El Cambio Climático: causas y consecuencias

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1.1.- Introducción Recordar la controversia del año 2000: último del siglo XX y primero del XXI

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Desde la antigüedad es bien conocido el fenómeno del enfriamiento extraordinario que sufre la Tierra por la noche, en los desiertos y otros lugares en los que no hay vegetación, y hay una marcada escasez de agua líquida y humedad en el aire. Pero, a pesar de que ese fenómeno debe ser evidente, tanto para los habitantes de esas zonas, como para los viajeros, exploradores, etc., no hay noticias de que este conocimiento se haya transmitido por escrito a lo largo de la Historia. Por otro lado, es bien sabido desde antiguo que el vidrio es transparente para la luz, pero no para el calor radiado. Por este motivo, los invernaderos se han construido desde siempre con paredes y techo de vidrio, que permiten el paso hacia el interior de la luz del Sol, pero impiden el paso desde el interior hacia fuera del calor radiado.

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Fourier formaba parte del grupo de científicos que acompañaron a Napoleón en su campaña de Egipto, y vivió varios años en esa región. Llegó a ser nombrado Gobernador de Egipto, y es muy probable que tuviese una experiencia de primera mano del enfriamiento extraordinario que se experimenta en las zonas desérticas, como se ha explicado. Escribió que la cuestión de la temperatura global es uno de los asuntos más notables e interesantes de la ciencia, y uno de los más difíciles de tratar. A pesar de su elevada capacidad como matemático, no pudo adelantar gran cosa en un estudio cuantitativo de este fenómeno.

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Tyndall expresaba sus resultados en una florida prosa victoriana: “El vapor de agua constituye una manta más necesaria para la vida vegetal de la Gran Bretaña que las ropas lo son para el hombre. Elimínese el acuoso vapor del aire durante una sola noche de verano, y el sol se elevaría sobre una isla presa del férreo abrazo del hielo”.

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El conocimiento que se ha ido adquiriendo sobre el “efecto de invernadero” nos permite ahora afirmar que es imprescindible para el sostenimiento de la vida en la Tierra. Sin el “efecto de invernadero”, la temperatura media en la Tierra sería unos 32 ºC inferior a la actual, es decir, unos – 17 ºC.

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En 1814 J. v. Fraunhofer descubre el espectro de la luz solar, y a partir de esa fecha un elevado número de físicos trabaja en la búsqueda de una explicación del fenómeno. Entre ellos podemos citar a W. H. Wollaston, G. Kirchhoff, R. Bunsen, A. J. Ångström, etc.

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También establecieron la ley fundamental de la espectrometría que dice: "cada elemento tiene propiedades específicas en lo que respecta a la luz que emite", y demostraron la reversibilidad de las líneas de emisión y absorción, es decir, "en el espectro, un elemento absorbe la luz en la posición exacta de las líneas que ese elemento pueden emitir". La figura 3 muestra gráficamente el experimento que demostraba la reversibilidad de las líneas de emisión y absorción. Una vez que este fenómeno queda bien explicado, se convierte en una herramienta muy importante en el estudio de la materia, tanto de los elementos existentes en la Tierra, como de los constituyentes del Sol y otras estrellas. Este trabajo abrió el camino para la espectroquímica atómica y anunció el advenimiento de la física moderna. Sin estos fundamentos, no sería posible el desarrollo posterior en el campo de la absorción de energía térmica por los gases, y la explicación cabal del efecto de invernadero

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Este descubrimiento de las líneas de absorción muestra la forma en que los gases pueden absorber la energía radiante emitida por cualquier cuerpo, es decir, absorben la energía correspondiente a unas frecuencias perfectamente definidas, pero no a otras. En el caso que nos ocupa, explica la forma en que los gases de efecto invernadero pueden absorber la energía que emite la Tierra hacia el exterior, que corresponde a una frecuencia en el rango del infrarrojo. La radiación infrarroja incide sobre una molécula del gas de efecto invernadero, y es absorbida, provocando efectos de vibración y desplazamiento interno de los átomos constituyentes. Casi de forma instantánea, esta energía absorbida es emitida en forma de radiación también infrarroja. En la figura 6 se presenta gráficamente este fenómeno.

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Véanse en la figura 10 las bandas de absorción de los diferentes gases de efecto de invernadero, en las condiciones reinantes en las capas bajas de la atmósfera. Es evidente el solapamiento que se da entre el CO2 y el vapor de agua

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La energía que llega al suelo procedente del Sol está compuesta por una mezcla de longitudes de onda, ver figura 5, de las cuales las más abundantes corresponden a longitudes de onda cortas (es decir, radiaciones de mayor energía), abarcando desde la luz visible y llegando incluso a los ultravioletas, en concreto, desde aproximadamente 0,2 μm hasta 4,0 μm). En este trayecto del viaje, las radiaciones no son absorbidas por los gases de efecto invernadero. En su interacción con el suelo, algunas radiaciones se reflejan directamente hacia el exterior, y por tener longitud de onda más corta, no son absorbidas por los gases de efecto invernadero. Pero la mayor parte de las radiaciones incidentes se transforman en energía de longitud de onda más larga (infrarroja, aproximadamente desde 4,0 μm hasta unas 100 μm), ver figura 5, que es emitida hacia la atmósfera, y que como veremos a continuación, son parcialmente absorbidas por lo gases de efecto invernadero.

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Las plantas toman el CO2 de la atmósfera y lo fijan en sus tejidos. Pasa al suelo, donde se combina con H2O, para formar ácido carbónico (H2CO3). Este ácido meteoriza los carbonatos y silicatos de las rocas, y se originan iones bicarbonato (HO3-), Calcio (Ca++) y sílice disuelta (SiO2). Estos productos llegan transportados por los ríos a los mares, cuya fauna sintetiza nuevamente CaCO3y libera CO2, que vuelve a la atmósfera. La meteorización de las rocas carbonatadas no supone una pérdida neta del CO2 atmosférico, porque cuando los iones bicarbonato y calcio producidos durante la meteorización también se combinan para producir carbonato cálcico en los mares, en estas reacciones solo la mitad del CO2 de la atmósfera vuelve a ella, dando como resultado una pérdida neta del CO2 atmosférico. El equilibrio se restablece en el manto terrestre, donde el CaCO3 y el SiO2 se calientan y se produce silicato cálcico y CO2, que retorna a la atmósfera mediante el vulcanismo. Este ciclo se completa en millones de años, y hasta 1850 había depositado en la atmósfera unas 290 ppm (0,029 %).

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Basándose en los conocimientos mostrados anteriormente sobre la absorción de energía radiante por los gases, realizó un inmenso trabajo de cálculo manual a fin de determinar el efecto de los componentes atmosféricos en la absorción del calor, en la línea de Fourier y Tyndall, pero ya con resultados cuantitativos.

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En 1914 Milutin Milankovitch publicó la primera versión de una teoría que es ampliamente aceptada en la actualidad, y que explica que el origen principal de las glaciaciones reside probablemente en la fluctuación de la inclinación del eje de la Tierra, la fluctuación de la excentricidad de la órbita de la Tierra, y la rotación de la línea de ápsides

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Esto es evidente, teniendo en cuenta que el agua no puede estar en forma líquida por debajo de los 0 ºC, temperatura que se alcanza de forma natural hacia los 5.000 metros de altitud (ver figura 11), y la tensión de vapor del agua a esa temperatura es bajísima. Vamos a ver que implicaciones tiene este fenómeno en la explicación del efecto de invernadero.

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En ¡1930! E. O. Hulburt y otros científicos hallaron errores de concepto muy graves en el experimento de Ångström, que invalidaban los resultados ya citados. En concreto, el aspecto más importante que se había pasado por alto era que la atmósfera no se comporta como una capa de composición uniforme con la altura; el CO2 (es un gas) tiene una distribución casi uniforme, pero el vapor de agua (es un vapor) va disminuyendo de forma progresiva, de forma que desaparece virtualmente a grandes alturas.

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La energía que llega al suelo procedente del Sol está compuesta por una mezcla de longitudes de onda, ver figura 5, de las cuales las más abundantes corresponden a longitudes de onda cortas (es decir, radiaciones de mayor energía), abarcando desde la luz visible y llegando incluso a los ultravioletas, en concreto, desde aproximadamente 0,2 μm hasta 4,0 μm). En este trayecto del viaje, las radiaciones no son absorbidas por los gases de efecto invernadero. En su interacción con el suelo, algunas radiaciones se reflejan directamente hacia el exterior, y por tener longitud de onda más corta, no son absorbidas por los gases de efecto invernadero. Pero la mayor parte de las radiaciones incidentes se transforman en energía de longitud de onda más larga (infrarroja, aproximadamente desde 4,0 μm hasta unas 100 μm), ver figura 5, que es emitida hacia la atmósfera, y que como veremos a continuación, son parcialmente absorbidas por lo gases de efecto invernadero.

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La energía que llega al suelo procedente del Sol está compuesta por una mezcla de longitudes de onda, ver figura 5, de las cuales las más abundantes corresponden a longitudes de onda cortas (es decir, radiaciones de mayor energía), abarcando desde la luz visible y llegando incluso a los ultravioletas, en concreto, desde aproximadamente 0,2 μm hasta 4,0 μm). En este trayecto del viaje, las radiaciones no son absorbidas por los gases de efecto invernadero. En su interacción con el suelo, algunas radiaciones se reflejan directamente hacia el exterior, y por tener longitud de onda más corta, no son absorbidas por los gases de efecto invernadero. Pero la mayor parte de las radiaciones incidentes se transforman en energía de longitud de onda más larga (infrarroja, aproximadamente desde 4,0 μm hasta unas 100 μm), ver figura 5, que es emitida hacia la atmósfera, y que como veremos a continuación, son parcialmente absorbidas por lo gases de efecto invernadero.

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Si se emite más gas de efecto invernadero, por ejemplo CO2, a la atmósfera, las capas superiores de ésta, que tienen una densidad (y presión) muy bajas, dejan escapar la radiación térmica procedente de las capas inferiores, pero también absorberán más radiación procedente de las capas inferiores. De forma que las capas superiores ascenderán aún más, haciéndose más frías y radiando menos energía. De esta forma se produce un desequilibrio radiativo en la Tierra, debido a que se recibe más energía de la que se emite (de hecho, es nuestra situación actual). Debido a que las capas superiores radian parte de la energía hacia el suelo, las capas inferiores hasta el suelo se calentarán. Este desequilibrio radiativo se mantiene hasta que las capas superiores alcanzan una temperatura suficiente para radiar hacia el suelo tanta energía como la que recibe el planeta, alcanzándose de nuevo un equilibrio radiativo entre la energía que se recibe en la Tierra, y la que radia hacia el espacio, pero ahora a una temperatura superior a la anterior. Además, este fenómeno es independiente de lo que ocurra en la capas inferiores de la atmósfera, por lo cual no importa que, por ejemplo el CO2, esté saturado de energía y no pueda absorber más energía. La figura 10 muestra el balance completo de la energía involucrada en el efecto invernadero, expresada en % de la energía recibida del Sol.. La lógica de este proceso ya fue claramente explicada por John Tyndall en 1862, con las siguientes palabras: “Al igual que una presa construida sobre un río produce un aumento local de la profundidad local de la corriente, la atmósfera, situada como una barrera frente a los rayos terrestres (infrarrojos), produce un aumento local de la temperatura de la superficie de la Tierra”. Todos estos conocimientos son fundamentales para poder explicar el efecto invernadero sin contradicciones, aunque no es muy común encontrarse con una explicación completa.

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Figura 12.- Balance energético del efecto de invernadero

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En 1987, una muestra procedente de la Antártida central mostró que en los últimos 400.000 años, el CO2 ha disminuido a 180 partes por millón (ppm) durante los períodos glaciales más extremos, y subió hasta las 280ppm en las etapas más cálidas, pero esta cifra no había sido superada ninguna vez. En esos momentos, en el exterior del Laboratorio el aire contenía unas 350ppm de CO2, que es un valor sin precedentes en casi medio millón de años. Ver estos datos en la figura 13.

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En las figuras 14 y 15 podemos ver los gráficos que muestran el calentamiento experimentado desde 1870, y la evolución de la cantidad de CO2, así como la cantidad de Carbono producido por la deforestación y el cambio de uso de los terrenos desde 1850. Debe quedar perfectamente claro que hasta 1870, la temperatura media se debía a la existencia del efecto invernadero “natural”, pero que desde esa fecha el incremento de temperatura se debe al efecto de invernadero “forzado”.

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Pero mientras muchos científicos siguen descubriendo evidencias del efecto invernadero “forzado”, y del calentamiento que se está produciendo, otros señalan a los diversos procesos que inciden en el clima mundial. Volcanes, por ejemplo; la erupción del volcán Monte Pinatubo en Filipinas en 1991, envió a la atmósfera unos 20 millones de toneladas de dióxido de azufre en forma de partículas y aerosoles que refractan la luz solar al espacio, dando lugar a un enfriamiento global de unos 0.5 ºC un año después. Los científicos ahora creen que el calentamiento experimentado a principios del siglo XX puede explicarse en gran medida por la falta de actividad volcánica en esa época. Las variaciones en la intensidad del sol también se han señalado como motor del cambio climático. Según Joanna Haigh en el Imperial College de Londres, cerca de un tercio del calentamiento desde 1850 se explica por la actividad solar. La identificación de los diferentes contribuyentes al calentamiento ha sido aprovechada por una minoría que afirma que el calentamiento global está impulsado mucho más por la propia naturaleza que por la actividad humana, con la consiguiente controversia aún no resuelta completamente.

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Uno de los efectos más ostensibles, descubierto en los años cuarenta, es la fusión de los hielos del Ártico. La figura 16 muestra la evolución de los hielos del Ártico entre 1979 y 2005.

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Uno de los efectos más ostensibles, descubierto en los años cuarenta, es la fusión de los hielos del Ártico. La figura 16 muestra la evolución de los hielos del Ártico entre 1979 y 2005.

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Uno de los efectos más ostensibles, descubierto en los años cuarenta, es la fusión de los hielos del Ártico. La figura 16 muestra la evolución de los hielos del Ártico entre 1979 y 2005.

