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Efecto invernadero

Agosto 04, 2021

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 terrestre 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]​

Esquema del efecto invernadero mostrando los flujos de energía entre el espacio, la atmósfera y superficie de la Tierra. En esta gráfica la radiación absorbida es igual a la emitida, por lo que la Tierra no se calienta ni se enfría. La habilidad de la atmósfera para capturar y reciclar la energía emitida desde la superficie terrestre es el fenómeno que caracteriza al efecto invernadero.

Una parte de la radiación solar que llega a la Tierra atraviesa la atmósfera, es reflejada y vuelve al espacio; otra llega al suelo y lo calienta. Este emite calor (radiación infrarroja) y calienta la atmósfera, ya que el calor es retenido por los gases de efecto invernadero.

La radiación solar en frecuencias de la luz visible pasa en su mayor parte a través de la atmósfera para calentar la superficie planetaria, emitiendo posteriormente esta energía en frecuencias menores de radiación térmica infrarroja. Esta última es absorbida por los GEI, los que a su vez irradian mucha de esta energía a la superficie y atmósfera inferior.[3]​ 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 la atmósfera es fundamentalmente diferente a como funciona un invernadero de jardinería, que reduce las corrientes de aire, aislando el aire caliente dentro del recinto, evitando la pérdida de calor por convección,[2]​[3]​[4]​[5]​[6]​ aunque el efecto detallado sea 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 efecto.[13]​

El efecto invernadero natural de la Tierra hace posible la vida como la conocemos.[14]​ Sin embargo, las actividades humanas, principalmente la quema de combustibles fósiles y la deforestación,[15]​ han intensificado el fenómeno natural, causando un calentamiento global.[16]​[17]​

El efecto invernadero fue propuesto por Joseph Fourier en 1824, descubierto en 1860 por John Tyndall,[18]​ investigado cuantitativamente por primera vez por Svante Arrhenius en 1896[19]​ y desarrollado en la década de 1930 hasta acabada la década de 1960 por Guy Stewart Callendar.[20]​

Balance energético de la Tierra

Artículo principal: Equilibrio térmico de la Tierra
 
Esquema del balance anual de energía del planeta Tierra desarrollado por Trenberth, Fasullo y Kiehl de la NCAR en 2008.[21]​ Se basa en datos del periodo de marzo de 2000 a mayo de 2004 y es una actualización de su trabajo publicado en 1997[22]​. La superficie de la Tierra recibe 161 W/m² de radiación solar y 333 W/m² de radiación infrarroja emitida por los gases de efecto invernadero de la atmósfera, haciendo un total de 494 W/m². La superficie de la Tierra emite un total de 493 W/m² entre radiación térmica, calor latente y calor sensible (396+80+17), supone una absorción neta de calor de 0,9 W/m², que en el presente está provocando el calentamiento de la Tierra. Diferentes mediciones de las últimas dos décadas indican que la Tierra está absorbiendo entre 0,5 y 1 W/m² más que lo que emite al espacio (ver texto)

En la atmósfera, el mantenimiento del equilibrio entre la recepción de la radiación solar y la emisión de radiación solar infrarroja devuelve al espacio, aproximadamente, la misma energía que recibe del Sol. Esta acción de equilibrio se llama balance energético de la Tierra y define la temperatura media del planeta.[23]​

En un período suficientemente largo el sistema climático tiende a un equilibrio donde la radiación solar entrante en la atmósfera está compensada por la radiación térmica saliente.[24]​[25]​ A toda alteración de este balance de radiación, ya sea por causas naturales u originado por el hombre (antropogénico), se denomina un forzamiento radiativo y supone un cambio de la temperatura de equilibrio.[23]​[26]​

Mediciones de las últimas dos décadas indican que la Tierra está absorbiendo entre 0,5 y 1 W/m² más que lo que emite al espacio.[27]​[28]​[29]​[30]​[31]​ Este desequilibrio ha sido causado muy probablemente por el aumento de la concentración de los gases de efecto invernadero​[32]​. Como resultado, el sistema climático se ajusta provocando los síntomas que asociamos al calentamiento global: aumento de temperaturas superficiales, reducción de la cubierta de hielo y subida del nivel del mar, principalmente.[30]​[33]​

Mecanismo del efecto invernadero

Esta animación ilustra los efectos del aumento de gases de efecto invernadero en la atmósfera.[34]​

Una comprensión adecuada del mecanismo de efecto invernadero requiere conocer en profundidad las propiedades de la radiación térmica, las propiedades de absorción y emisión de los gases de efecto invernadero, la estructura de la atmósfera y la teoría del transporte radiativo aplicada a la atmósfera[35]​[36]​[37]​[38]​[39]​[40]​[41]​[42]​. Sin embargo, se puede obtener una imagen simplificada del efecto que contiene todos los ingredientes para entender cómo el aumento de la concentración de CO2 afecta a la estructura de la atmósfera.[43]​[44]​

 
Desequilibrio radiativo provocado por el efecto invernadero amplificado consecuencia de las emisiones industriales[45]​
  • El punto de partida es la observación de la casi transparencia de la atmósfera al paso la luz solar, de tal forma que la superficie terrestre y la parte baja de la atmósfera absorben unos 240 W/m² en promedio.[46]​[47]​[48]​
  •  
    Ilustración del modelo simplificado de calentamiento global por el aumento de la concentración de CO2 de 280 a 400 ppm. El cuadro de la izquierda muestra la radiación no absorbida de la luz solar que incide sobre la superficie, que luego vuelve a irradiar en el infrarrojo (IR). Se produce una fuerte absorción de IR debido a los gases de efecto invernadero que la atmósfera calentada irradia de capa a capa (representada por líneas horizontales). Cuando la atmósfera se vuelve tan delgada que hay menos de un recorrido libre medio al espacio exterior para el IR, la absorción cesa (capa etiquetada 255 K, 280 ppm). En este nivel, la temperatura es de 255 K (-18ºC) y hay un equilibrio entre la energía irradiada desde la Tierra y la recibida del Sol. Al agregar CO2 a la atmósfera, se reduce el valor del recorrido libre medio hasta el espacio exterior y la emisión de radiación tiene lugar a una mayor altitud (línea discontinua etiquetada 255 K 400 ppm). El cuadro de la derecha muestra la temperatura (eje x) en función de la altitud. La temperatura en la estratosfera es casi constante, pero varía linealmente a una altitud más baja con una pendiente fija (gradiente térmico). El aumento de la altitud a la que se emite la radiación al espacio desplaza el gradiente térmico a la línea discontinua a la derecha, lo que aumenta la temperatura de la superficie de la Tierra.[49]​
    Para mantener el balance energético del planeta, la misma cantidad aproximadamente de energía tiene que ser devuelta al espacio.[50]​
  • La superficie terrestre emite radiación infrarroja que no puede escapar directamente al espacio debido a la absorción de los gases de efecto invernadero. Estos gases re-emiten de nuevo la radiación en todas direcciones, con lo que la parte de la radiación sigue ascendiendo y la otra parte es devuelta en la dirección de la superficie.[51]​
  • La radiación continúa ascendiendo por una atmósfera cada vez menos densa (por tanto menos absorbente) y más seca y fría.[42]​
  • Aunque la radiación escapa al espacio desde distintas altitudes en la troposfera, el efecto es equivalente a que el grueso de la radiación se emita desde una zona en mitad de la troposfera a unos 5 km de altitud[48]​ con una temperatura efectiva de -18 °C, que es la temperatura de equilibrio que provoca una emisión térmica de unos 240 W/m², compensando la absorción de radiación solar.[8]​[9]​[10]​
  • El gradiente térmico de la atmósfera (-6,5 °C/km[52]​), fijado por la expansión adiabática del aire en equilibrio hidrostático[53]​[54]​, establece una temperatura media superficial a unos 14 °C[55]​[56]​, unos 33 °C mayor que la temperatura de la zoma efectiva de emisión, lo que nos proporciona una medida de la magnitud del efecto invernadero.[57]​
  • Podemos entender así el efecto invernadero como la traslación de la zona de emisión efectiva desde la superficie hasta una altitud elevada de la atmósfera.[37]​[43]​[58]​

Si se aumentan la cantidad de gases de efecto invernadero en la atmósfera se produce una amplificación del efecto invernadero descrita de la siguiente manera:[42]​[58]​

  • Los gases de larga permanencia como el CO2 se distribuyen por toda la atmósfera, invadiendo la parte alta de la troposfera.[59]​
  • El grueso de la radiación infrarroja sólo puede escapar al espacio desde mayor altitud, donde la atmósfera es más seca y fría.
  • La zona de emisión efectiva asciende, de esta manera, hasta una zona de la atmósfera donde la temperatura es menor que -18 °C, emitiendo menos energía al espacio y creando un desequilibrio radiativo.
  • El excedente de radiación solar calienta así la atmósfera hasta alcanzar un nuevo equilibrio donde la zona de emisión efectiva vuelva a alcanzar una temperatura de -18 °C.
  • Como el gradiente térmico permanece constante a -6,5 °C/km, la consecuencia final de todo el proceso es un aumento de la temperatura de la superficie; Se ha producido un calentamiento global.

Gases de efecto invernadero

Artículo principal: Gas de efecto invernadero
 
Incrementos en la atmósfera de los cinco gases responsables del 97 % del efecto invernadero antropogénico en el periodo 1976-2003.
 
Forzamiento radiativo entre 1750 y 2005 según estimaciones del IPCC.

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

Si bien todos ellos (salvo los CFC) son naturales, en tanto que ya existían en la atmósfera antes de la aparición del ser humano, desde la Revolución industrial y debido principalmente al uso intensivo de los combustibles fósiles en las actividades industriales y el transporte, se han producido sensibles incrementos en las cantidades de óxido de nitrógeno y dióxido de carbono emitidas a la atmósfera, con el agravante de que otras actividades humanas, como la deforestación, han limitado la capacidad regenerativa de la atmósfera para eliminar el dióxido de carbono, principal responsable del efecto invernadero.

Gases de Efecto invernadero afectados por actividades humanas
Descripción CO2 CH4 N2O CFC-11 HFC-23 CF4
Concentración pre industrial 280 ppm 700 ppb 270 ppb 0 0 40 ppt
Concentración en 1998 365 ppm 1.745 ppb 314 ppb 268 ppt 14 ppt 80 ppt
Permanencia en la atmósfera de 5 a 200 años 12 años 114 años 45 años 260 años +50 000 años
Fuente: ICCP, Clima 2001, La base científica, Resumen técnico del Informe del Grupo de Trabajo I, p. 38[60]​

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).

 
La denominada curva Keeling muestra el continuo crecimiento de CO2 en la atmósfera desde 1958. Recoge las mediciones de Keeling en el observatorio del volcán Mauna Loa. Estas mediciones fueron la primera evidencia significativa del rápido aumento de CO2 en la atmósfera y atrajo la atención mundial sobre el impacto de las emisiones de los gases invernaderos.[61]​

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. Según estudios realizados por el Panel Intergubernamental de Cambio Climático (2007) demuestran que: 

Las emisiones mundiales de Gases de efecto invernadero por efecto de actividades humanas han aumentado, desde la era preindustrial, en un 70% entre 1970 y 2004. Las emisiones anuales de dióxido de carbono (CO2), aumentaron en torno a un 80% entre 1970 y 2004.

