El cambio climático global:
comprender el problema
Por: Víctor O. Magaña Rueda
A diferencia de lo que se pensaba
hace algunos años, el concepto de clima no depende solamente del promedio de
una variable, actualmente se conceptualiza como un estado cambiante de la
atmósfera en su interacción con el mar y el continente en diferentes escalas de
tiempo y espacio. Uno de los problemas que enfrenta la ciencia y la humanidad
es la capacidad de poder distinguir si los cambios climáticos se deben a los
ciclos regulares de cambio que ha sufrido el planeta a lo largo de los siglos y
entre aquellos cambios que son de origen antropogénico. Los países se han interesado
en el cambio climático porque es un hecho que tendrá afectaciones en diversos
espacios geográficos que inciden en la actividad económica y social.
Causante de cambios en el clima
Cambios en el balance radiactivo
de la Tierra
- Aumento
en la concentración de gases de efecto invernadero que reducenla eficiencia con
la cual la tierra re-emite la energía recibida al espacio.
- Los
aerosoles emitidos a la tropósfera tienen el efecto de enfriar el sistema climático
por unos cuantos años porque aumentan el albedo planetario, es decir, reflejan
la radiación de la luz solar y reducen la cantidad de ella que penetra a las
capas inferiores y llega a la superficie.
El reto es poder pronosticar
cuales son los factores que producen cambios en el clima a largo plazo.
Importancia del agua en el CC
El vapor de agua es un gas de
efecto invernadero que calienta la atmósfera. Este afecta la temperatura de
superficie de equilibrio la cual se determina a partir de dos parámetros clave:
la emisividad(grado en el cual la atmósfera emite radiación infrarroja) y el
albedo(relación entre la radiación solar recibida y la reflejada. La
temperatura de la superficie aumenta cuando aumenta la emisividad y tiende a
disminuir con un albedo alto. Cambios en estos dos parámetros resultan en
cambios sustanciales en la temperatura de la superficie, son los que permiten
un balance en el clima.
El aumento en la concentración de
vapor de agua es de vital importancia en el clima, sin embargo, sus variaciones
como resultado de un incremento en la concentración de CO2 son difíciles de
modelar. Existen evidencias de que la temperatura de la tierra ha ido
aumentando, estas se han producido en las regiones continentales,
principalmente en los valores de temperaturas mínimas. Asimismo se ha
identificado que los aumentos son mayores en las latitudes medias. También se
ha detectado un enfriamiento de la estratósfera baja, lo que concuerda con lo
físicamente esperado al aumentar elCO2, la atmósfera media radia más energía al
espacio.
Las preocupaciones por los
efectos del cambio climático radican en el aumento en el nivel del mar, el
deshielo de los glaciares o los potenciales impactos en la salud, no obstante
existen efectos “sorpresa” o impredecibles a nivel regional y local como es el
caso de México por ser un país del trópico.
¿Qué es el efecto invernadero?
Por: René Garduño
Todos los cuerpos emiten
radiación, ésta depende de la temperatura del cuerpo emisor en dos aspectos: la
cantidad de radiación aumenta conforme la temperatura, en contraste la longitud
de onda disminuye cuando la temperatura sube (ondas cortas son de alta
frecuencia). En la atmósfera y el clima actúan dos tipos de radiación: la luz
del Sol y la radiación infrarroja (invisible) emitida por la tierra, debido a
la gran diferencia de temperaturas de un cuerpo y otro.
La tierra debiera tener una
temperatura de equilibrio llamada efectiva, es decir, el resultado neto del
balance entre la radiación solar (de onda corta) absorbida por la Tierra y la
emitida (en onda larga) por ella misma. Al determinar esta temperatura la
tierra tendría -18 C, sin embargo la Tierra tiene una temperatura que oscila entre
los 15 y 33 C, esta diferencia se debe al efecto invernadero (fenómeno por el cual
determinados gases, que son componentes de la atmósfera, retienen la energía
que el suelo terrestre emite y una parte de la misma la re-emiten a la superficie
de la Tierra. Este fenómeno evita que gran parte de la energía emitida por la
Tierra se trasmita directamente al espacio, lo que provocaría un continuo enfriamiento
de la superficie terrestre e impediría la vida).
