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Gases de efecto invernadero

Los gases de efecto invernadero atrapan parte del calor que se produce cuando la luz del sol calienta la superficie de la Tierra. En esta imagen se muestran simbólicamente tres importantes gases de efecto invernadero: dióxido de carbono , vapor de agua y metano .
Este gráfico muestra cuánto afectan diversos factores físicos al cambio climático . Los bigotes de cada barra muestran el posible rango de error .

Los gases de efecto invernadero ( GEI ) son los gases de la atmósfera que elevan la temperatura de la superficie de planetas como la Tierra. Lo que los distingue de otros gases es que absorben las longitudes de onda de la radiación que emite un planeta , lo que produce el efecto invernadero . [1] La Tierra se calienta con la luz solar, lo que hace que su superficie irradie calor , que luego es absorbido en su mayor parte por los gases de efecto invernadero. Sin gases de efecto invernadero en la atmósfera, la temperatura promedio de la superficie de la Tierra sería de aproximadamente -18 °C (0 °F), [2] en lugar del promedio actual de 15 °C (59 °F). [3] [4]

Los cinco gases de efecto invernadero más abundantes en la atmósfera terrestre, enumerados en orden decreciente de fracción molar global promedio , son: [5] [6] vapor de agua , dióxido de carbono , metano , óxido nitroso , ozono . Otros gases de efecto invernadero que preocupan son los clorofluorocarbonos (CFC y HCFC ), los hidrofluorocarbonos (HFC), los perfluorocarbonos y el SF.
6y NF3. El vapor de agua causa aproximadamente la mitad del efecto invernadero, pero los humanos no contribuyen directamente a su cantidad, [7] por lo que no es un impulsor del cambio climático . [8]

El dióxido de carbono está causando aproximadamente las tres cuartas partes del calentamiento global y puede tardar miles de años en ser absorbido por completo por el ciclo del carbono . [9] [10] El metano causa la mayor parte del calentamiento restante y permanece en la atmósfera un promedio de 12 años. [11] Las actividades humanas desde el comienzo de la Revolución Industrial (alrededor de 1750) han aumentado el dióxido de carbono en más de un 50% , [12] hasta un nivel no visto en más de 3 millones de años. [13] Las concentraciones atmosféricas de metano han aumentado en más de un 150% durante el mismo período de tiempo. [14]

Sin la influencia humana, los flujos naturales de carbono entre la atmósfera, los ecosistemas terrestres , el océano y los sedimentos estarían bastante equilibrados. [15] [16] La gran mayoría de las emisiones de dióxido de carbono de los seres humanos provienen de la quema de combustibles fósiles . Otras contribuciones provienen de la agricultura y la industria . [17] : 687  [18] [19] Las emisiones de metano se originan en la agricultura, la producción de combustibles fósiles, los desechos y otras fuentes. [20] Si las tasas de emisión actuales continúan, entonces el calentamiento global superará los 2,0 °C (3,6 °F) en algún momento entre 2040 y 2070. Este es un nivel que el Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC) dice que es "peligroso". [21]

Propiedades y mecanismos

consulte el título y el texto adyacente
Absorción y dispersión atmosférica a diferentes longitudes de onda de ondas electromagnéticas . La banda de absorción más grande de dióxido de carbono no está lejos del máximo de emisión térmica del suelo y cierra parcialmente la ventana de transparencia del agua, lo que explica el importante efecto de retención de calor del dióxido de carbono.