Pero el problema no solo es la magnitud sino también las tasas de crecimiento. 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).[62]​

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.[63]​

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.[64]​

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.[62]​

También, el Informe Stern señala que, desde el año 1850, Estados Unidos y Europa han generado el 70 % de las emisiones totales de CO2.[64]​

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 Energía[65]​

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 generales sobre las temperaturas de la tierra y los espacios planetarios.[66]​[67]​ Se le suele atribuir la idea de que la Tierra se mantenía templada porque la atmósfera actúa como el cristal de un invernadero, dejando pasar los rayos solares pero reteniendo la radiación térmica emitida por la superficie. El párrafo clave de su artículo de 1824 afirmaba[67]​[68]​:

"La temperatura [de la Tierra] puede aumentarse por la interposición de la atmósfera, puesto que el calor en el estado de luz encuentra menor resistencia a penetrar el aire que al traspasarlo de nuevo cuando se ha convertido en calor no-luminoso".

Pero lo cierto es que fue el químico sueco Svante August Arrhenius quién, su artículo de 1896, inició esta falsa atribución de la analogía con un invernadero de jardinería, término que Fourier jamás mencionó en sus escritos sobre la temperatura terrestre.[69]​

Fourier veía la atmósfera como un heliotermómetro de Saussure gigante, un termómetro cubierto por una caja de madera ennegrecida con tapa de cristal[70]​, interpuesto entre la superficie de la Tierra y un espacio exterior lleno de éter y calentado por las estrellas. Consideraba, erróneamente, que era la temperatura del espacio el factor relevante en la temperatura de la Tierra y no tenía claro el papel de la atmósfera[69]​. Su artículo de 1824 estaba situada en un marco de ideas previas donde cabe destacar la observación de Edme Mariotte en 1681[71]​ del paso de la luz solar sin dificultades a través del vidrio mientras el calor procedente de las superficies calentadas por el sol es retenido, los experimentos de Horace Benedict de Saussure de 1774 con el heliotermómetro y las ideas del propio Fourier en 1807 cuando escribió sobre el calentamiento desigual en las diferentes partes del globo.[69]​ Fourier sin embargo sentó las bases de la comprensión del efecto invernadero en la atmósfera utilizando el conceptos de balance de energía y la observación de Marriotte.[72]​

En 1836, el físico francés Claude Pouillet continuó en la línea de las ideas de Fourier argumentando que la temperatura de equilibrio de la atmósfera tiene que ser inferior a la del espacio exterior y superior a la temperatura de la superficie terrestre. Esto es debido, según Pouillet, a que "el estrato atmosférico ejerce una mayor absorción sobre los rayos terrestres que sobre los solares".[68]​[69]​[73]​

 
John Tyndall en 1885.

En 1856, la climatóloga estadounidense Eunice Newton Foote presentó en la AAAS el resultado de sus experimentos con cilindros calentados al sol rellenos con diferentes gases[74]​. Descubrió, aparentemente, que el aire rarificado en un cilindro se calentaba menos que el aire a presión normal y que, por el contrario, el aire húmedo se calentaba más. Y algo más interesante aún; en sus propias palabras, “el mayor efecto lo he encontrado en el gas ácido carbónico”.[75]​

Newton Foote, conocedora del debate sobre las causas del clima cálido y húmedo del Devónico tardío y el inicio del Carbonífero, hace unos 360 millones de años, cayó en la cuenta de que en dicho periodo la atmósfera albergaba un alto contenido en CO2 (unas 500-1000 ppmv[76]​) concluyendo, en sus propias palabras, que “una atmósfera de ese gas podría darle a nuestra Tierra una elevada temperatura; y como algunos suponen, en algún periodo de su historia, el aire estuvo mezclado en éste en una proporción mayor que la actual, con lo que debería haber resultado necesariamente un incremento de la temperatura provocada por su propia acción y por el aumento del peso del aire”.[77]​[75]​

 
Montaje experimental de John Tyndall para medir la absorción infrarroja de diferentes gases atmosféricos. Tyndall, John, 1861[78]​

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 que los experimentos de Foote, que no separaban la componente infrarroja, no llegaron a demostrar.[78]​ [79]​[69]​ [80]​

Tyndall mejoró los experimentos de Foote utilizando una fuente de rayos oscuros (denominación de la época de la radiación térmica infrarroja) y aisló el gas a estudiar en un tubo de latón tapados por ambos extremos con cristales de sal con objeto de dejar pasar solo el infrarrojo y demostrar así, más allá de toda duda razonable, que el CO2 absorbía en este rango del espectro calentando el gas del recipiente. Tyndall también estuvo motivado por la causas de los climas del pasado, en este caso el mecanismo de los cambios de temperatura en las eras glaciales.[79]​[81]​

En 1896, el químico sueco Svante August Arrhenius completó un modelo numérico calculado manualmente cuyo resultado indicaba que la reducción de un 40% de CO2 en la atmósfera podría reducir la temperatura en Europa unos 4-5 °C, unos valores bastante representativos de lo ocurrido durante las eras glaciales.[68]​[81]​[82]​ El trabajo de Arrhenius se considera el primer modelo climático de la historia que incluía los elementos básicos[83]​, como la retroalimentación por vapor de agua, y que arrojaba una primera estimación de la sensibilidad climática, es decir, la variación de temperatura para una duplicación de la concentración de CO2 en la atmósfera, que Arrhenius estimó en 5-6 °C un valor algo elevado comparado con los 1,5-4,5 °C estimados actualmente[84]​, debido probablemente al espectro de absorción utilizado en su modelo.[85]​

La inspiración de Arrhenius para su modelo procedió de una conferencia del geólogo Arvid Gustaf Högbom en la Sociedad Sueca de Quimíca a finales de 1894 sobre los mecanismos geo-químicos que podrían cambiar la concentración de CO2 en la atmósfera, lo que hoy denominamos el ciclo del carbono. Utilizando los números de Högbom, Arrhenius estimó que las emisiones industriales de CO2 serían un factor relevante en los próximos miles de años.[82]​ [83]​

Arrhenius publicó en 1903 Lehrbuch der Kosmischen Physik (Tratado de física del cosmos).[86]​ 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[87]​, 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. Actualmente se sabe que los océanos han absorbido un 48 % del CO2 antropogénico desde 1800.[88]​

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.[89]​ 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[90]​[91]​
  • El experimento crucial de Knut Ångström en 1900[92]​ que convenció a la comunidad de que el efecto del dióxido de carbono tenía consecuencias limitadas.[93]​[94]​ Dicho efecto se conoció como saturación del CO2 a la absorción del infrarrojo. Sin embargo, el resultado fue incorrecto.[95]​

En 1931, el físico norteamericano Edward Olson Hulburt rehízo los cálculos de Arrhenius[96]​ y rescató la teoría del papel jugado por el CO2 en las eras glaciares. Pero su publicación pasó desapercibida en la comunidad de meteorólogos.[94]​

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.[85]​[97]​[98]​ [99]​

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.[100]​ 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.[101]​[102]​

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.[103]​

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[104]​ y cerró definitivamente el debate con un artículo de divulgación publicado el mismo año[105]​ 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.[106]​[107]​

Plass cálculo 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.[84]​

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.[108]​

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.[108]​

 
En la Tierra a partir del año 1950 se dispararon las emisiones debidas a la combustión de combustibles fósiles, tanto las de petróleo como las de carbón y gas natural.

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.[109]​ 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».[110]​ 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.[111]​

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:[112]​

  • 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.

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 científica del IPCC en sus primeros tres informes, está admitido que se producirá un daño generalizado por el aumento del nivel del mar y olas de calor, por inundaciones y sequías más frecuentes e intensas. El cambio climático antropogénico afectará seriamente a las próximas generaciones y a los ecosistemas mundiales. Su incidencia podría limitarse significativamente si se emprendiera una acción conjunta mundial de reducción de emisiones. Sería aconsejable mantener el incremento de la temperatura global solo en 2 °C por encima de la temperatura del periodo preindustrial, para ello la concentración de CO2 no debería superar las 450 ppm (hoy sobre 390 ppm). Esto implica que en 2050 las emisiones mundiales de CO2 deben reducirse al 50 % del nivel de 1990 (actualmente están 15 % por encima de ese nivel). En las dos próximas décadas también debería interrumpirse la deforestación tropical, responsable del 20 % de las emisiones de gases de tipo invernadero [cita requerida]

Para Nicholas Stern, exjefe del Servicio Económico del Gobierno del Reino Unido y ex economista jefe del Banco Mundial, para no superar 450 ppm de concentración atmosférica de CO2, se requerirá una reducción de las emisiones mundiales anuales de unas 50 gigatoneladas de CO2 equivalente en la actualidad a 35 gigatoneladas en 2030 y a 20 gigatoneladas en 2050. Para comprender el nivel del esfuerzo que se requiere, en la actualidad, las emisiones anuales por habitante son 12 toneladas en la Unión Europea, 23 toneladas en los Estados Unidos, 6 toneladas en China y 1,7 toneladas en la India. En 2050 la población mundial se estima será de 9000 millones, y las emisiones anuales por habitante se deberían reducir a dos toneladas de CO2 equivalente de media, para que el total anual mundial sea de 20 gigatoneladas. Aunque la industrialización de los países desarrollados desde el siglo XIX es la causante de los niveles actuales de GEI, son los países en desarrollo los más vulnerables a las consecuencias del cambio climático. Los países ricos deben apoyar financieramente a los países en desarrollo para que ejecuten planes de crecimiento económico con poco carbono y frenar la deforestación en sus países. Según los últimos cálculos el mundo en desarrollo para ajustarse al cambio climático precisa de los países ricos anualmente 100.000 millones de dólares para la adaptación y otros 100.000 millones para la mitigación de aquí al 2020.[113]​

Fatih Birol, economista jefe de la Agencia Internacional de Energía, señala la importancia de los países emergentes, pues con las políticas actuales, las estimaciones de la Agencia Internacional de Energía proyectan un crecimiento anual de la demanda de energía primaria global del 1,6 % mundial hasta 2030, de 11 730 millones de toneladas equivalentes de petróleo (Mtep) a 17 010 Mtep (un incremento del 45 % en apenas 20 años). China e India requerirán la mitad de este incremento, y los países no miembros de la OCDE en conjunto supondrán el 87 % del incremento del CO2, pasando su demanda total de energía mundial del 51 % en la actualidad a suponer el 62 % del total en 2030. También para él, es imprescindible una importante transformación en del sector energético. Hasta ahora la larga vida útil de gran parte de sus infraestructuras causa una lenta sustitución de sus equipos, lo que motiva que el empleo de tecnologías eficientes se demore. Los sectores público y privado deben aceptar la necesidad de inversiones adicionales y el retiro temprano de instalaciones inadecuadas, para acelerar el proceso y reducir las emisiones, especialmente en centrales de energía y en equipos. Los gobiernos deben dirigir esta transformación y orientar el consumo mediante medidas claras de tarificación, incluida la tarificación por emisiones de carbono. La energía renovable desempeñará un papel importante. Se calcula que la generación global de electricidad basada en energías renovables se duplicará entre 2006 y 2030.[114]​

Se debe tener en cuenta que existe una cantidad importante de vapor de agua (humedad y nubes) en la atmósfera terrestre, y que el vapor de agua es un gas de efecto invernadero. Si la adición de CO2 a la atmósfera aumenta levemente la temperatura, se espera que más vapor de agua se evapore desde la superficie de los océanos. El vapor de agua así liberado a la atmósfera aumenta a su vez el efecto invernadero. A este proceso se le conoce como la retroalimentación del vapor de agua (water vapor feedback en inglés). Es esta retroalimentación la causante de la mayor parte del calentamiento que los modelos de la atmósfera predicen que ocurrirá durante las próximas décadas. La cantidad de vapor de agua, así como su distribución vertical, son claves en el cálculo de esta retroalimentación.

 
Concentración de CO2 atmosférico medido en el observatorio de Mauna Loa: Curva de Keeling.

