Efecto invernadero

El efecto invernadero se produce cuando los gases de efecto invernadero en la atmósfera de un planeta aíslan al planeta de perder calor al espacio, lo que aumenta la temperatura de su superficie. El calentamiento de la superficie puede ocurrir a partir de una fuente de calor interna, como en el caso de Júpiter , o de su estrella anfitriona, como en el caso de la Tierra . En el caso de la Tierra, el Sol emite radiación de onda corta ( luz solar ) que pasa a través de los gases de efecto invernadero para calentar la superficie de la Tierra. En respuesta, la superficie de la Tierra emite radiación de onda larga que es absorbida en su mayoría por los gases de efecto invernadero. La absorción de la radiación de onda larga evita que llegue al espacio, lo que reduce la velocidad a la que la Tierra puede enfriarse.

Sin el efecto invernadero, la temperatura media de la superficie de la Tierra sería tan fría como -18 °C (-0,4 °F). ^[1]^[2] Por supuesto, esto es mucho menos que el promedio del siglo XX de aproximadamente 14 °C (57 °F). ^[3]^[4] Además de los gases de efecto invernadero presentes de forma natural, la quema de combustibles fósiles ha aumentado las cantidades de dióxido de carbono y metano en la atmósfera. ^[5]^[6] Como resultado, se ha producido un calentamiento global de aproximadamente 1,2 °C (2,2 °F) desde la Revolución Industrial , ^[7] con la temperatura media global de la superficie aumentando a un ritmo de 0,18 °C (0,32 °F) por década desde 1981. ^[8]

Todos los objetos con una temperatura superior al cero absoluto emiten radiación térmica . Las longitudes de onda de la radiación térmica emitida por el Sol y la Tierra difieren porque sus temperaturas superficiales son diferentes. El Sol tiene una temperatura superficial de 5.500 °C (9.900 °F), por lo que emite la mayor parte de su energía como radiación de onda corta en longitudes de onda del infrarrojo cercano y visible (como la luz solar). En contraste, la superficie de la Tierra tiene una temperatura mucho más baja, por lo que emite radiación de onda larga en longitudes de onda del infrarrojo medio y lejano . ^[6] Un gas es un gas de efecto invernadero si absorbe radiación de onda larga . La atmósfera de la Tierra absorbe solo el 23% de la radiación de onda corta entrante, pero absorbe el 90% de la radiación de onda larga emitida por la superficie, ^[9] acumulando así energía y calentando la superficie de la Tierra.

La existencia del efecto invernadero, aunque no se le ha dado nombre, fue propuesta ya en 1824 por Joseph Fourier . ^[10] El argumento y la evidencia fueron reforzados aún más por Claude Pouillet en 1827 y 1838. En 1856 Eunice Newton Foote demostró que el efecto de calentamiento del sol es mayor para el aire con vapor de agua que para el aire seco, y el efecto es aún mayor con dióxido de carbono. ^[11]^[12] El término invernadero fue aplicado por primera vez a este fenómeno por Nils Gustaf Ekholm en 1901. ^[13]^[14]

Definición

El efecto invernadero en la Tierra se define como: "El efecto radiativo infrarrojo de todos los componentes absorbentes de infrarrojos en la atmósfera. Los gases de efecto invernadero (GEI), las nubes y algunos aerosoles absorben la radiación terrestre emitida por la superficie de la Tierra y otras partes de la atmósfera". ^[15]^{: 2232}

El efecto invernadero mejorado describe el hecho de que al aumentar la concentración de GEI en la atmósfera (debido a la acción humana), se incrementa el efecto invernadero natural. ^[15]^{: 2232}

Terminología

El término efecto invernadero proviene de una analogía con los invernaderos . Tanto los invernaderos como el efecto invernadero funcionan reteniendo el calor de la luz solar, pero la forma en que retienen el calor difiere. Los invernaderos retienen el calor principalmente al bloquear la convección (el movimiento del aire). ^[16]^[17] Por el contrario, el efecto invernadero retiene el calor al restringir la transferencia radiativa a través del aire y reducir la velocidad a la que se emite la radiación térmica al espacio. ^[5]

Historia del descubrimiento y la investigación

La existencia del efecto invernadero, aunque no se le haya dado nombre, fue propuesta ya en 1824 por Joseph Fourier . ^[10] El argumento y la evidencia fueron reforzados por Claude Pouillet en 1827 y 1838. En 1856, Eunice Newton Foote demostró que el efecto de calentamiento del sol es mayor para el aire con vapor de agua que para el aire seco, y el efecto es aún mayor con el dióxido de carbono. Concluyó que "una atmósfera de ese gas daría a nuestra Tierra una temperatura alta..." ^[11]^[12]

John Tyndall fue el primero en medir la absorción y emisión de infrarrojos de varios gases y vapores. A partir de 1859, demostró que el efecto se debía a una proporción muy pequeña de la atmósfera, ya que los principales gases no tenían efecto y se debía en gran medida al vapor de agua, aunque pequeños porcentajes de hidrocarburos y dióxido de carbono tenían un efecto significativo. ^[19] El efecto fue cuantificado de forma más completa por Svante Arrhenius en 1896, quien hizo la primera predicción cuantitativa del calentamiento global debido a una duplicación hipotética del dióxido de carbono atmosférico. ^[20] El término invernadero fue aplicado por primera vez a este fenómeno por Nils Gustaf Ekholm en 1901. ^[13]^[14]

En 1896, Svante Arrhenius utilizó las observaciones de Langley sobre el aumento de la absorción infrarroja, donde los rayos lunares pasan a través de la atmósfera en un ángulo bajo, encontrando más dióxido de carbono (CO ₂ ), para estimar un efecto de enfriamiento atmosférico a partir de una futura disminución del CO ₂ . Se dio cuenta de que la atmósfera más fría contendría menos vapor de agua (otro gas de efecto invernadero ) y calculó el efecto de enfriamiento adicional. También se dio cuenta de que el enfriamiento aumentaría la capa de nieve y hielo en latitudes altas, haciendo que el planeta refleje más luz solar y, por lo tanto, se enfríe aún más, como había hipotetizado James Croll . En general, Arrhenius calculó que reducir el CO ₂ a la mitad sería suficiente para producir una edad de hielo. Calculó además que una duplicación del CO ₂ atmosférico daría un calentamiento total de 5 a 6 grados Celsius. ^[21]

Medición

Cómo el CO ₂ causa el efecto invernadero.

La materia emite radiación térmica a una velocidad directamente proporcional a la cuarta potencia de su temperatura . Parte de la radiación emitida por la superficie de la Tierra es absorbida por los gases de efecto invernadero y las nubes. Sin esta absorción, la superficie de la Tierra tendría una temperatura media de -18 °C (-0,4 °F). Sin embargo, debido a que parte de la radiación es absorbida, la temperatura media de la superficie de la Tierra es de alrededor de 15 °C (59 °F). Por lo tanto, el efecto invernadero de la Tierra puede medirse como un cambio de temperatura de 33 °C (59 °F).

La radiación térmica se caracteriza por la cantidad de energía que transporta, normalmente en vatios por metro cuadrado (W/m2 ⁾ . Los científicos también miden el efecto invernadero basándose en cuánta más radiación térmica de onda larga sale de la superficie de la Tierra de la que llega al espacio. ^[22]^{: 968}^[22]^{: 934}^[23]^[24]^[25] Actualmente, la radiación de onda larga sale de la superficie a una tasa media de 398 W/m2 ^, pero solo 239 W/m2 ^llegan al espacio. Por tanto, el efecto invernadero de la Tierra también puede medirse como un cambio de flujo de energía de 159 W/m2 ^. [ ^22]^{: 968}^[22]^{: 934} El efecto invernadero puede expresarse como una fracción (0,40) o porcentaje (40%) de la radiación térmica de onda larga que sale de la superficie de la Tierra pero no llega al espacio. ^[22]^{: 968}^[23]^[26]

Ya sea que el efecto invernadero se exprese como un cambio en la temperatura o como un cambio en la radiación térmica de onda larga, se está midiendo el mismo efecto. ^[23]

Papel en el cambio climático

El fortalecimiento del efecto invernadero a través de gases de efecto invernadero adicionales provenientes de las actividades humanas se conoce como el efecto invernadero mejorado . ^[15]^{: 2232} Además de inferirse a partir de mediciones realizadas por ARGO , CERES y otros instrumentos a lo largo del siglo XXI, ^[28]^{: 7–17} este aumento en el forzamiento radiativo de la actividad humana se ha observado directamente, ^[29]^[30] y es atribuible principalmente al aumento de los niveles de dióxido de carbono atmosférico. ^[31]