Los gases de efecto invernadero son activos en el infrarrojo , lo que significa que absorben y emiten radiación infrarroja en el mismo rango de longitud de onda larga que la que emiten la superficie de la Tierra, las nubes y la atmósfera. [22] : 2233 

El 99% de la atmósfera seca de la Tierra (excluyendo el vapor de agua ) está formada por nitrógeno ( N
2) (78%) y oxígeno ( O
2) (21%). Debido a que sus moléculas contienen dos átomos del mismo elemento , no tienen asimetría en la distribución de sus cargas eléctricas , [23] y por lo tanto no se ven casi totalmente afectadas por la radiación térmica infrarroja, [24] con sólo un efecto extremadamente menor por la colisión inducida. absorción . [25] [26] [27] Otro 0,9% de la atmósfera está formado por argón (Ar), que es monoatómico y, por tanto, completamente transparente a la radiación térmica. Por otro lado, el dióxido de carbono (0,04%), el metano , el óxido nitroso y los gases traza aún menos abundantes representan menos del 0,1% de la atmósfera terrestre, pero debido a que sus moléculas contienen átomos de diferentes elementos, existe una asimetría en la distribución de la carga eléctrica . lo que permite que las vibraciones moleculares interactúen con la radiación electromagnética. Esto los hace activos en infrarrojos, por lo que su presencia provoca el efecto invernadero . [23]

forzamiento radiativo

Coeficientes de absorción de infrarrojos de onda larga de gases primarios de efecto invernadero. El vapor de agua se absorbe en una amplia gama de longitudes de onda. La Tierra emite radiación térmica con especial intensidad en las proximidades de la banda de absorción de dióxido de carbono de 15 micras. La importancia relativa del vapor de agua disminuye al aumentar la altitud.

La Tierra absorbe parte de la energía radiante recibida del sol, refleja parte de ella como luz y refleja o irradia el resto de regreso al espacio en forma de calor . La temperatura de la superficie de un planeta depende de este equilibrio entre la energía entrante y saliente. Cuando el equilibrio energético de la Tierra cambia, su superficie se vuelve más cálida o más fría, lo que provoca una variedad de cambios en el clima global. [28] El forzamiento radiativo es una métrica calculada en vatios por metro cuadrado, que caracteriza el impacto de un cambio externo en un factor que influye en el clima. Se calcula como la diferencia en el balance energético de la parte superior de la atmósfera (TOA) causada inmediatamente por dicho cambio externo. Un forzamiento positivo, como el de mayores concentraciones de gases de efecto invernadero, significa que llega más energía que la que sale en la parte superior de la atmósfera, lo que causa un calentamiento adicional, mientras que un forzamiento negativo, como el de los sulfatos que se forman en la atmósfera a partir del dióxido de azufre , conduce a un enfriamiento. . [22] : 2245  [29]

Dentro de la atmósfera inferior, los gases de efecto invernadero intercambian radiación térmica con la superficie y limitan el flujo de calor radiativo que sale de ella, lo que reduce la tasa general de transferencia de calor radiativo ascendente. [30] : 139  [31] El aumento de la concentración de gases de efecto invernadero también está enfriando la atmósfera superior, ya que es mucho más delgada que las capas inferiores, y es más probable que cualquier calor reemitido por los gases de efecto invernadero viaje más lejos al espacio que al interactúan con las menos moléculas de gas en las capas superiores. Como resultado, la atmósfera superior también se está reduciendo. [32]

Contribuciones de gases específicos al efecto invernadero

Los cambios antropogénicos del efecto invernadero natural a veces se denominan efecto invernadero mejorado . [22] : 2223 

Esta tabla muestra las contribuciones más importantes al efecto invernadero general, sin el cual la temperatura promedio de la superficie de la Tierra sería de aproximadamente -18 °C (0 °F), [2] en lugar de alrededor de 15 °C (59 °F). [3] Esta tabla también especifica el ozono troposférico , porque este gas tiene un efecto de enfriamiento en la estratosfera , pero una influencia de calentamiento comparable al óxido nitroso y los CFC en la troposfera . [33]

Papel especial del vapor de agua.