De aquí la importancia de la
atmósfera como la envoltura de gases y de aerosoles(partículas sólidas y
líquidas) de la tierra. Es un filtro radiativo que deja pasar los rayos solares
(onda corta) que calientan la superficie de la tierra y está en consecuencia
emite radiación terrestre (onda larga) que es detenida por la atmósfera. La
temperatura de la atmósfera se explica a través de fenómenos físicos (convección
atmosférica y cambio de fase del agua) y por tanto la temperatura de la
atmosfera va disminuyendo con la altura.
El efecto invernadero ha existido
siempre y es de hecho el que ha permitido la vida en la tierra, sin embargo, la
actividad humana ha aumentado la emisión de GT yCO2 por la quema de
combustibles fósiles y la deforestación.
El ozono (O3) es un GI tiene dos
efectos dentro de los cambios en el clima. Por unlado está forma la capa
estratosférica planetaria que se ha disminuido (hoyo deO3). Por otro lado es un
contaminante cuando está en los niveles bajos de laatmósfera, es decir, en la
tropósfera. El O3 estratosférico ha disminuido por otrosgases de efecto
invernadero creados por el hombre los CFCs (clorofluorocarbonos), y esto
permite el paso de radiación ultravioleta del sol que perjudica la salud. De
modo que el hoyo de O3 se contrapone al EI porque deja escapar radiación
terrestre pero la contaminación urbana por O3 refuerza el EI lo que de
cualquier manera calienta el clima.
Clima oceánico: los mares
mexicanos ante el cambio climático global.
Por: Artemio Gallegos García
Desde el siglo XIX ha habido
advertencias sobre las alteraciones que la actividad humana puede provocar en
el equilibrio termodinámico de la Tierra. En 1950 Carl Gustav Rossby y Roger
Revelle impulsaron la investigación sobre el cambio climático global. Para
describir el clima terrestre se utilizan modelos del Sistema Climático
Global(SCG), todos los modelos explican los cambios en el clima partiendo del
hecho de que el Sol es la fuente principal de energía. Los modelos explican los
movimientos atmosféricos y oceánicos de redistribución de energía a partir de
la radiación solar.
El océano y el clima: Los modelos
de SCG asumen que las interacciones océano-atmósfera son las que modulan y
sustentan el ciclo hidrológico de la Tierra lo queda identidad al clima local.
Esto se debe a la capacidad que tiene el océano para almacenar, transportar y
liberar enormes cantidades de calor. Estas interacciones son: 1) la absorción y
emisión de radiación electromagnética (absorción de radiación solar y se emite
radiación infrarroja 2) la evaporación y precipitación del agua y 3) los flujos
de momentum, flotabilidad y calor.
Uno de los métodos es la modelación
numérica del movimiento del océano que es una metodología en expansión. Existen
modelos que se pueden usar para imitar la circulación del océano a escala
global, o bien para remedar el flujo de las corrientes en una bahía de unos
cuantos kilómetros de extensión. Los modelos numéricos se usan para examinar la
física de los procesos dinámicos y termodinámicos de tendencia al equilibrio
que ocurren en el océano, en un amplio rango de escalas de tiempo y espacio.
La Tierra, ha completado ocho
ciclos glaciales, oscilando entre un periodo glacial primordial - frío,
sequedad o lluvias escasas, gran extensión de los hielos polares y glaciares y
el consecuente descenso del nivel del mar, y un periodo inter glacial húmedo-gran
humedad y precipitación intensa, calor persistente, ausencia o presencia escasa
de hielo polar y glaciar y un elevado nivel del mar. El clima actual se
encuentra entre tales condiciones extremas, pero avanza hacia alguna de ellas.
Superpuestas sobre estas milenarias oscilaciones de escala global, existen
otras fluctuaciones climáticas de mucho más corta duración y de menor extensión
geográfica. Un ejemplo es el periodo que dura alrededor de 400 años (de 800 a
1200 d. C.), conocido como el ‘Pequeño Medioevo Cálido’, cuando el nivel medio
del mar estuvo casi medio metro por arriba de su valor actual y la temperatura
media ambiental fue 1oC más cálida que ahora.
Investigaciones de los
glaciares y del hielo de los polos
Por: Lorenzo Vázquez Selem
A finales del S. XIX se
identificaron en los Alpes y el norte de Europa evidencia de cuatro
glaciaciones (avance de los hielos) lo que mostraba que el clima terrestre varía
notablemente. La hipótesis más aceptada acerca de las causas de estas fluctuaciones
climáticas de largo período se refiere a las variaciones de la radiación solar
que llega a la Tierra debido a: los cambios cíclicos en la órbita del planeta
en relación al Sol (variando de un circulo a una elipse), cambios en la inclinación
del eje terrestre y cambios en el punto de la órbita en la que ocurren los equinoccios
y solsticios.