_El CO2 se produce por la quema de combustibles fósiles y otras actividades como la producción de cemento y la deforestación tropical . ^[32] Las mediciones de CO2 _del Observatorio de Mauna Loa muestran que las concentraciones han aumentado desde aproximadamente 313 partes por millón (ppm) ^[33] en 1960, superando el hito de 400 ppm en 2013. ^[34] La cantidad actual observada de CO2 _excede los máximos del registro geológico (≈300 ppm) de los datos de los núcleos de hielo. ^[35]

Durante los últimos 800.000 años, ^{[36] los datos} de los núcleos de hielo muestran que el dióxido de carbono ha variado desde valores tan bajos como 180 ppm hasta el nivel preindustrial de 270 ppm. ^[37] Los paleoclimatólogos consideran que las variaciones en la concentración de dióxido de carbono son un factor fundamental que influye en las variaciones climáticas en esta escala de tiempo. ^[38]^[39]

Balance energético y temperatura

Radiación de onda corta entrante

La materia más caliente emite longitudes de onda de radiación más cortas. Como resultado, el Sol emite radiación de onda corta como luz solar, mientras que la Tierra y su atmósfera emiten radiación de onda larga . La luz solar incluye la radiación ultravioleta , la luz visible y la radiación infrarroja cercana . ^[15]^{: 2251}

La luz solar es reflejada y absorbida por la Tierra y su atmósfera. La atmósfera y las nubes reflejan aproximadamente el 23% y absorben el 23%. La superficie refleja el 7% y absorbe el 48%. ^[9] En general, la Tierra refleja aproximadamente el 30% de la luz solar entrante, ^[40]^[41] y absorbe el resto (240 W/m ² ). ^[22]^{: 934}

Radiación de onda larga saliente

La Tierra y su atmósfera emiten radiación de onda larga , también conocida como radiación infrarroja térmica o radiación terrestre . ^[15]^{: 2251} De manera informal, la radiación de onda larga a veces se denomina radiación térmica . La radiación de onda larga saliente (OLR) es la radiación de la Tierra y su atmósfera que pasa a través de la atmósfera y hacia el espacio.

El efecto invernadero se puede observar directamente en gráficos de la radiación de onda larga emitida por la Tierra en función de la frecuencia (o longitud de onda). El área entre la curva de radiación de onda larga emitida por la superficie de la Tierra y la curva de radiación de onda larga saliente indica la magnitud del efecto invernadero. ^[25]

Diferentes sustancias son responsables de reducir la energía de la radiación que llega al espacio en diferentes frecuencias; para algunas frecuencias, múltiples sustancias desempeñan un papel. ^[24] Se entiende que el dióxido de carbono es responsable de la caída de la radiación saliente (y el aumento asociado del efecto invernadero) alrededor de 667 cm ⁻¹ (equivalente a una longitud de onda de 15 micrones). ^[42]

Cada capa de la atmósfera con gases de efecto invernadero absorbe parte de la radiación de onda larga que se irradia hacia arriba desde las capas inferiores. También emite radiación de onda larga en todas las direcciones, tanto hacia arriba como hacia abajo, en equilibrio con la cantidad que ha absorbido. Esto da como resultado una menor pérdida de calor por radiación y más calor en las capas inferiores. Al aumentar la concentración de los gases, aumenta la cantidad de absorción y emisión, y, por lo tanto, se retiene más calor en la superficie y en las capas inferiores. ^[2]

Temperatura efectiva

La potencia de la radiación de onda larga saliente emitida por un planeta corresponde a la temperatura efectiva del planeta. La temperatura efectiva es la temperatura que debería tener un planeta que irradiara con una temperatura uniforme (un cuerpo negro ) para irradiar la misma cantidad de energía.

Este concepto puede utilizarse para comparar la cantidad de radiación de onda larga emitida al espacio y la cantidad de radiación de onda larga emitida por la superficie:

Emisiones al espacio: Basándose en sus emisiones de radiación de onda larga al espacio, la temperatura efectiva general de la Tierra es de -18 °C (0 °F). ^[43]^[2]
Emisiones de la superficie: según las emisiones térmicas de la superficie, la temperatura superficial efectiva de la Tierra es de aproximadamente 16 °C (61 °F), ^[22]^{: 934} que es 34 °C (61 °F) más cálida que la temperatura efectiva general de la Tierra.

La temperatura de la superficie de la Tierra se expresa a menudo en términos de la temperatura media del aire cerca de la superficie. Esta es de unos 15 °C (59 °F), ^[4]^[44] un poco más baja que la temperatura superficial efectiva. Este valor es 33 °C (59 °F) más cálido que la temperatura efectiva general de la Tierra.

Flujo de energía

El flujo de energía es la tasa de flujo de energía por unidad de área. El flujo de energía se expresa en unidades de W/m2 ^, que es el número de julios de energía que pasan a través de un metro cuadrado cada segundo. La mayoría de los flujos citados en debates de alto nivel sobre el clima son valores globales, lo que significa que son el flujo total de energía en todo el planeta, dividido ^por la superficie de la Tierra, 5,1 × 10 ¹⁴ m2 (5,1 × 10 ⁸ km2 ; 2,0 ^×10 8 ^millas cuadradas). ^[45]

Los flujos de radiación que llegan y salen de la Tierra son importantes porque la transferencia radiativa es el único proceso capaz de intercambiar energía entre la Tierra y el resto del universo. ^[46]^{: 145}

Equilibrio radiativo

La temperatura de un planeta depende del equilibrio entre la radiación entrante y la radiación saliente. Si la radiación entrante supera a la radiación saliente, el planeta se calentará. Si la radiación saliente supera a la radiación entrante, el planeta se enfriará. El planeta tenderá hacia un estado de equilibrio radiativo , en el que la potencia de la radiación saliente es igual a la potencia de la radiación entrante absorbida. ^[47]

El desequilibrio energético de la Tierra es la cantidad en la que la potencia de la luz solar entrante absorbida por la superficie o la atmósfera de la Tierra excede la potencia de la radiación de onda larga saliente emitida al espacio. El desequilibrio energético es la medida fundamental que determina la temperatura de la superficie. ^[48] Una presentación de la ONU dice que "el IEE es el número más crítico que define las perspectivas de que continúe el calentamiento global y el cambio climático". ^[49] Un estudio sostiene que "el valor absoluto del IEE representa la métrica más fundamental que define el estado del cambio climático global". ^[50]

El desequilibrio energético de la Tierra (EEI) era de aproximadamente 0,7 W/m2 ^alrededor de 2015, lo que indica que la Tierra en su conjunto está acumulando energía térmica y está en un proceso de calentamiento. ^[22]^{: 934}

Más del 90% de la energía retenida se destina a calentar los océanos, y cantidades mucho menores se destinan a calentar la tierra, la atmósfera y el hielo. ^[51]

Ciclo de día y noche

Una imagen simple supone un estado estable, pero en el mundo real, el ciclo día/noche ( diurno ), así como el ciclo estacional y las perturbaciones meteorológicas, complican las cosas. El calentamiento solar se aplica solo durante el día. Por la noche, la atmósfera se enfría un poco, pero no mucho porque la inercia térmica del sistema climático resiste los cambios tanto de día como de noche, así como durante períodos más largos. ^[53] Los cambios de temperatura diurnos disminuyen con la altura en la atmósfera.

Efecto de la tasa de lapso

Tasa de lapso

En la parte inferior de la atmósfera, la troposfera , la temperatura del aire disminuye (o "desciende") a medida que aumenta la altitud. La velocidad a la que la temperatura cambia con la altitud se denomina tasa de descenso . ^[54]

En la Tierra, la temperatura del aire disminuye aproximadamente 6,5 °C/km (3,6 °F por 1000 pies), en promedio, aunque esto varía. ^[54]

El descenso de temperatura se produce por convección . El aire calentado por la superficie asciende. A medida que asciende, el aire se expande y se enfría . Al mismo tiempo, otro aire desciende, se comprime y se calienta. Este proceso crea un gradiente de temperatura vertical dentro de la atmósfera. ^[54]

Este gradiente vertical de temperatura es esencial para el efecto invernadero. Si el gradiente térmico fuera cero (de modo que la temperatura atmosférica no variara con la altitud y fuera la misma que la temperatura de la superficie), entonces no habría efecto invernadero (es decir, su valor sería cero). ^[55]

Temperatura y altitud de emisión

Los gases de efecto invernadero hacen que la atmósfera cercana a la superficie de la Tierra sea mayoritariamente opaca a la radiación de onda larga. La atmósfera solo se vuelve transparente a la radiación de onda larga en altitudes mayores, donde el aire es menos denso, hay menos vapor de agua y la presión reducida ensancha las líneas de absorción limita las longitudes de onda que las moléculas de gas pueden absorber. ^[56]^[46]

Para cualquier longitud de onda dada, la radiación de onda larga que llega al espacio es emitida por una capa radiante particular de la atmósfera. La intensidad de la radiación emitida está determinada por la temperatura media ponderada del aire dentro de esa capa. Por lo tanto, para cualquier longitud de onda dada de radiación emitida al espacio, existe una temperatura de emisión efectiva asociada (o temperatura de brillo ). ^[57]^[46]

También se puede decir que una longitud de onda de radiación dada tiene una altitud de emisión efectiva , que es un promedio ponderado de las altitudes dentro de la capa radiante.