El papel de las nubes es también crítico. Las nubes tienen efectos contradictorios en el clima; cualquier persona ha notado que la temperatura cae cuando pasa una nube en un día soleado de verano, que de otro modo sería más caluroso. Es decir: las nubes enfrían la superficie reflejando la luz del Sol de nuevo al espacio. Pero también se sabe que las noches claras de invierno tienden a ser más frías que las noches con el cielo cubierto. Esto se debe a que las nubes también devuelven algo de calor a la superficie de la Tierra. Si el CO2 cambia la cantidad y distribución de las nubes podría tener efectos complejos y variados en el clima, ya que una mayor evaporación de los océanos contribuiría también a la formación de una mayor cantidad de nubes.

Los incrementos de CO2 medidos desde 1958 en Mauna Loa muestran una concentración que se incrementa a una tasa de cerca de 1,5 ppm por año. De hecho, resulta evidente que el incremento es más rápido de lo que sería un incremento lineal. El 21 de marzo del 2004 se informó de que la concentración alcanzó 376 ppm (partes por millón). Los registros del Polo Sur muestran un crecimiento similar al ser el CO2 un gas que se mezcla de manera homogénea en la atmósfera.

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.[115]​ 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.[60]​

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

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.[115]​ 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 2[116]​

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 Kioto que se aprobó en 1997.[115]​

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 Energía[65]​

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.[117]​

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.[118]​

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 Kioto entró en vigor.[118]​

Actualmente lo han firmado 184 partes, 183 países y la Unión Europea, y todos lo han ratificado salvo dos: Estados Unidos y Kazakhstan.[119]​

Emisiones de CO2 en el mundo procedentes de combustibles fósiles (en millones toneladas)
Descripción 1990 2007 % Cambio 90-07
Total Países comprometidos en Kioto (AnexoI) 8.792 8.162 -7,2 %
Total Países sin compromiso en Kioto 11.578 17.778 70,8 %
Marina 357 610 71,1 %
Aviación 254 412 62,3 %
Total mundial 20.980 28.962 38,0 %
Fuente: Agencia Internacional de la Energía[65]​

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 %).[120]​

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 %).[120]​

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 el Protocolo.[119]​ Las emisiones de CO2 de Estados Unidos en 2005 representaron el 25 % de las emisiones totales en el mundo.[121]​

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».[116]​ En virtud de ello China y la India que han ratificado el Protocolo de Kioto no se incluyen en el anexo I y no están obligadas a reducir sus emisiones.[119]​ 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.[121]​

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.

La Conferencia de Cambio Climático de Copenhague en diciembre de 2009

Artículo principal: Conferencia sobre el Cambio Climático de la ONU 2009

Para la cumbre sobre el clima de Copenhague en diciembre de 2009, la ONU convocó a 192 países para acordar un límite a las emisiones de gases de efecto invernadero para el periodo entre 2012 y 2020. Este periodo de compromiso debía suceder al periodo 2008-2012, acordado en el protocolo de Kioto.[122]​

Anteriormente en septiembre de 2009, casi un centenar de jefes de Estado y de Gobierno participaron en la 64.ª Asamblea General de las Naciones Unidas dedicada al cambio climático que sirvió de preparación de la conferencia Copenhague.[122]​[123]​ Esta 64.ª Asamblea General de las Naciones Unidas sirvió para conocer la posición en la negociación de Copenhague de las países que son grandes emisores de GEI y que todavía no están comprometidos con un programa de limitación de emisiones. Estos países representan más del 50 % de las emisiones totales:

  • El presidente de Estados Unidos, Barack Obama, en su discurso del 22 de septiembre de 2009 en la Cumbre sobre Cambio Climático en la ONU, señaló que

    la amenaza del cambio climático es seria, es urgente y está aumentando... todos los pueblos —nuestra prosperidad, nuestra salud, nuestra seguridad— están en peligro. Y se nos está acabando el tiempo para revertir esta tendencia... durante demasiados años, la humanidad se ha demorado para responder o incluso reconocer la magnitud de la amenaza del clima... los países desarrollados que han causado tanto daño en nuestro clima durante el último siglo tienen la responsabilidad de ser líderes... Pero esos países en desarrollo y de rápido crecimiento que producirán casi todo el aumento en las emisiones mundiales de carbono en las próximas décadas también deben poner de su parte... será necesario que se comprometan a medidas internas enérgicas y a cumplir con dichos compromisos, de igual manera que los países desarrollados deben cumplir.[124]​

  • El presidente de China, Hu Jintao, anunció en la cumbre de la ONU sobre cambio climático, que su país intentará la reducción de emisiones de CO2 por unidad de PIB para 2020 con respecto al nivel de 2005 y el desarrollo de energía renovable y nuclear alcanzando un 15 % de energía basada en combustibles no fósiles.[125]​

La conferencia se desarrolló en diciembre de 2009. Un primer borrador del acuerdo que se dio a conocer y que no se aprobó posteriormente, planteaba que las emisiones de CO2 en el año 2050 deben reducirse en todo el mundo a la mitad de los niveles existentes en 1990 y pretendía que se fijase un valor intermedio a cumplir en 2020.[126]​

Los países del G8 ya acordaron entre ellos en julio del 2009 limitar el aumento de la temperatura a 2 °C respecto a los niveles preindustriales. Sin embargo a inicitiava de los pequeños países insulares, que peligran si se produjera un aumento generalizado del nivel del mar por un deshielo masivo de los polos, un centenar de naciones en desarrollo solicitaron que el límite se estableciera en 1,5 °C.[127]​

En la primera semana de la cumbre se produjeron duras manifestaciones cruzadas entre los dos principales emisores mundiales de CO2, China y Estados Unidos. El segundo día, China dijo que los recortes de emisiones para 2020 ofrecidos por Estados Unidos, la UE y Japón eran insuficientes y que era fundamental tanto el objetivo de Estados Unidos sobre reducción de emisiones como el apoyo fianciero de Estados Unidos a las naciones en desarrollo.[128]​ Todd Stern, el principal negociador estadounidense, señaló en el tercer día que China estaba aumentando sus emisiones de forma espectacular y que China no podía quedarse al margen del acuerdo y que el objetivo de Estados Unidos era una reducción de 17 % en 2020 respecto al nivel de 2005 (según denunciaron los chinos equivale a una reducción de un 1 % sobre el nivel de 1990). Stern hizo un llamamiento a la ONU para recaudar 10 billones de dólares para financiar en el periodo 2010-2012 la adaptación a corto plazo en los países vulnerables.[129]​

El acuerdo final se gestó entre cuatro grandes países emergentes y Estados Unidos en una reunión convocada por el primer ministro chino Wen Jiabao en la que participaron los presidentes de India, Brasil y Sudáfrica, incorporándose después el presidente de Estados Unidos. La delegación india propuso un tratado no vinculante que siguiera el modelo de la Organización Mundial del Comercio donde cada país declarará sus emisiones. Después de llegar al acuerdo a puerta cerrada, Barack Obama lo comunicó a la UE, que lo aceptó. El texto tenía solo tres folios e incluía de forma orientativa la reducción de emisiones que cadas país había presentado a la cumbre. Las reducciones definitivas debían presentarse el 1 de febrero de 2010. El pacto no incluía la verificación de emisiones que rechazaba China. La verificación se limitaba a un sistema «internacional de análisis y consultas» por definir. Obama dijo que el sistema de consultas por definir «dirá mucho de lo que hace falta saber» y que «actualmente ya podemos saber mucho de lo que ocurre en un país con imágenes de satélite».[130]​

El acuerdo mantiene el objetivo de que la temperatura global no suba más de dos grados centígrados. Sobre cuando las emisiones deberán alcanzar su máximo solo se dice que «lo antes posible» y no establecen objetivos para 2050.[130]​

Este acuerdo no fue aceptado por unanimidad en la Convención pues lo rechazaron algunos países como Cuba, Bolivia y Nicaragua. Por ello los delegados del pleno de la Conferencia de la ONU sobre Cambio Climático renunciaron a votarlo y acordaron una fórmula de «tomar conocimiento» del documento.[131]​

La Conferencia de Cambio Climático de Cancún en diciembre de 2010

Artículo principal: XVI Conferencia sobre Cambio Climático

Se consiguió un acuerdo que incluye a 193 países entre ellos Japón, EE. UU. y China que inicialmente tenían criterios muy diferentes. Solamente un país, Bolivia, se ha opuesto a este acuerdo.[132]​

El pacto alcanzado aplaza para 2011 la decisión fundamental de si un nuevo acuerdo sustituirá al Protocolo de Kioto, cuya vigencia termina en 2012, reconoce los compromisos voluntarios de reducción de emisiones de GEI que los países enviaron a la ONU después de la Cumbre de Copenhague, además se ha llegado a un acuerdo para reducir la deforestación.[132]​

La prolongación de los acuerdos de limitación de emisiones de GEI después de 2012 cuando termina la vigencia del Protocolo de Kioto, quedó condicionada como pidió Japón, al avance de la negociación con EE. UU. y China que actualmente no están sujetos a limitaciones de emisiones. EE. UU. ha aceptado la forma de controlar la reducción de emisiones a China: se realizarán consultas internacionales pero no serán ni intrusivas y respetarán la soberanía nacional.[132]​

El acuerdo reconoce la gravedad del calentamiento global y pide limitar el calentamiento a dos grados centígrados mencionando que una futura negociación podría limitarlo a 1,5 grados según solicitaban los pequeños estados isleños del Pacífico.[132]​

En el Plenario de la Conferencia, Maldivas, uno de los pequeños estados isla, afirmaba que el texto aprobado era muy equilibrado e incluye todo lo que pedimos de una forma o de otra. Igualmente Leshoto, representando al grupo de los países menos desarrollados, entendía que se había hecho un buen trabajo en equilibrar el documento y creía que era una buena base para seguir trabajando. Yemen, en nombre del G-77, elogió el trabajo muy destacado de la presidencia de la conferencia, México, por su labor de puente entre países ricos y pobres y por su esfuerzo de transparencia.[133]​

Véase también

Referencias

  1. «Annex II Glossary». Intergovernmental Panel on Climate Change. Consultado el 15 de octubre de 2010. 
  2. ↑ A concise description of the greenhouse effect is given in the Intergovernmental Panel on Climate Change Fourth Assessment Report, "What is the Greenhouse Effect?" FAQ 1.3 - AR4 WGI Chapter 1: Historical Overview of Climate Change Science, IIPCC Fourth Assessment Report, Chapter 1, page 115: "To balance the absorbed incoming [solar] energy, the Earth must, on average, radiate the same amount of energy back to space. Because the Earth is much colder than the Sun, it radiates at much longer wavelengths, primarily in the infrared part of the spectrum (see Figure 1). Much of this thermal radiation emitted by the land and ocean is absorbed by the atmosphere, including clouds, and reradiated back to Earth. This is called the greenhouse effect."
    Schneider, Stephen H.: En Geosphere-biosphere Interactions and Climate: Bengtsson, Lennart O. y Claus U. Hammer, eds., Cambridge University Press, 2001, ISBN 0-521-78238-4, pp. 90-91.
    E. Claussen, V. A. Cochran y D. P. Davis, Climate Change: Science, Strategies, & Solutions, University of Michigan, 2001. p. 373.
    Allaby, A. y M. Allaby, A Dictionary of Earth Sciences, Oxford University Press, 1999, ISBN 0-19-280079-5, p. 244.
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Enlaces externos