Los cambios climáticos han podido
ser detectados por medio del método de reconstrucción de las fases de
glaciación. Los glaciares son masas de hielo formadas por la acumulación
prolongada de nieve y su transformación en hielo. Existen dos tipos de
glaciares, los casquetes de hielo (Groenlandia y Antártida) que se forman como
domos en grandes extensiones continentales en latitud es altas; y los glaciares
de montaña asociados a climas fríos y topografías abruptas en cualquier latitud
y su longitud es de cientos de metros. Los glaciares están separados por una
línea de equilibrio la cual desciende o asciende de latitud. Cuando la
temperatura baja, la línea desciende y se produce un avance glacial. Cuando la
temperatura regional aumenta la línea asciende y el frente del glaciar migra
hacia zonas cada vez más altas o retroceso glacial. A través de la reconstrucción
de la extensión de los glaciares del pasado se puede reconstruir de manera
indirecta el clima. Con esos estudios se ha determinado que hay cambios climáticos
de escala milenaria y centenaria que se sobreponen a los cambios originados por
el cambio de la órbita de la tierra. Las reconstrucciones más detalladas son la
glaciación de Wisconsin en Norteamérica y la de Wurm enEuropa.
Los hielos, un archivo de la
historia climática del planeta. Los núcleos de los hielos de los polos y de las
cimas de las altas montañas contienen evidencia detallada delas fluctuaciones
ambientales de los últimos miles de años. Asimismo el hielo delos glaciares
ofrece información importante. Se analiza su composición isotópica para conocer
la temperatura que existía al momento de producirse la precipitación, las
burbujas de aire fósil atrapadas en el hielo son muestras de la composición
dela atmosfera al momento de la precipitación donde se obtienen el contenido de
GI como CO2 y CH4.
Evidencia de cambio climático:
cambios en el paisaje
Por: Ma. Socorro Lozano García
Se han detectado dos grandes
períodos de cambio climático. La pequeña edad de hielo (1400 – 1800) un período
caracterizado por veranos húmedos y fríos. El período cálido medieval
precedente caracterizado por veranos secos y cálidos. Existen varias formas de
obtener datos e información sobre los cambios ambientales pasados de los
diferentes componentes del sistema Tierra: atmósfera, criósfera, océano y
biosfera. Los datos pueden obtenerse de: los núcleos de hielo, los sedimentos
oceánicos y lacustres, corales y anillos de árboles.
Existen mecanismos internos y
externos que generan cambio climático. Los cambios externos se generan por
cambios en la órbita terrestre alrededor del Sol, las fluctuaciones en los
parámetros orbitales de la Tierra, como excentricidad, oblicuidad y precesión
conducen a la Tierra a condiciones glaciares relativamente predecible.
Los mecanismos internos son la
actividad volcánica, los cambios en la circulación oceánica y las variaciones
en la actividad solar. Estos factores producen variabilidad climática pero en
períodos más cortos.
Los más notables cambios
ocasionados por la circulación oceánica son los denominados Heinrich y los
Dansgaard-Oeschger (D/O). El primero sucedió hace14000 años ap., el casquete
polar se desintegraba pero repentinamente hubo enfriamiento en el clima del
Atlántico del Norte, Groenlandia y Europa. Condiciones frías, ventosas y secas
retornaron a Europa donde la vegetación cambió. El calentamiento fue abrupto,
en sólo 50 años. En el segundo caso los ciclos D/O se trata de periodos de
calentamiento rápido, con una duración de 1500 años, los cambios en la
circulación del Atlántico del Norte, debido a la descarga masiva de agua dulce
del casquete polar cuando hay un incremento en la temperatura, alterando la
circulación profunda.
Al analizar un cierto fósil es
necesario conocer las condiciones ambientales y la edad en que se desarrolló
dicho organismo. El conjunto de métodos para fechamiento se divide en cuatro
categorías: 1) radio isotópicos: miden la tasa de desintegración atómica de los
isotopos radiactivos (14C) 2)Paleomagnético 3)químicos 4) biológicos: estimar
el tamaño o crecimiento de una planta.
