, yareta y carbón vegetal.Para el cálculo de las emisiones, se utilizó el método de tecnologías del Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), herramienta desarrollada por la Organización Latinoamericana de Energía (OLADE), tomando como referencia, los coeficientes de emisión, obtenidos de los estudios realizados por la Comisión Nacional de Medio Ambiente (CONAM) en el año 2005, los cuales fueron publicados en la Primera Comunicación de Cambio Climático y el Inventario Nacional de los Gases de Efecto Invernadero.La metodología del IPCC, se basa en el cálculo de emisiones por contaminante, según las variables de consulta: fuente de energía y actividad energética desempeñada en el proceso.El método de tecnologías, utiliza los valores reportados según las actividades energéticas, desarrolladas por fuente de energía, estos se operan con los factores de contaminación de esta tecnología y son

aplicados según el contaminante. Así se obtienen las emisiones por contaminante, tales como el dióxido de carbono (CO2), monóxido de carbono (CO), metano (CH4), óxidos de nitrógeno (NOX), óxidos de azufre (SOx) y partículas.

EMISIONES DE DIÓXIDO DE CARBONO (CO2)Para el año 2005, las emisiones de dióxido de carbono, proveniente del uso de las diferentes fuentes de energía comercial, fueron de 11466170005.47 kilogramos.Las actividades desarrolladas en los sectores Minero Metalúrgico y Transporte son los que generan más emisiones de CO2 ; con 475946633.74 y 396181360.16 kilogramos (41% y 35%) respectivamente.

EMISIONES DE MONÓXIDO DE CARBONO (CO)Para el año 2005, las emisiones de monóxidos de carbono que se registraron en la región fueron de 18708021.44 kilogramos, siendo para los sectores Minero Metalúrgico y Transportes 4809542.01 (25.708%) y 13808987.44 (73.813%) respectivamente.EMISIONES DE METANO (CH4)Para el año 2005, las emisiones de metano que se registraron en la región proveniente del uso de las diferentes fuentes de energía comercial, fueron de 102867.94 kilogramos. Las actividades se desarrollaron en los sectores Residencial y Comercial; transporte y Minero Metalúrgico las que generaron las emisiones de CH4 ; con 13520.46 (13%) ; 49066.44 (48%) y 40281.03 (39%) kilogramos respectivamente.

EMISIONES DE ÓXIDOS DE NITRÓGENO (NOX)Para el año 2005, las emisiones de óxidos de nitrógeno fueron de 5246513.25 kilogramos y donde se registraron mayormente fue en el sector Transporte con un 4088751.90 (77%) seguido del Minero Metalúrgico en 574207.78 (11%).

EMISIONES DE ÓXIDOS DE AZUFRE (SOX)Para el año 2005, las emisiones de óxidos de Azufre registraron valores muy pequeños respecto de las anteriores emisiones siendo estas de 6050700.09 kilogramos. Siendo los sectores Minero Metalúrgico con 423816.58 kilogramos; (69%) y Industrial con 1699071.66 kilogramos (28%), los que registraron mayor emisión.

EMISIONES DE PARTÍCULASPara el año 2005, las emisiones de las partículas que fueron de 26409.97 kilogramos, provienen en mayor parte de los sectores Residencial Comercial con 14630.47 (56%) seguido del Minero Metalúrgico con 5146.85 (19%).

INFLUENCIA DE LA ENTROPIA EN EL CALENTAMIENTO GLOBAL

La entropía mide la parte no utilizable de la energía contenida en un sistema.

En cada transferencia la energía se transforma y suele pasar de una forma más concentrada y organizada a otra más dispersa y desorganizada y, en consecuencia aumenta la entropía. Se asocia al orden existente en un sistema:• A mayor orden, mayor concentración de la energía, menor entropía.• A menor orden, mayor dispersión de la energía, mayor entropía.El mantenimiento del orden requiere un aporte de energía.La tendencia natural del Universo es hacia una mayor entropía, sin embargo en los seres vivos es inversa: la vida mantiene una baja entropía (un orden elevado) a expensas de aumentar la entropía del entorno.

La tierra se considera como un modelo de sistema cerrado en el que entra y sale energía pero no materia (se desprecia la cantidad que puede llegar con los meteoritos).• La energía entrante es radiación electromagnética (luz solar visible mayoritariamente)• La energía que sale es radiación reflejada y radiación infrarroja (calor)• La Tierra es un sistema en equilibrio dinámico desde el punto de vista térmico(temperatura en torno a 15ºC.