  •   Wikiquote alberga frases célebres de o sobre Efecto invernadero.
  •   Wikcionario tiene definiciones y otra información sobre efecto invernadero.
  •   Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre Efecto invernadero.
  • CONVENCIÓN MARCO DE LAS NACIONES UNIDAS SOBRE EL CAMBIO CLIMÁTICO
  • PROTOCOLO DE KYOTO SOBRE EL CAMBIO CLIMÁTICO
  • Emisiones GEI de España (1990-2007)
  • Resumen del Informe Stern: análisis económico sobre el cambio climático
  •   Datos: Q41560
  •   Multimedia: Greenhouse effect
  •   Citas célebres: Efecto invernadero

Agosto 04, 2021
efecto, invernadero, efecto, invernadero, proceso, radiación, térmica, emitida, superficie, planetaria, absorbida, gases, efecto, invernadero, atmosféricos, irradiada, todas, direcciones, como, parte, esta, radiación, devuelta, hacia, superficie, terrestre, at. El efecto invernadero es un proceso en el que la radiacion termica emitida por la superficie planetaria es absorbida por los gases de efecto invernadero GEI atmosfericos y es irradiada en todas las direcciones Como parte de esta radiacion es devuelta hacia la superficie terrestre y la atmosfera inferior ello resulta en un incremento de la temperatura superficial media respecto a lo que habria en ausencia de los GEI 1 2 Esquema del efecto invernadero mostrando los flujos de energia entre el espacio la atmosfera y superficie de la Tierra En esta grafica la radiacion absorbida es igual a la emitida por lo que la Tierra no se calienta ni se enfria La habilidad de la atmosfera para capturar y reciclar la energia emitida desde la superficie terrestre es el fenomeno que caracteriza al efecto invernadero Una parte de la radiacion solar que llega a la Tierra atraviesa la atmosfera es reflejada y vuelve al espacio otra llega al suelo y lo calienta Este emite calor radiacion infrarroja y calienta la atmosfera ya que el calor es retenido por los gases de efecto invernadero La radiacion solar en frecuencias de la luz visible pasa en su mayor parte a traves de la atmosfera para calentar la superficie planetaria emitiendo posteriormente esta energia en frecuencias menores de radiacion termica infrarroja Esta ultima es absorbida por los GEI los que a su vez irradian mucha de esta energia a la superficie y atmosfera inferior 3 Este mecanismo recibe su nombre debido a su analogia al efecto de la radiacion solar que pasa a traves de un vidrio y calienta un invernadero pero la manera en que atrapa calor la atmosfera es fundamentalmente diferente a como funciona un invernadero de jardineria que reduce las corrientes de aire aislando el aire caliente dentro del recinto evitando la perdida de calor por conveccion 2 3 4 5 6 aunque el efecto detallado sea algo mas complicado 7 Sin este efecto invernadero natural la temperatura de equilibrio de la Tierra seria 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 efecto 13 El efecto invernadero natural de la Tierra hace posible la vida como la conocemos 14 Sin embargo las actividades humanas principalmente la quema de combustibles fosiles y la deforestacion 15 han intensificado el fenomeno natural causando un calentamiento global 16 17 El efecto invernadero fue propuesto por Joseph Fourier en 1824 descubierto en 1860 por John Tyndall 18 investigado cuantitativamente por primera vez por Svante Arrhenius en 1896 19 y desarrollado en la decada de 1930 hasta acabada la decada de 1960 por Guy Stewart Callendar 20 Indice 1 Balance energetico de la Tierra 2 Mecanismo del efecto invernadero 3 Gases de efecto invernadero 4 Emisiones antropogenicas de gases de efecto invernadero GEI de larga permanencia 5 Historia del conocimiento cientifico del efecto invernadero 6 Calentamiento global y cambio climatico producido por los gases de efecto invernadero 7 Cooperacion internacional sobre las emisiones de GEI antropogenicas 7 1 Grupo Intergubernamental sobre el Cambio Climatico 7 2 Convencion Marco de Naciones Unidas sobre el Cambio Climatico 7 3 Protocolo de Kioto 7 3 1 Paises industrializados acuerdo de limitacion de emisiones GEI 7 3 2 Estados Unidos sin ratificar el Protocolo 7 3 3 Paises en vias de desarrollo sin restricciones de emisiones GEI 7 4 La Conferencia de Cambio Climatico de Copenhague en diciembre de 2009 7 5 La Conferencia de Cambio Climatico de Cancun en diciembre de 2010 8 Vease tambien 9 Referencias 10 Bibliografia 11 Enlaces externosBalance energetico de la Tierra EditarArticulo principal Equilibrio termico de la Tierra Esquema del balance anual de energia del planeta Tierra desarrollado por Trenberth Fasullo y Kiehl de la NCAR en 2008 21 Se basa en datos del periodo de marzo de 2000 a mayo de 2004 y es una actualizacion de su trabajo publicado en 1997 22 La superficie de la Tierra recibe 161 W m de radiacion solar y 333 W m de radiacion infrarroja emitida por los gases de efecto invernadero de la atmosfera haciendo un total de 494 W m La superficie de la Tierra emite un total de 493 W m entre radiacion termica calor latente y calor sensible 396 80 17 supone una absorcion neta de calor de 0 9 W m que en el presente esta provocando el calentamiento de la Tierra Diferentes mediciones de las ultimas dos decadas indican que la Tierra esta absorbiendo entre 0 5 y 1 W m mas que lo que emite al espacio ver texto En la atmosfera el mantenimiento del equilibrio entre la recepcion de la radiacion solar y la emision de radiacion solar infrarroja devuelve al espacio aproximadamente la misma energia que recibe del Sol Esta accion de equilibrio se llama balance energetico de la Tierra y define la temperatura media del planeta 23 En un periodo suficientemente largo el sistema climatico tiende a un equilibrio donde la radiacion solar entrante en la atmosfera esta compensada por la radiacion termica saliente 24 25 A toda alteracion de este balance de radiacion ya sea por causas naturales u originado por el hombre antropogenico se denomina un forzamiento radiativo y supone un cambio de la temperatura de equilibrio 23 26 Mediciones de las ultimas dos decadas indican que la Tierra esta absorbiendo entre 0 5 y 1 W m mas que lo que emite al espacio 27 28 29 30 31 Este desequilibrio ha sido causado muy probablemente por el aumento de la concentracion de los gases de efecto invernadero 32 Como resultado el sistema climatico se ajusta provocando los sintomas que asociamos al calentamiento global aumento de temperaturas superficiales reduccion de la cubierta de hielo y subida del nivel del mar principalmente 30 33 Mecanismo del efecto invernadero Editar Reproducir contenido multimedia Esta animacion ilustra los efectos del aumento de gases de efecto invernadero en la atmosfera 34 Una comprension adecuada del mecanismo de efecto invernadero requiere conocer en profundidad las propiedades de la radiacion termica las propiedades de absorcion y emision de los gases de efecto invernadero la estructura de la atmosfera y la teoria del transporte radiativo aplicada a la atmosfera 35 36 37 38 39 40 41 42 Sin embargo se puede obtener una imagen simplificada del efecto que contiene todos los ingredientes para entender como el aumento de la concentracion de CO2 afecta a la estructura de la atmosfera 43 44 Desequilibrio radiativo provocado por el efecto invernadero amplificado consecuencia de las emisiones industriales 45 El punto de partida es la observacion de la casi transparencia de la atmosfera al paso la luz solar de tal forma que la superficie terrestre y la parte baja de la atmosfera absorben unos 240 W m en promedio 46 47 48 Ilustracion del modelo simplificado de calentamiento global por el aumento de la concentracion de CO2 de 280 a 400 ppm El cuadro de la izquierda muestra la radiacion no absorbida de la luz solar que incide sobre la superficie que luego vuelve a irradiar en el infrarrojo IR Se produce una fuerte absorcion de IR debido a los gases de efecto invernadero que la atmosfera calentada irradia de capa a capa representada por lineas horizontales Cuando la atmosfera se vuelve tan delgada que hay menos de un recorrido libre medio al espacio exterior para el IR la absorcion cesa capa etiquetada 255 K 280 ppm En este nivel la temperatura es de 255 K 18ºC y hay un equilibrio entre la energia irradiada desde la Tierra y la recibida del Sol Al agregar CO2 a la atmosfera se reduce el valor del recorrido libre medio hasta el espacio exterior y la emision de radiacion tiene lugar a una mayor altitud linea discontinua etiquetada 255 K 400 ppm El cuadro de la derecha muestra la temperatura eje x en funcion de la altitud La temperatura en la estratosfera es casi constante pero varia linealmente a una altitud mas baja con una pendiente fija gradiente termico El aumento de la altitud a la que se emite la radiacion al espacio desplaza el gradiente termico a la linea discontinua a la derecha lo que aumenta la temperatura de la superficie de la Tierra 49 Para mantener el balance energetico del planeta la misma cantidad aproximadamente de energia tiene que ser devuelta al espacio 50 La superficie terrestre emite radiacion infrarroja que no puede escapar directamente al espacio debido a la absorcion de los gases de efecto invernadero Estos gases re emiten de nuevo la radiacion en todas direcciones con lo que la parte de la radiacion sigue ascendiendo y la otra parte es devuelta en la direccion de la superficie 51 La radiacion continua ascendiendo por una atmosfera cada vez menos densa por tanto menos absorbente y mas seca y fria 42 Aunque la radiacion escapa al espacio desde distintas altitudes en la troposfera el efecto es equivalente a que el grueso de la radiacion se emita desde una zona en mitad de la troposfera a unos 5 km de altitud 48 con una temperatura efectiva de 18 C que es la temperatura de equilibrio que provoca una emision termica de unos 240 W m compensando la absorcion de radiacion solar 8 9 10 El gradiente termico de la atmosfera 6 5 C km 52 fijado por la expansion adiabatica del aire en equilibrio hidrostatico 53 54 establece una temperatura media superficial a unos 14 C 55 56 unos 33 C mayor que la temperatura de la zoma efectiva de emision lo que nos proporciona una medida de la magnitud del efecto invernadero 57 Podemos entender asi el efecto invernadero como la traslacion de la zona de emision efectiva desde la superficie hasta una altitud elevada de la atmosfera 37 43 58 Si se aumentan la cantidad de gases de efecto invernadero en la atmosfera se produce una amplificacion del efecto invernadero descrita de la siguiente manera 42 58 Los gases de larga permanencia como el CO2 se distribuyen por toda la atmosfera invadiendo la parte alta de la troposfera 59 El grueso de la radiacion infrarroja solo puede escapar al espacio desde mayor altitud donde la atmosfera es mas seca y fria La zona de emision efectiva asciende de esta manera hasta una zona de la atmosfera donde la temperatura es menor que 18 C emitiendo menos energia al espacio y creando un desequilibrio radiativo El excedente de radiacion solar calienta asi la atmosfera hasta alcanzar un nuevo equilibrio donde la zona de emision efectiva vuelva a alcanzar una temperatura de 18 C Como el gradiente termico permanece constante a 6 5 C km la consecuencia final de todo el proceso es un aumento de la temperatura de la superficie Se ha producido un calentamiento global Gases de efecto invernadero EditarArticulo principal Gas de efecto invernadero Incrementos en la atmosfera de los cinco gases responsables del 97 del efecto invernadero antropogenico en el periodo 1976 2003 Forzamiento radiativo entre 1750 y 2005 segun estimaciones del IPCC Los denominados gases de efecto invernadero o gases invernadero responsables del efecto descrito son Vapor de agua H2O Dioxido de carbono CO2 Metano CH4 oxido de nitrogeno N2O Ozono O3 Clorofluorocarbonos CFC Si bien todos ellos salvo los CFC son naturales en tanto que ya existian en la atmosfera antes de la aparicion del ser humano desde la Revolucion industrial y debido principalmente al uso intensivo de