El cambio climático y su mitigación. Parte 1

1. PROBLEMÁTICA FÍSICA DEL CAMBIO CLIMÁTICO
1.1 El clima y el sistema climático

Para entender el concepto de “clima” es necesario conocer primero lo que significa el “tiempo” meteorológico. El “tiempo” es una descripción indicativa del estado actual de la atmósfera en una región, que incluye las características que afectan el vivir cotidiano: los valores actuales a nivel de la superficie de variables tales como temperatura, humedad relativa, presión, viento, rafagosidad, nubosidad, precipitación líquida y sólida. Una presentación más completa del “tiempo” incluye descripciones cuantitativas de las estructuras vertical y horizontal de la atmósfera, las que son utilizadas por los meteorólogos en sus análisis profesionales. En un sentido aún más amplio, el “tiempo” es una descripción del estado del sistema climático, el cual se define más abajo.

Es habitual definir el clima de una región como el “tiempo medio” o, con más rigor, como la descripción estadística del tiempo en esa región en términos de la media y la variabilidad de ciertas magnitudes importantes durante períodos de varios decenios (de tres decenios, como lo define la Organización Meteorológica Mundial – OMM). En un sentido amplio, el clima se caracteriza por la descripción estadística del sistema climático entero y no sólo de la atmósfera.

El sistema climático está compuesto principalmente por: a) la atmósfera, b) los océanos, c) las biósferas terrestre y marina, d) la criósfera (hielo marino, cubierta de nieve estacional, glaciares de montaña y capas de hielo a escala continental), y e) la superficie terrestre. Estos componentes actúan entre sí y, como resultado de esa interacción colectiva, determinan el clima de la superficie de la Tierra.

Las interacciones entre éstos componentes se producen mediante flujos de energía de diversas formas, a saber: intercambios de agua en fase gaseosa, líquida y sólida; flujos de otros gases en trazas radiativamente importantes, entre los que figuran el dióxido de carbono (CO2) y el metano (CH4); y el ciclo de nutrientes. Lo que mueve el sistema climático es la entrada de energía solar en forma de radiación (conocida como radiación de onda corta), equilibrada por la emisión de energía en forma de radiación infrarroja (conocida como radiación de onda larga o simplemente “calor”) hacia el espacio. La energía solar es la fuerza conductora más importante de los movimientos de la atmósfera y el océano, de los flujos de calor y agua y de la actividad biológica.

Los componentes del sistema climático inciden en el clima regional y mundial de varias maneras diferentes: a) influyen en la absorción y transmisión de la energía solar y la emisión de energía infrarroja que se devuelve al espacio; b) alteran las propiedades de la superficie y la cantidad y naturaleza de la nubosidad, lo que repercute sobre el clima a nivel regional y mundial; y c) distribuyen el calor horizontal y verticalmente, desde una región hacia otra mediante los movimientos atmosféricos (que se producen en la parte inferior de la atmósfera, denominada tropósfera – de unos diez km de espesor- ) y las corrientes oceánicas.

En su estado natural, los diversos flujos entre los componentes del sistema climático se encuentran, por lo común, muy cerca del equilibrio exacto cuando se integran a lo largo de períodos de uno a varios decenios. En el equilibrio, los flujos entrantes y salientes de cada uno de los componentes del sistema climático son iguales. Por ejemplo, antes de la revolución industrial, la absorción de dióxido de carbono por fotosíntesis estaba en equilibrio con la liberación efectuada por los seres vivos y la descomposición de materia orgánica, como lo demuestran las concentraciones casi constantes de CO2 en la atmósfera durante varios milenios hasta cerca de 1880.

Ahora bien, de un año a otro se pueden producir desequlibrios de signo fluctuante, debidos a la variabilidad natural del sistema climático (p.ej., años Niño, años Niña, años neutros).

Por otra parte, la humanidad está afectando el desenvolvimiento de los procesos climáticos y, por consiguiente, el equilibrio natural del sistema climático, pues perturba, sin interrupción y a escalas regional y mundial, la composición de la atmósfera de la Tierra y las propiedades de la superficie terrestre.

1.2 Perturbación antropogénica de la composición de la atmósfera: gases y aerosoles

La humanidad está alterando la concentración de los gases de invernadero y los aerosoles, que influyen en el clima y, a la vez, son influídos por éste.

1.2.1 Gases de efecto invernadero

Las paredes y techo de un invernadero están hechos de materiales que, por un lado, permiten la entrada de la radiación solar (por ello son transparentes), y por otro, absorben parcial o totalmente la radiación de onda larga o infrarroja que emiten continuamente los cuerpos que están en el interior del invernadero. La radiación absorbida es luego reemitida en todas direcciones. Mediante este proceso, parte de la radiación infrarroja o “calor” queda atrapada dentro del invernadero, y el mayor nivel energético resultante se manifiesta mediante un aumento de temperatura. El balance radiativo, es decir, la diferencia entre los flujos de radiación entrante y saliente, está alterado dentro del invernadero, con respecto al balance original o inalterado que existe fuera del invernadero.

