El cambio climático: características y mecanismos (Primera Parte)

I. Introducción

II. Definición de clima y mecanismos de cambio. 1. Mecanismos y leyes de la radiación. 2. El efecto de invernadero natural y el balance de radiación

III. Modificaciones del balance de radiación: cambios climáticos

IV. La influencia del hombre sobre el cambio climático: gases de efecto invernadero

V. Paleoclimas, climas históricos y previsiones para el futuro. 1. Paleoclimas y climas históricos. 2. Evolución de las temperaturas durante el presente siglo y previsiones futuras

VI. Bibliografía.

Vivimos en tiempos interesantes y el misterio del cambio climático proporcionauna de las más emocionantes incógnitas científicas de nuestra época (Gribbin, J.).

I. Introducción

Entre los temas científicos de mayor actualidad el cambio climático ocupa un lugar preferente, no sólo entre la comunidad científica, sino en el conjunto de la sociedad, afectada directamente por unas condiciones meteorológicas que, con frecuencia, adquieren rasgos catastróficos.

Pasada la etapa en la que las condiciones climáticas imponían su régimen tiránico sobre una sociedad con un débil desarrollo tecnológico, el hombre supo adaptarse a las condiciones del clima, supliendo o amortiguando sus efectos negativos mediante su inteligencia y su técnica. Una serie de acontecimientos estrechamente relacionados con el clima acaecidos en la década de los setenta pusieron en evidencia la fragilidad de la sociedad actual ante eventos climáticos desfavorables: la sequía del Sahel, entre 1968 y 1972 y de nuevo en el ’75; el retraso del monzón indio en 1974; fuertes heladas en el ’75 y ’76, que afectaron especialmente al Brasil; sequía europea, en el ’75-’76; invierno muy frío en el este de USA en el ’76-’77, etc., provocaron importantes daños en las economías de diversos países, con independencia de su grado de desarrollo tecnológico. Se produjeron, además, justo en el momento en que la denominada «revolución verde» hacía creer que la tecnología había dominado el medio ambiente y que la agricultura ya no estaba a merced de los agentes atmosféricos. Por ello en la Conferencia Mundial sobre el Clima convocada por la OMM en 1979 se insistió en que estos sucesos climáticos no había que considerarlos tanto como hechos insólitos, puesto que a lo largo de la historia han ocurrido fenómenos similares, cuanto una clara advertencia de que la vulnerabilidad de la sociedad humana frente a los sucesos climáticos no había desaparecido con el desarrollo tecnológico.

De esta conferencia surge el Programa mundial del clima encargado de sentar las bases de la nueva climatología y nueve años más tarde, en 1988, se crea un Grupo Internacional de expertos para el cambio climático, conocido internacionalmente como el IPCC (Intergovernmental Panel for Climate Change) encargado de asesorar a la comunidad internacional sobre los fundamentos científicos del cambio climático, los impactos socioeconómicos de tales cambios y las estrategias de respuesta.

El clima adquiere un nuevo protagonismo derivado de tres hechos fundamentales:

1. Una nueva concepción científica del clima, que comienza a ser considerado como resultado de un complejo sistema en el que los distintos componentes aparecen interrelacionados. En este contexto se destaca el activo papel de la acción del hombre, que puede originar cambios locales o generales debido a las transformaciones realizadas en la superficie terrestre como la urbanización y deforestación o en la composición de la atmósfera debido a la contaminación.

2. La aceptación de que existe una gran dependencia del clima, al ser éste un recurso natural: la creciente población mundial y el aumento de la demanda de los recursos, especialmente en la producción de alimentos, exige una estrategia común dirigida a conseguir un mejor conocimiento del clima y una utilización del mismo más racional.

3. Una conciencia cada vez más asentada de que los cambios climáticos tendrán unas consecuencias negativas para el hombre y los ecosistemas terrestres. De hecho, tanto en el primer informe del IPCC de 1990 como en el seminario sobre Políticas Nacionales de Prevención de los Impactos del Cambio Climático, celebrado en Madrid en febrero de 1995, se señala que «los ecosistemas se verán afectados por un clima en evolución…», que «los efectos se sentirán con la máxima gravedad en los países en vías de desarrollo…» y que «los asentamientos humanos más vulnerables son los que están especialmente expuestos a los riesgos naturales como inundaciones costeras o fluviales, sequías graves, corrimientos de tierras, tempestades de extrema intensidad y ciclones tropicales».

II. Definición de clima y mecanismos de cambio

Al estudiar el clima hemos de establecer una diferencia entre tiempo meteorológico y clima. Ambos conceptos están íntimamente relacionados, pero su significado es diferente: por tiempo se entiende el conjunto de situaciones meteorológicas existentes en un momento concreto y sobre un lugar determinado; tales situaciones pueden variar en pocas horas y en lugares próximos. El clima, por el contrario, es más estable y se define como el conjunto de fenómenos meteorológicos que caracterizan el estado medio de la atmósfera en un punto de la superficie terrestre o como el ambiente atmosférico constituido por la serie de estados de la atmósfera sobre un lugar en su sucesión habitual.

El clima presenta una gran variabilidad que se manifiesta en la sucesión de períodos secos o lluviosos, fríos o cálidos; pero estos desequilibrios a escala regional son compensados a escala global (es frecuente que importantes sequías o temperaturas altas en unas regiones coincidan con graves inundaciones y períodos fríos en otras); del mismo modo la variabilidad interanual queda compensada en intervalos temporales más largos.