los combustibles fosiles en las actividades industriales y el transporte se han producido sensibles incrementos en las cantidades de oxido de nitrogeno y dioxido de carbono emitidas a la atmosfera con el agravante de que otras actividades humanas como la deforestacion han limitado la capacidad regenerativa de la atmosfera para eliminar el dioxido de carbono principal responsable del efecto invernadero Gases de Efecto invernadero afectados por actividades humanasDescripcion CO2 CH4 N2O CFC 11 HFC 23 CF4Concentracion pre industrial 280 ppm 700 ppb 270 ppb 0 0 40 pptConcentracion en 1998 365 ppm 1 745 ppb 314 ppb 268 ppt 14 ppt 80 pptPermanencia en la atmosfera de 5 a 200 anos 12 anos 114 anos 45 anos 260 anos 50 000 anosFuente ICCP Clima 2001 La base cientifica Resumen tecnico del Informe del Grupo de Trabajo I p 38 60 Emisiones antropogenicas de gases de efecto invernadero GEI de larga permanencia EditarLas actividades humanas generan emisiones de cuatro GEI de larga permanencia CO2 metano CH4 oxido nitroso N2O y halocarbonos gases que contienen fluor cloro o bromo La denominada curva Keeling muestra el continuo crecimiento de CO2 en la atmosfera desde 1958 Recoge las mediciones de Keeling en el observatorio del volcan Mauna Loa Estas mediciones fueron la primera evidencia significativa del rapido aumento de CO2 en la atmosfera y atrajo la atencion mundial sobre el impacto de las emisiones de los gases invernaderos 61 Cada GEI tiene una influencia termica forzamiento radiativo distinta sobre el sistema climatico mundial por sus diferentes propiedades radioactivas y periodos de permanencia en la atmosfera Tales influencias se homogeneizan en una metrica comun 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 antropogeno de larga permanencia mas importante representando en 2004 el 77 de las emisiones totales de GEI antropogenos Segun estudios realizados por el Panel Intergubernamental de Cambio Climatico 2007 demuestran que Las emisiones mundiales de Gases de efecto invernadero por efecto de actividades humanas han aumentado desde la era preindustrial en un 70 entre 1970 y 2004 Las emisiones anuales de dioxido de carbono CO2 aumentaron en torno a un 80 entre 1970 y 2004 Pero el problema no solo es la magnitud sino tambien las tasas de crecimiento Ademas en los ultimos anos 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 mas del doble del periodo anterior 1970 1994 0 43 GtCO2 eq anuales 62 Ya se ha senalado que la concentracion de CO2 en la atmosfera ha pasado de un valor de 280 ppm en la epoca preindustrial a 379 ppm en 2005 El CH4 en la atmosfera ha cambiado de los 715 ppmm en 1750 periodo preindustrial hasta 1732 ppmm en 1990 alcanzando en 2005 las 1774 ppmm La concentracion mundial de N2O en la atmosfera paso de 270 ppmm en 1750 a 319 ppmm en 2005 Los halocarbonos practicamente no existian en la epoca preindustrial y las concentraciones actuales se deben a la actividad humana 63 Segun el Informe Stern que estudio el impacto del cambio climatico y el calentamiento global en la economia mundial encargado por el gobierno britanico y publicado en 2006 la distribucion total mundial de las emisiones de GEI por sectores es un 24 se debe a la generacion de electricidad un 14 a la industria un 14 al transporte un 8 a los edificios y un 5 mas a actividades relacionadas con la energia Todo ello supone unas 2 3 partes del total y corresponde a las emisiones motivadas por el uso de la energia Aproximadamente el 1 3 restante se distribuye de la siguiente forma un 18 por el uso del suelo incluye la deforestacion un 14 por la agricultura y un 3 por los residuos 64 Entre 1970 y 2004 las mejoras tecnologicas han frenado las emisiones de CO2 por unidad de energia suministrada Sin embargo el crecimiento mundial de los ingresos 77 y el crecimiento mundial de la poblacion 69 han originado nuevas formas de consumo y un incremento de consumidores de energia Esta es la causa del aumento de las emisiones de CO2 en el sector de la energia 62 Tambien el Informe Stern senala que desde el ano 1850 Estados Unidos y Europa han generado el 70 de las emisiones totales de CO2 64 Emisiones de CO2 en el mundo procedentes de combustibles fosiles 1990 2007 Descripcion 1990 1995 2000 2005 2007 Cambio 90 07CO2 en millones de toneladas 20 980 21 810 23 497 27 147 28 962 38 0 Poblacion mundial en millones 5 259 5 675 6 072 6 382 6 535 25 7 CO2 per capita en toneladas 3 99 3 84 3 87 4 20 4 38 9 8 Fuente Agencia Internacional de la Energia 65 Historia del conocimiento cientifico del efecto invernadero EditarArticulo principal Historia de la ciencia del cambio climatico Joseph Fourier fue el primer cientifico al que se atribuyo la descripcion del efecto invernadero Arrhenius calculo que duplicar el CO2 de la atmosfera subiria la temperatura 5 6 C 1896 El matematico frances Joseph Fourier es considerado por muchas fuentes como el primer cientifico en describir el efecto invernadero en un articulo de 1824 con el titulo Observaciones generales sobre las temperaturas de la tierra y los espacios planetarios 66 67 Se le suele atribuir la idea de que la Tierra se mantenia templada porque la atmosfera actua como el cristal de un invernadero dejando pasar los rayos solares pero reteniendo la radiacion termica emitida por la superficie El parrafo clave de su articulo de 1824 afirmaba 67 68 La temperatura de la Tierra puede aumentarse por la interposicion de la atmosfera puesto que el calor en el estado de luz encuentra menor resistencia a penetrar el aire que al traspasarlo de nuevo cuando se ha convertido en calor no luminoso Pero lo cierto es que fue el quimico sueco Svante August Arrhenius quien su articulo de 1896 inicio esta falsa atribucion de la analogia con un invernadero de jardineria termino que Fourier jamas menciono en sus escritos sobre la temperatura terrestre 69 Fourier veia la atmosfera como un heliotermometro de Saussure gigante un termometro cubierto por una caja de madera ennegrecida con tapa de cristal 70 interpuesto entre la superficie de la Tierra y un espacio exterior lleno de eter y calentado por las estrellas Consideraba erroneamente que era la temperatura del espacio el factor relevante en la temperatura de la Tierra y no tenia claro el papel de la atmosfera 69 Su articulo de 1824 estaba situada en un marco de ideas previas donde cabe destacar la observacion de Edme Mariotte en 1681 71 del paso de la luz solar sin dificultades a traves del vidrio mientras el calor procedente de las superficies calentadas por el sol es retenido los experimentos de Horace Benedict de Saussure de 1774 con el heliotermometro y las ideas del propio Fourier en 1807 cuando escribio sobre el calentamiento desigual en las diferentes partes del globo 69 Fourier sin embargo sento las bases de la comprension del efecto invernadero en la atmosfera utilizando el conceptos de balance de energia y la observacion de Marriotte 72 En 1836 el fisico frances Claude Pouillet continuo en la linea de las ideas de Fourier argumentando que la temperatura de equilibrio de la atmosfera tiene que ser inferior a la del espacio exterior y superior a la temperatura de la superficie terrestre Esto es debido segun Pouillet a que el estrato atmosferico ejerce una mayor absorcion sobre los rayos terrestres que sobre los solares 68 69 73 John Tyndall en 1885 En 1856 la climatologa estadounidense Eunice Newton Foote presento en la AAAS el resultado de sus experimentos con cilindros calentados al sol rellenos con diferentes gases 74 Descubrio aparentemente que el aire rarificado en un cilindro se calentaba menos que el aire a presion normal y que por el contrario el aire humedo se calentaba mas Y algo mas interesante aun en sus propias palabras el mayor efecto lo he encontrado en el gas acido carbonico 75 Newton Foote conocedora del debate sobre las causas del clima calido y humedo del Devonico tardio y el inicio del Carbonifero hace unos 360 millones de anos cayo en la cuenta de que en dicho periodo la atmosfera albergaba un alto contenido en CO2 unas 500 1000 ppmv 76 concluyendo en sus propias palabras que una atmosfera de ese gas podria darle a nuestra Tierra una elevada temperatura y como algunos suponen en algun periodo de su historia el aire estuvo mezclado en este en una proporcion mayor que la actual con lo que deberia haber resultado necesariamente un incremento de la temperatura provocada por su propia accion y por el aumento del peso del aire 77 75 Montaje experimental de John Tyndall para medir la absorcion infrarroja de diferentes gases atmosfericos Tyndall John 1861 78 En 1859 John Tyndall descubrio que moleculas de gases como CO2 el metano y el vapor de agua bloquean la radiacion infrarroja lo que no sucede con el oxigeno y el nitrogeno Se considera habitualmente a Tyndall como el descubridor del mecanismo de absorcion de los gases de efecto invernadero en la atmosfera que no llegaron a dilucidad ni Fourier ni Poulliet y que los experimentos de Foote que no separaban la componente infrarroja no llegaron a demostrar 78 79 69 80 Tyndall mejoro los experimentos de Foote utilizando una fuente de rayos oscuros denominacion de la epoca de la radiacion termica infrarroja y aislo el gas a estudiar en un tubo de laton tapados por ambos extremos con cristales de sal con objeto de dejar pasar solo el infrarrojo y demostrar asi mas alla de toda duda razonable que el CO2 absorbia en este rango del espectro calentando el gas del recipiente Tyndall tambien estuvo motivado por la causas de los climas del pasado en este caso el mecanismo de los cambios de temperatura en las eras glaciales 79 81 En 1896 el quimico sueco Svante August Arrhenius completo un modelo numerico calculado manualmente cuyo resultado indicaba que la reduccion de un 40 de CO2 en la atmosfera podria reducir la temperatura en Europa unos 4 5 C unos valores bastante representativos de lo ocurrido durante las eras glaciales 68 81 82 El trabajo de Arrhenius se considera el primer modelo climatico de la historia que incluia los elementos basicos 83 como la retroalimentacion por vapor de agua y que arrojaba una primera estimacion de la sensibilidad climatica es decir la variacion de temperatura para una duplicacion de la concentracion de CO2 en la atmosfera que Arrhenius estimo en 5 6 C un valor algo elevado comparado con los 1 5 4 5 C estimados actualmente 84 debido probablemente al espectro de absorcion utilizado en su modelo 85 La inspiracion de Arrhenius para su modelo procedio de una conferencia del geologo Arvid Gustaf Hogbom en la Sociedad Sueca de Quimica a finales de 1894 sobre los mecanismos geo quimicos que podrian cambiar la concentracion de CO2 en la atmosfera lo que hoy denominamos el ciclo del carbono Utilizando los numeros de Hogbom Arrhenius estimo que las emisiones industriales de CO2 serian un factor relevante en los proximos miles de anos 82 83 Arrhenius publico en 1903 Lehrbuch der Kosmischen Physik Tratado de fisica del cosmos 86 En 1906 saldria a la venta en sueco y en aleman una version reducida y actualizada que fue traducida al ingles en 1908 con el titulo Worlds in the making 87 la misma obra donde popularizaba la hipotesis de la panspermia Arrhenius estimaba en Worlds in the making que el consumo anual de carbon de la epoca se elevaba a unos 900 millones de toneladas lo que significaban tan solo una contribucion de 1 700 del CO2 ya presente en la atmosfera Estimo ademas que una fraccion tan alta como de las emisiones eran absorbidas por los oceanos por lo que pasarian siglos antes de que fuesen relevantes Actualmente se sabe que los oceanos han absorbido un 48 del CO2 antropogenico desde 1800 88 En 1901 el meteorologo sueco Nils Gustaf Ekholm publico una revision de sesenta paginas del estado del conocimiento sobre las causas de las variaciones de la temperatura de la Tierra a escalas temporales historicas y geologicas 89 En esta revision ayuda a propagar la analogia del invernadero de jardineria pero simultaneamente