La temperatura y la altitud de emisión efectivas varían según la longitud de onda (o frecuencia). Este fenómeno puede observarse examinando gráficos de la radiación emitida al espacio. ^[57]

Los gases de efecto invernadero y la tasa de reducción gradual

La superficie de la Tierra irradia radiación de onda larga con longitudes de onda en el rango de 4 a 100 micrones. ^[58] Los gases de efecto invernadero que eran en gran medida transparentes a la radiación solar entrante son más absorbentes para algunas longitudes de onda en este rango. ^[58]

La atmósfera cercana a la superficie de la Tierra es en gran parte opaca a la radiación de onda larga y la mayor parte de la pérdida de calor de la superficie se produce por evaporación y convección . Sin embargo, las pérdidas de energía radiativa se vuelven cada vez más importantes en las capas superiores de la atmósfera, en gran medida debido a la disminución de la concentración de vapor de agua, un importante gas de efecto invernadero.

En lugar de pensar en la radiación de onda larga que se dirige al espacio como si viniera de la propia superficie, es más realista pensar en esta radiación saliente como si fuera emitida por una capa en la troposfera media , que está efectivamente acoplada a la superficie por un gradiente térmico . La diferencia de temperatura entre estas dos ubicaciones explica la diferencia entre las emisiones de la superficie y las emisiones al espacio, es decir, explica el efecto invernadero. ^[59]^[60]

Componentes absorbentes de infrarrojos en la atmósfera

Gases de efecto invernadero

Un gas de efecto invernadero (GEI) es un gas que contribuye a retener el calor al impedir el flujo de radiación de onda larga fuera de la atmósfera de un planeta. Los gases de efecto invernadero contribuyen en gran medida al efecto invernadero en el presupuesto energético de la Tierra . ^[15]

Gases activos infrarrojos

Se dice que los gases que pueden absorber y emitir radiación de onda larga son activos en el infrarrojo ^[61] y actúan como gases de efecto invernadero.

La mayoría de los gases cuyas moléculas tienen dos átomos diferentes (como el monóxido de carbono, CO ), y todos los gases con tres o más átomos (incluidos el H ₂ O y el CO ₂ ), son activos en el infrarrojo y actúan como gases de efecto invernadero. (Técnicamente, esto se debe a que cuando estas moléculas vibran , esas vibraciones modifican el momento dipolar molecular , o la asimetría en la distribución de la carga eléctrica. Véase Espectroscopia infrarroja ). ^[15]

Gases con un solo átomo (como el argón, Ar) o con dos átomos idénticos (como el nitrógeno, N
₂, y oxígeno, O
₂) no son activos en el infrarrojo. Son transparentes a la radiación de onda larga y, a efectos prácticos, no absorben ni emiten radiación de onda larga (esto se debe a que sus moléculas son simétricas y, por lo tanto, no tienen un momento dipolar). Dichos gases constituyen más del 99% de la atmósfera seca. ^[15]

Absorción y emisión

Los gases de efecto invernadero absorben y emiten radiación de onda larga dentro de rangos específicos de longitudes de onda (organizadas como líneas o bandas espectrales ). ^[15]

Cuando los gases de efecto invernadero absorben la radiación, distribuyen la energía adquirida al aire circundante en forma de energía térmica (es decir, energía cinética de las moléculas de gas). La energía se transfiere de las moléculas de gas de efecto invernadero a otras moléculas mediante colisiones moleculares . ^[62]

Contrariamente a lo que a veces se dice, los gases de efecto invernadero no "reemiten" fotones después de ser absorbidos. Como cada molécula experimenta miles de millones de colisiones por segundo, cualquier energía que una molécula de gas de efecto invernadero reciba al absorber un fotón se redistribuirá a otras moléculas antes de que haya una posibilidad de que se emita un nuevo fotón. ^[62]

En un proceso independiente, los gases de efecto invernadero emiten radiación de onda larga a una velocidad determinada por la temperatura del aire. Esta energía térmica es absorbida por otras moléculas de gases de efecto invernadero o sale de la atmósfera, enfriándola. ^[62]

Efectos radiativos

Efecto sobre el aire: El aire se calienta por el calor latente ( el vapor de agua flotante se condensa en gotitas de agua y libera calor), las corrientes térmicas (el aire caliente que sube desde abajo) y la luz solar que se absorbe en la atmósfera. ^[6] El aire se enfría radiativamente, por los gases de efecto invernadero y las nubes que emiten radiación térmica de onda larga. Dentro de la troposfera , los gases de efecto invernadero suelen tener un efecto neto de enfriamiento sobre el aire, emitiendo más radiación térmica de la que absorben. El calentamiento y el enfriamiento del aire están bien equilibrados, en promedio, de modo que la atmósfera mantiene una temperatura promedio aproximadamente estable. ^[46]^{: 139}^[63]

Efecto sobre el enfriamiento de la superficie: la radiación de onda larga fluye tanto hacia arriba como hacia abajo debido a la absorción y emisión en la atmósfera. Estos flujos de energía que se cancelan reducen el enfriamiento radiativo de la superficie (flujo de energía radiativa ascendente neto). El transporte de calor latente y las corrientes térmicas proporcionan un enfriamiento no radiativo de la superficie que compensa parcialmente esta reducción, pero sigue habiendo una reducción neta del enfriamiento de la superficie para una temperatura superficial dada. ^[46]^{: 139}^[63]

Efecto sobre el balance energético de la atmósfera superior: los gases de efecto invernadero afectan el balance energético de la atmósfera superior (TOA) al reducir el flujo de radiación de onda larga emitida al espacio, para una temperatura superficial dada. Por lo tanto, los gases de efecto invernadero alteran el balance energético en la TOA. Esto significa que la temperatura de la superficie debe ser más alta (que la temperatura efectiva del planeta , es decir, la temperatura asociada con las emisiones al espacio), para que la energía saliente emitida al espacio equilibre la energía entrante de la luz solar. ^[46]^{: 139}^[63] Es importante centrarse en el balance energético de la atmósfera superior (TOA) (en lugar del balance energético de la superficie) al razonar sobre el efecto de calentamiento de los gases de efecto invernadero. ^[64]^{: 414}

Nubes y aerosoles

Las nubes y los aerosoles tienen efectos de enfriamiento, asociados con el reflejo de la luz solar hacia el espacio, y efectos de calentamiento, asociados con el atrapamiento de la radiación térmica.

En promedio, las nubes tienen un fuerte efecto neto de enfriamiento. Sin embargo, la combinación de efectos de enfriamiento y calentamiento varía según las características específicas de cada nube (incluido su tipo, altura y propiedades ópticas). ^[65] Las nubes cirros delgadas pueden tener un efecto neto de calentamiento. Las nubes pueden absorber y emitir radiación infrarroja y, por lo tanto, afectar las propiedades radiativas de la atmósfera. ^[66]

Los aerosoles atmosféricos afectan el clima de la Tierra modificando la cantidad de radiación solar entrante y de radiación terrestre de onda larga saliente retenida en el sistema terrestre. Esto ocurre a través de varios mecanismos distintos que se dividen en efectos directos, indirectos ^[67]^[68] y semidirectos de los aerosoles. Los efectos climáticos de los aerosoles son la mayor fuente de incertidumbre en las predicciones climáticas futuras. ^[69] El Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC) afirmó en 2001: ^[70]

Si bien el forzamiento radiativo debido a los gases de efecto invernadero puede determinarse con un grado razonablemente alto de precisión... las incertidumbres relacionadas con los forzamientos radiativos de los aerosoles siguen siendo grandes y dependen en gran medida de las estimaciones de estudios de modelos globales que son difíciles de verificar en la actualidad.