La máquina climática es el sistema que regula el clima planetario y está formada por un conjunto de subsistemas terrestres que interaccionan entre sí: Atmósfera (A) Hidrosfera (H) Geosfera (G) Biosfera (B) y Criosfera (C)

S (clima) = A U H U B U G U C

Dependiendo de cuál sea el objetivo se incluyen más o menos subsistemas:• Para hacer predicciones meteorológicas a muy corto plazo (horas o días) seconsidera S = A• Para predicciones de cambios de clima más lentos (1-10 años), S = A U H U G• Para predicciones a largo plazo (10 a100 años), S = A U H U G U B U C• Las predicciones a mayor plazo (miles o millones de años) son complicadas porqueincluyen desigual distribución de tierras y mares y variaciones de la órbita terrestre.

Efecto invernadero y su incrementoSe origina en los primeros 12 km de altura aproximadamente Gases causantes: vapor de agua, dióxido de carbono, metano y óxido nitroso principalmente que devuelven a la Tierra parte de las radiaciones infrarrojas emitidaspor ella Mantiene la temperatura del planeta en torno a 15ºC permitiendo la existencia del agua líquida y con ello la vidaSe encuentra asociado a ciclos naturales (ciclo del agua, ciclo del carbono)Si aumenta, aumenta la temperaturaAlbedoPorcentaje de radiación solar reflejada por la Tierra del total de luz incidenteVaría en función del color de las superficies (máxima en hielos, desiertos)Si aumenta, disminuye la temperatura

NubesDoble acción:1. Incrementan el albedo, con lo que disminuyen la temperatura cuando sesitúan en capas bajas2. Aumentan el efecto invernadero, con lo que aumentan la temperaturacuando se sitúan en capas altasPolvo atmosféricoProcede de erupciones volcánicas, meteoritos, incendios, contaminación oexplosiones nucleares y permanece durante años en la atmósfera Refleja la luz del Sol, produciendo un oscurecimiento global y un enfriamiento progresivo, con parón de la fotosíntesis y colapso de las cadenas alimentarias(efecto invernadero invertido)VolcanesDoble efecto:1. Por la emisión de partículas, polvo y SO2, producen una pantalla que impidela entrada de luz y por tanto un enfriamiento a corto plazo2. Al posarse sobre la superficie ese polvo, el CO2 y el vapor de agua, sobretodo contribuyen a aumentar el efecto invernadero con un calentamiento alargo plazo más duraderoVariaciones de luz solar incidenteExisten variaciones periódicas o cíclicas (ciclos astronómicos de Milankovitch) queafectan a la cantidad de radiación y a la zona de la Tierra que la recibe y quedependen de:1. Excentricidad de la órbita terrestre (la excentricidad de la órbita varía cada100.000 años) determinará la duración de la época cálida2. La inclinación del eje terrestre (varía también cada 41.000 años respecto a laperpendicular al plano de traslación) determina la duración de los ciclosdía/noche y la existencia de las estaciones3. La posición del perihelio (punto de la órbita más cercano al Sol, que varía cada23.000 años) que marca la dureza del clima durante el invierno y el veranoTambién existen variaciones graduales, de modo que el Sol emite más energía amedida que gasta su combustible, es decir que la radiación ha ido aumentandosiendo cuando apareció la vida un 30 % menor que la actual.Influencia de la biosferaLovelock, Hipótesis Gaia: La Tierra es un sistema homeostático cuya temperatura seautorregula debido a una serie de interacciones entre los diferentes subsistemas, de loscuales la biosfera desempeña un papel fundamental, porque rebaja los niveles de CO2atmosféricos y, por tanto, reduce la temperatura.