introduce la primera explicacion sencilla pero correcta del mecanismo de calentamiento de la atmosfera por gases de efecto invernadero La atmosfera desempena una parte muy importante de un doble caracter en cuanto a la temperatura de la superficie terrestre de las cuales la primera fue apuntada por Fourier mientras que la otra fue senalada por Tyndall En primer lugar la atmosfera 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 atmosfera actua como acumulador de calor colocado entre el suelo relativamente caliente y el espacio frio y por tanto disminuyendo en un grado elevado las variaciones anuales diurnas y locales de la temperatura Hay dos cualidades de la atmosfera que producen estos efectos Una es que la temperatura de la atmosfera en general disminuye con la altura sobre el suelo o el nivel del mar debido en parte al calentamiento dinamico del descenso de las corrientes de aire y la refrigeracion dinamica de las ascendentes como se explica en la teoria mecanica del calor La otra es que la atmosfera absorbiendo solo un poco de la insolacion y la mayoria de la radiacion del suelo recibe una parte considerable de su almacen de calor de la tierra por medio de radiacion contacto conveccion y conduccion mientras que la superficie de la tierra se calienta principalmente por la radiacion directa del sol a la que el aire es transparente Se sigue de esto que la radiacion de la tierra al espacio no se emite directamente desde el suelo sino en promedio desde una capa de la atmosfera que tiene una altura considerable sobre el nivel del mar La altura de esta capa depende de las propiedades termicas de la atmosfera y variara con esas propiedades Cuanto mayor es el poder de absorcion del aire para los rayos de calor emitidos desde el suelo mayor sera la altitud de dicha capa pero cuanto mas elevada este la capa menor sera su temperatura relativa a la de la superficie y como la radiacion desde dicha capa hacia el espacio es menor cuanto mas baja es su temperatura se deduce que la superficie sera mas caliente cuanto mas elevada este la capa radiante En las decadas siguientes las teoria de Arrhenius fue descargada por las siguientes razones La observacion publicada en 1898 de la superposicion de las bandas de absorcion del vapor de agua mas abundante en la atmosfera sobre las de CO2 90 91 El experimento crucial de Knut Angstrom en 1900 92 que convencio a la comunidad de que el efecto del dioxido de carbono tenia consecuencias limitadas 93 94 Dicho efecto se conocio como saturacion del CO2 a la absorcion del infrarrojo Sin embargo el resultado fue incorrecto 95 En 1931 el fisico norteamericano Edward Olson Hulburt rehizo los calculos de Arrhenius 96 y rescato la teoria del papel jugado por el CO2 en las eras glaciares Pero su publicacion paso desapercibida en la comunidad de meteorologos 94 En 1938 el ingeniero britanico especialista en vapor Guy Stewart Callendar rescataba y mejoraba la teoria 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 Demostro asi que la absorcion del CO2 en la atmosfera era mas importante de los que se creia hasta entonces de tal manera que a partir de los cincuenta el aumento de temperatura debido al CO2 antropogenico fue conocido como efecto Callendar Ademas atribuyo un calentamiento de 0 3 C al CO2 industrial emitido desde 1880 hasta finales de la decada de los treinta en bastante acuerdo con estimaciones recientes 85 97 98 99 Entre otros Roger Revelle director del Scripps Institution of Oceanography en California creia que la sugerencia de Callendar era implausible cualquier exceso de CO2 atmosferico seria en su opinion absorbido por procesos naturales 100 Eventualmente Charles David Keeling trabajando bajo la direccion de Revelle y en el marco del Ano Geofisico Internacional llevo a cabo una serie de medidas entre 1957 y 1959 en sitios remotos y viento arriba de sitios poblados Keeling usaba datos de una estacion en Mauna Loa y otra en la Antartica durante los dieciocho meses del ano geofisico Los resultados fueron claros y negativos para la posicion de Revelle mostrando sin dudas que no solo habia habido un incremento del dioxido de carbono atmosferico en relacion al siglo XIX sino que ademas incluso habia habido un incremento durante el periodo de las mediciones mismas 101 102 En 1958 los meteorologos suecos Bert Bolin y Erik Eriksson mostraron el error de Revelle y Sues en su articulo del ano anterior y la cuestion quedo sanjada definitivamente los oceanos no podian absorber todas las emisiones industriales 103 Un poco antes la Organizacion Meteorologica Mundial ya habia iniciado diversos planos de seguimiento los cuales tenian como objetivo entre otras cosas el de calcular los niveles de CO2 en la troposfera Esas observaciones fueron facilitadas por el desarrollo en la decada de 1940 de la espectrofotometria de infrarrojos El fisico canadiense Gilbert Norman Plass completo los calculos de transferencia radiativa en la atmosfera en el ano 1956 104 y cerro definitivamente el debate con un articulo de divulgacion publicado el mismo ano 105 donde desmonta brillantemente la objecion de la saturacion de la absorcion del CO2 basada en el experimento de Knut Angstrom y la objecion de la superposicion de las lineas espectrales del CO2 y el vapor de agua 106 107 Plass calculo la sensibilidad climatica en 3 6 C para una duplicacion de la concentracion de CO2 un valor muy proximo a la mejor estimacion actual de 3 0 1 5 C 84 Calentamiento global y cambio climatico producido por los gases de efecto invernadero EditarArticulo principal Calentamiento global El cambio climatico esta cambiando el planeta y los humanos contribuimos diariamente a incrementarlo En los ultimos 100 anos la temperatura media global del planeta ha aumentado 0 7 C siendo desde 1975 el incremento de temperatura por decada de unos 0 15 C En lo que resta de siglo segun el IPCC la temperatura media mundial aumentara en 2 3 C Este aumento de temperatura supondra para el planeta el mayor cambio climatico en los ultimos 10 000 anos y sera dificil para las personas y los ecosistemas adaptarse a este cambio brusco 108 En los 400 000 anos anteriores segun conocemos por los registros de nucleos de hielo los cambios de temperatura se produjeron principalmente por cambios de la orbita de la Tierra alrededor del Sol En el tiempo actual los cambios de temperatura se estan originando por los cambios en el dioxido de carbono de la atmosfera En los ultimos 100 anos las concentraciones atmosfericas de CO2 han aumentado en un 30 debido a la combustion antropogenica de los combustibles fosiles El aumento constante del CO2 atmosferico ha sido el responsable de la mayor parte del calentamiento Este calentamiento no puede ser explicado por causas naturales las mediciones de los satelites no muestran variaciones de entidad en la energia procedente del Sol en los ultimos 30 anos las tres grandes erupciones volcanicas producidas en 1963 1982 y 1991 han generado aerosoles que reflejaban la energia solar lo cual produjo cortos periodos de enfriamiento 108 En la Tierra a partir del ano 1950 se dispararon las emisiones debidas a la combustion de combustibles fosiles tanto las de petroleo como las de carbon y gas natural El calentamiento atmosferico actual es inevitable estando producido por las emisiones de gases invernadero pasadas y actuales 150 anos de industrializacion y de emisiones han modificado el clima y continuara repercutiendo en el mismo durante varios cientos de anos aun en la hipotesis de que se redujeran las emisiones de gases de efecto invernadero y se estabilizara su concentracion en la atmosfera 109 El IPCC en su informe de 2007 manifiesta Hay un alto nivel de coincidencia y abundante evidencia respecto a que con las politicas actuales de mitigacion de los efectos del cambio climatico y con las practicas de desarrollo sostenible que aquellas conllevan las emisiones mundiales de GEI seguiran aumentando en los proximos decenios 110 Una de las estimaciones de futuro de la Agencia Internacional de la Energia en un informe de 2009 pasa de 4 t de emision de CO2 por persona en 1990 a 4 5 t en 2 020 y a 4 9 t en 2 030 Esto significaria que el CO2 emitido y acumulado desde 1890 pasaria de 778 Gt en 1990 a 1608 Gt en 2020 y a 1984 Gt en 2030 111 Las consecuencias del cambio climatico provocado por las emisiones de GEI se estudian en modelos de proyecciones realizados por varios institutos meteorologicos Algunas de las consecuencias recopiladas por el IPCC son las siguientes 112 En los proximos veinte anos las proyecciones senalan un calentamiento de 0 2 C por decenio Las proyecciones muestran la contraccion de la superficie de hielos y de nieve En algunas proyecciones los hielos de la region artica practicamente desapareceran a finales del presente siglo Esta contraccion del manto de hielo producira un aumento del nivel del mar de hasta 4 6 m Habra impactos en los ecosistemas de tundra bosques boreales y regiones montanosas por su sensibilidad al incremento de temperatura en los ecosistemas de tipo Mediterraneo por la disminucion de lluvias en aquellos bosques pluviales tropicales donde se reduzca la precipitacion en los ecosistemas costeros como manglares y marismas por diversos factores Disminuiran los recursos hidricos de regiones secas de latitudes medias y en los tropicos secos debido a las menores precipitaciones de lluvia y la disminucion de la evapotranspiracion y tambien en areas surtidas por la nieve y el deshielo Se vera afectada la agricultura en latitudes medias debido a la disminucion de agua La emision de carbono antropogeno desde 1750 esta acidificando el oceano cuyo pH ha disminuido 0 1 Las proyecciones estiman una reduccion del pH del oceano entre 0 14 y 0 35 en este siglo Esta acidificacion progresiva de los oceanos tendra efectos negativos sobre los organismos marinos que producen caparazon El IPCC entidad fundada para evaluar los riesgos de los cambios climaticos 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 tambien respaldo esa teoria El fisico atmosferico Richard Lindzen y otros escepticos se oponen a aspectos parciales de la teoria Para John Theodore Houghton fundador del Centro Hadley y copresidente del grupo de evaluacion cientifica del IPCC en sus primeros tres informes esta admitido que se producira un dano generalizado por el aumento del nivel del mar y olas de calor por inundaciones y sequias mas frecuentes e intensas El cambio climatico antropogenico afectara seriamente a las proximas generaciones y a los ecosistemas mundiales Su incidencia podria limitarse significativamente si se emprendiera una accion conjunta mundial de reduccion de emisiones Seria aconsejable mantener el incremento de la temperatura global solo en 2 C por encima de la temperatura del periodo preindustrial para ello la concentracion de CO2 no deberia superar las 450 ppm hoy sobre 390 ppm Esto implica que en 2050 las emisiones mundiales de CO2 deben reducirse al 50 del nivel de 1990 actualmente estan 15 por encima de ese nivel En las dos proximas decadas tambien deberia interrumpirse la deforestacion tropical responsable del 20 de las emisiones de gases de tipo invernadero cita requerida Para Nicholas Stern exjefe del Servicio Economico del Gobierno del Reino Unido y ex economista jefe del Banco Mundial para no superar 450 ppm de concentracion atmosferica de CO2 se requerira una reduccion de las emisiones mundiales anuales de unas 50 gigatoneladas de CO2 equivalente en la actualidad a 35 gigatoneladas en 2030 y a 20 gigatoneladas en 2050 Para comprender el nivel del esfuerzo que se requiere en la actualidad las emisiones anuales por habitante son 12 toneladas en la Union Europea 23 toneladas en los Estados Unidos 6 toneladas en China y 1 7 toneladas en la India En 2050 la poblacion mundial se estima sera de 9000 millones y las emisiones anuales por habitante se deberian reducir a dos toneladas de CO2 equivalente de media para que el total anual mundial sea de 