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La explicación que sigue se basa en lo dicho en los puntos 1.4 y 1.6 acerca de los mecanismos de absorción de energía por lo gases, y la explicación detallada del efecto de invernadero. Vamos a suponer que el planeta Tierra no tuviese atmósfera de ningún tipo. En esas circunstancias, no habría ningún tipo de efecto de invernadero, y la temperatura media sería unos 33 ºC inferior a la actual (la temperatura media sería aproximadamente -16 ºC). El clima sería similar al del planeta Marte, y la vida sería prácticamente imposible, no solamente por la ausencia de oxígeno, sino por que las temperaturas serían excesivamente frías para la existencia de agua líquida en amplias áreas de la Tierra.

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Por lo tanto, debe quedar muy claro que cuando hablamos en la actualidad de los gases de efecto invernadero, y su influencia en el clima de la Tierra, hablamos del efecto invernadero “forzado”, puesto que es el efecto que puede desequilibrar el clima respecto de las condiciones a las que nos había llevado el efecto invernadero “natural”, y provocar grandes cambios

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Entre los primeros, tenemos la cantidad de energía que recibimos directamente del Sol, la disposición relativa de la Tierra y el Sol, y la presencia de polvo en el espacio entre la Tierra y el Sol. Entre las segundas, podemos resaltar la latitud geográfica, la altitud del lugar, la orientación del relieve con respecto a la incidencia de los rayos solares o a la de los vientos predominantes, las corrientes oceánicas y la continentalidad, que es la distancia al océano o al mar. Además, hay fenómenos de la circulación oceánica global, tales como la Corriente del Golfo, “El Niño / La Niña”, la Corriente del Humboldt, la Corriente de Labrador, etc.

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La evolución de los elementos del clima, es decir, la temperatura, la humedad, la presión, los vientos y las precipitaciones a lo largo del tiempo tiene un carácter no lineal, es decir, las causas y los efectos no son proporcionales. Por otro lado, se dan interacciones entre las causas de fluctuación, de forma que el efecto correspondiente a una causa sirve de causa a otro efecto. Algunas de las interacciones conforman las denominadas retroalimentaciones, que pueden ser positivas y negativas

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Para hacernos una idea aproximada de la enorme complejidad del clima, presentamos en la figura 27 las retroalimentaciones principales que se dan entre los elementos del clima. Esta figura nos permite ver la enorme dificultad que supone la simulación del clima, puesto que cada una de estas retroalimentaciones puede dar lugar a una deriva caótica que se irá transmitiendo al resto de retroalimentaciones.

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En estas circunstancias, la evolución en el tiempo de los elementos del clima se hace caótica (en el sentido que damos aquí a la palabra, caótico significa impredecible en un plazo superior a unos pocos días), y se hace también extraordinariamente sensible a las condiciones iniciales. Por lo tanto, diferencias imperceptibles en las condiciones iniciales dan lugar a diferencias inmensas en los resultados observables en períodos de tiempo no muy largos. La consecuencia de todo esto es que no es posible predecir con exactitud las condiciones finales que un elemento del clima va a alcanzar en un período de tiempo determinado, a partir de unas condiciones iniciales determinadas

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A su vez, los cambios en el clima afectarán a los patrones de crecimiento de la vegetación. Por ejemplo, los bosques que requieren condiciones relativamente frescas pueden no ser capaces de adaptarse al calentamiento relativamente rápido que está previsto para las áreas interiores de los continentes.

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La figura 23 muestra los gráficos de la evolución de la temperatura global, el aumento medio del nivel del mar, y la reducción de la superficie cubierta de nieve en el hemisferio Norte, entre los años 1850 y 2005. La fuente de estos datos es el IPCC, y tienen una presentación más condensada que los de la figura 9. También es posible observar algunas correcciones debidas a la mejora de conocimiento experimentada desde los años ochenta.

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La figura 24 muestra la evolución de la temperatura global en el período 1970 a 2004, pero con referencia a diferentes zonas geográficas de la Tierra. La fuente de este gráfico es el IPCC, y muestra que la inmensa mayoría de las zonas geográficas han aumentado su temperatura en el período analizado. Con toda seguridad podemos decir que el mayor esfuerzo concertado para reducir las emisiones mundiales se ha concretado en el Protocolo de Kyoto. Desde que se inició su ratificación en 1997, más de 100 países han adoptado el protocolo, que por primera vez exige el compromiso de reducir las emisiones de seis gases de efecto invernadero

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Otro efecto del cambio climático consiste en la elevación de los océanos, provocada por: Fusión de los hielos situados en las tierras emergidas Aumento de volumen de las aguas por el aumento de la temperatura de las aguas. La figura 17 muestra la estimación efectuada para 2100 del efecto en la línea de costa motivado por la elevación del nivel de las aguas.

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La figura 18 muestra el aumento previsto de la transmisión de la malaria, provocado por el aumento de la temperatura global, que facilitará la supervivencia del mosquito vector de la enfermedad en latitudes más altas

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Esto significa que cuando se trata del efecto invernadero, dos más dos no son igual a cuatro. Si fuera posible eliminar todas las formas de vapor de agua de la atmósfera, excepto las nubes, sólo se absorbería un 40% menos de todas las frecuencias de infrarrojos. Si eliminásemos las nubes y todos los demás gases de efecto invernadero, pero conserváramos solo el vapor de agua, éste por sí solo todavía absorbería aproximadamente el 60% de la energía en el infrarrojo que se absorbe en la actualidad. Por el contrario, si solo se elimina el CO2 de la atmósfera, sólo se absorbería un 15% menos de energía en el infrarrojo. Si el CO2 fuera el único gas de efecto invernadero, se absorbería el 26% de la energía en el infrarrojo de la que actualmente es absorbida por la atmósfera.

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Dicho de otro modo, no hay límite a la cantidad de lluvia que pueda caer (la lluvia retira vapor de agua de la atmósfera), pero hay un límite a la cantidad adicional de CO2 que los océanos y otros sumideros pueden absorber. Por supuesto, el CO2 no es el único gas de efecto invernadero emitido por los seres humanos, y muchos, como el metano, son gases de efecto invernadero mucho más potentes en términos de absorción de infrarrojos por molécula.

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Los cambios en las nubes podrían conducir a una mayor amplificación del calentamiento, o a una reducción, ya que hay una gran incertidumbre acerca de este punto. Lo cierto es que, en la jerga de la ciencia del clima, el vapor de agua es el resultado de una retroalimentación, pero no un forzamiento. A pesar de todo lo que se indicado, hay que reconocer que el informe de IPCC, ver figuras 11 y 16, incluye los efectos del forzamiento radiativo de los aerosoles, con una incertidumbre tan grande que hace que el balance total de energía pueda ir de 0,5 hasta 2,5 w/m2. Esta amplitud hace pensar a algunos investigadores que es necesario continuar con las investigaciones, a fin de mejorar la fiabilidad de la predicción del modelo a un horizonte temporal de 90-100 años.

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Esta clase de razonamiento es cosa normal en la actividad científica desde hace muchos años, y por lo tanto nos permite juzgar con otra luz los resultados de Callendar de 1938 (ver punto 1.7). Sus resultados probablemente fueron considerados poco significativos, por faltarles el apoyo estadístico, y no provocaron una reacción entusiasta en el campo científico. ¿Qué resultados habría obtenido Callendar si hubiese nacido 30 años más tarde, y sus estudios se hubiesen referido al período 1925-1975?. Con frecuencia se discuten cuestiones como la siguiente: ¿Qué explicación puede tener la evolución de las temperaturas experimentadas en los últimos 4 años, a pesar de que el efecto invernadero “forzado” sigue actuando?, ¿porqué se ha producido este “enfriamiento”?. En la figura 25 podemos ver los últimos datos proporcionados por UCR (Universidad East Anglia).

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Podemos volver a cometer el error de tratar de obtener información “a simple vista” de un gráfico. Hay factores que influyen en el clima, señalados anteriormente, que tienen un grado de influencia similar al del efecto invernadero “forzado”, y, por lo tanto, dependiendo de la situación particular de cada uno de esos factores, y de sus interacciones y retroalimentaciones, puede suceder que el efecto de invernadero “forzado” quede enmascarado.

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La Tierra tiene una historia que se remonta a los 4.500.000.000 años, y su atmósfera ha experimentado enormes variaciones de composición, con las correspondientes variaciones de temperatura. El gráfico muestra la evolución de los gases de efecto invernadero, desde prácticamente el origen de la Tierra, y parece que las temperaturas deben sido muy elevadas.

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La Tierra tiene una historia que se remonta a los 4.500.000.000 años, y su atmósfera ha experimentado enormes variaciones de composición, con las correspondientes variaciones de temperatura. El gráfico muestra la evolución de los gases de efecto invernadero, desde prácticamente el origen de la Tierra, y parece que las temperaturas deben sido muy elevadas.

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Las fuentes de datos son los registros históricos, que como puede verse en la figura 39, llegan hasta aprox. 1850. Dado que en el pasado, las estaciones tenían diseños variados, y la técnica de toma de datos era también muy variable, se ha realizado un inmenso trabajo de normalización de los datos, a fin de conseguir un conjunto de datos fiable. Estos datos se han publicado en un sistema “peer review”, y se pueden consultar en Global Historical Climatology Network (Peterson and Vose, 1997 and 1998), United States Historical Climatology Network (USHCN) data, y SCAR (Scientific Committee on Antarctic Research). Además de las medidas realizadas en estaciones terrestres, desde hace algunas décadas se incluyen los datos de medidas de temperatura estratosférica y troposférica realizadas por satélites

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias Núm. Tema 1.- Efecto de invernadero – Perspectiva histórica 1.1.- Introducción - Bibliografía 1.2.- Desde la antigüedad hasta finales del siglo XIX 1.3.- Descubrimientos en espectroscopia 1.4.- Absorción de energía por los gases 1.5.- Investigaciones de Svante Arrhenius (finales del siglo XIX) 1.5.1.- Controversia Arrehnius - Ångström (comienzos siglo XX) 1.6.- Investigaciones durante los años treinta del siglo XX 1.6.1.- Explicación del efecto de invernadero 1.6.2.- Efecto de un aumento de gases de “efecto invernadero” (GEI) 1.7.- Investigaciones de G. S. Callendar 1.8.- Años cincuenta del siglo XX 1.9.- Años sesenta del siglo XX 1.10.- Años setenta del siglo XX 1.11.- Años ochenta del siglo XX 1.12.- Evidencias del cambio climático 2.- Efecto de invernadero “natural” e “intensificado” 3.- El tiempo y el clima (modelos predictivos) 3.1.- El clima futuro - Predicciones UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias Núm. Tema 4.- Controversias del cambio climático 4.1.- El CO2 no es el factor más importante del efecto invernadero, sino el vapor de agua 4.2.- Los gráficos no muestran una tendencia definida. Hay pocos datos para poder sacar conclusiones 4.3.- Los incrementos de temperatura experimentados han sido muy pequeños, de solo unas pocas décimas de grado 4.4.- No se notan los efectos del hipotético cambio climático en las temperaturas actuales 4.5.- Ha habido épocas en las que la cantidad de CO2 ha sido superior a la actual – Confusión de las escalas temporales 4.6.- ¿Qué fiabilidad tienen los datos que proporciona el IPCC? – El sistema “peer reviewed” 5.- Resumen final UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.1.- Introducción Por los medios de comunicación circula una cantidad enorme de información relacionada con el clima, el efecto invernadero y los cambios climáticos. El cariz de la información que se transmite es abrumador: Corremos el peligro de acabar con las bases de nuestro sistema de vida. Por otro lado, mucha de esa información es superficial, poco científica, cuando no claramente sesgada. Preguntas legítimas que nos podemos hacer: ¿Qué es realmente el llamado efecto de invernadero ¿Cómo hemos llegado a esta situación? ¿Porqué no se hablaba de estos asuntos hace 30 o 40 años? ¿Qué grado de conocimiento tenemos respecto del calentamiento inducido?. ¿Es fiable este conocimiento? ¿Qué puede llegar a ocurrir si no se hace nada? ¿Se han tomado medidas efectivas para contrarrestar los efectos negativos del efecto invernadero?, etc. Volver a Índice 1 de 5 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.1.- Introducción La historia del desarrollo de las ideas acerca del efecto invernadero, y los cambios climáticos que éste induce en la Tierra, no es cosa de ahora: se remonta a los comienzos del siglo XIX. No es una historia de desarrollo lineal; no ha habido un aumento progresivo del conocimiento: está repleta de sucesos contradictorios, avances muy importantes, errores clamorosos y sonoros fracasos. No es de extrañar que la población en general y los poderes políticos hayan tardado muchos años en comprender la importancia y trascendencia decisivas de los fenómenos involucrados. Podemos decir que el desarrollo del conocimiento sobre el efecto invernadero y sus efectos en el clima, corre paralelo al desarrollo de los conocimientos científicos existentes en una época determinada. Ambos desarrollos se han ido produciendo de forma no solo paralela, sino de forma íntimamente entrelazada. Volver a Índice UPTC 10-08-2010 2 de 5