Los gases atmosféricos sólo absorben algunas longitudes de onda de energía pero son transparentes para otras. Los patrones de absorción del vapor de agua (picos azules) y del dióxido de carbono (picos rosados) se superponen en algunas longitudes de onda. [36]

El vapor de agua es el gas de efecto invernadero más importante en general, siendo responsable del 41% al 67% del efecto invernadero, [34] [35] pero sus concentraciones globales no se ven directamente afectadas por la actividad humana. Si bien las concentraciones locales de vapor de agua pueden verse afectadas por acontecimientos como el riego , tiene poco impacto a escala global debido a su corto tiempo de residencia de unos nueve días. [37] Indirectamente, un aumento en las temperaturas globales también aumentará las concentraciones de vapor de agua y, por lo tanto, su efecto de calentamiento, en un proceso conocido como retroalimentación de vapor de agua. Ocurre porque la relación Clausius-Clapeyron establece que habrá más vapor de agua por unidad de volumen a temperaturas elevadas. [38] Por lo tanto, la concentración atmosférica local de vapor de agua varía desde menos del 0,01% en regiones extremadamente frías y hasta el 3% en masa en aire saturado a aproximadamente 32 °C. [39]

Potencial de calentamiento global (GWP) y equivalentes de CO 2

Comparación del potencial de calentamiento global (GWP) de tres gases de efecto invernadero en un período de 100 años: perfluorotributilamina , óxido nitroso , metano y dióxido de carbono (este último es el valor de referencia, por lo tanto tiene un GWP de uno)

El potencial de calentamiento global (GWP) es un índice para medir cuánta radiación térmica infrarroja absorbería un gas de efecto invernadero durante un período de tiempo determinado después de haber sido agregado a la atmósfera (o emitido a la atmósfera). El GWP permite comparar diferentes gases de efecto invernadero en cuanto a su "eficacia para provocar forzamiento radiativo ". [40] : 2232  Se expresa como un múltiplo de la radiación que sería absorbida por la misma masa de dióxido de carbono (CO 2 ) añadido , que se toma como gas de referencia. Por tanto, el PCA tiene un valor de 1 para el CO 2 . Para otros gases, depende de la fuerza con la que el gas absorbe la radiación térmica infrarroja, de la rapidez con la que el gas abandona la atmósfera y del período de tiempo considerado.

Por ejemplo, el metano tiene un PCG en 20 años (GWP-20) de 81,2 [41], lo que significa que, por ejemplo, una fuga de una tonelada de metano equivale a emitir 81,2 toneladas de dióxido de carbono medidas en 20 años. Como el metano tiene una vida atmosférica mucho más corta que el dióxido de carbono, su GWP es mucho menor durante períodos de tiempo más largos, con un GWP-100 de 27,9 y un GWP-500 de 7,95. [41] : 7SM-24 

El equivalente de dióxido de carbono (CO 2 e o CO 2 eq o CO 2 -e o CO 2 -eq) se puede calcular a partir del PCA. Para cualquier gas, es la masa de CO 2 la que calentaría la Tierra tanto como la masa de ese gas. Por tanto, proporciona una escala común para medir los efectos climáticos de diferentes gases. Se calcula como GWP multiplicado por la masa del otro gas.

Lista de todos los gases de efecto invernadero

El forzamiento radiativo (influencia de calentamiento) de los gases atmosféricos de efecto invernadero de larga vida se ha acelerado, casi duplicándose en 40 años. [42] [43] [44]

La contribución de cada gas al aumento del efecto invernadero está determinada por las características de ese gas, su abundancia y los efectos indirectos que pueda causar. Por ejemplo, el efecto radiativo directo de una masa de metano es aproximadamente 84 veces más fuerte que el de la misma masa de dióxido de carbono durante un período de 20 años. [45] Desde la década de 1980, las contribuciones al forzamiento de gases de efecto invernadero (en relación con el año 1750) también se estiman con alta precisión utilizando expresiones recomendadas por el IPCC derivadas de modelos de transferencia radiativa . [46]

