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martes, 13 de noviembre de 2012

Actual calentamiento global I: ¿Qué papel tiene la atmósfera terrestre en los cambios de temperatura terrestre?


La respuesta corta sería: Junto con los océanos y evidentemente junto con la fuente predominante de calor para la Tierra: el sol, los tiene todos. Pues la atmósfera, junto a los océanos, es responsable de distribuir la temperatura por todo el globo, a lo largo de la capa terrestre denominada bioesfera. Pero además, la atmósfera retiene el calor del sol. Un astro sin atmósfera y sin océanos líquidos, como la Luna no presenta ninguna regulación de la temperatura en su superficie y de noche, cuando el sol no incide sobre ella, esta presenta una temperatura muy cercana a la que hay en el espacio exterior.

La atmósfera terrestre se produjo en sus primeros millones de años por causa de la retención gravitatoria de gases liberados por la intensa actividad volcánica existente en esa etapa de la Tierra y por aportaciónes meteoríticas que colisionaban con la Tierra. La primera atmósfera era pues no oxidante o al menos no tan oxidante como la actual. Se presume que el cambio a la atmósfera oxidante (que seguramente debió presentar mucho mayor pocentaje de oxígeno que la de ahora) se debió a la liberación de oxígeno como residuo metabólico de los primeros seres fotosintéticos.

Actualmente, la actividad volcánica no supone un gran aporte de gases a la atmósfera y dado que la órbitas de los cuerpos celestes trazan trayectorias bastante limpias de rumbos de colisión, tras miles de millones de años de colisiones en el sistema solar, la aportación de gases por parte de meteoritos es tan escasa que puede decirse que es cero. Así pues, puede decirse que la composición de la atmósfera terrestre ya no varía apreciablemente debido a procesos geológicos y está formada mayoritariamente por O2, N2 y CO2 manteniéndose a lo largo del tiempo a unas concentraciones determinadas y constantes debido a la actividad biológica. (Siguiendo las explicaciones de Lovelock, en sus simulaciones, podemos entender que, al margen del ser humano, la vida en la Tierra no tiene en absoluto ninguna pretensión de mantener unas condiciones terrestres mediamente óptimas para ella misma, y sin embargo, lo hace). La gran mayoría de los organismos vivos terrestres son tremendamente sensibles a las consecuencias que los cambios de concentración atmosférica de algunos de estos gases pueden producir en la Tierra. Tanto es así, que actualmente se asocian algunas grandes extinciones ocurridas a lo largo de la historia de la Tierra directamente a cambios climáticos provocados a su vez por un cambio en los niveles de los distintos gases de la atmósfera.

Pese a que la órbita terrestre en torno al sol (que es elíptica), la cambiante actividad solar, los movimientos de las masas de agua en la Tierra y la inclinación del eje de rotación terrestre (que tampoco es constante), son causantes de variaciones globales a lo largo del tiempo en la temperatura media de la biosfera, el papel que ejerce la atmósfera sobre su temperatura global es incuestionablemente relevante, y en su ausencia, nuestro planeta presentaría una temperatura a lo largo de su geografía muy similar a la de Marte: 20 ºC de máxima de día y - 50 ºC de mínima de noche en el ecuador y disminuyendo conforme se acerca uno a los polos hasta -153 ºC, pero con cambios térmicos diarios tal vez más pronunciados, con temperaturas mucho más elevadas durante el día por cuanto la Tierra está más cerca del Sol que Marte.

Pero, ¿a que se debe esto?

La principal fuente de calor de nuestro planeta es la radiación infrarroja (longitud de onda por debajo de la longitud de onda de luz correspondiente a la que vemos como rojo) proveniente de nuestra estrella, el Sol. Este calor es inmediatamente reflejado por la superficie terrestre, de modo que en ausencia de atmósfera terrestre, este  sería  devuelto al espacio casi en su totalidad. Sin embargo, gracias a la composición de la atmósfera de nuestro planeta, esta actúa como una pantalla que impide la salida de gran parte de la radiación infrarroja solar (calor) rebotada por la superficie. Además, la atmósfera, junto con los océanos, actúa hasta cierto punto, como un distribuidor del calor por todas las partes del globo.

Al efecto pantalla sobre la radiación solar que provoca la atmósfera se le denomina efecto invernadero y fue y es indispensable para el mantenimiento de la vida en la Tierra, pues como ya se ha indicado, la vida terrestre, o al menos la mayor parte de la vida terrestre, requiere un margen bastante acotado de condiciones de temperatura para subsistir.
Balance anual de energía de la Tierra desarrollado por Trenberth, Fasullo y Kiehl de la NCAR en 2008. Se basa en datos del periodo de marzo de 2000 a mayo de 2004 y es una actualización de su trabajo publicado en 1997. La superficie de la Tierra recibe del Sol 161 w/m2 y del efecto Invernadero de la atmósfera 333w/m², en total 494 w/m2,como la superficie de la Tierra emite un total de 493 w/m2 (17+80+396), supone una absorción neta de calor de 0,9 w/m2, que en el tiempo actual está provocando el calentamiento de la Tierra. (Fuente: Wikipedia)

Aunque existen más, actualmente, el principal gas causante de este efecto invernadero es el CO2. Este gas es producido naturalmente por la respiración oxidativa en  organismos del reino animal y por los organismos vegetales en ausencia de luz, cuando la fotosíntesis es inviable, y se consume por la fotosíntesis, en presencia de luz, en plantas, y algas uni y pluricelulares y en algunos procariotas que como residuo emiten 02 a la atmósfera así como en algunos animales que lo usan para formar estrucuras calcáreas como el coral. Se asume que el equilibrio relativo entre estos dos gases data de unos 3.500 millones de años, momento en el que aparecieron los primeros seres unicelulares fotosintéticos y los primeros organismos consumidores de oxígeno y productores de CO2 como residuo metabólico.

La intervención de mecanismos abióticos en la proporción de gases O2/CO2 también existe y se debe al aporte de CO2 por parte de la actividad volcánica, aunque en este caso y en la actualidad, la carga de este gas a nivel global que esta actividad aporta es tan ínfima que puede menospreciarse. 



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