La estabilidad del clima se debe a que existe un balance de energía equilibrado a escala global: el cambio se produce cuando este balance se modifica, lo que ha ocurrido a lo largo de la historia de la Tierra. Tales cambios son consecuencia de perturbaciones debidas a modificaciones en la composición de la atmósfera o en la energía emitida por el Sol. Estos hechos se conocen como forzamiento radiativo o forzamiento del clima, que puede ser positivo o negativo; en el primer caso la consecuencia es un calentamiento, en el segundo un enfriamiento.

Para comprender los mecanismos de cambio climático hemos de hacer referencia a tres aspectos fundamentales de los que depende el sistema climático:

1. Los mecanismos de la radiación solar, principal fuente de energía en el sistema climático;

2. El papel de la superficie terrestre como principal fuente de absorción de esta energía y principal foco de calentamiento atmosférico, y

3. Las características de la atmósfera, que actúa como regulador térmico.

Mecanismos y leyes de la radiación

Los principales procesos meteorológicos que explican el clima se producen gracias a la energía procedente del Sol. Esta energía se transmite mediante un movimiento vibratorio, conocido como radiación y es absorbida por la superficie terrestre y la atmósfera, transformándose en otra forma de energía, esencialmente calorífica. Tras esta transformación el cuerpo absorbente puede emitir radiación.

Tres son los parámetros fundamentales que caracterizan a la radiación:

— La velocidad, que es la distancia recorrida en un segundo. Equivale a la velocidad de la luz (300.000 km por segundo).

— La frecuencia o número de vibraciones por segundo. Se mide en hertzios, equivalentes a un ciclo por segundo;

— La longitud de onda, que es la distancia entre dos valles o crestas sucesivos.

Cuatro son las leyes fundamentales:

1.ª Todo objeto cuya temperatura sea superior a -273 ºC (cero absoluto) emite radiación;

2.ª La cantidad de radiación emitida depende de la temperatura absoluta;

3.ª Cada objeto emite en un conjunto de longitudes de ondas denominado espectro de radiación;

4.ª La mayor parte de la radiación emitida se concentra en una banda reducida del espectro, cuya longitud de onda es inversamente proporcional a la temperatura del objeto. Por ello cuanto más caliente es un cuerpo menores serán las longitudes de onda.

Las consecuencias más significativas resultantes de aplicar las leyes que acabamos de enunciar pueden ser resumidas en:

— La Tierra y el Sol emiten radiación, pero la diferencia de temperatura existente entre ambos (5000 ºC el Sol y 18 ºC la Tierra) determina que la energía emitida por el Sol sea bastante más elevada.

— El espectro de radiación solar comprende una amplia gama de longitudes de onda entre las que podemos destacar como más significativas desde la óptica climática: los ultravioletas, que comprenden todas aquellas radiaciones con una longitud de onda por debajo de 0,4 micras; el visible entre 0,4 y 0,7 micras; el infrarrojo próximo entre 0,7 y 3 micras; el infrarrojo medio entre 3 y 24 micras, y el infrarrojo lejano superior a 24 micras. Al aplicar la tercera ley de la radiación observamos que la mayor parte de la energía emitida por el Sol se concentra en la banda del espectro comprendida entre las 0,4 y 0,7 micras, mientras que la Tierra emite la mayor cantidad en longitudes de ondas próximas a las 10 micras. Es decir, mientras que la radiación solar es casi toda ella de onda corta, la Tierra emite en onda larga o infrarroja. Este hecho es el fundamental para comprender el calentamiento atmosférico y el denominado efecto de invernadero natural, claves en el balance de radiación y en el origen del posible cambio climático.

El efecto de invernadero natural y el balance de radiación

Del mismo modo que hemos hablado de un espectro de radiación, existe un espectro de absorción según el cual no todas las sustancias absorben la misma cantidad de radiación. De este modo (Gráfico 1), del total de energía solar que llega a la atmósfera en forma de radiación de onda corta sólo el 20% es absorbido directamente por la atmósfera, el 50% llega hasta la superficie terrestre y el 30% es reflejado hacia el exterior. Este 30% es lo que se conoce como albedo y es muy variable en función del tipo de superficie. La superficie terrestre al calentarse emite radiación en la banda del infrarrojo, parte de la cual escapa al espacio exterior a través de las denominadas ventanas de radiación y otra, más del 90%, es retenida por los gases que componen la atmósfera; ésta, a su vez, se convierte en un emisor, devolviendo parte de la radiación recibida hacia la Tierra y otra hacia el espacio exterior.

El papel regulador que ejerce la atmósfera es conocido como el efecto de invernadero natural y es gracias a él que la temperatura media de la Tierra se mantiene en torno a los 15 ºC, frente a los -18 ºC que tendría caso de no existir la atmósfera con las características que presenta actualmente.

Gráfico 1

De los distintos gases que componen la atmósfera los que juegan un papel más activo en la absorción de la radiación terrestre y, por tanto, en el calentamiento atmosférico son el vapor de agua, el dióxido de carbono (CO₂), el metano (CH₄), los halocarburos o CFCs y el óxido nitroso (N₂O), denominados en el argot científico como gases de efecto invernadero (GEI). La mayor parte de ellos tienen su origen en los procesos relacionados con la actividad humana y su evolución y control son claves en la evolución del clima actual, tal y como veremos más adelante.

El clima de la Tierra se mantiene estable debido a que el balance global entre la radiación entrante al sistema Tierra-atmósfera y la saliente se mantiene en equilibrio, lo que depende, como acabamos de ver, tanto de la cantidad de radiación emitida por el Sol como de la cantidad de gases de efecto invernadero existentes en la atmósfera. Si este balance se modificase se producirían cambios sustanciales en las condiciones climáticas actuales.

Felipe Fernández García es Profesor Titular del Departamento de Geografía. Facultad de Filosofía y Letras. Universidad Autónoma de Madrid.

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