Los seres vivos han modificado la atmósfera terrestre en varios sentidos:Reduciendo los niveles de dióxido de carbono en la atmósfera a través de lafotosíntesis, para acumularlo en forma de biomasa (recordar que el carbono es elelemento clave de las biomoléculas). Además el dióxido se almacena en los

combustibles fósiles, los minerales y rocas carbonatadas. Así disminuye del casi 90 % al 0,03 % actual.Produciendo el oxígeno, en el mismo proceso fotosintético. Al principio el oxígenoquedó atrapado formando parte de óxidos de hierro y azufre fundamentalmente,dentro del agua. Cuando este sistema se saturó el oxígeno comenzó a pasar a laatmósfera y fue aumentando progresivamente hasta el 21 % actual.El oxígeno se combinó para formar la capa de ozono que protege de los rayos UVA del Sol y con ello favorece la evolución de la vida.Aumento del nitrógeno atmosférico debido a las reacciones metabólicas de los seres vivos hasta el 78 % actual.

CALENTAMIENTO GLOBAL

El calentamiento global es un término utilizado para referirse al fenómeno del aumento de la temperatura media global de la atmosfera terrestre y de los océanos ya sea desde 1850 —coincidiendo con el final de la pequeña edad de hielo—[] ya sea en relación a periodos más extensos.[] Este incremento se habría acentuado en las últimas décadas del siglo XX y la primera del XXI. (ver op cit).El calentamiento global está asociado a uncambio climatico, que puede tener causa antropogenica o no. El principal efecto que causa el calentamiento global es elefecto invernadero , fenómeno que se refiere a la absorción —por ciertos gases atmosféricos; principalmente CO2— de parte de la energía que el suelo emite como consecuencia de haber sido calentado por la radiación solar.El cuerpo de la ONU encargado del análisis de los datos científicos relevantes —el IPCC (Inter-Governmental Panel on Climate Change o Panel Intergubernamental del Cambio Climático)— sostiene que «la mayoría de los aumentos observados en las temperaturas medias del globo desde la mitad del siglo XX son muy probablemente debidos al aumento observado en las concentraciones de GEI antropogénicas».[] Esto es conocido como la teoría antropogenica y predice que el calentamiento global continuará si lo hacen las emisiones de gases de efecto invernadero.Cualquier tipo de cambio climático además implica cambios en otras variables. La complejidad del problema y sus múltiples interacciones hacen que la única manera de evaluar estos cambios sea mediante el uso de modelos computacionales que intentan simular la física de la atmósfera y del océano.El protocolo de Kioto , acuerdo originado en la convención marco de las naciones unidad sobre el cambio climático adoptado en la conferencia de la naciones unidas sobre el medio ambiente y desarrollo promueve una reducción de emisiones contaminantes (principalmente CO2). El protocolo ha sido tachado en ciertas ocasiones de injusto ya que el incremento de las emisiones tradicionalmente está asociado al desarrollo económico, con lo que las naciones a las que más afectaría el cumplimiento de este protocolo podrían ser aquellas zonas menos desarrolladas. No obstante, en el citado protocolo las naciones en desarrollo (incluidas china o la india) están exentas de contener sus emisiones de GEI.Más allá del consenso científico general[] en torno a la aceptación del origen principalmente antropogénico del calentamiento global,[] [] hay un intenso debate político sobre la realidad de la evidencia científica del mismo. Por ejemplo, algunos entre esos políticos opinan que el presunto consenso climático es una completa falacia[] y en enero de 2009 la minoría republicana del senado de los Estados Unidos elaboró una lista con más de 700 científicos que disentían del origen antrópico de los cambios de temperatura de la Tierra;[] En 2009 se descubrió el pretendido escándalo del climagate , que alegadamente demostró que los científicos de la Unidad de Investigación del Clima de la Universidad de East Anglia habrían manipulado los datos para así coincidir con las teorías del calentamiento global.[] [] Sin embargo, observadores científicos independientes cuestionan esa interpretación. Nature comenta: “Lo que los correos electrónicos no muestran, sin embargo, es una gran conspiración para confeccionar el calentamiento global...”[] y New Scientist apunta que “no se ha mostrado que haya en los correos electrónicos hackeados algo que implique una socavación de ninguna de las conclusiones científicas”.[] Continuando a examinar algunas de las