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.1.- Introducción Figura 1.- El efecto de invernadero como causa del cambio climático Volver a Índice 3 de 5 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.1.- Introducción El esquema de la figura 1 muestra las relaciones que existen entre el efecto de invernadero, el calentamiento global, y los efectos de éste, que podemos englobar en la expresión “Cambio Climático”, y que son: meteorológicos, en la biosfera y geofísicos. Podría parecer intuitivo y apropiado comenzar mostrando los efectos patentes del cambio climático (las “evidencias”), y explicar sus causas, es decir, el calentamiento global. No obstante, el desarrollo histórico de las ideas en estos campos se ha producido en sentido contrario. Por lo tanto, comenzaremos mostrando el desarrollo de las ideas acerca del efecto de invernadero, para continuar con el desarrollo de las ideas acerca del calentamiento global, y finalizaremos mostrando las evidencias del cambio climático. Volver a Índice 4 de 5 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.1.- Introducción - Bibliografía Estas notas se han preparado para un público con un nivel de bachillerato, pero la formación de una bibliografía sobre estos asuntos, que ofrezca solvencia científica, tiene que estar compuesta por un fondo de textos de ciencia general, y textos específicos. En el primer grupo hay que incluir: - Un texto de física que abarque la termodinámica general, espectroscopia, absorción de energía por lo gases, mecánica de los gases, etc. Un texto de estadística general, que trate de forma específica las series temporales. En el segundo grupo hay que incluir: Un texto de climatología Textos de divulgación. Se recomienda: “La Tierra herida”, de M. Delibes - Entre los numerosos blogs y webs dedicadas a la discusión y divulgación de estos asuntos se recomienda: www.realclimate.com Volver a Índice 5 de 5 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.2.- Desde la antigüedad hasta finales del siglo XIX Volver a Índice Un enigma bien conocido desde la antigüedad: el enfriamiento extraordinario que sufre la Tierra por la noche, en los desiertos y otros lugares en los que no hay vegetación, y hay una marcada escasez de agua líquida y humedad en el aire. Ese fenómeno lo sufren tanto los habitantes de esas zonas, como los viajeros, exploradores, etc., pero no hay noticia de que se haya intentado dar una explicación a lo largo de la Historia, hasta comienzos del siglo XIX. En un punto del Sahara se han registrado en un mismo día temperaturas entre – 0,5 ºC y + 37,5 ºC 1 de 12 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.2.- Desde la antigüedad hasta finales del siglo XIX En 1824 Jean Baptiste Joseph Fourier (el gran matemático del desarrollo en serie y de la función transformada que llevan su nombre, etc), publica un estudio titulado "Observaciones generales sobre la temperatura del globo terrestre y los espacios planetarios“. Describía una invisible cúpula de gas que rodea la Tierra y ayuda a mantenerla caldeada conservando el calor recibido del Sol, evitándose así el enfriamiento nocturno exagerado. Pero, ¿que pasa en los desiertos para que se produzca ese enfriamiento tan notable?. Volver a Índice 2 de 12 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.2.- Desde la antigüedad hasta finales del siglo XIX En 1862, el científico irlandés John Tyndall (fue uno de los científicos experimentales más importantes de su época) describió de forma intuitiva la clave de lo que, andando el tiempo, se llamaría “efecto de invernadero”. Había descubierto en su laboratorio que ciertos gases, entre ellos el vapor de agua y el CO2 eran opacos a lo que entonces se llamaba “rayos caloríficos”. Relacionó, de forma meramente cualitativa, el freno al enfriamiento de la atmósfera con la presencia de estos gases, que interfieren con la radiación que escapa de la Tierra y atraviesa la atmósfera. Volver a Índice 3 de 12 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.2.- Desde la antigüedad hasta finales del siglo XIX Por analogía, este freno al enfriamiento nocturno se llama “efecto de invernadero”, puesto que produce un efecto similar al del vidrio de los invernaderos, aunque a una escala mucho mayor que la de una simple caseta de jardín, ya que afecta a toda la Tierra. Ahora queda algo más claro lo que sucede en los desiertos: el “efecto de invernadero” está atenuado, como había intuido Fourier. Volver a Índice 4 de 12 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.2.- Desde la antigüedad hasta finales del siglo XIX El conocimiento que se ha ido adquiriendo sobre el “efecto de invernadero” nos permite ahora afirmar que es imprescindible para el sostenimiento de la vida en la Tierra. Sin el “efecto de invernadero”, la temperatura media en la Tierra sería unos 32 ºC inferior a la actual, es decir, unos – 17 ºC. Volver a Índice 5 de 12 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.2.- Desde la antigüedad hasta finales del siglo XIX Pero el “efecto de invernadero” que ha estado operando de forma “natural” hasta el comienzo de la Revolución Industrial se ha desequilibrado a causa de las actividades humanas. Ahora nos enfrentamos con un “efecto de invernadero intensificado”, que amenaza gravemente las condiciones en las que se desarrolla nuestra vida en la Tierra. Las publicaciones en inglés, muy numerosas, hablan de un “enhanced greenhouse effect”. Hemos traducido “enhanced” por “intensificado”. Volver a Índice 6 de 12 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.2.- Desde la antigüedad hasta finales del siglo XIX El efecto de invernadero es un fenómeno en el que interviene fundamentalmente la energía que recibimos del Sol en forma de luz solar, pero entendemos que una explicación rigurosa de la naturaleza de la luz está fuera del alcance de estas Notas, por lo cual daremos solo una explicación intuitiva. Volver a Índice 7 de 12 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.2.- Desde la antigüedad hasta finales del siglo XIX Figura 4.- Dispersión de la luz por un prisma (experimento de Newton) Volver a Índice Newton realizó el experimento de dispersión de la luz “blanca” del Sol por un prisma, y llegó a la conclusión de que la luz está compuesta por la suma de luces de distintos colores. 8 de 12 Luz del Sol incidente UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.2.- Desde la antigüedad hasta finales del siglo XIX Figura 5.- La luz como una onda El desarrollo de la ciencia en este campo ha sido inmenso, y hacia mediados del siglo XIX ya se había avanzado lo suficiente (por ejemplo, las ecuaciones de Maxwell) como para describir la luz en la forma de onda electromagnética (una onda en un campo magnético y en un campo eléctrico) Observar la longitud de onda λ= inverso de la frecuencia Volver a Índice 9 de 12 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.2.- Desde la antigüedad hasta finales del siglo XIX Figura 6.- Espectro electromagnético completo Volver a Índice 10 de 12 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.2.- Desde la antigüedad hasta finales del siglo XIX Figura 7.- La luz visible constituye una parte muy pequeña del espectro total. (Observar la escala logarítmica). Los colores que vio Newton corresponden a luces de diferentes longitudes de onda (frecuencia) Volver a Índice 11 de 12 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.2.- Desde la antigüedad hasta finales del siglo XIX Podemos decir, aunque de forma poco rigurosa, que la frecuencia de la radiación, su longitud de onda y el color correspondiente son solo aspectos de algo más fundamental: la energía de la radiación. Por lo tanto, al hablar de una cualquiera de las líneas del espectro, ver figura 8, podemos referirnos indistintamente a su longitud de onda, a su frecuencia o a su color; pero en todo caso hablamos de su energía. Volver a Índice 12 de 12 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.3.- Descubrimientos en espectroscopia Figura 8.- Espectros de emisión y de absorción Volver a Índice 1 de 3 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.3.- Descubrimientos en espectroscopia En 1859, G. Kirchhoff y R. Bunsen explicaron que la causa de las líneas obscuras del espectro de Fraunhofer es la absorción de luz solar por vapores de elementos presentes en las capas más frías que rodean al Sol. Incluso se identificaron los elementos responsables de algunas de estas líneas obscuras. También establecieron las leyes fundamentales de la espectrometría, entre las que destacamos: “Cada elemento tiene propiedades específicas en lo que respecta a la luz que emite y que puede absorber” Volver a Índice 2 de 3 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.3.- Descubrimientos en espectroscopia Posteriormente se ha explicado este fenómeno como un resultado de la interacción de la luz en el nivel atómico de la materia. Pero la luz también interacciona en el nivel molecular de la materia. Las sustancias en estado gaseoso pueden absorber la energía radiante emitida por cualquier cuerpo, pero lo hacen solo a la energía correspondiente a unas frecuencias perfectamente definidas, y no a otras. Volver a Índice 3 de 3 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.4.- Absorción de energía por lo gases La radiación infrarroja incide sobre una molécula del GEI, y es absorbida, con los siguientes efectos: Desplazamiento vibratorio interno de los átomos constituyentes Aumento de la velocidad de desplazamiento de la molécula completa La energía absorbida de esta forma se transforma en un aumento de la temperatura del GEI, que de forma casi instantánea, vuelve a reemitir en forma de radiación también infrarroja. Figura 9.- Absorción y emisión de radiación infrarroja (ejemplo para el H2O). Volver al punto 1.6.2 Volver a Índice 1 de 6 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.5.- Investigaciones de Svante Arrhenius Figura 10.- Bandas de absorción de los gases atmosféricos (condiciones en capas bajas de la atmósfera, ver punto 1.6.1). Volver a punto 1.5. Volver al punto 1.5.1. Volver a Índice 2 de 6 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.4.- Absorción de energía por lo gases Volver a Índice Figura 11.- Tabla resumen simplificado. El efecto de invernadero se explica en detalle en el punto 1.6.1 3 de 6 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.4.- Absorción de energía por lo gases Ya hemos citado en el punto 1.2 a los GEI, en concreto el vapor de agua y el CO2. Pero nos podemos preguntar por el origen de estas sustancias. El origen del vapor de agua es claro: a las temperaturas actuales de la Tierra, la tensión de vapor del agua es suficiente para originar cantidades de vapor entre 0 y 4 %. El origen del CO2 está en el ciclo del Carbono en la Naturaleza, que podemos ver en las figuras 12 y 13. Este ciclo se completa en millones de años, y hasta aproximadamente 1850 había depositado en la atmósfera de forma natural unas 290 ppm (0,029 %). Volver a Índice 4 de 6 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.4.- Absorción de energía por lo gases Figura 12.- Ciclo del Carbono en la Naturaleza Volver a Índice 5 de 6 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.4.- Absorción de energía por lo gases Figura 13.- Ciclo del Carbono en la Naturaleza Volver a Índice 6 de 6 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.5.- Investigaciones de Svante Arrhenius Hacia mil ochocientos noventa y tantos, Svante Arrhenius (premio Nobel de Química en 1904, creador de la teoría de la disociación electrolítica, de la teoría de la dinámica de las reacciones químicas, etc.), se vio envuelto en una de las controversias de la época acerca de las causas de la eras glaciales. En su época ya se conocía de forma cualitativa el “efecto de invernadero”, y pensó que las glaciaciones se podrían haber producido por una reducción temporal de ese efecto. Volver a Índice 1 de 6 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.5.- Investigaciones de Svante Arrhenius El estudio de Arrhenius se basaba en lo que se conocía entonces acerca del espectro de absorción de diferentes gases presentes en la atmósfera, en concreto, el CO2 y el vapor de agua, ver figura 10. Realizó un inmenso trabajo de cálculo manual para determinar la absorción de la energía por los gases atmosféricos, pero ya con resultados cuantitativos El estudio no incluía ningún tipo de experimento para medir la variación de temperatura con la variación de las cantidades de los citados gases. Volver a Índice 2 de 6 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.5.- Investigaciones de Svante Arrhenius Publicó estos resultados en 1896, y una de las conclusiones principales era: Si se redujera a la mitad la cantidad de CO2 presente en la atmósfera, la temperatura media de la Tierra se reduciría entre 4 y 5 ºC. Este resultado parecía apoyar el origen de las glaciaciones, de acuerdo con el conocimiento que sobre éstas se tenía en esa época. Volver a Índice 3 de 6 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.5.- Investigaciones de Svante Arrhenius Pero también se puede derivar una consecuencia lógica de los resultados de Arrhenius: Si se doblara la cantidad de CO2 en la atmósfera, la temperatura media de la Tierra subiría entre 5 y 6 ºC. Hay que insistir en que en esa época no había ninguna sospecha ni temor acerca de un potencial aumento excesivo de la temperatura de la Tierra. Incluso había científicos (el mismo Arrhenius, etc) que especulaban con la posibilidad de moderar el clima del norte de Europa mediante la producción artificial de CO2. Muy posteriormente se ha hallado que estos resultados eran correctos, pero solo hasta cierto punto, puesto que, si bien la cantidad de CO2 y el vapor de agua influyen directamente en la temperatura media de la Tierra, hay otros fenómenos que intervienen (ver figura 14), y tienen una influencia mayor. Volver a Índice 4 de 6 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.5.- Investigaciones de Svante Arrhenius Por lo que respecta al objeto original de la investigación, es decir, el origen de las glaciaciones, los resultados de Arrhenius no son totalmente correctos porque las causas de la últimas eras glaciales (ocurridas en los últimos 500.000 años) dependen no solo de las cantidades de CO2 presentes en la atmósfera. En 1914 Milutin Milankovitch publicó la primera versión de una teoría que es ampliamente aceptada en la actualidad, y que explica que el origen principal de las glaciaciones reside probablemente en la fluctuación de la inclinación del eje de la Tierra, la fluctuación de la excentricidad de la órbita de la Tierra, y la rotación de la línea de ápsides. Volver a Índice 5 de 6 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.5.- Investigaciones de Svante Arrhenius Volver a Índice Figura 14.- Representación gráfica de las causas principales de las glaciaciones, según las teoría de Milutin Milankovitch, publicadas en 1914 6 de 6 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.5.1- Controversia Arrhenius - Ångström En 1900, Knut Ångström puso a prueba los resultados de Arrhenius, y realizó un experimento de medición de la variación de la cantidad de energía radiante absorbida por el CO2 con la variación de la cantidad de este gas. Estos experimentos se realizaron en laboratorios situados en capas bajas de la atmósfera, y los resultados mostraban que el CO2 presente en la atmósfera estaba “saturado” para la radiación. Esto significaba que cualquier aumento de CO2 no podría suponer ningún aumento de temperatura, debido a que por estar saturado de energía, no podría absorber ninguna cantidad adicional. Volver a Índice 1 de 3 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.5.1.- Controversia Arrhenius - Ångström Aún más convincente era el hecho de que el vapor de agua, que es mucho más abundante que el CO2 en la atmósfera, también intercepta la radiación infrarroja, y precisamente en unas bandas que se solapan con las del CO2, ver figura 10. Volver a Índice 2 de 3 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.5.1.- Controversia Arrhenius - Ångström Este resultado fue amplia y rápidamente difundido, y supuso un grave descrédito para Arrhenius. Éste abandonó sus investigaciones sobre el origen de las glaciaciones, y ningún otro científico de talla se dedicó durante varias décadas a investigar en este campo. En aquella época no había un “punto de vista oficial" sobre un hipotético calentamiento excesivo de la Tierra por la presencia de gases de efecto invernadero, pero se puede decir que había una confianza generalizada en que el CO2 emitido por los seres humanos no podría nunca llegar a afectar a algo tan inmensamente grande como la atmósfera y el clima de la Tierra. Volver a Índice 3 de 3 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.6.