La concentración de un gas de efecto invernadero normalmente se mide en partes por millón (ppm) o partes por mil millones (ppb) por volumen. Una concentración de CO 2 de 420 ppm significa que 420 de cada millón de moléculas de aire son moléculas de CO 2 . El primer aumento de 30 ppm en las concentraciones de CO 2 se produjo en unos 200 años, desde el inicio de la Revolución Industrial hasta 1958; sin embargo, el siguiente aumento de 90 ppm tuvo lugar dentro de 56 años, de 1958 a 2014. [12] [47] [48] De manera similar, el aumento anual promedio en la década de 1960 fue solo el 37 % de lo que fue entre 2000 y 2007. [49 ]

Muchas observaciones están disponibles en línea en una variedad de bases de datos de observación de química atmosférica . La siguiente tabla muestra los gases de efecto invernadero bien mezclados y de larga vida más influyentes, junto con sus concentraciones troposféricas y forzamientos radiativos directos , según los identifica el Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático (IPCC). [50] Los científicos atmosféricos miden periódicamente la abundancia de estos gases traza a partir de muestras recogidas en todo el mundo. [51] [52] [53] Excluye el vapor de agua porque los cambios en sus concentraciones se calculan como una retroalimentación del cambio climático causada indirectamente por cambios en otros gases de efecto invernadero, así como el ozono, cuyas concentraciones solo se modifican indirectamente por diversos refrigerantes que causan agotamiento del ozono . Algunos gases de vida corta (por ejemplo, monóxido de carbono , NOx ) y aerosoles (por ejemplo, polvo mineral o carbón negro ) también se excluyen debido a su papel limitado y su fuerte variación, junto con refrigerantes menores y otros gases halogenados , que se han producido en masa en cantidades más pequeñas. que los de la tabla. [50] : 731–738  y Anexo III del Informe del GT1 del IPCC de 2021 [54] : 4–9 

a Fracciones molares : μmol/mol = ppm = partes por millón (10 6 ); nmol/mol = ppb = partes por mil millones (10 9 ); pmol/mol = ppt = partes por billón (10 12 ).

R El IPCC afirma que "no se puede establecer una vida atmosférica única" para el CO 2 . [50] : 731  Esto se debe principalmente al rápido crecimiento y la magnitud acumulativa de las perturbaciones del ciclo del carbono de la Tierra por la extracción geológica y la quema de carbono fósil. [59] A partir del año 2014, se esperaba que el CO 2 fósil emitido como un pulso teórico de 10 a 100 GtC además de la concentración atmosférica existente fuera eliminado en un 50% por la vegetación terrestre y los sumideros oceánicos en menos de aproximadamente un siglo, según las proyecciones de los modelos acoplados a los que se hace referencia en la evaluación AR5. [60] También se proyectó que una fracción sustancial (20-35%) permanecería en la atmósfera durante siglos o milenios, donde la persistencia fraccionaria aumenta con el tamaño del pulso. [61] [62]

B Los valores son relativos al año 1750. AR6 informa el forzamiento radiativo efectivo que incluye efectos de ajustes rápidos en la atmósfera y en la superficie. [63]

Factores que afectan las concentraciones.

Las concentraciones atmosféricas están determinadas por el equilibrio entre las fuentes (emisiones del gas procedentes de actividades humanas y sistemas naturales) y los sumideros (la eliminación del gas de la atmósfera mediante conversión a un compuesto químico diferente o absorción por masas de agua). [64] : 512 

Fracción aérea

La mayoría de las emisiones de CO 2 han sido absorbidas por sumideros de carbono , incluido el crecimiento de las plantas, la absorción del suelo y la absorción de los océanos ( Presupuesto Mundial de Carbono 2020 ).