Fórmulas básicas

Temperatura efectiva

Un flujo dado de radiación térmica tiene asociada una temperatura de radiación efectiva o temperatura efectiva . La temperatura efectiva es la temperatura que necesitaría tener un cuerpo negro (un absorbente/emisor perfecto) para emitir esa cantidad de radiación térmica. ^[71] Por lo tanto, la temperatura efectiva general de un planeta está dada por

T_{\mathrm {eff} }=(\mathrm {OLR} /\sigma )^{1/4}

donde OLR es el flujo promedio (potencia por unidad de área) de la radiación de onda larga saliente emitida al espacio y es la constante de Stefan-Boltzmann . De manera similar, la temperatura efectiva de la superficie está dada por ${\estilo de visualización \sigma}$

T_{\mathrm {superficie,eff} }=(\mathrm {SLR} /\sigma )^{1/4}

donde SLR es el flujo promedio de radiación de onda larga emitida por la superficie. (OLR es una abreviatura convencional. SLR se utiliza aquí para indicar el flujo de radiación de onda larga emitida por la superficie, aunque no existe una abreviatura estándar para esto.) ^[72]

Métricas del efecto invernadero

El IPCC informa que el efecto invernadero , $G$ , es de 159 W m ^-2 , donde $G$ es el flujo de radiación térmica de onda larga que sale de la superficie menos el flujo de radiación de onda larga saliente que llega al espacio: ^[22]^{: 968}^[23]^[25]^[24]

G=\mathrm {SLR} -\mathrm {OLR} \;.

Alternativamente, el efecto invernadero se puede describir utilizando el efecto invernadero normalizado , $g̃$ , definido como

{\tilde {g}}=G/\mathrm {SLR} =1-\mathrm {OLR} /\mathrm {SLR} \;.

El efecto invernadero normalizado es la fracción de la cantidad de radiación térmica emitida por la superficie que no llega al espacio . Según las cifras del IPCC, $g̃$ = 0,40. En otras palabras, llega al espacio un 40 por ciento menos de radiación térmica que la que sale de la superficie. ^[22]^{: 968}^[23]^[26]

A veces, el efecto invernadero se cuantifica como una diferencia de temperatura. Esta diferencia de temperatura está estrechamente relacionada con las magnitudes anteriores.

Cuando el efecto invernadero se expresa como una diferencia de temperatura, se refiere a la temperatura efectiva asociada con las emisiones de radiación térmica de la superficie menos la temperatura efectiva asociada con las emisiones al espacio: $\Delta T_{\mathrm {GHE} }$

\Delta T_{\mathrm {GHE} }=T_{\mathrm {surface,eff} }-T_{\mathrm {eff} }

\Delta T_{\mathrm {GHE} }=\left(\mathrm {SLR} /\sigma \right)^{1/4}-\left(\mathrm {OLR} /\sigma \right)^{1/4}

En los debates informales sobre el efecto invernadero, a menudo se compara la temperatura superficial real con la temperatura que tendría el planeta si no existieran los gases de efecto invernadero. Sin embargo, en los debates técnicos formales, cuando se cuantifica el tamaño del efecto invernadero como una temperatura, esto se hace generalmente utilizando la fórmula anterior. La fórmula se refiere a la temperatura superficial efectiva en lugar de la temperatura superficial real, y compara la superficie con la parte superior de la atmósfera, en lugar de comparar la realidad con una situación hipotética. ^[72]

La diferencia de temperatura, , indica cuánto más cálida es la superficie de un planeta que su temperatura efectiva general. $\Delta T_{\mathrm {GHE} }$

Equilibrio radiativo

El desequilibrio energético (EEI) de la parte superior de la atmósfera (TOA) de la Tierra es la cantidad en la que la potencia de la radiación entrante excede la potencia de la radiación saliente: ^[49]

\mathrm {EEI} =\mathrm {ASR} -\mathrm {OLR}

donde ASR es el flujo medio de radiación solar absorbida. ASR puede expandirse como

\mathrm {ASR} =(1-A)\,\mathrm {MSI}

donde es el albedo (reflectividad) del planeta y MSI es la irradiancia solar media entrante en la parte superior de la atmósfera. $A$

La temperatura de equilibrio radiativo de un planeta se puede expresar como

T_{\mathrm {radeq} }=(\mathrm {ASR} /\sigma )^{1/4}=\left[(1-A)\,\mathrm {MSI} /\sigma \right]^{1/4}\;.

La temperatura de un planeta tenderá a desplazarse hacia un estado de equilibrio radiativo, en el que el desequilibrio energético de la TOA es cero, es decir, . Cuando el planeta está en equilibrio radiativo, la temperatura efectiva general del planeta está dada por $\mathrm {EEI} =0$

T_{\mathrm {eff} }=T_{\mathrm {radeq} }\;.

Por lo tanto, el concepto de equilibrio radiativo es importante porque indica qué temperatura efectiva tenderá a tener un planeta. ^[73]^[52]

Si además de conocer la temperatura efectiva, conocemos el valor del efecto invernadero, entonces conocemos la temperatura media (promedio) de la superficie del planeta. $T_{\mathrm {eff} }$

Por eso es importante la magnitud conocida como efecto invernadero: es una de las pocas magnitudes que intervienen en la determinación de la temperatura media de la superficie del planeta.

Efecto invernadero y temperatura

Por lo general, un planeta se encuentra cerca del equilibrio radiativo, con tasas de energía entrante y saliente bien equilibradas. En tales condiciones, la temperatura de equilibrio del planeta está determinada por la irradiancia solar media y el albedo planetario (la cantidad de luz solar que se refleja de vuelta al espacio en lugar de ser absorbida).

El efecto invernadero mide cuánto más caliente está la superficie que la temperatura efectiva general del planeta. Por lo tanto, la temperatura efectiva de la superficie, , es, utilizando la definición de , $T_{\mathrm {surface,eff} }$ $\Delta T_{\mathrm {GHE} }$

T_{\mathrm {surface,eff} }=T_{\mathrm {eff} }+\Delta T_{\mathrm {GHE} }\;.

También se podría expresar la relación entre y usando $G$ o $g̃$ . $T_{\mathrm {surface,eff} }$ $T_{\mathrm {eff} }$

Por lo tanto, el principio de que un efecto invernadero mayor corresponde a una temperatura superficial más alta, si todo lo demás (es decir, los factores que determinan ) se mantiene fijo, es verdadero como cuestión de definición. $T_{\mathrm {eff} }$

Obsérvese que el efecto invernadero influye en la temperatura del planeta en su conjunto, en paralelo con la tendencia del planeta a avanzar hacia el equilibrio radiativo. ^[74]

Conceptos erróneos

A veces hay malentendidos sobre cómo funciona el efecto invernadero y cómo aumenta las temperaturas.

La falacia del balance de la superficie es un error de pensamiento común. ^[64]^{: 413} Implica pensar que una mayor concentración de CO2 _sólo podría causar calentamiento al aumentar la radiación térmica descendente hacia la superficie, como resultado de hacer que la atmósfera sea un mejor emisor. Si la atmósfera cerca de la superficie ya es casi opaca a la radiación térmica, esto significaría que el aumento de CO2 _no podría conducir a temperaturas más altas. Sin embargo, es un error centrarse en el balance de energía de la superficie en lugar del balance de energía de la parte superior de la atmósfera. Independientemente de lo que suceda en la superficie, el aumento de la concentración de CO2 _tiende a reducir la radiación térmica que llega al espacio (OLR), lo que conduce a un desequilibrio energético TOA que conduce al calentamiento. Investigadores anteriores como Callendar (1938) y Plass (1959) se centraron en el balance de la superficie, pero el trabajo de Manabe en la década de 1960 aclaró la importancia del balance de energía de la parte superior de la atmósfera. ^[64]^{: 414}

Entre quienes no creen en el efecto invernadero, existe la falacia de que el efecto invernadero implica que los gases de efecto invernadero envían calor desde la atmósfera fría a la superficie cálida del planeta, en violación de la Segunda Ley de la Termodinámica . ^[75]^[76] Sin embargo, esta idea refleja un malentendido. El flujo de calor por radiación es el flujo neto de energía después de que se han tenido en cuenta los flujos de radiación en ambas direcciones. ^[74] El flujo de calor por radiación ocurre en la dirección de la superficie a la atmósfera y el espacio, ^[6] como es de esperar dado que la superficie es más cálida que la atmósfera y el espacio. Si bien los gases de efecto invernadero emiten radiación térmica hacia abajo a la superficie, esto es parte del proceso normal de transferencia de calor por radiación . ^[77] La radiación térmica descendente simplemente reduce el flujo neto de energía de radiación térmica ascendente (flujo de calor por radiación), es decir, reduce el enfriamiento. ^[62]

Modelos simplificados

A veces se utilizan modelos simplificados para ayudar a comprender cómo se produce el efecto invernadero y cómo afecta la temperatura de la superficie.