- Investigaciones durante los años treinta del siglo XX Pero en ¡1930! E. O. Hulburt y otros científicos hallaron errores de concepto muy graves en el experimento de Ångström, que invalidaban los resultados ya citados, y que, en principio, volvían a dar la razón a Arrhenius. El aspecto más importante que Ångström había pasado por alto es que la atmósfera no se comporta como una capa de composición uniforme con la altura. El efecto de invernadero es un fenómeno mucho más complejo de lo que Ångström había imaginado. Interviene, eso sí, la absorción de energía por el vapor de agua y por el CO2 , pero también tiene una gran importancia la convección de los GEI. Volver a Índice 1 de 3 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.6.- Investigaciones durante los años treinta del siglo XX Figura 15.- Variación de la temperatura de la atmósfera con la altitud Volver a Índice La concentración del vapor de agua (es un vapor) va disminuyendo de forma progresiva con la altura, pero a unos 5.000 m de altitud la temperatura de la atmósfera es 0 ºC, el agua líquida se hace hielo, y la tensión de vapor se hace muy baja. En consecuencia, el vapor de agua desaparece casi por completo por encima de los 5.000 m. 2 de 3 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.6.- Investigaciones durante los años treinta del siglo XX La concentración de CO2 (es un gas) va disminuyendo con la altura, pero no sufre un cambio de fase brusco (no se licua) al bajar la temperatura por efecto de la altura. Por ello, existe en cantidades apreciables hasta los 10.000 – 15.000 m de altitud. Esta diferencia entre el comportamiento del vapor de agua y el CO2 es importante para explicar de forma convincente el efecto de invernadero Volver a Índice 3 de 3 Figura 16.- Diagrama de fases del CO2. 1 kPa aprox. 0,01 Atm. UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.6.1.- Explicación del efecto de Invernadero La radiación procedente del Sol llega a las capas superiores de la atmósfera con un espectro ideal correspondiente a un “cuerpo negro” que emitiera a unos 6500ºC. Al atravesar la atmósfera se produce la absorción en ciertas bandas de frecuencia, debidas principalmente al O2, O3, H2O y CO2. En el nivel del suelo se recibe un espectro final que abarca principalmente desde 0,2 μm hasta 3,5 μm. Volver a Índice Figura 17a.- Espectro de la radiación que llega al nivel del suelo 1 de 10 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.6.1.- Explicación del efecto de Invernadero Al alcanzar el suelo, las radiaciones incidentes lo calientan. Esto supone una transformación de la energía. El suelo radia esa energía transformada hacia el exterior, pero ahora con una longitud de onda más larga (infrarroja, aprox. desde 4,0 μm hasta unas 70 μm). Durante la transmisión a través de la atmósfera hacia el exterior, esta energía es parcialmente absorbida, pero ahora por el CO2 y H2O, lo que da lugar al efecto invernadero. (Ver puntos 1.4, 1.5, y la figura 10). Figura 17b.- Espectro de la radiación que llega al nivel del suelo y la emitida por la Tierra Volver a Índice 2 de 10 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.6.1.- Explicación del efecto de Invernadero Ya hemos visto que la Tierra emite hacia el exterior unas radiaciones con una longitud de onda en el infrarrojo (aprox. desde 4,0 μm hasta unas 70 μm). En ausencia de GEI, esta radiación se transmitiría sin obstáculos, y abandonaría la atmósfera. No habría Efecto de Invernadero, y la temperatura de la Tierra sería aprox. de –17 ºC Volver a Índice Figura 18.- No hay GEI en la atmósfera: No hay Efecto de Invernadero 3 de 10 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.6.1.- Explicación del efecto de Invernadero Pero en la atmósfera hay GEI, por ejemplo vapor de agua, CO2, etc. Una molécula de GEI absorbe la radiación en la longitud de onda del infrarrojo. (ver figuras 9 y 10) Esto produce un aumento de temperatura del GEI, que calienta las capas adyacentes de los gases atmosféricos, y vuelve a emitir en el infrarrojo, en dirección aleatoria. Volver a Índice Figura 19.- Absorción de la energía por las moléculas de los GEI en la atmósfera 4 de 10 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.6.1.- Explicación del efecto de Invernadero Figura 20. Los GEI ligeramente más calientes radian en todas direcciones, incluso hacia abajo. Volver a Índice Siguen ascendiendo hasta alcanzar las capas superiores de la atmósfera, en las que la radiación hacia el exterior ya no puede ser capturada por moléculas de GEI, ya que no hay más GEI por encima de esa capa. 5 de 10 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.6.1.- Explicación del efecto de Invernadero El suelo caliente por la radiación infrarroja de los GEI vuelve a emitir, repitiéndose todo el proceso, pero con una intensidad cada vez menor. Se alcanza así un equilibrio radiativo entre la energía que se recibe en la Tierra, y la que ésta radia hacia el espacio. Este equilibrio radiativo se alcanza para una temperatura determinada. Volver a Índice 6 de 10 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.6.1.- Explicación del efecto de Invernadero Atmósfera con GEI Volver a Índice 7 de 10 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.6.1.- Explicación del efecto de Invernadero Figura 21.- Hasta los 5.000 m de altitud, el vapor de agua produce la mayor parte del efecto invernadero. A partir de esa altitud, el CO2 se convierte en el principal factor del efecto invernadero. Volver a Índice 8 de 10 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.6.1.- Explicación del efecto de Invernadero Figura 22.- Balance energético del efecto de invernadero Volver a Índice 9 de 10 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.6.1.- Explicación del efecto de Invernadero En los años 30 se volvieron a admitir los resultados de Arrhenius, naturalmente con las correcciones impuestas por los conocimientos científicos ganados en los 40 años transcurridos. Hasta aquí nos hemos referido a lo que podemos denominar efecto de invernadero “natural” (ver punto 2), por estar provocado por fuentes del efecto independientes de la actividad humana. Pero la falta de interés de los científicos, de los dirigentes, y de la sociedad en general, hizo que el conocimiento sobre el “Efecto de Invernadero” pasara desapercibido durante mucho tiempo. Volver a Índice 10 de 10 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.6.2.- Efecto de un aumento de GEI La principal conclusión de K. Ångström en 1900 era: “El CO2 presente en la atmósfera está “saturado” para la radiación. Esto significa que cualquier aumento de CO2 no podría suponer ningún aumento de temperatura, debido a que por estar saturado de energía, no podría absorber ninguna cantidad adicional. Por lo tanto, no se podría dar un “efecto de invernadero intensificado” por un aumento del CO2 en la atmósfera; solamente se podría dar un “efecto de invernadero natural” debido al CO2 existente de forma natural . Vamos a aclarar esta aparente contradicción entre los resultados de Ångström y la explicación actual del “efecto de invernadero” 1 de 4 Volver a Índice UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.6.2.- Efecto de un aumento de GEI Si se emite más GEI, por ejemplo CO2, a la atmósfera, las capas superiores de ésta, que tienen una densidad (y presión) muy bajas, dejan escapar la radiación térmica procedente de las capas inferiores, pero también absorberán más radiación procedente de las capas inferiores. De forma que las capas superiores ascenderán aún más, haciéndose más frías y radiando menos energía. De esta forma se produce un desequilibrio radiativo en la Tierra, debido a que se recibe más energía de la que se emite (de hecho, es nuestra situación actual). 2 de 4 Volver a Índice UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.6.2.- Efecto de un aumento de GEI Debido a que las capas superiores radian parte de la energía hacia el suelo, las capas inferiores hasta el suelo se calentarán. Este desequilibrio radiativo se mantiene hasta que las capas superiores alcanzan una temperatura suficiente para radiar hacia el suelo tanta energía como la que recibe el planeta, alcanzándose de nuevo un equilibrio radiativo entre la energía que se recibe en la Tierra, y la que radia hacia el espacio, pero ahora a una temperatura superior a la de inicio. 3 de 4 Volver a Índice UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.6.2.- Efecto de un aumento de GEI Además, este fenómeno es independiente de lo que ocurra en la capas inferiores de la atmósfera, por lo cual no importa que, por ejemplo, el CO2 esté saturado de energía y no pueda absorber más energía. La lógica de este proceso ya fue claramente explicada por John Tyndall en 1862, con las siguientes palabras: “Al igual que una presa construida sobre un río produce un aumento local de la profundidad local de la corriente, la atmósfera, situada como una barrera frente a los rayos terrestres (infrarrojos), produce un aumento local de la temperatura de la superficie de la Tierra”. 4 de 4 Volver a Índice UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.7.- Investigaciones de G. S. Callendar En 1938, nueve años después de la muerte de Arrhenius, el ingeniero inglés G. S. Callendar dio a la teoría de “Efecto de Invernadero” originado por los GEI un gran impulso. Callendar estudió las mediciones de temperatura del siglo XIX y posteriores, y vio un apreciable aumento. Luego, comprobó un aumento apreciable del CO2 durante el mismo período; descubrió que los niveles de CO2 habían aumentado aproximadamente un 10% en 100 años. Dedujo que ese calentamiento se debía probablemente a un aumento en los niveles de CO2. Ver estos detalles en la figura 24. A partir de esa fecha, y gracias a los trabajos de G. S. Callendar, se cambia la orientación de los estudios del efecto invernadero hacia lo que ahora se denomina el efecto invernadero “intensificado” (ver punto 2). En lo que sigue nos referiremos siempre a este concepto. Volver a Índice 1 de 1 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.8.- Años cincuenta del siglo XX En la década de 1950 los investigadores militares de los Estados Unidos realizaron investigaciones muy importantes de las capas más externas de la atmósfera, debido al interés estratégico de ese tipo de conocimiento (vuelo de aviones, transmisión de señales, teledetección de objetos, etc.). La física de la absorción de radiación en esas condiciones de densidad y temperatura de los gases es distinta de los fenómenos que se dan en las capas inferiores de la atmósfera (ver el punto 1.5, imagen 10). Las franjas de absorción de los gases se hacen sumamente estrechas, con lo cual el fenómeno de solapamiento es despreciable, lo que hace que la absorción de energía por los GEI se pueda calcular con mejor precisión. Volver a Índice 1 de 3 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.8.- Años cincuenta del siglo XX Con unos datos de absorción mucho más fiables, en 1956 el físico Gilbert Plass confirmó experimentalmente que añadiendo CO2 a la atmósfera se producía un aumento de la absorción de la radiación infrarroja, y estimó que la industrialización, con el consiguiente aumento del consumo de energía, supondría un aumento de la temperatura de la Tierra de algo más de 1 ºC por siglo. A finales de la década de 1950, Plass y otros científicos en los EE.UU. comenzaron a advertir a los funcionarios del Gobierno que el calentamiento por el efecto invernadero podría convertirse en un grave problema en el futuro. Volver a Índice 2 de 3 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.8.- Años cincuenta del siglo XX De forma independiente de los resultados anteriores, en EE.UU. ya se había comenzado el seguimiento de lo que muchos creían eran los efectos directos del calentamiento mundial: Los submarinos que operaban en el Círculo Polar Ártico tomaron lecturas precisas del grosor de las capas de hielo que flotan en el océano. Cuando el Pentágono publicó los datos en la década de los años noventa, se reveló la existencia de una sorprendente fusión de la capa de hielo, con un adelgazamiento medio de 1,3 metros desde 1953 hasta los años noventa, es decir un 40 %. Volver a Índice 3 de 3 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.9.- Años sesenta del siglo XX En la década de 1960, los investigadores de la Scripps Institution of Oceanography en San Diego comenzaron a tomar un gran número de mediciones del CO2 atmosférico. El objetivo era establecer un nivel de referencia con el que poder comparar las lecturas futuras, por ejemplo, posteriores una década o más. Volver a Índice 1 de 2 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.9.- Años sesenta del siglo XX Durante la década de los años sesenta, el conocimiento sobre el efecto invernadero se extiende entre los científicos de todas las ramas, viéndose implicados incluso las personas que trabajan en campos aparentemente alejados. Por ejemplo, Juan Oró (químico español que trabajó en los proyectos Viking de exploración de la atmósfera y terreno en Marte) ya menciona en uno de sus libros el efecto invernadero como una amenaza para el futuro de la Tierra Volver a Índice 2 de 2 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.10.- Años setenta del siglo XX Durante dos años de la década de los años setenta se realizaron mediciones de los niveles de CO2 en la Antártida y sobre el volcán Mauna Loa en Hawai, y se halló que incluso en este corto período, habían aumentado. Se llegó a la conclusión de que los océanos no están absorbiendo todos los gases de efecto invernadero que la actividad humana arroja a la atmósfera; por el contrario, las cantidades de CO2 presente en la atmósfera están aumentando de forma contínua Volver a Índice 1 de 2 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.10.- Años setenta del siglo XX Este fue un descubrimiento muy importante, ya que por primera vez los científicos supieron que los océanos no van a ser capaces de absorber todo este CO2 que generamos. Sin embargo, entre la población en general, y los poderes públicos, pocos consideraron como un problema el efecto invernadero y el calentamiento que traería consigo. En esos momentos, los modelos climáticos sugerían aumentos de temperatura modestos, del orden de unos 2 ºC en varios cientos de años. Volver a Índice 2 de 2 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.11.- Años ochenta del siglo XX En el decenio de 1980, se analizan muestras de hielo tomadas a diferentes profundidades en Groenlandia y en otros lugares. Las burbujas de aire que contiene el hielo se analizan y se halla la cantidad de CO2 que había en la atmósfera durante las últimas glaciaciones. En 1987, una muestra procedente de la Antártida central mostró que en los últimos 400.000 años, el CO2 ha disminuido a 180 partes por millón (ppm) durante los períodos glaciales más extremos, y subió hasta las 280ppm en las etapas más cálidas, pero esta cifra no había sido superada ninguna vez. En esos momentos, la atmósfera de la Tierra contenía unas 350ppm (0,035 %) de CO2, que es un valor sin precedentes en casi medio millón de años. Ver estos datos en la figura 23. Volver a Índice 1 de 5 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.11.- Años ochenta del siglo XX Figura 23.- Evolución de la temperatura media y la cantidad de CO2 . Fuente: Seed.Schlumberger PLC Valor en 2010 = 389 ppm Volver a Índice 2 de 5 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.11.- Años ochenta del siglo XX Volver a Índice Figura 24.- Correlación entre la temperatura global y la concentración de CO2 desde 1850. Fuente: Investigación y Ciencia, Junio de 1989. Volver al punto 1.7 3 de 5 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.11.- Años ochenta del siglo XX Figura 25.- Evolución de la producción anual de Carbono desde 1850. Fuente: Investigación y Ciencia, Junio de 1989 Volver a Índice 4 de 5 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.11.- Años ochenta del siglo XX En la actualidad, para una mayoría muy cualificada de los científicos hay una relación causa – efecto inequívoca entre el aumento de GEI en la atmósfera, y un aumento de la temperatura global. Se considera que hay una evidencia incontestable de que se está produciendo un calentamiento adicional al ya conocido efecto invernadero “natural”, y que tiene un origen principal en la actividad humana (efecto invernadero “intensificado”), estrechamente relacionada con el consumo de energía. Volver a Índice 5 de 5 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.12.- Evidencias del Cambio Climático Las evidencias que mostramos se encuadran en los grupos citados en el punto 1.1: Efectos meteorológicos Efectos geofísicos Efectos en la biosfera. Desde un punto de vista riguroso, las evidencias que mostramos a continuación no son suficientes, por si solas, para demostrar sin ningún género de dudas la existencia de un cambio climático derivado de un calentamiento global provocado por un efecto de invernadero. ¿Qué les falta? Volver a Índice 1 de 16 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.12.- Evidencias del Cambio Climático Les falta una demostración de la relación causa-efecto entre el aumento de la concentración del CO2 y el aumento de temperatura global. Si no se conociera de forma rigurosa esa relación causa-efecto, se podría argumentar que los efectos que observamos se podrían deber a: Fluctuaciones aleatorias de los elementos del Clima Efectos provocados por causas desconocidas (astronómicas, etc.) No se podría saber si los efectos que observamos son permanentes, o si, por el contario, son reversibles. Volver a Índice 2 de 16 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.12.