Cambio Climatico

Cambio Climático y Albedo Planetario
La Tierra, como casi todo objeto en el universo, emite energía por radiación a una razón que aumenta con la temperatura. La temperatura en la superficie de la Tierra es en promedio alrededor de 15 grados Celsius, lo cual corresponde a que esta radiación sea principalmente en la banda infrarroja.
Esta pérdida continua de energía eventualmente llevaría a unenfriamiento del planeta, pero la radiación recibida del Sol compensa esta perdida, de manera que se logra un balance energético (o sea, se gana tanta energía como se pierde) que permite que la temperatura se mantenga aproximadamente constante.
La energía solar incide sobre el planeta Tierra a una razón promedio de 340 Watts sobre cada metro cuadrado (denotado W/m2). Si la Tierra se comportara comoun perfecto emisor de radiación conocido por los físicos como "cuerpo negro" la temperatura que se requeriría para que la emisión balancee la radiación solar sería de 5 grados Celsius, unos 10 grados menor a lo que se observa. Hay que considerar, sin embargo, que en realidad aproximadamente un 30% de la radiación solar es reflejada de vuelta al espacio por la presencia de nieve y hielo en lasuperficie y de nubes (el porcentaje mencionado es conocido como albedo planetario), por lo que solo 240 W/m2 de radiación solar necesitan ser balanceados por la radiación emitida por el planeta. Para lograr esto, la Tierra necesitaría solo una temperatura de -18 grados Celsius. Además, a esta temperatura, el planeta estaría cubierto de hielo, por lo que el albedo planetario sería mayor (la Tierra severía blanca desde el espacio). Si consideramos que la nieve refleja solo 50% de la luz solar, finalmente la temperatura en la superficie de la Tierra en promedio sería de ¡cerca a -40 grados!
¿Por qué no está el planeta totalmente congelado? ¿Qué falló en los cálculos anteriores? La falla estuvo en suponer que el planeta Tierra se comporta como un perfecto emisor de energía, un "cuerpo negro".Este supuesto hubiera sido correcto de no existir una atmósfera, pero en la realidad existen gases en la atmósfera que impiden que la radiación infrarroja emitida por la superficie del planeta escape al espacio, por lo que su temperatura tiene que ser mayor para poder balancear la radiación solar. A este proceso se le conoce como efecto invernadero y a los gases responsables se les conoce comogases invernadero. Sin este efecto, la Tierra sería una bola de hielo y probablemente no existiría la vida en ella.
En forma bastante simplificada, se puede entender cuantitavamente el efecto invernadero con el siguiente modelo. Asumamos que la radiación solar neta (o sea, restando la reflección) es fija y tiene un valor S. La radiación infrarroja I emitida por el planeta al espacio tiene quebalancear a S, o sea que I=S. En ausencia del efecto invernadero, la superficie del planeta emite directamente al espacio como "cuerpo negro" con una temperatura T de manera que I=σt4. Por lo tanto σT4=S y la temperatura está dada por T=(S/σ)1/4. En presencia de los gases invernadero, es la atmósfera la que emite al espacio la radiación I, no la superficie. Más aún, así como emite hacia arriba, alespacio, la atmosfera emite hacia abajo, a la superficie. Entonces, la superficie recibe tanto la radiación S como la radiación I de la atmósfera, lo cual a su vez debe ser balanceada mediante la radiación infrarroja, la cual sigue siendo emitida por la superficie como "cuerpo negro" (o sea σT4), por lo que S+I=σT4 y, como aún requerimos I=S, la temperatura es T= (2S/σ)1/4. O sea, tenemos que en nuestrocálculo simplificado la presencia del efecto invernadero aumentó la temperatura por un factor de 21/4, o sea un aumento de 19%. Para S=240 W/m2, esto supone un aumento de casi 50 grados Celsius. Como podemos ver, el efecto invernadero es dramático y es crítico para que el planeta sea habitable.

Variaciones forzadas e internas

La variabilidad o cambio climático se puede clasificar en...