El Efecto Invernadero y su Incremento
El efecto invernadero se debe a la presencia de ciertos gases, principalmente vapor de agua, metano y CO₂. Estos gases son transparentes a la radiación visible del Sol, pero no a la radiación infrarroja (calor) emitida por la superficie terrestre, que previamente ha sido calentada por el Sol. Al impedir la salida de gran parte de las radiaciones infrarrojas, la Tierra las remite o devuelve, lo que provoca que la temperatura de la atmósfera aumente.
Este efecto mantiene la temperatura terrestre alrededor de 15 °C de media, lo cual es fundamental para la existencia de agua líquida y, por ende, para la vida.
Aumento del Efecto Invernadero
El aumento del efecto invernadero ocurre cuando los gases de efecto invernadero suben desmesuradamente. Esto constituye un grave problema ambiental que causa un excesivo calentamiento de la atmósfera. Este incremento se debe a acciones humanas como la deforestación, la quema de combustibles fósiles (petróleo, carbón y gas natural) o los incendios.
El Efecto Albedo
El albedo es el porcentaje de radiación solar reflejada por la Tierra del total de la radiación que incide procedente del Sol. El albedo varía en función del color de la superficie reflectora. Las superficies cubiertas por nieve o hielo son muy reflectoras (cuanto más clara sea la superficie, mayor cantidad de luz es reflejada).
Por lo tanto, al aumentar la superficie helada, disminuye la temperatura global, lo que a su vez puede aumentar la superficie helada (un bucle de retroalimentación).
El Papel de las Nubes en la Regulación Térmica
Las nubes tienen una doble acción sobre la temperatura terrestre:
- Incrementan el albedo (reflejan la luz solar).
- Devuelven a la superficie terrestre radiaciones infrarrojas, incrementando el efecto invernadero.
Si la altura de las nubes es baja, tienden a aumentar el albedo; si es alta, tienden a aumentar el efecto invernadero.
Los dos bucles positivos (el del albedo y el del invernadero) enfrentados propician un estado de equilibrio dinámico que podría peligrar por un cambio brusco (catastrófico) de las condiciones ambientales, inclinando la balanza en uno u otro sentido.
La Influencia del Polvo Atmosférico
Las emisiones de los volcanes, la contaminación del aire y los incendios introducen en la atmósfera enormes cantidades de polvo y partículas. La luz del Sol no puede atravesar esta capa de polvo atmosférico y se refleja hacia el espacio. Una menor cantidad de radiación solar que llega a la superficie origina un enfriamiento del planeta.
Efectos Climáticos de las Erupciones Volcánicas
Los volcanes tienen efectos duales sobre la temperatura global:
- Aumento de la temperatura: Causado por el incremento del efecto invernadero como consecuencia de las emisiones de CO₂. Este efecto es más duradero, aunque no es evidente hasta que el efecto de enfriamiento inicial desaparece.
- Descenso de la temperatura (Enfriamiento): Ocurre si los volcanes emiten una gran cantidad de polvo o SO₂ (dióxido de azufre) a la atmósfera. El SO₂ reacciona con el agua atmosférica, dando lugar a espesas brumas constituidas por ácido sulfúrico (H₂SO₄) que actúan como una pantalla solar. El polvo atmosférico también impide la entrada de la radiación solar. Cuanto mayor altitud alcancen estas emisiones, más duradero será el efecto de enfriamiento, ya que su permanencia en la atmósfera es más larga.
Variaciones de la Radiación Solar Incidente
La radiación solar incidente ha experimentado variaciones periódicas y graduales importantes a lo largo del tiempo.
Variaciones Periódicas (Ciclos Astronómicos)
Estas variaciones cíclicas de la temperatura terrestre se atribuyen a los ciclos astronómicos (Ciclos de Milankovitch) y se consideran un factor principal de las glaciaciones. Incluyen:
- La Inclinación del Eje (Oblicuidad): Aproximadamente a lo largo de 41.000 años, varía el ángulo de inclinación del eje de rotación terrestre respecto a la perpendicularidad del plano de traslación. Este ángulo determina las diferencias de duración entre el día y la noche y las estaciones.
- La Excentricidad de la Órbita Terrestre: La trayectoria que describe la Tierra en torno al Sol varía desde más circular a más elíptica (aproximadamente a lo largo de 100.000 años).
Variaciones Graduales
El Sol no siempre ha emitido la misma cantidad de energía. Dependiendo del principio de entropía, a medida que se va degradando su energía, va desprendiendo más calor (relacionado con las manchas solares).
La Influencia de la Biosfera en la Regulación Climática
La biosfera terrestre es fundamental en la regulación climática, ya que rebaja los niveles de CO₂ atmosféricos y reduce la temperatura.
Al principio de la historia de la Tierra, la concentración de CO₂ era muy elevada (lo que generaba un efecto invernadero muy intenso). Hoy, a pesar de tener un Sol más caliente, la temperatura media del planeta es similar a la de entonces debido a la drástica reducción de los niveles de CO₂ atmosféricos, ocasionada por la aparición de los primeros organismos fotosintéticos, como las cianobacterias.
Cambios Provocados por la Fotosíntesis
La fotosíntesis provocó los siguientes cambios fundamentales:
- Aparición del Oxígeno Atmosférico: Su concentración aumentó progresivamente, posibilitando la aparición y proliferación de organismos aerobios.
- Formación de la Capa de Ozono: La abundancia de oxígeno en la atmósfera permitió la formación de la capa de ozono (O₃), protectora contra los rayos ultravioleta del Sol. Esto permitió que los organismos vivos se expandieran con rapidez.
- Reducción de Niveles de CO₂ en la Atmósfera: El CO₂ necesario para la fotosíntesis es retirado de la atmósfera y transformado en materia orgánica que se acumula en los seres vivos en forma de biomasa.
Almacenamiento de CO₂
La biomasa es la cantidad de materia orgánica que constituye los seres vivos y es una forma de almacenaje por la que el CO₂ permanece encerrado durante un tiempo. Además, existen otros almacenes de CO₂, como los combustibles fósiles, formados a partir de biomasa que ha sido enterrada en ausencia de oxígeno.
Mediante el mecanismo de la respiración, los seres vivos llevan a cabo la reacción inversa a la fotosíntesis, devolviendo a la atmósfera parte del CO₂ sustraído. Sin embargo, la reacción de respiración es mucho más lenta que la de la fotosíntesis (en términos de balance global de carbono).