- Evidencias del Cambio Climático Las posibles correlaciones estadísticas (ver un ejemplo en la figura 24) se pueden considerar como “elementos razonables de apoyo”, pero nunca se pueden tomar como demostraciones rigurosas de una relación causa-efecto. Las correlaciones estadísticas también se pueden tomar como “elementos necesarios, pero no suficientes” Volver a Índice 3 de 16 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.12.- Evidencias del Cambio Climático La explicación del efecto invernadero que damos en los puntos 1.6.1 y 1.6.2 es incontestable, y revela la existencia de una relación causa-efecto entre el aumento de la concentración del CO2 y el aumento de temperatura global. Esta relación causa-efecto apoya de forma indiscutible las evidencias que mostramos a continuación Ahora ya cobra todo su sentido lo que dijimos en el punto 1.1, al explicar la figura 1 Volver a Índice 4 de 16 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.12.- Evidencias del Cambio Climático Figura 26. Efecto climatológico: Aumento de las temperaturas globales Volver a Índice 5 de 16 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.12.- Evidencias del Cambio Climático Figura 27. Efecto geofísico: Correlación entre la temperatura global y la concentración de CO2 (Fuente www.skepticalscience.com) Volver a Índice 6 de 16 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.12.- Evidencias del cambio climático Figura 28.- Efecto geofísico: Uno de los efectos más patentes, descubierto en los años cuarenta, pero no comunicado públicamente, es la fusión de los hielos del Ártico. La imagen muestra el hielo en el verano ártico de 2003, comparado con el año 1979 (línea roja) Volver a Índice 7 de 16 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.12.- Evidencias del cambio climático Figura 29.- Efecto geofísico: Fusión del permafrost, que afecta a grandes extensiones de terreno situadas en el norte de Eurasia y América Volver a Índice 8 de 16 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.12.- Evidencias del cambio climático Figura 30.- La fusión del permafrost tiene consecuencias especialmente peligrosas, pues supone la liberación de grandes cantidades de CO2 y C4H4 a la atmósfera, agravando el efecto de invernadero. Otra consecuencia es la inestabilidad de los terrenos, que afecta a edificios, infraestructuras, líneas de costa, etc. Figura 16 Volver a Índice 9 de 16 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.12.- Evidencias del cambio climático Figura 31.- Efecto geofísico: Elevación del nivel del mar desde 1880. Puede tener consecuencias potencialmente graves para la economía de muchas naciones. La elevación del nivel del mar se debe a: Fusión de los hielos situados en tierra Expansión del agua por el aumento de temperatura Volver a Índice 10 de 16 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.12.- Evidencias del cambio climático Figura 32.- Efecto geofísico: Incremento del número de huracanes intensos. Un estudio estadístico muestra que desde los años setenta, ha aumentado el número de huracanes intensos (clase 4 y 5). Parece que el número total de huracanes tiene tendencia a disminuir. Volver a Índice 11 de 16 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.12.- Evidencias del cambio climático Figura 33.- Evolución de varios glaciares, situados en EEUU, Canadá y el Himalaya. Puede verse un retroceso muy importante de estos glaciares en menos de 100 años, que evidencia una fusión provocada por un aumento de la temperatura de la Tierra Volver a Índice 12 de 16 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.12.- Evidencias del cambio climático Efectos en la Biosfera: En la actualidad, se conocen con seguridad muchos fenómenos, que por ser extremadamente sensibles a los cambios de temperatura, muestran una relación causa – efecto indudable con un calentamiento global. Los siguientes ejemplos son especialmente llamativos: Pérdida de adaptación de especies vegetales a las condiciones climáticas de sus habitats corrientes. Al aumentar la temperatura media, los bosques situados en terrenos montañosos tienden a adaptarse ascendiendo a cotas superiores. Pero este proceso, de continuar un tiempo largo, está conduciendo a los bosques a asentarse sobre terrenos más pobres, con la consiguiente pérdida de masa arbórea. Volver a Índice 13 de 16 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.12.- Evidencias del cambio climático Figura 34.- El calentamiento en los bosques de robles de EEUU provoca el adelantamiento del brote de los botones de los robles. Las larvas de Operophtera brumata (alimento básico para el carbonero común) alcanzan ahora el máximo de biomasa 14 días antes que hace 25 años. Volver a Índice 14 de 16 b) Pérdida de sincronismo en los ciclos vitales de especies animales y vegetales relacionadas tróficamente. La eclosión de un huevo debe coincidir de forma precisa con la disponibilidad de su alimento habitual, por ejemplo una larva. Cualquier adelanto o retraso en esa disponibilidad provocará una mortandad elevada por falta de alimento UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.12.- Evidencias del cambio climático Figura 35.- La fecha de floración de 385 plantas de Inglaterra, desde 1991 a 2000 se adelantó una media de 4,5 días respecto de la media de 1954 a 1990. En el cuadro inserto se ve el adelanto de la primera floración, que está muy adelantada en la década de 1990 Volver a Índice 15 de 16 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.12.- Evidencias del cambio climático Figura 36.- Cambios fenológicos en especies vegetales de la provincia de Barcelona Volver a Índice 16 de 16 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 2.- Efecto invernadero “natural” e “intensificado” Los conceptos de “efecto de invernadero natural” y “efecto de invernadero intensificado” ya se han explicado en el punto 1.6.1. En el punto 1.11 se muestra la evolución de la cantidad de CO2 (la cantidad actual es de unas 389 ppm, es decir, un 0,039 %). Este aumento del gas ha producido un aumento paralelo de la temperatura, estimado en unos 0,6 ºC en los últimos 100 años. Hablamos por tanto de un efecto de invernadero “intensificado” (“enhanced, en inglés). Volver a Índice 1 de 9 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 2.- Efecto invernadero “natural” e “intensificado” Por lo tanto, debe quedar muy claro que cuando hablamos en la actualidad de los GEI, y su influencia en el clima de la Tierra, hablamos del efecto de invernadero “intensificado”. Este efecto puede desequilibrar el clima respecto de las condiciones a las que nos había llevado el efecto de invernadero “natural”, y provocar así grandes cambios. Volver a Índice 2 de 9 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 2.- Efecto invernadero “natural” e “intensificado” En términos absolutos, el efecto invernadero “intensificado” tiene una influencia sobre la temperatura media de la Tierra mucho menor que el efecto invernadero “natural”. Efectivamente, mientras que éste produce un aumento de unos 33 ºC, el primero solo ha producido un aumento de 0,6 ºC, Figura 37.- Figura 23 repetida. Comparación de los efectos de invernadero “natural” e “intensificado” Volver a Índice 3 de 9 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 2.- Efecto invernadero “natural” e “intensificado” Pero el efecto invernadero “natural”, en interacción con otros factores astronómicos, ha originado unas condiciones climáticas que han reinado en la Tierra desde hace como mínimo 750.000 años hasta hace unos 150 años. Las condiciones climáticas no se han mantenido constantes durante ese período de tiempo, puesto que se han sucedido épocas glaciales, etc., pero en ningún momento la atmósfera ha contenido cifras de CO2 tan altas como en la actualidad. Durante este período de tiempo tan largo, se han configurado por evolución natural darwiniana muchas de las especies animales y vegetales que hay actualmente en le Tierra, incluyendo el hombre. También se han configurado la circulación global de los mares, las líneas de costa, y la mayoría de los perfiles finales de la orografía mundial, entre otros elementos principales de la configuración actual de la Tierra. Volver a Índice 4 de 9 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 2.- Efecto invernadero “natural” e “intensificado” En solo 150 años de actuación del efecto invernadero “intensificado”, no se pueden esperar cambios evolutivos en plantas y animales, puesto que la escala temporal de la evolución es mucho mayor. Por ello el auténtico peligro está en que las especies adaptadas a las condiciones reinantes antes de la industrialización no van a tener tiempo para adaptarse a las nuevas condiciones climáticas Grandes cambios climáticos, elevación del nivel de los mares, modificación del régimen de lluvias, etc. que producirán a su vez grandes cambios en la distribución geográfica de las especies, llegándose incluso a la posible extinción de muchas de ellas. Volver a Índice 5 de 9 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 2.- Efecto invernadero “natural” e “intensificado” El riesgo verdadero no reside tanto en la temperatura absoluta que se alcance en los próximos 100 - 200 años, como en el hecho de que se va a alcanzar en un período de tiempo extremadamente corto (considerado en una escala de tiempo evolutiva y geológica) Volver a Índice 6 de 9 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 2.- Efecto invernadero “natural” e “intensificado” En la atmósfera existen otras sustancias diferentes de los GEI, que afectan de forma muy importante al forzamiento radiativo de la Tierra; estas sustancias son los aerosoles de origen antropogénico. El informe de IPCC muestra que los aerosoles tienen un forzamiento negativo (efecto de enfriamiento), pero que en la actualidad se conoce con una incertidumbre elevada. (ver figura 44) En consecuencia, el informe de IPCC muestra un forzamiento radiativo global que va de 0,5 w/m2 a 2,5 w/m2. Es indiscutible que esta incertidumbre es muy grande. Volver a Índice 7 de 9 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 2.- Efecto invernadero “natural” e “intensificado” Pero también es evidente que si siguiera aumentando la cantidad de CO2 y el resto de gases de efecto invernadero antropogénico al ritmo actual, el forzamiento negativo de los aerosoles no será suficiente para compensar el forzamiento positivo de los gases citados, con un aumento de las temperaturas de consecuencias muy graves 8 de 9 Volver a Índice UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 2.- Efecto invernadero “natural” e “intensificado” Hay otro aspecto importante del efecto invernadero “intensificado” que hay que considerar: ¿Qué aumento de temperatura de puede esperar de un aumento incontrolado de gases de efecto invernadero?. La respuesta a esta cuestión no es sencilla, pero se puede adelantar lo siguiente: Debido a que la cantidad de energía radiada al espacio por la Tierra depende de la cuarta potencia de la temperatura absoluta de la atmósfera (Ley de Stefan-Boltzmann), la velocidad de aumento de la temperatura se va reduciendo según aumenta la cantidad de gases de efecto invernadero, y con ellos la temperatura global. Este es un ejemplo de retroalimentación negativa, que asegura que no se puede llegar a producir un calentamiento desbocado Volver a Índice 9 de 9 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 3.- El tiempo y el clima (modelos predictivos) Una de las fuentes más comunes de controversia respecto del cambio climático es la confusión de los conceptos de tiempo meteorológico (en lo que sigue llamaremos simplemente el tiempo) y clima. Otra fuente de malentendidos muy importante es el papel que juegan los modelos predictivos del tiempo y del clima. Por lo tanto, vamos a estudiar, aunque solo sea de forma muy sencilla, estos conceptos. Volver a Índice 1 de 17 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 3.- El tiempo y el clima (modelos predictivos) Volver a Índice En 1961, Edward Lorenz estudia la evolución de los procesos de convección, que son fundamentales en la evolución del tiempo, y para ello crea un modelo matemático simplificado. Se basó en las ecuaciones de Navier-Stokes de la dinámica de fluidos, con unos parámetros principales a, b y c que se refieren a los gradientes de presión y temperatura entre las caras de la capa en estudio, y otras características de la convección. dX/dt = -c(X-Y) dY/dt = aX-Y-XZ dZ/dt = b(XY-Z) Las ecuaciones diferenciales son aparentemente sencillas, pero no son lineales. No existe una solución analítica, y se requieren métodos matemáticos avanzados para hallar una solución numérica El análisis de los resultados de cómputo muestra que ese modelo se comporta de forma chocante: ofrece resultados absolutamente diferentes para datos de entrada “idénticos”. Las bases matemáticas de este resultado ya habían sido estudiadas por H. Poincaré a finales del siglo XIX. 2 de 17 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 3.- El tiempo y el clima (modelos predictivos) Volver a Índice El denominado atractor de Lorenz muestra la divergencia que sufre la trayectoria de un sistema, al modificar muy ligeramente las condiciones iniciales (dX0, dY0 y dZ0). Hay dos razones para la divergencia y para la imposibilidad de predicción: a) En la Naturaleza no pueden existir valores de entrada idénticos. b) Hay fenómenos en los que los efectos de las diferencias de entrada crecen de forma exponencial. Se acuña el término “efecto mariposa” para referirse a este hecho. 3 de 17 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 3.- El tiempo y el clima (modelos predictivos) Volver a Índice Estos resultados explican desde un punto de vista teórico un hecho no por bien conocido menos extraño e incómodo: El tiempo no es predecible de forma precisa para períodos de tiempo superiores a unos pocos días Y su consecuencia: Solo podemos conocer el tiempo futuro de forma imprecisa (estadística, valores medios) Este descubrimiento tiene gran trascendencia en el estudio del tiempo y en su predicción, puesto que demuestra que es imposible establecer con seguridad total la relación causa-efecto entre los fenómenos del tiempo individuales. Por ejemplo, es imposible determinar con seguridad total la causa de una ola de calor concreta. Las causas son remotas, tanto en el espacio, como en el tiempo, y están gobernadas por el “efecto mariposa”. 4 de 17 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 3.- El tiempo y el clima (modelos predictivos) Volver a Índice A pesar de esta imposibilidad de predicción absolutamente precisa, en los procesos del tiempo actúan factores con un efecto tan grande, que lo condicionan con un grado de rigidez tal que permite una predicción de valores medios relacionados con un cierto grado de incertidumbre. Por ejemplo, la variación anual de la inclinación del eje de la Tierra origina unos efectos de magnitud tan grande que permiten predecir el tiempo medio esperable en invierno, verano, etc. 5 de 17 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 3.- El tiempo y el clima (modelos predictivos) El clima de una zona geográfica se define como los elementos del tiempo meteorológico promediados a lo largo de un período de tiempo acordado entre expertos. Se suelen considerar 30 años. Para el estudio del clima local hay que analizar los elementos del tiempo: la temperatura, la humedad, la presión, los vientos y las precipitaciones. De ellos, las temperaturas medias mensuales y las medidas pluviométricas mensuales son los datos más importantes que normalmente aparecen en los gráficos climáticos. Hay una serie de factores fijos que pueden influir sobre estos elementos, y que podemos clasificar en dos grandes familias, tal como muestra la figura 42: - Factores ajenos a la Tierra - Factores terrestres Volver a Índice 6 de 17 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 3.- El tiempo y el clima (modelos predictivos) Figura 38.- Factores que influyen en el clima Radiación solar Geometría Sol- Tierra Polvo interestelar Emisiones volcánicas Química atmosférica Reflectividad atmosférica Orogenia Reflectividad terreno Deriva continental Intercambio calor Atmósfera / Océanos Factores externos a la Tierra Factores de los océanos, atmósfera y terreno Clima de la Tierra Volver a Índice 7 de 17 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 3.- El tiempo y el clima (modelos predictivos) La evolución de los elementos del clima, es decir, la temperatura, la humedad, la presión, los vientos y las precipitaciones a lo largo del tiempo tiene un carácter no lineal, es decir, las causas y los efectos no son proporcionales. Por otro lado, se dan interacciones entre las causas de fluctuación, de modo que el efecto correspondiente a una causa sirve de causa a otro efecto. Algunas de las interacciones conforman las denominadas retroalimentaciones, que pueden ser positivas y negativas Volver a Índice 8 de 17 UPTC 10-08-2010