sugerencias de los escépticos del origen antropogénico del calentamiento global, el artículo muestra varios ejemplos de falta de ajustamiento a los hechos y rigor - por ejemplo, la presentación de artículos de opinión de periodistas como “artículos científicos revisados por pares”- y concluye: “dejamos que los lectores saquen sus propias conclusiones acerca de en quien confiar”.Algunos de los oponentes políticos de la propuesta parecen temer que la propuestas de acción para prevenir consecuencias del fenómeno tienen una motivación política. Por ejemplo: el Vizconde Christopher Monckton-hombre de negocios, político y periodista británico que gusta autodescribirse como “experto en el cambio climático” a pesar de carecer de alguna cualificación científica argumenta que el propósito del “tratado” (que en su opinión seria inevitablemente firmado en Copenhage es imponer ungobierno mundial, impulsado por, entre otros, Obama quien seria, en la opinión del Sr vizconde, un simpatizante comunista.[] Conviene recordar que tanto la idea del Gobierno Mundial como del comunismo son poderosas bestias negras en la ideología de ciertos sectores políticos en EEUU. (ver por ejemplo,nuevo orden mundial (conspiracion)). El vizconde ha sido acusado repetidamente de manipular los datos.[]

Existen además intereses económicos cruzados, ya que hay muchas empresas que podrían ser seria y negativamente afectadas si se las hiciera responsable de sus externalidades,[] específicamente, el control de emisiones de CO2 (ver tambiéntragedia de los comunes) , y otras que se lucran extraordinariamente de las cuantiosas subvenciones a energías renovables cuyos elevados costos las hacen incapaces de competir con las tradicionales. Así por ejemplo, el jefe del IPCC, Rajendra Pachaur fue acusado por Monckton- en diciembre de 2009- de conflicto de intereses y uso de información privilegiada por su pasado como magnate petrolero y sus vínculos con el comercio de cuotas de emisión de contaminación.[] Al Gore ha sido cuestionado por lucrarse invirtiendo en empresas verdes auspiciadas por la política ecologista.[][] De igual modo, el diario izquierdista británico the guardian y la ONG ecologista green peace acusaron en 2007 a la petrolera exxon mobile de financiar informes que pusieran en duda la tesis oficial sobre el cambio climático.[]

Efectos

Muchas organizaciones (tanto públicas como privadas, incluyendo gobiernos y personas individuales) están preocupados que los efectos que el calentamiento global pueda producir sean profundamente negativos, incluso catastróficos tanto a nivel mundial como en regiones vulnerables especificas. Esos efectos incluyen no solo el medio ambiente sino repercusiones económicas y biológicas (especialmente en la agricultura) que a su vez podrían afectar el bienestar general de la humanidad. Por ejemplo, un informe del Centro de Seguridad Nacional de USA advierte que: “en los próximos 30 o 40 años va a haber guerras por agua, una creciente inestabilidad causada por hambruna, enfermedades y la elevación de los niveles del mar y olas de refugiados. “El caos resultante será un ‘caldo de cultivo’ para disturbios civiles, genocidio y el crecimiento del terrorismo” y Javier solana ha sugerido: “El cambio climático también causa graves riesgos políticos y

de seguridad que afectan directamente a los intereses europeos. Esa es la razón por la que necesitamos para hacer frente a estos juntos, como europeos.”Ciertos fenómenos, como la disminución de los glaciares, la elevación del nivel de los mares y los cambios meteorológicos se han considerado consecuencias del calentamiento global que pueden influir en las actividades humanas y en los ecosistemas. Algunas especies pueden ser forzadas a emigrar de sus hábitats para evitar su extinción debido a las condiciones cambiantes, mientras otras especies pueden extenderse. Pocas ecorregiones pueden esperar no resultar afectadas.(Para todo lo anterior, ver Revista Ecosistemas:los efectos biológicos del cambio climatico, resumen de la puesta en común que un grupo de alumnos hicieron para un curso de doctorado del programa "Cambio global y desarrollo sostenible" de la Universidad de Alcalá).

Elevación del nivel de los mares, medido en 23 estaciones fijas, entre 1900 y 2000.Otro motivo de gran preocupación es la elevación del nivel de los mares. Los niveles de los mares se están elevando entre 1 y 2 centímetros por decenio, a la vez que se agudizan los fenómenos climáticos extremos, y algunas naciones isleñas del Océano Pacífico, como tuvalu, ya están trabajando en los detalles de una eventual evacuación . El calentamiento global produce un aumento de la cantidad de agua líquida procedente de la reducción de los glaciares de montaña y se teme un decrecimiento de los casquetes glaciares. En palabras del TAR del IPCC:Se prevé que el nivel medio global del mar se elevará entre 9 y 99 cm entre 1990 y 2100. [...] y en caso de que todo el hielo de la antartida se derritiera, el nivel del mar aumentaría 125 m.Conforme el clima se haga más cálido la evaporación se incrementará. Esto causaría un aumento de las precipitaciones lluviosas y más erosión. El IPCC (ipcc , 2007, p. 9) pronostica un aumento de las precipitaciones en las regiones frías (latitudes altas) y en ciertas regiones tropicales lluviosas, a la vez que una reducción en las zonas secas de latitudes medias y tropicales, como la cuenca mediterránea o el nordeste brasileño. Es decir, un clima más extremo con la precipitación repartida de forma más desigual.El aumento de la temperatura no sigue una ley lineal, sino que presenta fluctuaciones debidas a procesos y la variabilidad natural, siendo la más notable