Modelos de capas atmosféricas

El efecto invernadero se puede observar en un modelo simplificado en el que el aire se trata como si fuera una única capa uniforme que intercambia radiación con el suelo y el espacio. ^[78] Modelos ligeramente más complejos añaden capas adicionales o introducen convección. ^[79]

Altitud de emisión equivalente

Una simplificación es tratar toda la radiación de onda larga saliente como emitida desde una altitud donde la temperatura del aire es igual a la temperatura efectiva general para las emisiones planetarias. [ ^80] Algunos autores se han referido a esta altitud como el nivel de radiación efectivo (ERL), y sugieren que a medida que aumenta la concentración de CO ₂ , el ERL debe aumentar para mantener la misma masa de CO ₂ por encima de ese nivel. ^[81] $T_{\mathrm {eff} }$

Este enfoque es menos preciso que tener en cuenta la variación de la longitud de onda de la radiación en función de la altitud de emisión. Sin embargo, puede ser útil para respaldar una comprensión simplificada del efecto invernadero. ^[80] Por ejemplo, se puede utilizar para explicar cómo aumenta el efecto invernadero a medida que aumenta la concentración de gases de efecto invernadero. ^[82]^[81]^[60]

La altitud de emisión equivalente total de la Tierra ha ido aumentando con una tendencia de 23 m (75 pies)/década, lo que se dice que es coherente con un calentamiento superficial medio global de 0,12 °C (0,22 °F)/década durante el período 1979-2011. ^[80]

Efectos relacionados en la Tierra

Efecto invernadero negativo

Los científicos han observado que, en ocasiones, se produce un efecto invernadero negativo en algunas partes de la Antártida. ^[83]^[84] En un lugar donde hay una fuerte inversión térmica, de modo que el aire es más cálido que la superficie, es posible que el efecto invernadero se invierta, de modo que la presencia de gases de efecto invernadero aumenta la tasa de enfriamiento radiativo hacia el espacio. En este caso, la tasa de emisión de radiación térmica hacia el espacio es mayor que la tasa a la que la radiación térmica es emitida por la superficie. Por lo tanto, el valor local del efecto invernadero es negativo.

Efecto invernadero descontrolado

La mayoría de los científicos creen que, a largo plazo, es inevitable que se produzca un efecto invernadero descontrolado, ya que el Sol se volverá cada vez más luminoso a medida que envejece, lo que supondrá el fin de toda vida en la Tierra. Cuando el Sol se vuelva un 10 % más brillante dentro de unos mil millones de años, la temperatura superficial de la Tierra alcanzará los 47 °C (117 °F) (a menos que el albedo aumente lo suficiente), lo que provocará un rápido aumento de la temperatura de la Tierra y la evaporación de sus océanos hasta que se convierta en un planeta de invernadero, similar a Venus en la actualidad.

Cuerpos distintos de la Tierra

En el sistema solar, además de la Tierra, al menos otros dos planetas y una luna también tienen efecto invernadero.

Venus

El efecto invernadero en Venus es particularmente grande y eleva la temperatura de la superficie hasta 735 K (462 °C; 863 °F). Esto se debe a su atmósfera muy densa, que consta de aproximadamente un 97 % de dióxido de carbono. ^[86]

Aunque Venus está un 30% más cerca del Sol, absorbe (y se calienta) menos luz solar que la Tierra, porque Venus refleja el 77% de la luz solar incidente, mientras que la Tierra refleja alrededor del 30%. En ausencia de un efecto invernadero, se esperaría que la superficie de Venus tuviera una temperatura de 232 K (−41 °C; −42 °F). Por lo tanto, al contrario de lo que se podría pensar, estar más cerca del Sol no es una razón por la que Venus sea más cálido que la Tierra. ^[88]^[89]^[90]

Debido a su alta presión, el CO ₂ en la atmósfera de Venus exhibe una absorción continua (absorción en un amplio rango de longitudes de onda) y no está limitada a la absorción dentro de las bandas relevantes para su absorción en la Tierra. ^[57]

Durante muchos años se ha planteado la hipótesis de que en Venus se produjo un efecto invernadero descontrolado que involucraba dióxido de carbono y vapor de agua ; ^[91] esta idea todavía es ampliamente aceptada. ^[92] El planeta Venus experimentó un efecto invernadero descontrolado, lo que resultó en una atmósfera que es 96% de dióxido de carbono y una presión atmosférica superficial aproximadamente igual a la encontrada a 900 m (3000 pies) bajo el agua en la Tierra. Venus puede haber tenido océanos de agua, pero se habrían evaporado a medida que la temperatura media de la superficie aumentó a los 735 K (462 °C; 863 °F) actuales. ^[93]^[94]^[95]

Marte

Marte tiene aproximadamente 70 veces más dióxido de carbono que la Tierra, ^[96] pero experimenta solo un pequeño efecto invernadero, alrededor de 6 K (11 °F). ^[85] El efecto invernadero es pequeño debido a la falta de vapor de agua y la delgadez general de la atmósfera. ^[97]

Los mismos cálculos de transferencia radiativa que predicen el calentamiento en la Tierra explican con precisión la temperatura en Marte, dada su composición atmosférica. ^[98]^[99]^[72]

Titán

La luna Titán de Saturno tiene un efecto invernadero y un efecto antiinvernadero . La presencia de nitrógeno ( N 2 ), metano ( CH 4 ) e hidrógeno ( H 2 ) en la atmósfera contribuye a un efecto invernadero, aumentando la temperatura de la superficie en 21 K (38 °F) por encima de la temperatura esperada del cuerpo sin estos gases. ^[86]^[100]

Si bien los gases N ₂ y H ₂ normalmente no absorben la radiación infrarroja, estos gases absorben la radiación térmica en Titán debido a las colisiones inducidas por la presión, la gran masa y el espesor de la atmósfera y las largas longitudes de onda de la radiación térmica de la superficie fría. ^[57]^[86]^[100]

La existencia de una neblina a gran altitud, que absorbe longitudes de onda de la radiación solar pero es transparente a los rayos infrarrojos, contribuye a un efecto antiinvernadero de aproximadamente 9 K (16 °F). ^[86]^[100]

El resultado neto de estos dos efectos es un calentamiento de 21 K − 9 K = 12 K (22 °F), por lo que la temperatura de la superficie de Titán de 94 K (−179 °C; −290 °F) es 12 K más cálida de lo que sería si no hubiera atmósfera. ^[86]^[100]

Efecto de la presión

No es posible predecir la magnitud relativa de los efectos de invernadero en diferentes cuerpos simplemente comparando la cantidad de gases de invernadero en sus atmósferas, ya que otros factores, además de la cantidad de estos gases, también influyen en la magnitud del efecto de invernadero.

La presión atmosférica general afecta la cantidad de radiación térmica que puede absorber cada molécula de un gas de efecto invernadero. La presión alta conduce a una mayor absorción y la presión baja a una menor. ^[57]

Esto se debe a un "ensanchamiento de presión" de las líneas espectrales . Cuando la presión atmosférica total es mayor, las colisiones entre moléculas se producen a un ritmo mayor. Las colisiones amplían el ancho de las líneas de absorción, lo que permite que un gas de efecto invernadero absorba la radiación térmica en un rango más amplio de longitudes de onda. ^[64]^{: 226}

Cada molécula del aire cerca de la superficie de la Tierra experimenta alrededor de 7 mil millones de colisiones por segundo. Esta tasa es menor a mayores altitudes, donde la presión y la temperatura son más bajas. ^[101] Esto significa que los gases de efecto invernadero pueden absorber más longitudes de onda en la atmósfera inferior que en la atmósfera superior. ^[56]^[46]

En otros planetas, la ampliación de la presión significa que cada molécula de un gas de efecto invernadero es más eficaz para atrapar la radiación térmica si la presión atmosférica total es alta (como en Venus), y menos eficaz para atrapar la radiación térmica si la presión atmosférica es baja (como en Marte). ^[57]