La proporción de una emisión que permanece en la atmósfera después de un tiempo específico es la " fracción en el aire " (AF). La fracción anual en el aire es la relación entre el aumento atmosférico en un año determinado y las emisiones totales de ese año. La fracción anual de CO 2 en el aire se ha mantenido estable en 0,45 durante las últimas seis décadas, incluso cuando las emisiones han ido aumentando. Esto significa que el 0,55% restante del CO 2 emitido es absorbido por los sumideros de carbono terrestres y atmosféricos durante el primer año de una emisión. [59] En los escenarios de altas emisiones, la eficacia de los sumideros de carbono será menor, aumentando la fracción atmosférica de CO 2 aunque la cantidad bruta de emisiones absorbidas será mayor que en la actualidad. [65] : 746 

Vida atmosférica

Vida útil estimada del metano atmosférico antes de la era industrial (área sombreada); cambios en la vida útil del metano desde 1850 simulados por un modelo climático (línea azul) y el gráfico conciliado (línea roja). [66]

Los principales gases de efecto invernadero están bien mezclados y tardan muchos años en abandonar la atmósfera. [67]

La vida atmosférica de un gas de efecto invernadero se refiere al tiempo necesario para restablecer el equilibrio tras un aumento o disminución repentino de su concentración en la atmósfera. Los átomos o moléculas individuales pueden perderse o depositarse en sumideros como el suelo, los océanos y otras aguas, o la vegetación y otros sistemas biológicos, reduciendo el exceso a concentraciones de fondo. El tiempo medio necesario para lograrlo es la vida media . Esto se puede representar mediante la siguiente fórmula, donde la vida útil de una especie atmosférica X en un modelo de una sola caja es el tiempo promedio que una molécula de X permanece en la caja. [68]

También se puede definir como la relación entre la masa (en kg) de X en la caja y su tasa de eliminación, que es la suma del flujo de X fuera de la caja ( ), la pérdida química de X ( ) y la deposición de X ( ) (todo en kg/s):

. [68]

Si cesara la entrada de este gas en la caja, con el tiempo su concentración disminuiría aproximadamente un 63%.

Los cambios en cualquiera de estas variables pueden alterar la vida atmosférica de un gas de efecto invernadero. Por ejemplo, se estima que la vida atmosférica del metano fue menor en el siglo XIX que ahora, pero mayor en la segunda mitad del siglo XX que después de 2000. [66] El dióxido de carbono tiene una vida aún más variable, que no puede especificarse hasta un solo número. [69] [45] [22] : 2237  Los científicos en cambio dicen que si bien el primer 10% de la fracción de dióxido de carbono en el aire (sin contar el ~50% absorbido por los sumideros terrestres y oceánicos durante el primer año de emisión) se elimina "rápidamente", la gran mayoría de la fracción aérea (80%) dura "siglos o milenios". El 10% restante permanece durante decenas de miles de años. En algunos modelos, esta fracción de mayor duración llega al 30%. [70] [71]

Durante escalas de tiempo geológico

Concentraciones de CO 2 en los últimos 500 millones de años
Concentración de CO 2 atmosférico durante los últimos 40.000 años, desde el Último Máximo Glacial hasta la actualidad. La tasa actual de aumento es mucho más alta que en cualquier momento durante la última desglaciación .

Las estimaciones realizadas en 2023 encontraron que la concentración actual de dióxido de carbono en la atmósfera puede ser la más alta en los últimos 14 millones de años. [72] Sin embargo, el Sexto Informe de Evaluación del IPCC estimó niveles similares hace 3 a 3,3 millones de años, en el período cálido del Plioceno medio . Este período puede ser un indicador de los probables resultados climáticos con los niveles actuales de CO 2 . [73] : Figura 2.34 

Se cree que el dióxido de carbono ha desempeñado un efecto importante en la regulación de la temperatura de la Tierra a lo largo de sus 4.540 millones de años de historia. Temprano en la vida de la Tierra, los científicos han encontrado evidencia de agua líquida que indica un mundo cálido, aunque se cree que la producción del Sol fue solo el 70% de lo que es hoy. Las concentraciones más altas de dióxido de carbono en la atmósfera de la Tierra primitiva podrían ayudar a explicar esta paradoja del débil sol joven . Cuando la Tierra se formó por primera vez, la atmósfera de la Tierra pudo haber contenido más gases de efecto invernadero y las concentraciones de CO 2 pueden haber sido mayores, con una presión parcial estimada de hasta 1.000  kPa (10  bar ), porque no hubo fotosíntesis bacteriana para reducir el gas a compuestos de carbono y oxígeno. Es posible que el metano , un gas de efecto invernadero muy activo, también haya sido más frecuente. [74] [75]