de ellas el fenómeno del niño . Durante el mismo periodo las temperaturas en la superficie terrestre muestran un incremento de aproximadamente 0,15 °C por decenio, que se contrarrestan en ciclos opuestos del mismo (leany rind 2008). Esto sugiere que el proceso de calentamiento podría sufrir un acelaramiento repentino o que sea capaz de desencadenar cambios bruscos, anómalos y caóticos de temperatura (por ejemplo, tormentas , huracanes, sequias, etc, extremas) o incluso extremos globalizados o localizados de baja temperatura. (Ver la discusión sobre la teoría del caos para ideas relacionadas.), con efectos que podrían no ser fácilmente reversibles posteriormente.Por ejemplo, lacorriente del atlántico norte, que se debe a los efectos de circulación en el clima presente (vercirculacion termohalina) y data de la época del deshielo de la última glaciación (hace 14.000 años). Podría ser que, conforme el clima se hace más cálido, esta corriente disminuya e incluso llegue a detenerse completamente, y esto quiere decir que áreas como Escandinavia y Gran Bretaña, que son calentadas por esta corriente, podrían presentar un clima más frío, llegando incluso a sufrir una edad del hielo localizada. Es necesario recordar que hace 11.000 años esa corriente sufrió una interrupción que duró 1.000 años. Esto provocó el miniperíodo glacial conocido como dryas reciente —el nombre de una flor silvestre alpina ,dryas octopelata— que duró 900 años en el noroeste de Norteamérica y el norte de Europa.El calentamiento global modificaría la distribución de la fauna y floras del planeta. Ello supondría la expansión de enfermedades de las que algunos de esos animales son portadores. Tal es el caso de la malaria , el dengue o la fiebre amarilla, cuyos vectores son ciertas especies de mosquitos que habitan principalmente en zonas tropicales.El calentamiento global también podría tener efectos positivos, ya que las mayores temperaturas y mayores concentraciones de CO2 pueden mejorar la productividad de algunos ecosistemas. Los datos aportados por satélites muestran que la productividad del Hemisferio Norte se ha incrementado desde 1982. De acuerdo a cálculos de la met office inglesa, la producción agrícola europea podría aumentar -dadas condiciones hidrológicas óptimas- en un 25%.Sin embargo se cuestiona (ver op. cit) el resultado general de esos efectos en relación al equilibrio económico humano norte - sur. Concretamente, si el beneficio general de ese aumento en la productividad en países que ya producen lo necesario para sus habitantes compensaría a nivel global la caída en la producción de los países áridos, semiáridos y tropicales. Por ejemplo, la producción agrícola de Pakistán podría decaer en 50%. De acuerdo a las estimaciones de la IPCC, muchos de los cultivos agrícolas que dependen de aguas de lluvia tanto en Africa como América Latina están cerca del límite de lo que pueden tolerar. Se prevén caídas generales de productividad agrícola de alrededor de 30% en esas regiones. La caída en la producción de arroz en Asia podrían llegar al 10%. En general, entre 1996 y 2003, la producción a nivel mundial de cereales se estabilizo en la región de 1800 millones de toneladas anuales. Sin embargo, a partir del 2001, y como resultado de la continuada expansión de consumo, los niveles almacenados en reserva han decaído, resultando en un falta de 93 millones de toneladas en relación a la demanda en 2003.