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Figura 39.- Esquema de las retroalimentaciones principales Volver a Índice El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 3.- El tiempo y el clima (modelos predictivos) 9 de 17 UPTC 10-08-2010

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La figura 43 muestra las retroalimentaciones principales que se dan entre los procesos del clima. Esta figura nos permite ver la enorme dificultad que supone la predicción del clima, puesto que cada una de estas retroalimentaciones puede actuar de la forma ya indicada para la evolución del tiempo (sensibilidad a las condiciones iniciales). Por lo tanto, tiempo y clima son impredecibles con exactitud, pero se diferencian en el período de tiempo en que aparece esta incapacidad de predicción precisa: El tiempo se hace impredecible en períodos superiores a unos pocos días El clima se hace impredecible en períodos superiores a unos pocos años Volver a Índice El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 3.- El tiempo y el clima (modelos predictivos) 10 de 17 UPTC 10-08-2010

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A pesar de la imposibilidad de predicción absolutamente precisa del clima, actúan factores con una efecto tan grande que lo condicionan hasta el punto que permiten una predicción de valores medios relacionados con un cierto grado de incertidumbre. Por ejemplo, la situación geográfica de la Península Ibérica, los vientos dominantes, el perfil orográfico, la entrada de masas de aire caliente procedentes del norte de África, etc. condicionan el clima general de España a largo plazo, y el particular de las zonas climáticas en las que podemos dividir el país. . Volver a Índice El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 3.- El tiempo y el clima (modelos predictivos) 11 de 17 UPTC 10-08-2010

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La predicción, tanto del tiempo como del clima, tiene una gran importancia, desde los puntos de vista económico, político, etc., y en consecuencia los principales países han creado sistemas de predicción muy avanzados, habiendo dedicado grandes inversiones a este fin. Por lo que respecta al cambio climático, los sistemas de predicción tienen una importancia mayor aun, si cabe, debido a que se emplean para predecir la magnitud del calentamiento global y sus consecuencias geofísicas, meteorológicas y en la biosfera. Las medidas (que son enormemente onerosas) para contrarrestar estas consecuencias negativas se deben basar en predicciones fiables, por lo cual es tan importante que los sistemas de predicción lo sean. Volver a Índice El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 3.- El tiempo y el clima (modelos predictivos) 12 de 17 UPTC 10-08-2010

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La forma de predecir el clima futuro se basa en la creación de sistemas de cálculo, llamados modelos matemáticos del clima, y se construyen sobre sistemas de ecuaciones diferenciales basadas en las leyes fundamentales de la física, la dinámica de fluidos, y la química. Los modelos matemáticos calculan los vientos, la transferencia de calor, el balance de radiación, la humedad relativa, la hidrología de superficie dentro de cada celda, y se evalúan las interacciones con las celdas adyacentes. Volver a Índice El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 3.- El tiempo y el clima (modelos predictivos) 13 de 17 UPTC 10-08-2010

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De acuerdo con lo citado acerca de la imposibilidad de predicción del tiempo y del clima (“efecto mariposa”), los modelos matemáticos del clima solo pueden predecir valores estadísticos, tales como el valor medio de la temperatura para una probabilidad determinada. Un aspecto importante de los nuevos modelos matemáticos es su tratamiento de la "amplificación" o efecto de retroalimentación entre diferentes efectos, en los que se producen más cambios en la atmósfera en respuesta al calentamiento iniciado por el cambio de CO2, ver figura 38. Volver a Índice El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 3.- El tiempo y el clima (modelos predictivos) 14 de 17 UPTC 10-08-2010

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Además de los procesos que dan lugar a la humedad y a las nubes, los nuevos modelos están empezando a tener en cuenta el papel que la vegetación, los bosques, praderas y cultivos juegan en el control de la cantidad de CO2 que realmente va a estar presente en la atmósfera. Junto con su papel de "sumideros" de dióxido de carbono, los distintos tipos de vegetación en la biosfera tienen más efectos sobre el clima. Las plantas calientan o enfrían el aire a su alrededor (a través de la reflexión y la absorción de la radiación solar y el proceso de evaporación), frenan la energía de los vientos superficiales, y toman y liberan humedad en el aire (lo que contribuye a alteraciones en el ciclo hidrológico). Volver a Índice El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 3.- El tiempo y el clima (modelos predictivos) 15 de 17 UPTC 10-08-2010

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Por lo tanto, las predicciones que ofrecen los modelos del clima no pueden ser absolutas, sino probabilísticas (indican una tendencia de los valores medios a largo plazo, más de 30 años, y están relacionadas con una cierta probabilidad). Las predicciones no deben servir para plantear cuestiones fuera de las posibilidades propias de los modelos: por ejemplo, ¿qué temperatura media tendremos en la zona centro de España a finales del siglo XXI?. Volver a Índice El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 3.- El tiempo y el clima (modelos predictivos) 16 de 17 UPTC 10-08-2010

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El modelo estimará un aumento de temperatura determinado, debido a que se conoce, aunque con bastante incertidumbre, el efecto de invernadero “intensificado”, pero si durante la última década del siglo se produce una gran erupción volcánica (no tiene que necesariamente en España, además no hay forma de predecir este tipo de sucesos), la temperatura real que se mida en esa época tan lejana puede ser relativamente diferente de la predicción que hagamos en 2010. Volver a Índice El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 3.- El tiempo y el clima (modelos predictivos) 17 de 17 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 3.1.- El clima futuro – Predicciones Durante los años ochenta del siglo XX la información sobre el cambio climático presenta un cariz alarmante, lo que propicia que las Naciones Unidas establezcan en 1988 el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático, con objeto de revisar la investigación pertinente y darle un carácter oficial. El IPCC ha elaborado informes oficiales, que han sido emitidos por las Naciones Unidas, y que han servido, entre otros propósitos, para la negociación del Protocolo de Kyoto. Los informes del IPCC tienen la garantía máxima de imparcialidad, honestidad y certeza científica, como veremos en el punto 4.6. Vamos a ver una pequeña selección de estos informes, especialmente los dedicados a la predicción del clima futuro, con un horizonte en 2100. Volver a Índice 1 de 8 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 3.1.- El clima futuro – Predicciones El IPCC parte de los datos de “forzamiento radiativo” de los GEI, tal como se conocían en 2005, y lo muestra desde el punto de vista de la energía (w/m2). Esta energía, al ser absorbida por la atmósfera, calienta la Tierra (Efecto de Invernadero intensificado). Ver el gráfico en la figura 44. Este forzamiento puede ser positivo o negativo. También se muestran las barras de incertidumbre, para el 90 % de confianza. Obsérvese que la incertidumbre no es excesiva para el CO2, O3, CH4, y CFC’s, pero es muy grande para los aerosoles antropogénicos Volver a Índice 2 de 8 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 3.1.- El clima futuro – Predicciones Figura 40.- Contribución de los GEI al efecto de invernadero “intensificado”. Fuente: IPCC e IyC, Octubre 2007. Volver al punto 2. Volver a Índice 3 de 8 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 3.1.- El clima futuro – Predicciones Figura 41.- Evolución de la temperatura, nivel medio del mar y cubierta de nieve, desde 1850 a 2005. Fuente: IPCC Volver a Índice 4 de 8 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 3.1.- El clima futuro – Predicciones Figura 42.- Evolución de la temperatura global por zonas geográficas, desde 1970 a 2004. Fuente: IPCC Volver a Índice 5 de 8 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 3.1.- El clima futuro – Predicciones Figura 43.- El IPCC predice unas temperaturas globales en 2100 con un abanico muy amplio. La razón principal es el desconocimiento sobre la eficacia de las medidas que se están tomando para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Volver a Índice 6 de 8 Medidas efectivas Medidas no efectivas UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 1.12.- Evidencias del cambio climático Figura 44.- Ejemplo: Un ascenso del nivel del mar de 3 metros provocaría la inundación de extensos territorios en Cádiz, Huelva y Sevilla, tal como muestra la imagen. Volver a Índice 7 de 8 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 3.1.- El clima futuro – Predicciones Figura 45.- Un efecto inesperado es el aumento de riesgo de contraer enfermedades nuevas o modificadas, por ejemplo, la malaria Volver a Índice 8 de 8 UPTC 10-08-2010

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Sigue habiendo un grupo muy activo de personas, entre ellas algunos científicos, que presentan hipótesis y resultados de investigación que parecen indicar que el cambio climático se debe a causas naturales, y no a la actividad humana, en concreto, a la combustión de combustibles fósiles, deforestación, etc. Se pueden encontrar, especialmente en Internet, muchos ejemplos de opiniones contrarias a lo que hemos venido exponiendo, es decir, las causas bien fundamentadas del efecto invernadero “natural” y el efecto invernadero “intensificado”, así como su influencia en el clima. En lo que sigue se analizan algunos de estos ejemplos. Volver a Índice El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 4.- Controversias sobre el Cambio Climático 1 de 11 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 4.- Controversias sobre el Cambio Climático En primer lugar, tenemos que conocer y distinguir los efectos de invernadero “natural” e “intensificado” (ver punto 2). Como hemos visto en ese punto en la actualidad nuestro planeta se mantiene alrededor de 32° C más caliente que si no estuvieran presentes en la atmósfera los llamados gases de efecto invernadero. 4.1.- El CO2 no es el factor más importante del efecto invernadero, sino el vapor de agua Volver a Índice 2 de 11 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 4.- Controversias sobre el Cambio Climático El vapor de agua es con mucho el más importante contribuyente al efecto invernadero “natural”. Calcular su contribución precisa es difícil, sobre todo porque los espectros de absorción de los diferentes gases de efecto invernadero se solapan hasta cierto punto. En algunos de estos solapamientos, la atmósfera absorbe ya el 100% de la radiación, lo que significa que la adición de más gases de efecto invernadero no puede aumentar la absorción a estas frecuencias específicas. 4.1.- El CO2 no es el factor más importante del efecto invernadero, sino el vapor de agua Volver a Índice 3 de 11 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 4.- Controversias sobre el Cambio Climático 4.1.- El CO2 no es el factor más importante del efecto invernadero, sino el vapor de agua Figura 46.- Contribución de las fuentes al efecto invernadero Volver a Índice 4 de 11 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 4.- Controversias sobre el Cambio Climático 4.1.- El CO2 no es el factor más importante del efecto invernadero, sino el vapor de agua Volviendo a la tabla según figura 44, muestra la contribución de cada una de las fuentes al efecto invernadero “intensificado”. Es muy importante comparar estos factores de forma individualizada, porque los efectos de los aerosoles producidos artificialmente compensan una elevada proporción del efecto invernadero producido por el resto de factores. Entonces, ¿por qué están los científicos del clima mucho más preocupados por el CO2 que por el vapor de agua, hasta el punto de no hacer referencia alguna en gráficos como el de la figura 44?. Volver a Índice 5 de 11 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 4.- Controversias sobre el Cambio Climático 4.1.- El CO2 no es el factor más importante del efecto invernadero, sino el vapor de agua La respuesta tiene que ver el tiempo que persisten los GEI en la atmósfera. Para el agua, el promedio es de sólo unos días. Esta rápida rotación significa que la cantidad de vapor de agua es aproximadamente constante, y que no se está dando una lenta acumulación de vapor de agua. Pero el CO2 se conserva en la atmósfera durante cientos de años, con lo cual se produce una lenta acumulación de ese gas. Volver a Índice 6 de 11 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 4.- Controversias sobre el Cambio Climático 4.1.- El CO2 no es el factor más importante del efecto invernadero, sino el vapor de agua El nivel de vapor de agua en la atmósfera está determinado principalmente por la temperatura, y cualquier exceso de vapor de agua se convierte rápidamente en agua líquida. El nivel de CO2 está determinado por el balance entre las fuentes y los sumideros, y se tardarían cientos de años para que pudiera volver a los niveles pre-industriales, incluso si todas las emisiones fueran cortadas ahora mismo. Volver a Índice 7 de 11 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 4.- Controversias sobre el Cambio Climático 4.1.- El CO2 no es el factor más importante del efecto invernadero, sino el vapor de agua Otros gases, tales como los clorofluorocarburos (CFC’s), pueden persistir en la atmósfera durante cientos o incluso decenas de miles de años. Por molécula, su efecto de calentamiento es miles de veces mayor que el del CO2. La producción de CFC’s en la actualidad está prohibida en casi todo el mundo, principalmente por sus propiedades como destructor de la capa de ozono, no por sus propiedades como generador de efecto invernadero. Volver a Índice 8 de 11 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 4.- Controversias sobre el Cambio Climático 4.1.- El CO2 no es el factor más importante del efecto invernadero, sino el vapor de agua Sin embargo, las cantidades globales de estos gases son muy reducidas. Incluso teniendo en cuenta la magnitud relativa de los efectos, el CO2 sigue siendo responsable de dos tercios del calentamiento adicional causado por los GEI emitidos como resultado de la actividad humana (ver figura 48). Volver a Índice 9 de 11 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 4.- Controversias sobre el Cambio Climático 4.1.- El CO2 no es el factor más importante del efecto invernadero, sino el vapor de agua El metano sólo persiste durante cerca de una década antes de descomponerse. No obstante, comienza a preocupar el posible aumento repentino del metano, generado por la descomposición anaeróbica de materia orgánica situada en los fondos de depósitos de agua líquida procedente de la descongelación del permafrost. Volver a Índice 10 de 11 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 4.- Controversias sobre el Cambio Climático 4.1.- El CO2 no es el factor más importante del efecto invernadero, sino el vapor de agua Por otro lado, el vapor de agua desempeñará un papel muy importante en los siglos venideros. Los modelos climáticos, con el respaldo de las mediciones por satélite, sugieren que la cantidad de vapor de agua en la alta troposfera (alrededor de 5 a 10 kilómetros de altitud) se duplicará de aquí a finales de este siglo, al ir aumentando las temperaturas. Ello se traducirá en aproximadamente el doble del calentamiento que habría en caso de que el vapor de agua se mantuviera constante Volver a Índice 11 de 11 UPTC 10-08-2010