20 gigatoneladas Aunque la industrializacion de los paises desarrollados desde el siglo XIX es la causante de los niveles actuales de GEI son los paises en desarrollo los mas vulnerables a las consecuencias del cambio climatico Los paises ricos deben apoyar financieramente a los paises en desarrollo para que ejecuten planes de crecimiento economico con poco carbono y frenar la deforestacion en sus paises Segun los ultimos calculos el mundo en desarrollo para ajustarse al cambio climatico precisa de los paises ricos anualmente 100 000 millones de dolares para la adaptacion y otros 100 000 millones para la mitigacion de aqui al 2020 113 Fatih Birol economista jefe de la Agencia Internacional de Energia senala la importancia de los paises emergentes pues con las politicas actuales las estimaciones de la Agencia Internacional de Energia proyectan un crecimiento anual de la demanda de energia primaria global del 1 6 mundial hasta 2030 de 11 730 millones de toneladas equivalentes de petroleo Mtep a 17 010 Mtep un incremento del 45 en apenas 20 anos China e India requeriran la mitad de este incremento y los paises no miembros de la OCDE en conjunto supondran el 87 del incremento del CO2 pasando su demanda total de energia mundial del 51 en la actualidad a suponer el 62 del total en 2030 Tambien para el es imprescindible una importante transformacion en del sector energetico Hasta ahora la larga vida util de gran parte de sus infraestructuras causa una lenta sustitucion de sus equipos lo que motiva que el empleo de tecnologias eficientes se demore Los sectores publico y privado deben aceptar la necesidad de inversiones adicionales y el retiro temprano de instalaciones inadecuadas para acelerar el proceso y reducir las emisiones especialmente en centrales de energia y en equipos Los gobiernos deben dirigir esta transformacion y orientar el consumo mediante medidas claras de tarificacion incluida la tarificacion por emisiones de carbono La energia renovable desempenara un papel importante Se calcula que la generacion global de electricidad basada en energias renovables se duplicara entre 2006 y 2030 114 Se debe tener en cuenta que existe una cantidad importante de vapor de agua humedad y nubes en la atmosfera terrestre y que el vapor de agua es un gas de efecto invernadero Si la adicion de CO2 a la atmosfera aumenta levemente la temperatura se espera que mas vapor de agua se evapore desde la superficie de los oceanos El vapor de agua asi liberado a la atmosfera aumenta a su vez el efecto invernadero A este proceso se le conoce como la retroalimentacion del vapor de agua water vapor feedback en ingles Es esta retroalimentacion la causante de la mayor parte del calentamiento que los modelos de la atmosfera predicen que ocurrira durante las proximas decadas La cantidad de vapor de agua asi como su distribucion vertical son claves en el calculo de esta retroalimentacion Concentracion de CO2 atmosferico medido en el observatorio de Mauna Loa Curva de Keeling El papel de las nubes es tambien critico Las nubes tienen efectos contradictorios en el clima cualquier persona ha notado que la temperatura cae cuando pasa una nube en un dia soleado de verano que de otro modo seria mas caluroso Es decir las nubes enfrian la superficie reflejando la luz del Sol de nuevo al espacio Pero tambien se sabe que las noches claras de invierno tienden a ser mas frias que las noches con el cielo cubierto Esto se debe a que las nubes tambien devuelven algo de calor a la superficie de la Tierra Si el CO2 cambia la cantidad y distribucion de las nubes podria tener efectos complejos y variados en el clima ya que una mayor evaporacion de los oceanos contribuiria tambien a la formacion de una mayor cantidad de nubes Los incrementos de CO2 medidos desde 1958 en Mauna Loa muestran una concentracion que se incrementa a una tasa de cerca de 1 5 ppm por ano De hecho resulta evidente que el incremento es mas rapido de lo que seria un incremento lineal El 21 de marzo del 2004 se informo de que la concentracion alcanzo 376 ppm partes por millon Los registros del Polo Sur muestran un crecimiento similar al ser el CO2 un gas que se mezcla de manera homogenea en la atmosfera Cooperacion internacional sobre las emisiones de GEI antropogenicas EditarGrupo Intergubernamental sobre el Cambio Climatico Editar Articulo principal Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climatico El Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climatico conocido tambien por Panel Intergubernamental del Cambio Climatico o mas resumidamente por las siglas IPCC Intergovernmental Panel on Climate Change fue establecido en el ano 1988 por la Organizacion Meteorologica 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 climaticos y recopilar las investigaciones cientificas conocidas en unos informes periodicos de evaluacion 115 Estos informes de evaluacion constan de varios volumenes y proporcionan todo tipo de informacion cientifica tecnica y socio economica sobre el cambio climatico sus causas sus posibles efectos y las medidas de respuesta correspondientes El Primer informe de evaluacion del IPCC se publico en 1990 y confirmo los elementos cientificos que suscitaba preocupacion acerca del cambio climatico A raiz de ello la Asamblea General de las Naciones Unidas decidio preparar la Convencion Marco sobre el Cambio Climatico Posteriormente el IPCC ha producido otros tres informes de evaluacion en 1995 2001 y 2007 El Tercer informe de evaluacion de 2001 expresaba una mayor comprension 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 influiria en las pautas meteorologicas los recursos hidricos el ciclo de las estaciones los ecosistemas asi como episodios climaticos extremos 60 El cuarto denominado Cambio climatico 2007 reune los ultimos conocimientos de una amplia comunidad cientifica siendo realizado por mas de 500 autores principales 2000 revisores expertos y examinado por delegados de mas de 100 paises Se incluyen algunas de las principales conclusiones de este informe 1 El calentamiento del sistema climatico es inequivoco como evidencian ya los aumentos observados del promedio mundial de la temperatura del aire y del oceano 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 mayoria de los oceanos evidencian que numerosos sistemas naturales estan 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 atmosfericas mundiales de CO2 metano CH4 y oxido 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 nucleos de hielo que abarcan muchos milenios 5 Hay un alto nivel de coincidencia y abundante evidencia respecto a que con las politicas actuales de mitigacion de los efectos del cambio climatico y con las practicas de desarrollo sostenible que aquellas conllevan las emisiones mundiales de GEI seguiran aumentando en los proximos decenios IPCC Cambio climatico 2007 Informe de sintesis Convencion Marco de Naciones Unidas sobre el Cambio Climatico Editar Articulo principal Convencion Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climatico El tratado internacional Convencion Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climatico se firmo en 1992 y los paises firmantes debian comenzar a considerar como reducir las emisiones de GEI y el calentamiento atmosferico 115 Los paises firmantes acordaron el siguiente objetivo El objetivo ultimo de la presente Convencion es lograr la estabilizacion de las concentraciones de gases de efecto invernadero en la atmosfera a un nivel que impida interferencias antropogenas peligrosas en el sistema climatico Ese nivel deberia lograrse en un plazo suficiente para permitir que los ecosistemas se adapten naturalmente al cambio climatico asegurar que la produccion de alimentos no se vea amenazada y permitir que el desarrollo economico prosiga de manera sostenible Convencion Marco de Naciones Unidas sobre el Cambio Climatico Articulo 2 116 En la Convencion se solicito a los paises el establecimiento de inventarios precisos y periodicamente actualizados de las emisiones de gases de efecto invernadero La Convencion reconocia que lo elaborado solo era un documento marco es decir un texto que debia perfeccionarse y desarrollarse en el futuro orientando eficazmente los esfuerzos frente al calentamiento atmosferico En este sentido la primera adicion al tratado fue el Protocolo de Kioto que se aprobo en 1997 115 Protocolo de Kioto Editar Articulo principal Protocolo de Kioto sobre el cambio climatico Mayores emisores de CO2 procedente de combustibles fosilesPais CO2 en millones de toneladas de cambio 90 07 CO2 per capita en 20071990 2007Paises comprometidos en Kioto AnexoI Federacion de Rusia 2 180 1 587 27 2 11 2Japon 1 065 1 236 16 1 9 7Alemania 950 798 16 0 9 7Canada 432 573 32 5 17 4Reino Unido 553 523 5 4 8 6Francia 352 369 4 9 5 8Italia 398 438 10 0 7 4Australia 260 396 52 5 18 8Ucrania 688 314 54 5 6 8Espana 206 345 67 5 7 7Polonia 344 305 11 4 8 0Paises sin compromiso en KiotoChina 2 244 6 071 170 6 4 6Estados Unidos 4 863 5 769 18 6 19 1India 589 1 324 124 7 1 2Corea del Sur 229 489 113 1 10 1Iran 175 466 165 8 6 6Mexico 293 438 49 5 4 1Indonesia 140 377 169 0 1 7Arabia Saudita 161 358 121 7 14 8Brasil 193 347 79 8 1 8Sudafrica 255 346 35 8 7 3Fuente Agencia Internacional de la Energia 65 El Protocolo de Kioto de 1997 fue una extension de la Convencion Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climatico Los paises 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 termino un proceso que se habia iniciado dos anos y medio antes El compromiso de reduccion de emisiones lo adoptaron solo los paises incluidos en el anexo I del protocolo debiendo asi mismo cada pais ratificarlo para que el compromiso fuese vinculante 117 Las emisiones que se acordaron limitar en los siguientes gases invernadero dioxido de carbono CO2 metano CH4 oxido nitroso N2O hexafluoruro de azufre SF6 asi como dos grupos de gases hidrofluorocarbonos HFC y perfluorocarbonos PFC Estos gases deben limitarse en los siguientes sectores energia procesos industriales disolventes y otros productos agricultura cambio de uso de la tierra y silvicultura y desechos 118 Para que el Protocolo entrase en vigor debia ser ratificado por paises incluidos en el anexo I que representaran al menos el 55 del total de emisiones de 1990 incluidas en el mencionado anexo Con la ratificacion de Rusia en 2004 se llego al 55 y el Protocolo de Kioto entro en vigor 118 Actualmente lo han firmado 184 partes 183 paises y la Union Europea y todos lo han ratificado salvo dos Estados Unidos y Kazakhstan 119 Emisiones de CO2 en el mundo procedentes de combustibles fosiles en millones toneladas Descripcion 1990 2007 Cambio 90 07Total Paises comprometidos en Kioto AnexoI 8 792 8 162 7 2 Total Paises sin compromiso en Kioto 11 578 17 778 70 8 Marina 357 610 71 1 Aviacion 254 412 62 3 Total mundial 20 980 28 962 38 0 Fuente Agencia Internacional de la Energia 65 Paises industrializados acuerdo de limitacion de emisiones GEI Editar Los paises que engloban el anexo I son los paises industrializados que pertenecen a la Organizacion de Cooperacion y Desarrollo Economicos OCDE mas algunos paises con economias en transicion como la Federacion de Rusia paises Balticos y varios paises de Europa central y oriental Cada pais adquirio un compromiso individual de reduccion de emisiones x o se puso un limite superior x con respecto a las emisiones que tenia en 1990 Los compromisos adquiridos son los siguientes Estados Unidos 7 Federacion de Rusia 0 Japon 6 Canada 6 Australia 8 Ucrania 0 Polonia 6 Bulgaria 8 Croacia 5 Eslovaquia 8 Eslovenia 8 Estonia 8 Hungria 6 Islandia 10 Letonia 8 Liechtenstein 8 Lituania 8 Monaco 8 Noruega 1 Nueva Zelanda 0 Republica Checa 8 Rumania 8 y Suiza 8 120 La Union Europea firmo un compromiso conjunto y unico en nombre de todos sus paises de reducir sus emisiones totales durante el periodo 2008 2012 en un 8 respecto de las de 1990 No obstante la Union Europea internamente ha realizado un reparto a