Supervisión

Emisiones atribuidas a centrales eléctricas específicas de todo el mundo, codificadas por colores según el tipo de combustible utilizado en la central. La mitad inferior se centra en Europa y Asia [76]

El seguimiento de los gases de efecto invernadero implica la medición directa de las concentraciones atmosféricas y la medición directa e indirecta de las emisiones de gases de efecto invernadero . Los métodos indirectos calculan las emisiones de gases de efecto invernadero basándose en métricas relacionadas, como la extracción de combustibles fósiles. [59]

Existen varios métodos diferentes para medir las concentraciones de dióxido de carbono en la atmósfera, incluido el análisis infrarrojo y la manometría . [77] El metano y el óxido nitroso se miden mediante otros instrumentos, como el lidar de absorción diferencial infrarroja de resolución de rango (DIAL). [78] Los gases de efecto invernadero se miden desde el espacio , por ejemplo mediante el Observatorio Orbital del Carbono y a través de redes de estaciones terrestres como el Sistema Integrado de Observación del Carbono . [59]

El Índice Anual de Gases de Efecto Invernadero (AGGI) lo definen los científicos atmosféricos de la NOAA como la relación entre el forzamiento radiativo directo total debido a los gases de efecto invernadero de larga vida y bien mezclados para cualquier año para el cual existen mediciones globales adecuadas, con respecto al presente en el año 1990. [44] [79] Estos niveles de forzamiento radiativo son relativos a los presentes en el año 1750 (es decir , antes del inicio de la era industrial ). Se elige 1990 porque es el año de referencia para el Protocolo de Kyoto y es el año de publicación de la primera Evaluación Científica del Cambio Climático del IPCC . Como tal, la NOAA afirma que el AGGI "mide el compromiso que la sociedad (global) ya ha asumido de vivir en un clima cambiante. Se basa en observaciones atmosféricas de la más alta calidad desde sitios de todo el mundo. Su incertidumbre es muy baja". [80]

Redes de datos

Existen varias redes de medición de superficie (incluidos matraces y continuas in situ), incluidas NOAA / ERSL , [81] WDCGG, [82] y RAMCES. [83] Los datos de la Red de Observatorios de Línea Base NOAA/ESRL y de la Red del Instituto Scripps de Oceanografía [84] están alojados en el CDIAC en ORNL . Los datos del Centro Mundial de Datos sobre Gases de Efecto Invernadero (WDCGG), que forma parte de la VAG , están alojados en la JMA . La base de datos Reseau Atmospherique de Mesure des Composes an Effet de Serre (RAMCES) forma parte de IPSL .

Tipos de fuentes

Fuentes naturales

Los flujos naturales de carbono entre la atmósfera, el océano, los ecosistemas terrestres y los sedimentos están bastante equilibrados; por lo que los niveles de carbono serían más o menos estables sin la influencia humana. [85] [86] El dióxido de carbono se elimina de la atmósfera principalmente a través de la fotosíntesis y ingresa a las biosferas terrestres y oceánicas. El dióxido de carbono también se disuelve directamente de la atmósfera en cuerpos de agua (océanos, lagos, etc.), además de disolverse en la precipitación cuando las gotas de lluvia caen a través de la atmósfera. Cuando se disuelve en agua, el dióxido de carbono reacciona con las moléculas de agua y forma ácido carbónico , que contribuye a la acidez de los océanos . Luego puede ser absorbido por las rocas mediante la erosión . También puede acidificar otras superficies que toca o ser arrastrado al océano. [87]