Véase también

Referencias

^ "Radiación solar y balance energético de la Tierra". El sistema climático – EESC 2100 Primavera 2007. Universidad de Columbia. Archivado desde el original el 4 de noviembre de 2004. Consultado el 15 de octubre de 2010 .
^ abc Le Treut H, Somerville R, Cubasch U, Ding Y, Mauritzen C , Mokssit A, Peterson T, Prather M (2007). "Resumen histórico de la ciencia del cambio climático" (PDF) . En Solomon S, Qin D, Manning M, Chen Z, Marquis M, Averyt KB, Tignor M, Miller HL (eds.). Cambio climático 2007: la base científica física. Contribución del Grupo de trabajo I al Cuarto Informe de evaluación del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático . Cambridge, Reino Unido y Nueva York, NY: Cambridge University Press. pág. 97. Archivado desde el original (PDF) el 26 de noviembre de 2018. Consultado el 25 de marzo de 2014 .
^ "La esquiva temperatura absoluta del aire en la superficie (SAT)". Instituto Goddard de Estudios Espaciales . NOAA . Archivado desde el original el 5 de septiembre de 2015 . Consultado el 3 de septiembre de 2008 .
^ ab "Temperatura media anual". Rastreador del cambio climático .
^ ab Una descripción concisa del efecto invernadero se da en el Cuarto Informe de Evaluación del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático, "¿Qué es el efecto invernadero?" FAQ 1.3 – AR4 WGI Capítulo 1: Panorama histórico de la ciencia del cambio climático Archivado el 5 de agosto de 2019 en Wayback Machine , Cuarto Informe de Evaluación del IIPCC, Capítulo 1, página 115: "Para equilibrar la energía [solar] entrante absorbida, la Tierra debe, en promedio, irradiar la misma cantidad de energía de regreso al espacio. Debido a que la Tierra es mucho más fría que el Sol, irradia en longitudes de onda mucho más largas, principalmente en la parte infrarroja del espectro (ver Figura 1). Gran parte de esta radiación térmica emitida por la tierra y el océano es absorbida por la atmósfera, incluidas las nubes, y reirradiada de regreso a la Tierra. Esto se llama efecto invernadero". Schneider, Stephen H. (2001). "Cambio climático global en la perspectiva humana". En Bengtsson, Lennart O.; Hammer, Claus U. (eds.). Interacciones entre la geosfera y la biosfera y el clima . Cambridge University Press. pp. 90–91. ISBN
978-0-521-78238-8Archivado del original el 2 de agosto de 2020 . Consultado el 31 de mayo de 2018 .
Claussen, E.; Cochran, VA; Davis, DP, eds. (2001). "Datos climáticos globales". Cambio climático: ciencia, estrategias y soluciones . Universidad de Michigan. pág. 373. ISBN 978-9004120242Archivado desde el original el 18 de mayo de 2020 . Consultado el 1 de junio de 2018 .
Allaby, A.; Allaby, M. (1999). Diccionario de ciencias de la Tierra . Oxford University Press. pág. 244. ISBN 978-0-19-280079-4.
^ abcd Rebecca, Lindsey (14 de enero de 2009). «El clima y el presupuesto energético de la Tierra: artículos destacados». earthobservatory.nasa.gov . Archivado desde el original el 21 de enero de 2021. Consultado el 14 de diciembre de 2020 .
^ Fox, Alex. «El dióxido de carbono atmosférico alcanza un nuevo máximo a pesar de la reducción de las emisiones pandémicas». Revista Smithsonian . Archivado desde el original el 10 de junio de 2021. Consultado el 22 de junio de 2021 .
^ Lindsey, Rebecca; Dahlman, Luann. "Cambio climático: temperatura global". NOAA Climate.gov .
^ ab "¿Cuál es el presupuesto energético de la Tierra? Cinco preguntas a un hombre que sabe". NASA.gov . 10 de abril de 2017 . Consultado el 24 de abril de 2023 .
^ ab Fourier, J. (1824). "Remarques Generales sur les Temperatures Du Globe Terrestre et des Espaces Planetaires". Annales de Chimie et de Physique (en francés). 27 : 136-167. Archivado desde el original el 2 de agosto de 2020 . Consultado el 8 de junio de 2020 .
^ ab Foote, Eunice (noviembre de 1856). Circunstancias que afectan el calor de los rayos del sol. Vol. 22. págs. 382–383. Archivado desde el original el 30 de septiembre de 2020. Consultado el 31 de enero de 2016 . {{cite book}}: |work=ignorado ( ayuda )
^ ab Huddleston, Amara (17 de julio de 2019). "Feliz bicentenario a Eunice Foote, pionera oculta de la ciencia climática". NOAA Climate.gov . Archivado desde el original el 30 de septiembre de 2020. Consultado el 8 de octubre de 2019 .
^ ab Easterbrook, Steve (18 de agosto de 2015). «¿Quién acuñó por primera vez el término «efecto invernadero»?». Serendipity . Archivado desde el original el 13 de noviembre de 2015. Consultado el 11 de noviembre de 2015 .
^ ab Ekholm N (1901). "Sobre las variaciones del clima del pasado geológico e histórico y sus causas". Revista trimestral de la Royal Meteorological Society . 27 (117): 1–62. Código Bibliográfico :1901QJRMS..27....1E. doi :10.1002/qj.49702711702.
^ abcdefghi IPCC, 2021: Anexo VII: Glosario [Matthews, JBR, V. Möller, R. van Diemen, JS Fuglestvedt, V. Masson-Delmotte, C. Méndez, S. Semenov, A. Reisinger (eds.)]. En Cambio climático 2021: la base científica física. Contribución del Grupo de trabajo I al sexto informe de evaluación del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático [Masson-Delmotte, V., P. Zhai, A. Pirani, SL Connors, C. Péan, S. Berger, N. Caud, Y. Chen, L. Goldfarb, MI Gomis, M. Huang, K. Leitzell, E. Lonnoy, JBR Matthews, TK Maycock, T. Waterfield, O. Yelekçi, R. Yu y B. Zhou (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, Reino Unido y Nueva York, NY, EE. UU., págs. 2215–2256, doi:10.1017/9781009157896.022.
^ Worley, John. "Invernaderos: calefacción, refrigeración y ventilación". Extensión de la Universidad de Georgia . Archivado desde el original el 12 de marzo de 2023. Consultado el 12 de marzo de 2023 .
^ Contribución del Grupo de Trabajo I al Cuarto Informe de Evaluación del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático, 2007, Capítulo 1. Cambridge University Press, Cambridge, Reino Unido y Nueva York, NY, EE. UU. pág. 115. Consultado el 24 de marzo de 2023. Las paredes de vidrio de un invernadero reducen el flujo de aire y aumentan la temperatura del aire en el interior. De manera análoga, pero a través de un proceso físico diferente, el efecto invernadero de la Tierra calienta la superficie del planeta.
^ Foote, Eunice, 1856. Circunstancias que afectan el calor de los rayos del Sol": Art. XXXI, The American Journal of Science and Arts, 2da Serie, v. XXII/no. LXVI, noviembre de 1856, p. 382-383.
^ John Tyndall, El calor considerado como un modo de movimiento (500 páginas; año 1863, 1873)
^ Held, Isaac M.; Soden, Brian J. (noviembre de 2000). "Retroalimentación del vapor de agua y calentamiento global". Revista anual de energía y medio ambiente . 25 : 441–475. CiteSeerX 10.1.1.22.9397 . doi : 10.1146/annurev.energy.25.1.441 .
^ Svante Arrhenius (1896). "Sobre la influencia del ácido carbónico en el aire sobre la temperatura del suelo". Revista filosófica y revista científica . 41 (251): 237–276. doi :10.1080/14786449608620846.
^ abcdefghij «Capítulo 7: El presupuesto energético de la Tierra, las retroalimentaciones climáticas y la sensibilidad climática». Cambio climático 2021: la base científica física (PDF) . IPCC. 2021 . Consultado el 24 de abril de 2023 .
^ abcde Raval, A.; Ramanathan, V. (1989). "Determinación observacional del efecto invernadero". Nature . 342 (6251): 758–761. Bibcode :1989Natur.342..758R. doi :10.1038/342758a0. S2CID 4326910.
^ abc Schmidt, GA; Ruedy, RA; Miller, RL; Lacis, AA (2010). "Attribution of the current-day total income income effect" (PDF) . Journal of Geophysical Research . 115 (D20). Bibcode :2010JGRD..11520106S. doi :10.1029/2010JD014287 . Consultado el 14 de junio de 2023 .
^ abc Gavin Schmidt (1 de octubre de 2010). "Taking the Measure of the Greenhouse Effect". Instituto Goddard de Estudios Espaciales de la NASA - Science Briefs. Archivado desde el original el 21 de abril de 2021. Consultado el 13 de enero de 2022 .