cada pais otorgando un limite distinto en funcion de diversas variables economicas y medioambientales segun el principio de reparto de la carga Se acordo de la siguiente manera Alemania 21 Austria 13 Belgica 7 5 Dinamarca 21 Italia 6 5 Luxemburgo 28 Paises Bajos 6 Reino Unido 12 5 Finlandia 0 0 Francia 0 0 Espana 15 Grecia 25 Irlanda 13 Portugal 27 y Suecia 4 120 Solamente estos paises estan obligados a adoptar politicas que limiten sus emisiones de gases de efecto invernadero a lo acordado respecto a los niveles de 1990 Cada pais comunica periodicamente 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 evolucion de los inventarios nacionales de emisiones de GEI de los principales paises emisores del Anexo I entre 1990 y 2006 Estados Unidos sin ratificar el Protocolo Editar Estados Unidos no ha ratificado el Protocolo 119 Las emisiones de CO2 de Estados Unidos en 2005 representaron el 25 de las emisiones totales en el mundo 121 Paises en vias de desarrollo sin restricciones de emisiones GEI Editar Los paises en vias de desarrollo los que no estan incluidos en el anexo I del Protocolo entre los que se encuentran China y la India no estan sujetos a restricciones de emisiones GEI Los motivos son dos Por un lado las emisiones historicas que estan provocando el calentamiento actual las originaron en el pasado los paises desarrollados Por otro lado si se limitaran las emisiones de los paises en vias de desarrollo no se permitiria su progresion Asi se senalaba y reconocia en el inicio del Tratado de la Convencion Tomando nota de que tanto historicamente como en la actualidad la mayor parte de las emisiones de gases de efecto invernadero del mundo han tenido su origen en los paises desarrollados que las emisiones per capita en los paises en desarrollo son todavia relativamente reducidas y que la proporcion del total de emisiones originada en esos paises aumentara para permitirles satisfacer a sus necesidades sociales y de desarrollo 116 En virtud de ello China y la India que han ratificado el Protocolo de Kioto no se incluyen en el anexo I y no estan obligadas a reducir sus emisiones 119 Las emisiones de CO2 de China y la India en 2005 suponian el 19 y el 4 1 de las emisiones totales en el mundo 121 Los paises 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 paises que habian presentado su inventario nacional inicial correspondiente al ano 1994 La Conferencia de Cambio Climatico de Copenhague en diciembre de 2009 Editar Articulo principal Conferencia sobre el Cambio Climatico de la ONU 2009 Para la cumbre sobre el clima de Copenhague en diciembre de 2009 la ONU convoco a 192 paises para acordar un limite a las emisiones de gases de efecto invernadero para el periodo entre 2012 y 2020 Este periodo de compromiso debia suceder al periodo 2008 2012 acordado en el protocolo de Kioto 122 Anteriormente en septiembre de 2009 casi un centenar de jefes de Estado y de Gobierno participaron en la 64 ª Asamblea General de las Naciones Unidas dedicada al cambio climatico que sirvio de preparacion de la conferencia Copenhague 122 123 Esta 64 ª Asamblea General de las Naciones Unidas sirvio para conocer la posicion en la negociacion de Copenhague de las paises que son grandes emisores de GEI y que todavia no estan comprometidos con un programa de limitacion de emisiones Estos paises representan mas del 50 de las emisiones totales El presidente de Estados Unidos Barack Obama en su discurso del 22 de septiembre de 2009 en la Cumbre sobre Cambio Climatico en la ONU senalo que la amenaza del cambio climatico es seria es urgente y esta aumentando todos los pueblos nuestra prosperidad nuestra salud nuestra seguridad estan en peligro Y se nos esta acabando el tiempo para revertir esta tendencia durante demasiados anos la humanidad se ha demorado para responder o incluso reconocer la magnitud de la amenaza del clima los paises desarrollados que han causado tanto dano en nuestro clima durante el ultimo siglo tienen la responsabilidad de ser lideres Pero esos paises en desarrollo y de rapido crecimiento que produciran casi todo el aumento en las emisiones mundiales de carbono en las proximas decadas tambien deben poner de su parte sera necesario que se comprometan a medidas internas energicas y a cumplir con dichos compromisos de igual manera que los paises desarrollados deben cumplir 124 El presidente de China Hu Jintao anuncio en la cumbre de la ONU sobre cambio climatico que su pais intentara la reduccion de emisiones de CO2 por unidad de PIB para 2020 con respecto al nivel de 2005 y el desarrollo de energia renovable y nuclear alcanzando un 15 de energia basada en combustibles no fosiles 125 La conferencia se desarrollo en diciembre de 2009 Un primer borrador del acuerdo que se dio a conocer y que no se aprobo posteriormente planteaba que las emisiones de CO2 en el ano 2050 deben reducirse en todo el mundo a la mitad de los niveles existentes en 1990 y pretendia que se fijase un valor intermedio a cumplir en 2020 126 Los paises del G8 ya acordaron entre ellos en julio del 2009 limitar el aumento de la temperatura a 2 C respecto a los niveles preindustriales Sin embargo a inicitiava de los pequenos paises insulares que peligran si se produjera un aumento generalizado del nivel del mar por un deshielo masivo de los polos un centenar de naciones en desarrollo solicitaron que el limite se estableciera en 1 5 C 127 En la primera semana de la cumbre se produjeron duras manifestaciones cruzadas entre los dos principales emisores mundiales de CO2 China y Estados Unidos El segundo dia China dijo que los recortes de emisiones para 2020 ofrecidos por Estados Unidos la UE y Japon eran insuficientes y que era fundamental tanto el objetivo de Estados Unidos sobre reduccion de emisiones como el apoyo fianciero de Estados Unidos a las naciones en desarrollo 128 Todd Stern el principal negociador estadounidense senalo en el tercer dia que China estaba aumentando sus emisiones de forma espectacular y que China no podia quedarse al margen del acuerdo y que el objetivo de Estados Unidos era una reduccion de 17 en 2020 respecto al nivel de 2005 segun denunciaron los chinos equivale a una reduccion de un 1 sobre el nivel de 1990 Stern hizo un llamamiento a la ONU para recaudar 10 billones de dolares para financiar en el periodo 2010 2012 la adaptacion a corto plazo en los paises vulnerables 129 El acuerdo final se gesto entre cuatro grandes paises emergentes y Estados Unidos en una reunion convocada por el primer ministro chino Wen Jiabao en la que participaron los presidentes de India Brasil y Sudafrica incorporandose despues el presidente de Estados Unidos La delegacion india propuso un tratado no vinculante que siguiera el modelo de la Organizacion Mundial del Comercio donde cada pais declarara sus emisiones Despues de llegar al acuerdo a puerta cerrada Barack Obama lo comunico a la UE que lo acepto El texto tenia solo tres folios e incluia de forma orientativa la reduccion de emisiones que cadas pais habia presentado a la cumbre Las reducciones definitivas debian presentarse el 1 de febrero de 2010 El pacto no incluia la verificacion de emisiones que rechazaba China La verificacion se limitaba a un sistema internacional de analisis y consultas por definir Obama dijo que el sistema de consultas por definir dira mucho de lo que hace falta saber y que actualmente ya podemos saber mucho de lo que ocurre en un pais con imagenes de satelite 130 El acuerdo mantiene el objetivo de que la temperatura global no suba mas de dos grados centigrados Sobre cuando las emisiones deberan alcanzar su maximo solo se dice que lo antes posible y no establecen objetivos para 2050 130 Este acuerdo no fue aceptado por unanimidad en la Convencion pues lo rechazaron algunos paises como Cuba Bolivia y Nicaragua Por ello los delegados del pleno de la Conferencia de la ONU sobre Cambio Climatico renunciaron a votarlo y acordaron una formula de tomar conocimiento del documento 131 La Conferencia de Cambio Climatico de Cancun en diciembre de 2010 Editar Articulo principal XVI Conferencia sobre Cambio Climatico Se consiguio un acuerdo que incluye a 193 paises entre ellos Japon EE UU y China que inicialmente tenian criterios muy diferentes Solamente un pais Bolivia se ha opuesto a este acuerdo 132 El pacto alcanzado aplaza para 2011 la decision fundamental de si un nuevo acuerdo sustituira al Protocolo de Kioto cuya vigencia termina en 2012 reconoce los compromisos voluntarios de reduccion de emisiones de GEI que los paises enviaron a la ONU despues de la Cumbre de Copenhague ademas se ha llegado a un acuerdo para reducir la deforestacion 132 La prolongacion de los acuerdos de limitacion de emisiones de GEI despues de 2012 cuando termina la vigencia del Protocolo de Kioto quedo condicionada como pidio Japon al avance de la negociacion con EE UU y China que actualmente no estan sujetos a limitaciones de emisiones EE UU ha aceptado la forma de controlar la reduccion de emisiones a China se realizaran consultas internacionales pero no seran ni intrusivas y respetaran la soberania nacional 132 El acuerdo reconoce la gravedad del calentamiento global y pide limitar el calentamiento a dos grados centigrados mencionando que una futura negociacion podria limitarlo a 1 5 grados segun solicitaban los pequenos estados islenos del Pacifico 132 En el Plenario de la Conferencia Maldivas uno de los pequenos estados isla afirmaba que el texto aprobado era muy equilibrado e incluye todo lo que pedimos de una forma o de otra Igualmente Leshoto representando al grupo de los paises menos desarrollados entendia que se habia hecho un buen trabajo en equilibrar el documento y creia que era una buena base para seguir trabajando Yemen en nombre del G 77 elogio el trabajo muy destacado de la presidencia de la conferencia Mexico por su labor de puente entre paises ricos y pobres y por su esfuerzo de transparencia 133 Vease tambien EditarCalentamiento global Equilibrio termico de la Tierra Convencion Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climatico Reduccion de las emisiones de la deforestacion Contaminacion atmosferica Economia baja en carbono El Paso Natural Huella de carbono Norma europea sobre emisiones Regimen de Comercio de Derechos de Emision de la Union Europea Triple resultado Comercio de derechos de emision Deforestacion Degradacion forestal Delito ecologico Fondo Verde del Clima Forestacion Reforestacion Foro de las Naciones Unidas sobre los bosques Grupo de Trabajo Internacional para Asuntos Indigenas Plantar arboles Protocolo de Kioto Gas de efecto invernadero REDD Referencias Editar Annex II Glossary Intergovernmental Panel on Climate Change Consultado el 15 de octubre de 2010 a b A concise description of the greenhouse effect is given in the Intergovernmental Panel on Climate Change Fourth Assessment Report What is the Greenhouse Effect FAQ 1 3 AR4 WGI Chapter 1 Historical Overview of Climate Change Science IIPCC Fourth Assessment Report Chapter 1 page 115 To balance the absorbed incoming solar energy the Earth must on average radiate the same amount of energy back to space Because the Earth is much colder than the Sun it radiates at much longer wavelengths primarily in the infrared part of the spectrum see Figure 1 Much of this thermal radiation emitted by the land and ocean is absorbed by the atmosphere including clouds and reradiated back to Earth This is called the greenhouse effect Schneider Stephen H En Geosphere biosphere Interactions and Climate Bengtsson Lennart O y Claus U Hammer eds Cambridge University Press 2001 ISBN 0 521 78238 4 pp 90 91 E Claussen V A Cochran y D P Davis Climate Change Science Strategies amp Solutions University of Michigan 2001 p 373 Allaby A y M Allaby A Dictionary of Earth Sciences Oxford University Press 1999 ISBN 0 19 280079 5 p 244 a b Introduction to climate dynamics and climate modelling The greenhouse effect www 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