Representación esquemática de la perturbación general del ciclo global del carbono causada por actividades antropogénicas, promediada de 2010 a 2019. [88]
El ciclo del carbono atmosférico representa el intercambio de compuestos de carbono gaseoso , principalmente dióxido de carbono (CO 2 ), entre la atmósfera de la Tierra, los océanos y la biosfera terrestre . Es uno de los componentes más rápidos del ciclo general del carbono del planeta , y respalda el intercambio de más de 200 mil millones de toneladas de carbono (es decir, gigatoneladas de carbono o GtC) dentro y fuera de la atmósfera a lo largo de cada año. [89] Las concentraciones atmosféricas de CO 2 permanecen estables durante escalas de tiempo más largas sólo cuando existe un equilibrio entre estos dos flujos. El metano ( CH 4 ), el monóxido de carbono (CO) y otros compuestos artificiales están presentes en concentraciones más pequeñas y también forman parte del ciclo del carbono atmosférico. [90]

Fuentes creadas por el hombre

Teniendo en cuenta las emisiones directas e indirectas, la industria es el sector con la mayor proporción de emisiones globales. Datos a 2019 del IPCC.

La gran mayoría de las emisiones de dióxido de carbono de los seres humanos provienen de la quema de combustibles fósiles . Contribuciones adicionales provienen de la fabricación de cemento, la producción de fertilizantes y los cambios en el uso de la tierra, como la deforestación . [17] : 687  [18] [19] Las emisiones de metano se originan en la agricultura , la producción de combustibles fósiles, los desechos y otras fuentes. [20]

Si las tasas de emisión actuales continúan, el aumento de temperatura superará los 2,0 °C (3,6 °F) en algún momento entre 2040 y 2070, que es el nivel que el Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático de las Naciones Unidas (IPCC) considera "peligroso". [21]

La mayoría de los gases de efecto invernadero tienen fuentes tanto naturales como causadas por el hombre. Una excepción son los halocarbonos sintéticos puramente producidos por el hombre, que no tienen fuentes naturales. Durante el Holoceno preindustrial , las concentraciones de gases existentes eran más o menos constantes, porque las grandes fuentes y sumideros naturales se equilibraban aproximadamente. En la era industrial, las actividades humanas han añadido gases de efecto invernadero a la atmósfera, principalmente mediante la quema de combustibles fósiles y la tala de bosques. [91] [4] : ​​115 

Las principales fuentes antropogénicas (de origen humano) de gases de efecto invernadero son el dióxido de carbono (CO 2 ), el óxido nitroso ( N
2O ), metano, tres grupos de gases fluorados ( hexafluoruro de azufre ( SF
6), hidrofluorocarbonos (HFC) y perfluorocarbonos (PFC, hexafluoruro de azufre (SF 6 ) y trifluoruro de nitrógeno (NF 3 )). [92] Aunque el efecto invernadero está impulsado en gran medida por el vapor de agua , [93] las emisiones humanas de vapor de agua no contribuyen significativamente al calentamiento.

Aunque los CFC son gases de efecto invernadero, están regulados por el Protocolo de Montreal , motivado por la contribución de los CFC al agotamiento de la capa de ozono más que por su contribución al calentamiento global. El agotamiento de la capa de ozono tiene sólo un papel menor en el calentamiento del invernadero, aunque los dos procesos a veces se confunden en los medios de comunicación. En 2016, negociadores de más de 170 países reunidos en la cumbre del Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente alcanzaron un acuerdo jurídicamente vinculante para eliminar gradualmente los hidrofluorocarbonos (HFC) en la Enmienda de Kigali al Protocolo de Montreal . [94] [95] [96] El uso de CFC-12 (excepto algunos usos esenciales) se ha eliminado debido a sus propiedades destructoras de la capa de ozono . [97] La ​​eliminación gradual de los compuestos HCFC menos activos se completará en 2030. [98]