^ ab Raval, A.; Ramanathan, V. (1990). "Determinación observacional del efecto invernadero". Global Climate Feedbacks: Proceedings of the Brookhaven National Laboratory Workshop : 5–16 . Consultado el 24 de abril de 2023 .
^ Joseph Atkinson (22 de junio de 2021). «La Tierra importa: el balance de radiación de la Tierra está desequilibrado». Observatorio de la Tierra de la NASA. Archivado desde el original el 10 de abril de 2022. Consultado el 1 de marzo de 2022 .
^ "IPCC AR6 WG1" (PDF) . Archivado (PDF) del original el 9 de agosto de 2021.
^ Robert McSweeney (25 de febrero de 2015). «Un nuevo estudio mide directamente el efecto invernadero en la superficie de la Tierra». Carbon Brief. Archivado desde el original el 18 de abril de 2021. Consultado el 18 de abril de 2021 .
^ "Las observaciones directas confirman que los humanos están desequilibrando el presupuesto energético de la Tierra". phys.org . Science X. 26 de marzo de 2021. Archivado desde el original el 18 de abril de 2021 . Consultado el 18 de abril de 2021 .
^ "Efecto invernadero mejorado". Ace.mmu.ac.uk. Archivado desde el original el 24 de octubre de 2010. Consultado el 15 de octubre de 2010 .
^ Cuarto Informe de Evaluación del IPCC, Informe del Grupo de Trabajo I "La base científica física" Archivado el 15 de marzo de 2011 en Wayback Machine Capítulo 7
^ "Dióxido de carbono atmosférico – Mauna Loa". NOAA . Archivado desde el original el 20 de mayo de 2019 . Consultado el 8 de diciembre de 2008 .
^ "Hito climático: el nivel de CO2 de la Tierra supera las 400 ppm". National Geographic . 12 de mayo de 2013. Archivado desde el original el 15 de diciembre de 2013 . Consultado el 10 de diciembre de 2017 .
^ Hansen J. (febrero de 2005). «Una pendiente resbaladiza: ¿cuánto calentamiento global constituye una «interferencia antropogénica peligrosa»?». Cambio climático . 68 (333): 269–279. Bibcode :2005ClCh...68..269H. doi :10.1007/s10584-005-4135-0. S2CID 153165132. Archivado desde el original el 1 de agosto de 2020. Consultado el 8 de junio de 2020 .
^ "El hielo profundo cuenta una larga historia sobre el clima". BBC News . 4 de septiembre de 2006. Archivado desde el original el 23 de enero de 2013 . Consultado el 4 de mayo de 2010 .
^ Hileman B (28 de noviembre de 2005). "Ice Core Record Extended". Chemical & Engineering News . 83 (48): 7. doi :10.1021/cen-v083n048.p007. Archivado desde el original el 15 de mayo de 2019 . Consultado el 6 de septiembre de 2006 .
^ Bowen, Mark (2006). Hielo fino: Desvelando los secretos del clima en las montañas más altas del mundo. Owl Books. ISBN 978-1429932707Archivado del original el 2 de agosto de 2020 . Consultado el 1 de junio de 2018 .
^ "Cambio de temperatura y cambio de dióxido de carbono". Paleoclimatología de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica de EE. UU . 20 de agosto de 2008. Archivado desde el original el 18 de enero de 2017.
^ Williams, David R. "Hoja informativa sobre la Tierra". NSSDCA. Archivado desde el original el 25 de diciembre de 2015. Consultado el 15 de octubre de 2010 .
^ Jacob, Daniel J. (1999). "7. El efecto invernadero". Introducción a la química atmosférica . Princeton University Press. ISBN 978-1400841547Archivado desde el original el 3 de octubre de 2010 . Consultado el 9 de diciembre de 2009 .
^ van Wijngaarden, WA; Happer, W. (2020). "Dependencia de la radiación térmica de la Tierra de los cinco gases de efecto invernadero más abundantes" (PDF) . Física atmosférica y oceánica . arXiv : 2006.03098 . Archivado (PDF) del original el 8 de mayo de 2023.
^ "Radiación solar y balance energético de la Tierra". Eesc.columbia.edu. Archivado desde el original el 17 de julio de 2012. Consultado el 15 de octubre de 2010 .
^ La elusiva "temperatura absoluta del aire en la superficie", véase la discusión del GISS Archivado el 5 de septiembre de 2015 en Wayback Machine.
^ "¿Cuál es la superficie de la Tierra?". Universe Today . 11 de febrero de 2017. Consultado el 1 de junio de 2023 .
^ abcdefg Wallace, JM; Hobbs, PV (2006). Ciencia atmosférica (2.ª edición). Academic Press. ISBN 978-0-12-732951-2.
^ "Balance de radiación de la Tierra". CIMSS: Universidad de Wisconsin . Consultado el 25 de abril de 2023 .
^ "No se preocupe por el CO2, preocúpese por el 'equilibrio energético' de la Tierra". Scientific American . Consultado el 2 de junio de 2023 .
^ ab "El desequilibrio energético de la Tierra: ¿A dónde va la energía?" (PDF) . Naciones Unidas Cambio Climático . Consultado el 14 de junio de 2023 .
^ von Schuckmann, K.; Palmer, M.; Trenberth, K.; Cazenave, A.; Chambers, D.; Champollion, N.; Hansen, J.; Josey, SA; Loeb, N.; Mathiew, PP; Meyssignac, B.; Wild, M. (2016). "Un imperativo para monitorear el desequilibrio energético de la Tierra" (PDF) . Nature Climate Change . 6 (2): 138–144. Bibcode :2016NatCC...6..138V. doi :10.1038/nclimate2876.
^ Hawkins, Ed (27 de enero de 2016). «El desequilibrio energético de la Tierra». Climate Lab Book . Consultado el 16 de julio de 2023 .
^ abc "RRTM Earth's Energy Budget". Universidad de Chicago . Consultado el 9 de junio de 2023 .
^ Michon Scott (24 de abril de 2006). «El gran balde de calor de la Tierra: malas noticias, buenas noticias». Observatorio de la Tierra de la NASA. Archivado desde el original el 4 de diciembre de 2022. Consultado el 4 de diciembre de 2022 .
^ abc Nugent, Alison; DeCou, David. «PROCESOS Y FENÓMENOS ATMOSFÉRICOS: Capítulo 5: Estabilidad atmosférica» . Consultado el 31 de mayo de 2023 .
^ Thomas, Gary E.; Stamnes, Knut (1999). Transferencia radiativa en la atmósfera y el océano . Cambridge University Press. ISBN 0-521-40124-0.
^ ab Strong, J.; Plass, GN (1950). "El efecto del ensanchamiento de las líneas espectrales por presión sobre la temperatura atmosférica". Astrophysical Journal . 112 : 365. Bibcode :1950ApJ...112..365S. doi :10.1086/145352.
^ abcdef Pierrehumbert, RT (enero de 2011). "Radiación infrarroja y temperatura planetaria" (PDF) . Physics Today . Instituto Americano de Física. págs. 33–38.
^ ab Mitchell, John FB (1989). "El efecto "invernadero" y el cambio climático" (PDF) . Reviews of Geophysics . 27 (1): 115–139. Bibcode :1989RvGeo..27..115M. CiteSeerX 10.1.1.459.471 . doi :10.1029/RG027i001p00115. Archivado (PDF) desde el original el 15 de junio de 2011. Consultado el 23 de marzo de 2008 .
^ Mann, Michael; Gaudet, Brian. "METEO 469: De la meteorología a la mitigación - Entendiendo el calentamiento global - Lección 5 - Modelado del sistema climático - Modelo de balance energético de una capa". Facultad de Ciencias Minerales y de la Tierra de la Universidad Estatal de Pensilvania - Departamento de Meteorología y Ciencias Atmosféricas. Archivado desde el original el 31 de octubre de 2022 . Consultado el 4 de noviembre de 2022 .
^ ab Tziperman, Eli (2022). Ciencia del calentamiento global . Princeton University Press. ISBN 9780691228808.
^ Archer, David (2011). Calentamiento global: comprensión del pronóstico, capítulo 4: gases de efecto invernadero (PDF) (2.ª edición). Wiley. ISBN 978-0470943410. Recuperado el 14 de junio de 2023 .
^ abcd "El balance energético de la Tierra II: radiación emitida por la Tierra, efecto invernadero y balance energético general". Universidad de Arizona, Hidrología y Ciencias Atmosféricas. 2017. Consultado el 28 de mayo de 2023 .
^ abc Manabe, S.; Strickler, RF (1964). "Equilibrio térmico de la atmósfera con un ajuste convectivo". J. Atmos. Sci . 21 (4): 361–385. Bibcode :1964JAtS...21..361M. doi : 10.1175/1520-0469(1964)021<0361:TEOTAW>2.0.CO;2 .
^ abcd Pierrehumbert, Raymond T. (2010). Principios del clima planetario . Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-86556-2.