Registros terrestres. En los
continentes, aparte de la información sobre temperaturas que ofrecen los
glaciares de montaña, la mayor parte de datos paleo climáticos proviene de los
restos de plantas. La vegetación está en sintonía con su entorno. Para los
ambientes terrestres, los sedimentos que se depositan en los fondos de los
lagos son una valiosa fuente de información paleoclimática y paleoecológica.
Dichos sedimentos lacustres poseen un conjunto de datos o líneas de evidencia
sobre el cambio climático.
El ciclo global del carbono
Por: Víctor J. Jaramillo
El carbono (C) es un elemento fundamental de los compuestos orgánicos,
en su unión molecular con el oxígeno constituye el bióxido de carbono (CO2), cuya presencia en la atmósfera es fundamental
en la regulación de la temperatura del planeta, sin su presencia la temperatura
sería aproximadamente 33 °C más fría y el planeta estaría congelado.
¿Qué procesos regulan la concentración de CO2 en la atmósfera? En el
largo plazo (cientos de millones de años), el ciclo geoquímico del
Carbonato-Silicato ha ayudado a mantener la concentración del CO2 atmosférico
por debajo de 1%durante los últimos 100 millones de años; sin embargo, la
aparición de la vida sobrepuso al ciclo geoquímico un ciclo biogeoquímico de
corto plazo. En éste dominan dos grandes transferencias anuales de C: el flujo
de CO2 de la atmósfera a las plantas como resultado de la fotosíntesis, y el
regreso de CO2 a la atmósfera como resultado de la descomposición de la materia
orgánica.
El metano (CH4) tiene una capacidad de absorción de radiación infrarroja
20 veces mayor por molécula que el bióxido de carbono por lo que el aumento de
la concentración de este gas en la troposfera tiene también el potencial para contribuir
de manera significativa a un cambio climático global.
La captura de carbono se identifica con la existencia de sumideros en
Norte América, Europa y Eurasia, asociada al recrecimiento de la vegetación en
áreas agrícolas abandonadas, a la prevención de fuegos, además a las respuestas
delas plantas a temporadas más largas de crecimiento y al efecto de fertilización
por el propio aumento de CO2 atmosférico y por la deposición de nitrógeno.
Los gases regulados por la
convención marco de las naciones unidas sobre el cambio climático
Por: Dick Homero Cuatecontzi y
Jorge Gasca
En 1988 se estableció el Panel
Intergubernamental sobre Cambio Climático (PICC), cuya función es evaluar la
información científica disponible sobre el mismo, valorar los impactos
ambientales y socioeconómicos del cambio climático, y formular estrategias de
respuesta. El objetivo es lograr la estabilización de las concentraciones de
gases de efecto invernadero (GEI) en la atmósfera en un nivel tal que no se
generen interferencias antropogénicas peligrosas en el sistema climático. En
1997 se aprobó el texto del Protocolo de Kioto (PK), mediante el cual se
controlarán las emisiones de seis gases de efecto invernadero: bióxido de carbono
(CO2), metano (CH4), óxido nitroso (N2O), hidrofluorocarbonos (HFCs), perfluorocarbonos
(PFCs) y hexafluoruro de azufre (SF6).
Dos características importantes
para estimar el efecto invernadero: (a) El forzamiento radiativo (cambio en el
balance entre la radiación solar que entra y la radiación infrarroja que sale
de la Tierra) y (b) Potencial de calentamiento global(PCG), «el forzamiento
radiativo acumulado de las emisiones de una masa unitaria de gas en relación
con un gas de referencia (CO2), considerando tanto los efectos directos como de
los indirectos, en un horizonte de tiempo especificado» (IPCC1996).
Bióxido de carbono: El CO2 es el
gas de efecto invernadero dominante, debido a las actividades humanas, con un
forzamiento radiativo actual de 1.46 W/m2, que representa 60% del total de los
cambios en las concentraciones de todos los gases de efecto invernadero, muy
resistentes, mezclados de manera homogénea en todo el planeta.
Registro histórico de los
principales países emisores
Por: José Luis Arvizu Fernández
Con el inicio de la Revolución
Industrial, la concentración de los gases de efecto invernadero (GEI) de la
atmósfera mostró los siguientes incrementos: (CO2), 31%;(CH4), 151% y (N2O), 17%. La temperatura del planeta
aumentó en aproximadamente 0.6 ºC durante el siglo XX. Desde 1861, la década
más caliente ha sido la de los años noventa, y el año más caluroso fue 1998.