Recortes de emisiones necesarios

Escenarios globales de emisiones de gases de efecto invernadero, basados ​​en políticas y compromisos al 21/11

El "Informe sobre la brecha de emisiones" anual del PNUMA afirmaba en 2022 que era necesario reducir las emisiones casi a la mitad. "Para encaminarse hacia limitar el calentamiento global a 1,5°C, las emisiones globales anuales de GEI deben reducirse en un 45 por ciento en comparación con las proyecciones de emisiones según las políticas actualmente vigentes en sólo ocho años, y deben continuar disminuyendo rápidamente después de 2030, para evitar agotar el limitado presupuesto de carbono atmosférico restante ." [99] : xvi  El informe comentaba que el mundo debería centrarse en transformaciones económicas de base amplia y no en cambios incrementales. [99] : xvi 

En 2022, el Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC) publicó su Sexto Informe de Evaluación sobre el cambio climático. Advirtió que las emisiones de gases de efecto invernadero deben alcanzar su punto máximo antes de 2025 a más tardar y disminuir un 43% para 2030 para tener buenas posibilidades de limitar el calentamiento global a 1,5 °C (2,7 °F). [100] [101] O en palabras del Secretario General de las Naciones Unidas, António Guterres : "Los principales emisores deben reducir drásticamente las emisiones a partir de este año". [102]

Eliminación de la atmósfera mediante emisiones negativas.

Varias tecnologías eliminan las emisiones de gases de efecto invernadero de la atmósfera. Los más analizados son aquellos que eliminan dióxido de carbono de la atmósfera, ya sea hacia formaciones geológicas como la bioenergía con captura y almacenamiento de carbono y la captura de dióxido de carbono en el aire , [103] o al suelo como en el caso del biocarbón . [103] Muchos modelos de escenarios climáticos a largo plazo requieren emisiones negativas a gran escala provocadas por el hombre para evitar cambios climáticos graves. [104]

También se están estudiando enfoques de emisiones negativas para el metano atmosférico, llamado eliminación de metano atmosférico . [105]

Historia del descubrimiento

Este artículo de 1912 describe sucintamente cómo la quema de carbón genera dióxido de carbono que provoca el cambio climático. [106]

A finales del siglo XIX, los científicos descubrieron experimentalmente que N
2y O
2no absorben la radiación infrarroja (llamada, en ese momento, "radiación oscura"), mientras que el agua (tanto como vapor verdadero como condensado en forma de gotas microscópicas suspendidas en las nubes) y el CO 2 y otras moléculas gaseosas poliatómicas sí absorben la radiación infrarroja. radiación. [107] [108] A principios del siglo XX, los investigadores se dieron cuenta de que los gases de efecto invernadero en la atmósfera hacían que la temperatura general de la Tierra fuera más alta de lo que sería sin ellos. El término invernadero fue aplicado por primera vez a este fenómeno por Nils Gustaf Ekholm en 1901. [109] [110]

A finales del siglo XX, se desarrolló un consenso científico de que las crecientes concentraciones de gases de efecto invernadero en la atmósfera provocan un aumento sustancial de las temperaturas globales y cambios en otras partes del sistema climático, [111] con consecuencias para el medio ambiente y la salud humana .

Otros planetas

Los gases de efecto invernadero existen en muchas atmósferas , creando efectos de invernadero en Marte , Titán y particularmente en la espesa atmósfera de Venus . [112] Si bien Venus ha sido descrito como el último estado final del efecto invernadero descontrolado , tal proceso prácticamente no tendría ninguna posibilidad de ocurrir debido a cualquier aumento en las concentraciones de gases de efecto invernadero causado por los humanos, [113] ya que el brillo del Sol es demasiado es bajo y probablemente tendría que aumentar en algunas decenas de porcentajes, lo que llevará unos cuantos miles de millones de años. [114]

Ver también

Referencias

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