^ "Efecto radiativo de las nubes". Laboratorio de dinámica de fluidos geofísicos de la NOAA . Consultado el 15 de junio de 2023 .
^ Liou, Kuo-Nan (1 de junio de 1986). "Influencia de las nubes cirros en los procesos meteorológicos y climáticos: una perspectiva global". Monthly Weather Review . 114 (6): 1167–1199. Código Bibliográfico :1986MWRv..114.1167L. doi : 10.1175/1520-0493(1986)114<1167:IOCCOW>2.0.CO;2 . ISSN 1520-0493.
^ Haywood, James; Boucher, Olivier (noviembre de 2000). "Estimaciones del forzamiento radiativo directo e indirecto debido a los aerosoles troposféricos: una revisión". Reseñas de Geofísica . 38 (4): 513–543. Bibcode :2000RvGeo..38..513H. doi :10.1029/1999RG000078. S2CID 129107853.
^ Twomey S (1977). "La influencia de la contaminación en el albedo de onda corta de las nubes". Revista de Ciencias Atmosféricas . 34 (7): 1149–1152. Código Bibliográfico :1977JAtS...34.1149T. doi : 10.1175/1520-0469(1977)034<1149:TIOPOT>2.0.CO;2 .
^ Forster P, Ramaswamy V, Artaxo P, Berntsen T, Betts R, Fahey DW, Haywood J, et al. (octubre de 2007). "Contribución del Grupo de trabajo I al Cuarto Informe de evaluación del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático en Cambio climático 2007: la base científica física". En Solomon S, Qin D, Manning M, Chen Z, Marquis M, Averyt KB, Tignor M, Miller HL (eds.). Cambios en los constituyentes atmosféricos y en el forzamiento radiativo . Cambridge, Reino Unido y Nueva York, NY, EE. UU.: Cambridge University Press. págs. 129–234.
^ "6.7.8 Discusión sobre incertidumbres". Tercer informe de evaluación del IPCC – Cambio climático 2001. Archivado desde el original el 28 de febrero de 2002. Consultado el 14 de julio de 2012 .
^ "Cuadro 2: Radiación solar y terrestre y el efecto invernadero (adaptado de Mackenzie, 2003)" (PDF) . Academia Myron B. Thompson . 2006.
^ abc Haberle, Robert M. (2013). "Estimación del poder del efecto invernadero de Marte". Icarus . 223 (1): 619–620. Bibcode :2013Icar..223..619H. doi :10.1016/j.icarus.2012.12.022.
^ "Temperaturas planetarias previstas". ACS Climate Science Toolkit . Sociedad Química Estadounidense. Archivado desde el original el 26 de marzo de 2023. Consultado el 14 de junio de 2023 .
^ ab Modest, Michael F. (2021). Transferencia de calor radiativo (4.ª ed.). Academic Press. ISBN 978-0323984065.
^ ab "El calentamiento global viola la segunda ley de la termodinámica: breves respuestas a las declaraciones negacionistas del cambio climático". Universidad de Maryland . Consultado el 13 de junio de 2023 .
^ Halpern, JB; Close, CM; Ho-Stuart, C.; Shore, JD; Smith, AP; Zimmermann, J. (2010). "Comentario sobre la "falsificación de los efectos de invernadero del CO2 atmosférico en el marco de la física"". Revista Internacional de Física Moderna B . 24 (10): 1309–1332. doi :10.1142/S021797921005555X.
^ Siegel, R.; Howell, JR (1971). "Transferencia de calor por radiación térmica" (PDF) . NASA . Consultado el 28 de mayo de 2023 .
^ "ACS Climate Science Toolkit - Atmospheric Warming - A Single-Layer Atmosphere Model" (Conjunto de herramientas de la ACS para la ciencia climática: calentamiento atmosférico: un modelo de atmósfera de una sola capa). Sociedad Química Estadounidense . Consultado el 2 de octubre de 2022 .
^ "ACS Climate Science Toolkit - Atmospheric Warming - A Multi-Layer Atmosphere Model" (Conjunto de herramientas de la ACS para la ciencia climática: calentamiento atmosférico: un modelo de atmósfera multicapa). Sociedad Química Estadounidense . Consultado el 2 de octubre de 2022 .
^ abc Benestad, RE (2017). "Una imagen mental del efecto invernadero". Theor Appl Climatol . 128 (3–4): 679–688. doi : 10.1007/s00704-016-1732-y . S2CID 123923155.
^ ab "Balance de radiación del sistema Tierra-Atmósfera". Ciencias Atmosféricas y Oceánicas . Universidad de Wisconsin . Consultado el 1 de junio de 2023 . Basado en el relato de Horel & Geisler (1996) 'Cambio ambiental global: una perspectiva atmosférica'
^ Benestad, RE (2016). "¿Cuál es la mejor descripción del efecto invernadero?". RealClimate . Consultado el 1 de junio de 2023 .
^ Schmithüsen, Holger; Notholt, Justus; König-Langlo, Gert; Lemke, Peter; Jung, Thomas (16 de diciembre de 2015). "Cómo el aumento del CO2 conduce a un mayor efecto invernadero negativo en la Antártida". Geophysical Research Letters . 42 (23). doi : 10.1002/2015GL066749 . ISSN 0094-8276. S2CID 131351000.
^ Sejas, SA; Taylor, PC; Cai, M. (2018). "Desenmascarando el efecto invernadero negativo sobre la meseta antártica". npj Clim Atmos Sci . 1 (17): 17. Bibcode :2018npCAS...1...17S. doi :10.1038/s41612-018-0031-y. PMC 7580794 . PMID 33102742.
^ ab «Atmósferas y temperaturas planetarias». ACS . Consultado el 29 de mayo de 2023 .
^ abcdef McKay, CP; Pollack, JB; Courtin, R. (6 de septiembre de 1991). "Los efectos invernadero y antiinvernadero en Titán" (PDF) . Science . 253 (5024): 1118–1121. Bibcode :1991Sci...253.1118M. doi :10.1126/science.11538492. ISSN 0036-8075. PMID 11538492. S2CID 10384331 . Archivado (PDF) desde el original el 29 de junio de 2023.
^ "Titán". NASA . Consultado el 29 de mayo de 2023 .
^ "ATM S - Clima y cambio climático". Universidad de Washington. 10 de octubre de 2001. Consultado el 14 de junio de 2023 .
^ "Hoja informativa sobre Venus". Archivo coordinado de datos científicos espaciales de la NASA . Consultado el 25 de abril de 2023 .
^ "5 datos curiosos sobre Venus". Britannica . Consultado el 25 de abril de 2023 .
^ Rasool, I.; De Bergh, C. (junio de 1970). "El efecto invernadero desbocado y la acumulación de CO2 en la atmósfera de Venus" (PDF) . Nature . 226 (5250): 1037–9. Bibcode :1970Natur.226.1037R. doi :10.1038/2261037a0. PMID 16057644. S2CID 4201521. Archivado desde el original (PDF) el 21 de octubre de 2011.
^ McCarthy, Michael Cabbage y Leslie. «Los modelos climáticos de la NASA sugieren que Venus podría haber sido habitable». Cambio climático: signos vitales del planeta . Archivado desde el original el 11 de agosto de 2021. Consultado el 11 de agosto de 2021 .
^ Hashimoto, GL; Roos-Serote, M.; Sugita, S.; Gilmore, MS; Kamp, LW; Carlson, RW; Baines, KH (2008). "Corteza félsica de las tierras altas de Venus sugerida por datos del espectrómetro de mapeo de infrarrojo cercano Galileo". Revista de investigación geofísica: planetas . 113 (E9): E00B24. Código Bib : 2008JGRE..113.0B24H. doi : 10.1029/2008JE003134 . S2CID 45474562.
^ David Shiga (10 de octubre de 2007). «¿Incubaron vida los antiguos océanos de Venus?». New Scientist . Archivado desde el original el 24 de marzo de 2009. Consultado el 17 de julio de 2019 .
^ Jakosky, Bruce M. (1999). "Atmósferas de los planetas terrestres". En Beatty, J. Kelly; Petersen, Carolyn Collins; Chaikin, Andrew (eds.). El nuevo sistema solar (4.ª ed.). Boston: Sky Publishing. págs. 175–200. ISBN 978-0-933346-86-4.OCLC 39464951 .
^ Crisp, D. (2012). "EFECTOS DE EFECTO INVERNADERO DEL CO2 EN VENUS, LA TIERRA Y MARTE" (PDF) . Laboratorio de Propulsión a Chorro, Instituto Tecnológico de California . Consultado el 28 de mayo de 2023 .
^ Brennan, John (2017). "¿Tiene Marte un efecto invernadero?". Sciencing .
^ "¿La atmósfera de CO2 de Marte desmiente el calentamiento de invernadero?". metafact . Consultado el 28 de mayo de 2023 .
^ Weart, Spencer. "El descubrimiento del calentamiento global: Venus y Marte". Centro de Historia de la Física . Instituto Americano de Física . Consultado el 29 de mayo de 2023 .
^ abcd «Titán: efecto invernadero y antiefecto invernadero». Revista Astrobiología . 3 de noviembre de 2005. Archivado desde el original el 27 de septiembre de 2019. Consultado el 4 de noviembre de 2019 .{{cite web}}: CS1 maint: unfit URL (link)
^ "La atmósfera". Universidad del Este de Illinois . Consultado el 30 de mayo de 2023 .