De manera similar, los gases de efecto invernadero (GEI) reducen la pérdida neta de radiación infrarroja hacia el espacio y tienen poco impacto en la absorción de la radiación solar, modificando de este modo el balance radiativo. Esto a su vez hace que la temperatura de la superficie y de la tropósfera sean más altas, lo que se conoce como “efecto invernadero”.

Existe una componente natural de este efecto, causado por los GEI no generados mediante la actividad antrópica, debido a la cual la superficie de la Tierra es mas cálida que lo que sería si toda la radiación infrarroja se perdiera en el espacio exterior; esto permite la vida de plantas, animales y seres humanos, según la conocemos.

Ciertos gases de efecto invernadero (GEI) surgen naturalmente, pero están influenciados directa o indirectamente por las actividades humanas, mientras que otros son totalmente antropogénicos.

Los principales GEI que surgen naturalmente son: vapor de agua (H2O), dióxido de carbono (CO2), ozono (O3), metano (CH4) y óxido nitroso (N2O). Los más importantes grupos de gases de invernadero completamente antropogénicos son: clorofluorocarbonos (CFCs, son los principales responsables del deterioro de la capa de ozono, y eran comúnmente utilizados en refrigeración), hidrofluorocarbonos (HFCs), perfluorocarbonos (PFCs) e hidroclorofluorocarbonos (HCFCs) (a todos los cuales se denomina colectivamente halocarbonos), y las sustancias totalmente fluorinadas, como el hexafluoruro de azufre (SF6).

El vapor de agua es el mayor contribuyente al efecto invernadero natural y es el que está más directamente vinculado al clima y, por consiguiente, menos directamente controlado por la actividad humana. Esto es así porque la evaporación depende fuertemente de la temperatura de la superficie (que casi no es modificada por la actividad humana, si consideramos grandes extensiones), y porque el vapor de agua atraviesa la atmósfera en ciclos muy rápidos, de una duración por término medio de uno cada ocho o nueve días.

Por el contrario, las concentraciones de los demás gases de invernadero están sujetas a la influencia fuerte y directa de la emisiones asociadas con la quema de combustibles fósiles, algunas actividades forestales y la mayoría de las agrícolas, y la producción y el empleo de diversas sustancias químicas.

Excepto el ozono, todos los GEI directamente influidos por las emisiones humanas están bien mezclados en la atmósfera, de forma tal que su concentración es casi la misma en cualquier parte y es independiente del lugar donde se produce.

El ozono también difiere de los demás GEI porque no se emite directamente hacia la atmósfera, sino que es fabricado en la atmósfera por reacciones fotoquímicas en las que participan otras sustancias, denominadas “precursores” (óxidos de nitrógeno, hidrocarburos, etc.), que sí se emiten directamente.

En lo que respecta a los procesos de eliminación, todos los GEI, excepto el dióxido de carbono, se transforman en buena parte, a través de reacciones químicas o fotoquímicas dentro de la atmósfera. De modo diferente, el dióxido de carbono efectúa ciclos continuos entre varios “reservorios” o depósitos de almacenamiento temporales (atmósfera, plantas terrestres, suelos, aguas y sedimentos de los océanos).

Tanto las fuentes de los GEI naturales como los procesos de eliminación de todos los GEI están influenciados por el clima, y por lo tanto se alteran debido a un cambio climático.

1.2.2 Aerosoles

Se denominan aerosoles a las partículas diminutas en suspensión en el aire. Éstos revisten gran importancia por su impacto sobre la radiación solar, y tienen casi siempre un efecto de enfriamiento. Influyen sobre el clima, sobre todo porque reflejan hacia el espacio una parte de la radiación solar incidente (efecto directo), y regulan, hasta cierto punto, la nubosidad y las propiedades ópticas de las nubes (efecto indirecto). También absorben una cierta cantidad de radiación infrarroja.

Frente a la magnitud de la emisión de GEI antropogénicos, los aerosoles generados por acción antrópica ocasionan un impacto relativamente menor sobre el clima.

Los aerosoles se producen natural y artificialmente; entre los naturales se encuentran la sal marina, el polvo y las partículas volcánicas, mientras que los artificiales resultan de la quema de biomasa y combustibles fósiles, entre otras fuentes.

Algunos aerosoles, como el polvo, se emiten directamente hacia la atmósfera. Pero la mayoría no se emiten directamente sino que se fabrican a partir de la transformación química de los precursores.

Todos los aerosoles troposféricos tienen un tiempo de vida corto en la atmósfera, pues la lluvia los remueve rápidamente, barriéndolos hacia la superficie. Debido a que el régimen de precipitaciones varía mucho de una región a otra, y a que la intensidad de las fuentes de emisión también es muy diferente en distintas regiones, la cantidad de aerosoles en la atmósfera varía mucho entre las diferentes zonas planetarias.