Adicionalmente, un incremento en la cantidad total de la biomasa producida no es necesariamente positiva, ya que puede disminuir la biodiversidad aunque florezcan un pequeño número de especies. De forma similar, desde el punto de vista de la economía humana, un incremento en la biomasa total pero un descenso en las cosechas seria una desventaja. Además, los modelos del IPCC predicen que mayores concentraciones de CO2 podrían favorecer la flora hasta cierto punto, ya que en muchas regiones temperadas los factores limitantes son el agua y los nutrientes, no la temperatura o el CO2 Tras ese punto, incluso aunque los efectos positivos del calentamiento continuasen, podría no haber ningún incremento de producción agrícola.En el plano económico general, el informe stern -encargado por el gobierno británico en 2005 - pronosticó una recesión del 20% del PBI mundial debido al cambio climático, si no se tomaban una serie de medidas preventivas que, en conjunto, absorberían el 1% del PIB (Producto Interno Bruto) mundial.Sin embargo, todo o mucho de lo anterior es materia de una controversia considerable, con los grupos ecologistas, políticos y económicos favorables alegadamente exagerando los daños posibles y los contrarios cuestionando los modelos climáticos y las consecuencias del calentamiento global. (ver, por ejemplo: controversia del grafico de hockey)

Gráfico de palo de hockey del reporte 2001 del ipcc. Datos de Mann et al. 1999. La línea roja: Tº reconstruidas (en base a lecturas de Tº y a anchura de anillos de arboles, azul: CO2).

Escepticos del calentamiento global señalan que durante los años posteriores a la segunda guerra mundial se incrementó mucho la emisión de los gases de efecto invernadero, y afirman, falsamente, que en la época predominó entre los especialistas la alarma por un posible oscurecimiento global o enfriamiento global a finales del siglo XX. La interpretación más común del enfriamiento relativo de mediados de siglo lo atribuye al aumento en las emisiones de aerosoles claros, que amplifican el albedo, determinando un forzamiento negativo. Su reducción siguió a la sustitución de combustibles y tecnologías por otros que emiten menos de estos aerosoles, en parte por las medidas de lucha contra la contaminación urbana e industrial y la lluvia acida en los países desarrollados, de manera que el aumento en la emisión global de aerosoles se ha frenado.

CONCLUSIONES

El Cambio Climático Global es un hecho, aunque existen los escépticos de siempre, no representan de ninguna manera un grupo mayoritario. Es por ello que

los Gobiernos a nivel mundial han reaccionado ante la amenaza cada vez más cercana de alteraciones climáticas que puedan colocar sus economías en peligro.El Cambio Climático Global por otro lado ha dejado muy claro, la globalización de los problemas ambientales, es imposible e inútil enfrentar los problemas más graves en el ambiente si no es una empresa que involucre a todas las naciones.La presión poblacional y de desarrollo tomada por las naciones más desarrolladas y las naciones en vías de desarrollo colocan una presión cada vez mayor sobre los recursos naturales y los sistemas ambientales terrestres. En la actualidad las capacidades autoreguladoras de la atmósfera están siendo llevadas a sus límites. No es una sana política, para la humanidad, dejar la búsqueda de soluciones para el futuro o para cuando se hagan fuertemente necesarias. La atmósfera y los procesos que mantienen sus características no tienen tiempos de reacción muy rápidas comparadas con los periodos humanos. Soluciones a los problemas del adelgazamiento de la Capa de Ozono, al Calentamiento Global, a las alteraciones climáticas devastadoras, no es cuestión de años, ni siquiera décadas. Es por ello una preocupación que debe ser inmediata, no podrá esperarse a que los efectos se hagan demasiado claros, pues lo más seguro es que ya en ese momento sea muy tarde para actuar buscando soluciones.Como lo plantea Seth Dunn, en el Earth Times:"No más de 50 años atrás, Kyoto fue "perdonada" de la destrucción por una bomba atómica - debida a su significado cultural como la antigua cuna del Imperio japonés - durante la 2ª Guerra Mundial. En nuestro actual mundo en calentamiento, a medida que los antiguos imperios, se dan cuenta de, posiblemente, las más serias consecuencias de sus revoluciones industriales, Kyoto debe nuevamente lograr un lugar, en forma más pacífica, en la historia, como el sitio donde la humanidad se perdonó de niveles desastrosos de cambio climático. La IPCC que nos advierte, también nos da esperanzas, haciendo notar que reducciones significativas en las emisiones son no sólo económicamente, sino tecnicamente factibles".Esperemos que sea así, no es demasiado tarde aún.