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4.2.- Los gráficos no muestran una tendencia definida. Hay pocos datos para poder sacar conclusiones Hay muchas personas que manifiestan su desconcierto al observar los gráficos de evolución de las temperaturas globales correspondientes a los últimos cientos de años. Aducen que no se puede ver claramente, de forma patente, que se esté dando un calentamiento generalizado. Volver a Índice El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 4.- Controversias sobre el Cambio Climático 1 de 12 UPTC 10-08-2010

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4.2.- Los gráficos no muestran una tendencia definida. Hay pocos datos para poder sacar conclusiones Los registros instrumentales directos de temperatura fiables llegan hasta los 150 años en el registro CRU, y hasta los 200 años en el registro NASA. Según esos registros, 2005 fue el año más cálido en el registro NASA, y fue el segundo más cálido, pero muy cercano al primero, en el registro CRU (Universidad de East Anglia), ver figura 46. Volver a Índice El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 4.- Controversias sobre el Cambio Climático 2 de 12 UPTC 10-08-2010

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4.2.- Los gráficos no muestran una tendencia definida. Hay pocos datos para poder sacar conclusiones Figura 47.- Evolución de la temperatura global desde el año 1850. Fuente UCR de la Universidad de East Anglia, base para el IPCC Volver a Índice El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 4.- Controversias sobre el Cambio Climático 3 de 12 UPTC 10-08-2010

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4.2.- Los gráficos no muestran una tendencia definida. Hay pocos datos para poder sacar conclusiones Por lo tanto, solo podemos decir que 1998 y 2005 fueron los años más cálidos desde por lo menos los últimos 150 años. Volver a Índice El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 4.- Controversias sobre el Cambio Climático 4 de 12 UPTC 10-08-2010

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4.2.- Los gráficos no muestran una tendencia definida. Hay pocos datos para poder sacar conclusiones Hay otro tipo de medición directa de temperatura, que consiste en la medida de temperatura en pozos profundos. Nos dan lecturas de hasta hace 500 años. Se obtiene información de las tendencias en la temperatura en una escala de siglos, debido a que los pulsos de temperatura de los cambios climáticos a largo plazo se transmiten por la corteza hacia el interior de la Tierra Volver a Índice El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 4.- Controversias sobre el Cambio Climático 5 de 12 UPTC 10-08-2010

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4.2.- Los gráficos no muestran una tendencia definida. Hay pocos datos para poder sacar conclusiones Figura 48.- Reconstrucción de las temperaturas globales desde 1500 Volver a Índice El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 4.- Controversias sobre el Cambio Climático 6 de 12 UPTC 10-08-2010

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4.2.- Los gráficos no muestran una tendencia definida. Hay pocos datos para poder sacar conclusiones Mediante este método podemos ver que las temperaturas (ver figura 47) no han sido consistentemente tan altas como las actuales en el período de tiempo que el sistema nos permite analizar. Este modo de inferir las temperaturas superficiales nivela las fluctuaciones anuales, y las tendencias a corto plazo, de forma que no nos permite conocer directamente los datos de cada año individual. Pero si observamos el rango de las variaciones interanuales experimentadas en los últimos 500 años, es razonable rechazar que haya habido años individuales, incluso décadas enteras, que hayan estado muy por encima de los valores actuales Volver a Índice El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 4.- Controversias sobre el Cambio Climático 7 de 12 UPTC 10-08-2010

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4.2.- Los gráficos no muestran una tendencia definida. Hay pocos datos para poder sacar conclusiones Es posible realizar reconstrucciones de las temperaturas habidas en períodos de tiempo muy anteriores, empleando “datos auxiliares”, tales como anillos de los árboles, sedimentos oceánicos, crecimiento de corales, capas en estalagmitas, etc. Las reconstrucciones existentes en la actualidad dan todas resultados diferentes, y a veces proporcionan una información global, y otras veces información local, acerca de los mil a dos mil últimos años. Volver a Índice El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 4.- Controversias sobre el Cambio Climático 8 de 12 UPTC 10-08-2010

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4.2.- Los gráficos no muestran una tendencia definida. Hay pocos datos para poder sacar conclusiones Figura 49.- Reconstrucción de las temperaturas globales desde el año 1000 Volver a Índice El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 4.- Controversias sobre el Cambio Climático 9 de 12 UPTC 10-08-2010

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4.2.- Los gráficos no muestran una tendencia definida. Hay pocos datos para poder sacar conclusiones La figura 48 muestra un gráfico con 10 reconstrucciones de las temperaturas globales en los últimos 1000 años. Las reconstrucciones más recientes son las curvas de color rojo. Podemos decir con confianza que la temperatura en nuestra época actual es la más alta experimentada en los último 1.000 años Volver a Índice El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 4.- Controversias sobre el Cambio Climático 10 de 12 UPTC 10-08-2010

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4.2.- Los gráficos no muestran una tendencia definida. Hay pocos datos para poder sacar conclusiones El único otro candidato para un período de temperatura más elevada que la actual, en un período que se remonta a través de todo el Holoceno (~ 10.000 años antes del presente), es el llamado “Óptimo Climático del Holoceno”, y sucedió hace unos 8.000 años Figura 50.- Reconstrucción de las temperaturas globales desde hace 12.000 años Volver a Índice El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 4.- Controversias sobre el Cambio Climático 11 de 12 UPTC 10-08-2010

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4.2.- Los gráficos no muestran una tendencia definida. Hay pocos datos para poder sacar conclusiones No se sabe exactamente que temperaturas se alcanzaron, porque cuanto más atrás en el tiempo tratamos de ver, mayores son las incertidumbres. Aun así, el “Óptimo Climático del Holoceno” se ha considerado de forma cautelar como casi tan cálido, o incluso más cálido que el presente. Esta conclusión está empezando a parecer menos probable, ya que se ha determinado que las temperaturas anómalas de esa época se limitaron en realidad al hemisferio norte y se produjeron sólo en los meses de verano. Por lo tanto, hay razones para creer que la temperatura media actual es la más elevada de las experimentadas en un período de por lo menos los últimos 10.000 años. Volver a Índice El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 4.- Controversias sobre el Cambio Climático 12 de 12 UPTC 10-08-2010

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4.3.- Los incrementos de temperatura experimentados han sido muy pequeños, de solo unas pocas décimas de grado Las cifras de temperatura de las que informan los institutos de investigación, el IPCC, y por lo tanto, los medios de comunicación, son cifras medias (media aritmética, calculadas con conjuntos de datos muy grandes, tomados en toda la Tierra). En el punto 4.6 se explica la fiabilidad de los datos de temperatura global que proporciona el IPCC Volver a Índice El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 4.- Controversias sobre el Cambio Climático 1 de 4 UPTC 10-08-2010

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4.3.- Los incrementos de temperatura experimentados han sido muy pequeños, de solo unas pocas décimas de grado Aunque esto sea una trivialidad, hay que recordar que el cambio que experimenta la media aritmética es mucho menor que el cambio que experimenten los datos de origen. Por este motivo, la media se considera un “estimador robusto” en Estadística. Es decir, para que la temperatura media entre dos años determinados se incrementa en 0,1 ºC, hace falta que la temperatura de muchos días individuales se incremente varios grados. Volver a Índice El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 4.- Controversias sobre el Cambio Climático 2 de 4 UPTC 10-08-2010

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4.3.- Los incrementos de temperatura experimentados han sido muy pequeños, de solo unas pocas décimas de grado a) El incremento de temperatura se concentra en los 365 días del año. Bastaría un aumento diario de 0,1 ºC para obtener el aumento de la media anual señalado. Los efectos en los seres vivos serían relativamente pequeños. b) El incremento de temperatura se concentra en uno solo de los días del año. Haría falta un aumento de 36 ºC en ese día concreto para obtener el aumento de la media anual señalado. Los efectos en los seres vivos serían catastróficos (ese día habría una temperatura máxima de unos 60 ºC) Volver a Índice El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 4.- Controversias sobre el Cambio Climático 3 de 4 UPTC 10-08-2010

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4.3.- Los incrementos de temperatura experimentados han sido muy pequeños, de solo unas pocas décimas de grado c) Supongamos que el aumento de temperatura se da en los 30 días de un mes cualquiera. Haría falta un aumento de unos 1,2 ºC cada uno de los días de ese mes para alcanzar el aumento citado de 0,1 ºC. La conclusión que debemos tener muy presente es que aunque el aumento de temperatura media durante los últimos 100 años haya sido de 0,6 ºC, tienen que haberse dado muchos días (o muchas temporadas enteras) en los que la temperatura ha tenido que ser muy elevada (varios grados por encima de la media). Volver a Índice El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 4.- Controversias sobre el Cambio Climático 4 de 4 UPTC 10-08-2010

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4.4.- No se notan los efectos del hipotético cambio climático en las temperaturas actuales Este tipo de controversia suele basarse en la confusión entre los conceptos de tiempo y clima, ver punto 3. Hay que volver a recordar que el clima es el tiempo promediado a lo largo de períodos de 30 años. También se observa un error muy extendido, por el cual se pretende obtener información “a simple vista” de los gráficos de evolución de los elementos del clima (por ejemplo, la temperatura global), sin prestar atención a la base estadística subyacente a los gráficos. Volver a Índice El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 4.- Controversias sobre el Cambio Climático 1 de 9 UPTC 10-08-2010

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4.4.- No se notan los efectos del hipotético cambio climático en las temperaturas actuales Como hemos visto en los puntos 1 y 3, en el sistema dinámico que constituye el clima, la relación causa-efecto entre fenómenos individuales queda hasta cierto punto enmascarada por el resto de factores de influencia, así como por sus interacciones, lo que hace imposible predecir la evolución futura del sistema para períodos de tiempo largos. Es decir, hace falta una base matemática (estadística) que nos permita determinar si existe tendencia al aumento de temperaturas. Volver a Índice El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 4.- Controversias sobre el Cambio Climático 2 de 9 UPTC 10-08-2010

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4.4.- No se notan los efectos del hipotético cambio climático en las temperaturas actuales En Estadística la determinación de cualquier parámetro va íntimamente relacionada con una probabilidad. Por este motivo, la forma en que el IPCC comunica sus resultados suele tener la forma siguiente: “Con el 90 % de probabilidad, el aumento de temperatura experimentado en los últimos 100 años se debe a ………”. Este tipo de afirmaciones se realiza necesariamente mediante cálculos estadísticos que deben estar acordados entre los científicos involucrados, puesto que es imposible obtener conclusiones obvias (“a simple vista”) de los gráficos. Volver a Índice El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 4.- Controversias sobre el Cambio Climático 3 de 9 UPTC 10-08-2010

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4.4.- No se notan los efectos del hipotético cambio climático en las temperaturas actuales La figura muestra con mayor detalle la evolución de la temperatura y del CO2 desde 1875 hasta 1990. Podemos ver que los 50 años transcurridos desde 1925 hasta 1975 no muestran una tendencia evidente (es decir, a “simple vista”) de aumento de temperaturas. Pero podemos ver que el CO2 ha aumentado y ha seguido ejerciendo su efecto de invernadero durante todas esas décadas. ¿Cómo podemos conciliar estos datos, aparentemente contradictorios? Figura 51.- Evolución de las temperaturas globales y el CO2 desde 1875 Volver a Índice El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 4.- Controversias sobre el Cambio Climático 4 de 9 UPTC 10-08-2010