Se observa que la tasa de crecimiento
de las emisiones de CO2 a sido mayor que la de CH4. Las fuentes emisoras de
bióxido de carbono consideradas fueron: la quema de combustibles fósiles
sólidos, líquidos y gaseosos, y la producción de cemento. En tanto que las
fuentes productoras de metano consideradas fueron: las emisiones fugitivas
derivadas de la producción y suministro de combustibles, las minas de carbón,
la quema de biomasa, la crianza de ganado (fermentación entérica y desechos),
el cultivo de arroz y los rellenos sanitarios de basura.
El desarrollo industrial ha
ubicado históricamente a Estados Unidos como el principal país emisor de CO2,
al contribuir con 30.3% de las emisiones históricas y con 24.19% de las
emisiones en el año 2000.
Existen 15 países que contribuyen
con 71.4% de las emisiones de CO2 mundial es por quema de combustibles fósiles;
entre ellos se encuentra México en la posición12, con 98 millones de toneladas
de carbono, que representa 1.54%. Al considerar a México en el contexto de
América Latina y El Caribe, nuestro país contribuye con 27.3% de las emisiones,
con un índice de 1.1 toneladas de carbono por habitante por año.
En lo que respecta al CH4, este
gas ha contribuido históricamente con 23% de las emisiones mundiales de GEI,
siendo sus fuentes principales la crianza de gana doy el cultivo de arroz, y en
menor proporción la quema de biomasa, los rellenos sanitarios y las minas de
carbón.
Los gases de efecto invernadero
y sus emisiones en México
Por: Luis Gerardo Ruiz Suárez y
Xóchitl Cruz Núñez
Las emisiones de gases de efecto
invernadero por actividades antropógenicas en México se han estimado en tres
ocasiones: Primera y Segunda Comunicaciones de México ante la Convención Marco
de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático. La más reciente estimación de
las emisiones es el Segundo Inventario Nacional de Emisiones de Gases de Efecto
Invernadero, 1994-1998. Estees fuerzo ha incluido a especialistas de diferentes
dependencias, coordinados todos por el Instituto Nacional de Ecología de la
Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales. Para realizar una
comparación de la contribución de cada sector de la economía al total de las
emisiones del país, es necesario estandarizarlas con un indicador común, el
“Potencial de Calentamiento Global (PCG)”. Sólo a los gases de efecto
invernadero directo se les puede asignar un PCG y este cambia dependiendo del
escenario de tiempo que se desea comparar, el acuerdo internacional es usar un
escenario a 100 años. El compuesto de referencia es el CO2, y el PCG establece
a cuántos gramos de CO2 equivale un gramo de otro compuesto.
La contribución porcentual de las
emisiones de diferentes rubros refleja la estructura económica de los países.
La comparación entre sectores al interior del país es útil para determinar la
importancia relativa de los sectores; otra comparación interesante podría ser
con otros países. Se observa que el subsector de transporte presenta la misma
importancia relativa en México que en Argentina, Tailandia y Corea, y es
significativamente más alta su participación en el promedio de la Unión
Europea. Además, las emisiones por procesos industriales tienen una muy
parecida participación en la Unión Europea, Corea, México y Tailandia. Las emisiones
del sector agrícola tienen un peso muy reducido en Indonesia, parecido a
México, y en el promedio de la Unión Europea, en subsectores diferentes, ya que
en México casi toda su importancia radica en la fermentación entérica y para Tailandia
y Argentina es notablemente mayor. Ningún país de la OCDE presenta como fuente
individual más importante las emisiones de CO2 por suelos, incluyendo los
países con economías en transición. Sólo en Indonesia y Tailandia que el sector
de Cambio del uso del suelo tiene una participación parecida a la nacional.
México presenta la más alta participación de emisiones por el manejo de desechos;
Argentina tiene una participación similar, pero menor.
En esta comparación podemos ver
cómo el análisis de las emisiones refleja parcialmente los problemas del
desarrollo nacional, cómo compartimos problemas con países desarrollados y en
desarrollo. La comparación al interior y con otros países nos permite ver qué
sectores adquirirán mayor importancia, respecto a su crecimiento, en el futuro,
dependiendo del éxito de nuestro desarrollo económico y social. Esta
comparación nos presenta algunos de los retos al desarrollo sustentable del
país.
Resumen de la Sección I: Las bases científicas
Libro: Cambio climático: Una visión desde México
Fuente:
Resumen hecho por: Gerardo Daniel Molina Sánches.