El clima influye en la naturaleza, la cantidad y la distribución de los aerosoles atmosféricos.

1.3 El efecto invernadero antropogénico y sus consecuencias

Las actividades humanas, cada vez más demandantes de recursos de todo tipo, han comenzado a comprometer al recurso Clima en la escala global. Está comprobado que estas actividades están aumentando la concentración de los gases que intensifican el efecto invernadero de la atmósfera.

Una parte significativa (entre el 25 y 45%) del dióxido de carbono introducido por el hombre en la atmósfera ha sido absorbida por el océano. Es importante conocer el rol del océano en la regulación del contenido de CO2 atmosférico en las próximas décadas. Los mecanismos mediante los cuales se produce la absorción no son bien conocidos. Sin embargo, es posible identificar al menos la utilización por parte del fitoplancton y otros componentes del ciclo del carbono inorgánico oceánico, así como la redistribución y almacenamiento del carbono a través de las corrientes oceánicas.

La temperatura del planeta se ha incrementado en el último siglo cerca de 0,5°C, existiendo un creciente consenso científico de que al menos buena parte de este aumento es atribuible al efecto invernadero de origen antropogénico. Si el ritmo de crecimiento de las emisiones continúa sin ningún tipo de limitación, se estima que para el año 2025 la temperatura media del planeta se incrementaría en 1°C y para fines del próximo siglo en 3°C. Los incrementos de la temperatura no serán homogéneos sobre el planeta, pudiendo ser bastante mayores en algunas regiones. Como consecuencia de ello, todo el sistema climático se vería alterado, modificándose las precipitaciones medias en muchas regiones.

A largo plazo, la Tierra debe liberar al espacio igual cantidad de energía que la recibida por radiación solar (30% de ésta se refleja al espacio exterior y 70% se absorbe) para mantener la temperatura. Ante la acción antrópica sostenida desde el comienzo de la era industrial y el consiguiente efecto invernadero, el sistema climático debe readaptarse al excedente de energía. Cabe acotar que un 2% de energía en exceso equivale al consumo y quema de 3 millones de toneladas de petróleo por minuto.

De los gases de efecto invernadero, el CO2 es el responsable del 60% del efecto invernadero inducido, el CH4 del 20% (tiene un poder de calentamiento 30 a 60 veces mayor que el CO2, aunque tiene un tiempo de vida media corto en comparación con los otros gases) y N2O, CFC, HFC, PFC, HCFC, SF6 del 20%. Desde 1850 a la fecha el incremento del CO2 ha sido de un 30%, mientras que el del N2O de un 15%.

Según cálculos del IPCC (Panel Intergubernamental de Expertos en Cambio Climático) las emisiones de CO2 se duplicarán para el 2050 con lo cual:

• la temperatura media subirá entre 1°C y 3,5°C;
• el nivel del mar subirá entre 15 y 95 cm (¡la península de Ross en la Antártida es ahora una isla!);
• los glaciares de montaña desaparecerán (los patagónicos serán los más persistentes);

se agudizarán los fenómenos climáticos extremos y las pestes. Para recordar sólo algunos de los casos ocurridos en los últimos dos años, mencionemos el huracán Mitch, que ha azotado a Centroamérica, y el fenómeno de El Niño (el más intenso en 150 años), el cual ha propiciado, por una parte, los incendios favorecidos por las sequías, que causaron estragos en Indonesia y la región amazónica, y, por otra, las devastadoras inundaciones en la Argentina y China; la “corriente en chorro” (que regula el clima del planeta) se desplazará hacia el Sur; variará la agricultura mundial. Las mesetas heladas de Canadá y Siberia se descongelarán, con lo cual habrá nuevas tierras de cultivo. Argentina y Estados Unidos deberán cambiar las características genéticas de la producción. China y Europa también deberán hacerlo debido al irregular patrón de lluvias. Australia seguirá más o menos como ahora; habrá un desfasaje de las zonas climáticas, corriéndose entre 150 – 550 km hacia los polos.

Un cambio climático global de la magnitud y velocidad previstas podría provocar alteraciones importantes en la biósfera conduciendo a migraciones y extinciones de numerosas especies y a un aumento significativo del nivel del mar. Estos cambios afectarían también a las actividades humanas en general y muy particularmente a las que son críticamente dependientes del clima, como las agropecuarias y la generación de hidroelectricidad. El clima de la Argentina ha mostrado una gran susceptibilidad a los cambios globales de la circulación atmosférica en el pasado reciente, siendo incluso muy posible que el mismo ya esté siendo afectado por el fenómeno del calentamiento global. En consecuencia, dada la estructura productiva del país, los estudios sobre esta problemática adquieren un claro valor estratégico.

Fuente: Secretaría de Ambiente y Desarrollo Sustentable