Cambio Climático - Atmósfera y Efecto Invernadero

El Sol y la Tierra (Imagen de Sputnik News)

Gracias al Sol, la principal fuente de energía en nuestro sistema solar, existe la vida en la Tierra y posiblemente haya existido en Marte. Actualmente, creemos que el Sol contiene materia oscura. Incluso, como "ser vivo", podría actuar a nivel macroscópico con el Universo de alguna forma  aún desconocida. 

En esta publicación explicaremos el cambio climático de la Tierra, centrándonos en aspectos como la atmósfera, la temperatura media, y el funcionamiento del efecto invernadero...

+ TEMPERATURA MEDIA SUPERFICIAL:

La temperatura media en la superficie de la Tierra, así como cualquier planeta rocoso (telúrico) , depende de dos factores principales:

1. Distancia al sol.
2. La presencia de atmósfera (según características y composición...)

Existen muchas causas que pueden originar un cambio climático generalizado, y se dividen en causas externas e internas.

~Causas externas o astronómicas:

Son ajenas al sistema climático del planeta.

Primero, destacamos los cambios en la actividad solar, relacionado a su vez con variaciones en manchas solares y el campo magnético.

En segundo lugar, la órbita terrestre puede variar la forma circular o elíptica (según los ciclos de Milankovic cada 100.000 años) y esto también modifica la radiación solar.
También existe el bamboleo de Chandler (precesión y nutación) que son las variaciones en la inclinación del eje de rotación sobre el plano de la elíptica, causado principalmente por cambios en los flujos oceánicos.

Por último, los impactos de meteoritos (generan nubes de polvo) y los rayos cósmicos* del espacio exterior.

~Causas internas:

Determinan cómo se distribuye la energía de la radiación solar. Abarca cambios en el albedo, en la composición atmosférica (actividad volcánica, emisiones de gases contaminantes) y en las corrientes marinas.

Otros factores podrían ser la actividad del núcleo terrestre y cambios en la actividad humana.

*Según Henrick Svensmark (del Instituto Espacial de Dinamarca) los cambios climáticos están conectados con la variación del campo magnético, ya que la entrada de rayos cósmicos afecta a la formación de nubes, las cuales reflejan la luz solar.

+ ATMÓSFERA Y GASES EFECTO INVERNADERO:
La atmósfera es la envoltura gaseosa que rodea la Tierra, y la protege del espacio exterior, permitiendo el origen y el desarrollo de vida en el planeta. Asimismo, la atmósfera está protegida por el "campo magnético", producto de la rotación.
Sus funciones principales son: Absorción los rayos cósmicos y parte de radiación UV, guarda el balance térmico de la Tierra, constituye el componente básico del ciclo hidrológico ( también ciclo del carbono, del azufre, del nitrógeno...) y es la fuente de elementos y compuestos necesarios para la vida (CHONS, CO2, O2, N2 ...)

Capas atmosféricas terrestres (izquierda) y
Evolución de la Temperatura en las regiones de la atmósfera (derecha)

5º Exosfera        →  10.000 km  :   similar al espacio exterior

4º Termosfera    →  690 km       :   Tª > 1000 ºC

3º Mesosfera     → 80 km          :    Tª ∈ (-80 , -70 ) ºC

2º Estratosfera* →  40 km         :    Tª desde -55ºC hasta 0 ºC

1º Troposfera    → 17 km          :    ocurren los fenómenos meteorológicos 

*La capa de Ozono (O3), también llamada ozono estratosférico, concentra el 90% del ozono total de la atmósfera. Absorbe el 97% de la radiación UV de alta frecuencia.

En la atmósfera terrestre, los gases de efecto invernadero más importantes, clasificados de mayor a menor importancia son: el vapor de agua (el principal), el dióxido de carbono, metano (CH4 ) y el óxido nitroso.
También existen otros contaminantes (CO2, CH4, N2O, HFC, PFC, SF6 ) pero poseen diferentes concentraciones en la atmósfera y distintos potenciales de calentamiento [Ver tablas].

Mecanismo:
Los contaminantes de efecto invernadero son transparentes a la radiación visible (longitud de onda 𝝀∈[400, 700 nm]) que es el intervalo más energético del "espectro electromagnético del Sol". Siendo este espectro la luz emitida por el Sol (radiación electromagnética; distinto de viento solar) que recibimos en la superficie terrestre, después de atravesar la magnetosfera (cinturones Van-Allen) y la atmósfera.
Sin embargo, absorben la radiación infrarroja  (𝛌 > 700 nm) que fundamentalmente emite la superficie terrestre. Así se produce el incremento de la temperatura terrestre, dando lugar al cambio climático.

+ FUNCIONAMIENTO DEL EFECTO INVERNADERO:

1. La atmósfera es transparente a la luz visible y a la radiación UV de cierta frecuencia.
2. La luz visible y la UV entrante es absorbida por los organismos y la Tierra.
3. La energía lumínica, al absorberse se transforma en energía calorífica (calor), es decir, radiación infrarroja.
4. Los gases efecto invernadero absorben parte de esta radiación infrarroja que es reflejada de nuevo hacia la superficie, calentando el aire y dificultando la emisión de calor al espacio exterior.
5. El aumento del efecto invernadero significa un incremento de la  Tª media superficial.

La radiación solar total que llega a la Tierra sigue 3 caminos: 

Primero, el 30% es reflejada por la atmósfera o por la superficie terrestre y es devuelta al espacio sin calentar el planeta. El 19% es absorbida por las nubes y otros componentes atmosféricos. El 51% restante es absorbida por la superficie (continentes y océanos) incrementando así la Tª...

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Fuentes recomendadas:
-Anexos:
  ~Bjorn Stevens, del Instituto Max Planck de Meteorología (Alemania): <<Los modelos de predicción del cambio climático tienen grandes deficiencias>>
  ~Explican la "Paradoja del Joven Sol Débil", el misterio de Carl Sagan.
- Espectro Electromagnético: https://www.acta.es/medios/articulos/ciencias_y_tecnologia/062017.pdf

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