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4.4.- No se notan los efectos del hipotético cambio climático en las temperaturas actuales Los científicos del IPCC hacen uso de técnicas estadísticas, que permiten determinar la presencia de una tendencia en los datos, y que esa tendencia esta correlacionada con un factor de influencia (por ejemplo, el CO2), para una cierta probabilidad. ATENCIÓN, en los estudios sobre el clima y la predicción de su evolución, no se puede recurrir a la observación “a simple vista” de los datos gráficos. Cualquier conclusión debe tener una expresión estadística. Esto es válido incluso para períodos aparentemente tan claros como los años transcurridos entre 1890 y 1930. Volver a Índice El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 4.- Controversias sobre el Cambio Climático 5 de 9 UPTC 10-08-2010

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4.4.- No se notan los efectos del hipotético cambio climático en las temperaturas actuales Hay razones matemáticas que permiten afirmar que el efecto de invernadero actuó en el período 1890 - 1930, y que permiten afirmar con el mismo grado de seguridad que el efecto de invernadero actuó también en el período 1930 - 1970. Esta conclusión no es evidente en un examen a “simple vista” del gráfico de la figura 51. Volver a Índice El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 4.- Controversias sobre el Cambio Climático 6 de 9 UPTC 10-08-2010

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4.4.- No se notan los efectos del hipotético cambio climático en las temperaturas actuales ATENCIÓN, hay que evitar el error de sacar conclusiones acerca de variaciones de temperatura experimentadas a muy corto plazo (en estudios sobre el clima, “corto plazo” son por ejemplo 5-8 años). Por ejemplo, en la figura 51 podemos ver que la temperatura media global alcanzada en el año 1914 descendió 0,5 ºC en 1916. ¿Significa esto que el efecto invernadero dejó de actuar en esos dos años?. No, simplemente en esos dos años actuaron de forma impredecible el resto de factores que influyen en el clima, y sus interacciones, de forma que se experimentó una reducción de la temperatura global. Esos 0,5 ºC se recuperaron en los 4 años siguientes. Volver a Índice El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 4.- Controversias sobre el Cambio Climático 7 de 9 UPTC 10-08-2010

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4.4.- No se notan los efectos del hipotético cambio climático en las temperaturas actuales ¿Qué explicación puede tener la evolución de las temperaturas experimentadas en los últimos 4 años, a pesar de que el efecto invernadero “intensificado” sigue actuando?, ¿porqué se ha producido este “enfriamiento”?. Figura 52.- Evolución de las temperaturas globales desde 1986 hasta 2008. Fuente UCR Universidad de East Anglia. Volver a Índice El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 4.- Controversias sobre el Cambio Climático 8 de 9 UPTC 10-08-2010

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4.4.- No se notan los efectos del hipotético cambio climático en las temperaturas actuales ATENCIÓN, no cometer el error de tratar de obtener información “a simple vista” de un gráfico, pero sobre todo a corto plazo. ATENCIÓN, no cometer el error de confundir el CLIMA con el TIEMPO. Hay factores que influyen en el clima, que tienen un grado de influencia similar al del efecto invernadero “intensificado”, y, por lo tanto, dependiendo de la situación particular de cada uno de esos factores, y de sus interacciones y retroalimentaciones, puede suceder que el efecto de invernadero “intensificado” quede enmascarado a corto plazo (Observamos el Tiempo, no el Clima) Volver a Índice El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 4.- Controversias sobre el Cambio Climático 9 de 9 UPTC 10-08-2010

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4.5.- Ha habido épocas en las que la cantidad de CO2 ha sido superior a la actual – Confusión de las escalas temporales Figura 53.- Evolución de la composición de la atmósfera Volver a Índice El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 4.- Controversias sobre el Cambio Climático 1 de 3 UPTC 10-08-2010

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4.5.- Ha habido épocas en las que la cantidad de CO2 ha sido superior a la actual – Confusión de las escalas temporales Figura 54.- Evolución de las temperaturas a lo largo de las eras geológicas Volver a Índice El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 4.- Controversias sobre el Cambio Climático 2 de 3 UPTC 10-08-2010

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4.5.- Ha habido épocas en las que la cantidad de CO2 ha sido superior a la actual – Confusión de las escalas temporales En una escala temporal astronómica y geológica (desde centenares de miles a centenares de millones de años), lo que haya ocurrido en el pasado ha conformado la Tierra tal como es, pero lo que pueda llegar a ocurrir en el futuro, en esa escala temporal, es una cuestión puramente académica. O dicho de otro modo, no afecta en absoluto al Género Humano, porque éste no tiene ninguna posibilidad de acción, bien preventiva o correctiva. Lo que nos debe preocupar es lo que pueda ocurrir en una escala temporal en la que el Género Humano pueda “hacer algo”, y por lo tanto, la escala temporal pertinente es del orden de los 100 a 500 años. Volver a Índice El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 4.- Controversias sobre el Cambio Climático 3 de 3 UPTC 10-08-2010

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4.6.- ¿Qué fiabilidad tienen los datos que proporciona el IPCC?. El sistema “peer reviewed” Todo el trabajo de investigación, y los datos que publica el IPCC, se realizan en un entorno de trabajo “peer reviewed”. Esta expresión significa, entre otras cosas, lo siguiente: * Todos los trabajos que publica el IPCC se revisan antes de su publicación por personas que están al mismo nivel científico, o superior, que las personas que realizan esos trabajos. * Tanto las personas que realizan los trabajos, como las personas que los revisan, tienen necesariamente que haber publicado trabajos sobre la materia en cuestión, en publicaciones del máximo nivel científico mundial, y que se caracterizan por admitir a publicación solo aquellos trabajos que superen una revisión por personas que estén al mismo nivel, o superior, que los proponentes de los trabajos. Volver a Índice El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 4.- Controversias sobre el Cambio Climático 1 de 6 UPTC 10-08-2010

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4.6.- ¿Qué fiabilidad tienen los datos que proporciona el IPCC?. El sistema “peer reviewed” El entorno de trabajo “peer reviewed” se ha ido desarrollando de forma paulatina, con objeto de medir la productividad de las personas que trabajan en la producción de conocimiento científico y la calidad del trabajo realizado. En la actualidad, este sistema abarca a todas las facetas de la creación científica. En los asuntos referentes al efecto invernadero, cambio climático y sus efectos, constituye una garantía de honestidad y alto nivel científico, por lo cual es razonable confiar en su fiabilidad. Volver a Índice El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 4.- Controversias sobre el Cambio Climático 2 de 6 UPTC 10-08-2010

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4.6.- ¿Qué fiabilidad tienen los datos que proporciona el IPCC?. El sistema “peer reviewed” La figura se ha tomado de J. Hansen y S. Lebedeff, Journal of Geophysical Research, noviembre 1987.(se accede desde NASA, Goddard Institute for Space Studies, http://pubs.giss.nasa.gov/docs), y muestra la red de estaciones meteorológicas, repartidas por todo el mundo. Las zonas cuadradas tienen un tamaño aproximado de 2.500 x 2.500 Km. Queda claro que hay estaciones en cualquier parte del Mundo, incluso en los océanos Figura 55.- Distribución de las estaciones de toma de temperatura terrestre. Volver a Índice El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 4.- Controversias sobre el Cambio Climático 3 de 6 UPTC 10-08-2010

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4.6.- ¿Qué fiabilidad tienen los datos que proporciona el IPCC?. El sistema “peer reviewed” Los datos brutos de las mediciones realizadas por las estaciones meteorológicas desde aprox. 1850 no se pueden tomar “como llegan” porque en el pasado las estaciones tenían diseños variados, y la técnica de toma de datos era también muy variable. Además de esto, se han producido fenómenos de “isla térmica” por el crecimiento urbanístico experimentado por las grandes aglomeraciones humanas. Todos estos fenómenos han obligado a tratar los datos mediante técnicas estadísticas muy refinadas y complejas, con objeto de homogeneizar los datos, y conseguir un conjunto de datos fiables y útiles. Volver a Índice El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 4.- Controversias sobre el Cambio Climático 4 de 6 UPTC 10-08-2010

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4.6.- ¿Qué fiabilidad tienen los datos que proporciona el IPCC?. El sistema “peer reviewed” Este enorme trabajo se puede considerar como un exponente de la honradez y elevado nivel científico de las personas que han trabajado en este proyecto. El equipo del IPCC que ha realizado este trabajo ha sido objeto de un ataque de gran intensidad mediática, basándose para ello en mensajes internos cuyo significado real se ha despreciado, lo que pone de manifiesto que se ha acusado sin pruebas. Estas acciones se encuadran en un intento, como mínimo sospechoso, de desprestigiar a quien ha trabajado duramente, y de rebote, a las conclusiones alcanzadas. Volver a Índice El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 4.- Controversias sobre el Cambio Climático 5 de 6 UPTC 10-08-2010

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4.6.- ¿Qué fiabilidad tienen los datos que proporciona el IPCC?. El sistema “peer reviewed” Los datos del calentamiento global se han publicado en un sistema “peer reviewed”, y se pueden consultar en Global Historical Climatology Network (Peterson and Vose, 1997 y 1998), United States Historical Climatology Network (USHCN) data, y SCAR (Scientific Committee on Antarctic Research). Además de las medidas realizadas en estaciones terrestres, desde hace algunas décadas se incluyen los datos de medidas de temperatura estratosférica y troposférica realizadas por satélites Volver a Índice El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 4.- Controversias sobre el Cambio Climático 6 de 6 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 5.- Resumen Final Nuestro planeta Tierra goza de una temperatura media que hace viable la existencia de seres vivos en ella, entre éstos la Humanidad. Esta temperatura se alcanza gracias a la existencia de un fenómeno llamado efecto de invernadero “natural”. Desde comienzos del siglo XIX, muchos científicos y muchas instituciones científicas de renombre han trabajado intensamente para tratar de explicar el efecto de invernadero “natural” y sus consecuencias. Hacia los años treinta del siglo XX, ya se había elaborado una teoría completa, que explicaba el fenómeno de forma satisfactoria. Desde esas fechas, esta teoría es aceptada de forma abrumadoramente mayoritaria por los científicos de todo el mundo. Volver a Índice 1 de 6 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 5.- Resumen Final Esta teoría es aplicable no solo en los estudios del clima terrestre, sino que se emplea de forma habitual en las investigaciones de las atmósferas de otros planetas, y de la correlación con sus condiciones climáticas. Hacia mediados de la década de los años treinta del siglo XX se planteó la hipótesis de que los gases que se emiten a la atmósfera como resultado de la actividad económica humana pudieran desequilibrar el efecto de invernadero “natural”, y provocar efectos climáticos globales, que afecten a la Tierra y a los seres vivos. Se habla ya de un efecto invernadero “intensificado” (“enhanced” en inglés). Este efecto está provocado principalmente por la emisión a la atmósfera de unos gases producidos en la generación de energía mediante el uso de combustibles fósiles, y también por la deforestación y el cambio de uso de los terrenos. Volver a Índice 2 de 6 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 5.- Resumen Final Hay que tener bien presente que, en la década de los años treinta del siglo XX, el impulso para investigar en este nuevo campo no provino de la necesidad de explicar unas evidencias sólidas de un calentamiento global, detectadas como cambios climatológicos, geofísicos o en la biosfera; esas evidencias no existían, como tampoco existían conocimientos precisos sobre la correlación entre las temperaturas globales disponibles en esa época, y la abundancia de gases de efecto invernadero antropogénicos existentes en la atmósfera. Tampoco existía un conocimiento matemático suficiente para establecer la presencia de tendencias definidas en los datos con comportamiento tan variable como los del clima. Volver a Índice 3 de 6 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 5.- Resumen Final Desde la década de los años setenta del siglo XX disponemos de evidencias climatológicas, geofísicas y en la biosfera que son incontestables. También disponemos de conocimientos matemáticos específicos que muestran de forma inequívoca una correlación entre las concentraciones de GEI y las temperaturas globales medidas. Pero sobre todo disponemos de una teoría muy completa que explica el fenómeno de efecto invernadero, que da un apoyo decisivo a las evidencias y a las correlaciones citadas. En 2010 se sigue investigando intensamente para refinar los modelos matemáticos predictivos, a fin de aclarar si las predicciones que hace la teoría para un horizonte temporal de 90-100 años muestran una correlación aceptable con las temperaturas medidas según avanza el tiempo. Volver a Índice 4 de 6 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 5.- Resumen Final En el punto 3.1 hemos visto que el IPCC predice para 2100 un aumento de la temperatura global de cómo mínimo 3 ºC . A simple vista, esta cifra no parece muy exagerada. Pero como vimos en el punto 4.3, para que la media aumente 3 ºC, debe haber temporadas enteras con aumentos puntuales de 4 ºC o más. Cuesta imaginarse la vida en ciudades como Madrid con temperaturas superiores a 45 ºC a la sombra durante largas temporadas. La cuestión del cambio climático ha pasado de ser una cuestión científico-técnica a ser una cuestión ética: ¿Por qué tenemos que preocuparnos de las condiciones de vida de nuestros descendientes remotos, allá a finales del siglo XXI? Volver a Índice 5 de 6 UPTC 10-08-2010

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El Cambio Climático – Causas y Consecuencias 5.- Resumen Final Tenemos que reconocer que esa pregunta tiene solo una respuesta, que podemos adornar más o menos, pero que nos lleva directamente a la conclusión: Hay que reducir de forma drástica las emisiones de los gases de efecto invernadero ya. Por todo esto, no nos podemos escudar en que no disponemos de información con certidumbre absoluta, cosa que nunca llegaremos a tener. Tampoco nos podemos escudar en una postura de esperar y ver, o de esperar un milagro, y que los aerosoles antropogénicos contrarresten totalmente el forzamiento radiativo positivo de los gases de efecto invernadero en el año 2100. Volver a Índice 6 de 6 UPTC 10-08-2010

Summary: Conferencia de D. Gabriel Ocejo, Ingeniero mecánico, acerca del estudio de las causas y consecuencias del cambio climático. Conferencia impartida el 12 de octubre de 2012 en la Universidad Popular Carmen de Michelena de Tres Cantos. Más información en: www.universidadpopularc3c.es

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