Efecto invernadero para niños

El efecto invernadero es un proceso natural que ocurre en la atmósfera de la Tierra y de otros planetas. Gracias a él, nuestro planeta mantiene una temperatura adecuada para la vida. Imagina que la atmósfera es como una manta que envuelve la Tierra. Esta manta atrapa parte del calor del Sol, evitando que se escape todo de vuelta al espacio.

Cuando la luz del Sol llega a la Tierra, una parte es reflejada y otra calienta la superficie. La Tierra, al calentarse, emite calor en forma de radiación infrarroja. Algunos gases en la atmósfera, llamados gases de efecto invernadero (GEI), absorben este calor y lo reenvían en todas direcciones, incluyendo de nuevo hacia la superficie terrestre. Esto hace que la temperatura promedio de la Tierra sea de unos 14 °C. Sin este efecto natural, la temperatura sería de aproximadamente -18 °C, ¡demasiado fría para que la vida como la conocemos existiera!

Este fenómeno fue propuesto por el científico Joseph Fourier en 1824. Más tarde, en 1860, John Tyndall lo descubrió y Svante Arrhenius lo investigó a fondo en 1896.

¿Cómo funciona el balance de energía en la Tierra?

La Tierra recibe energía del Sol y, al mismo tiempo, emite calor de vuelta al espacio. Para que la temperatura del planeta se mantenga estable, la energía que entra debe ser igual a la que sale. Esto se conoce como el balance energético de la Tierra.

Sin embargo, en las últimas décadas, las mediciones muestran que la Tierra está absorbiendo más energía de la que emite. Esto se debe principalmente al aumento de los gases de efecto invernadero en la atmósfera, causado por las actividades humanas. Este desequilibrio está provocando un aumento de las temperaturas, el derretimiento de los hielos y la subida del nivel del mar, fenómenos que conocemos como cambio climático.

El mecanismo del efecto invernadero: ¿cómo se amplifica?

Para entender mejor el efecto invernadero, piensa en cómo la luz del Sol atraviesa la atmósfera y calienta la superficie. La Tierra, al calentarse, emite calor que no puede escapar fácilmente al espacio debido a los gases de efecto invernadero. Estos gases reenvían parte de ese calor de vuelta a la superficie.

Es como si la capa donde el calor puede escapar al espacio se elevara. Si hay más gases de efecto invernadero, esta capa se hace más alta y más fría. Para que la Tierra mantenga su equilibrio, la temperatura en esa capa debe ser la misma que antes. Como la atmósfera se calienta desde abajo, si la capa de escape está más alta, la superficie de la Tierra también debe calentarse más para mantener el equilibrio. Esto es lo que llamamos el efecto invernadero amplificado, que lleva al calentamiento global.

¿Cuáles son los gases de efecto invernadero?

Los gases que atrapan el calor en la atmósfera son:

• Vapor de agua (H₂O)
• Dióxido de carbono (CO₂)
• Metano (CH₄)
• Óxido de nitrógeno (N₂O)
• Ozono (O₃)
• Clorofluorocarburos (CFC)

Aunque la mayoría de estos gases existen de forma natural, las actividades humanas han aumentado mucho sus cantidades en la atmósfera. Desde la Revolución industrial, el uso de combustibles fósiles (como el carbón, el petróleo y el gas) en fábricas y transportes ha liberado grandes cantidades de dióxido de carbono y óxido de nitrógeno. Además, la deforestación (tala de árboles) reduce la capacidad de la Tierra para absorber el dióxido de carbono, lo que agrava el problema.

Por ejemplo, la concentración de CO₂ en la atmósfera ha pasado de 280 partes por millón (ppm) antes de la Revolución Industrial a 379 ppm en 2005, y sigue aumentando.

Emisiones de gases de efecto invernadero por actividades humanas

Las actividades humanas liberan principalmente cuatro gases de efecto invernadero de larga duración: CO₂, metano (CH₄), óxido nitroso (N₂O) y halocarbonos. El dióxido de carbono es, con diferencia, el gas más importante que los humanos emitimos, representando la mayor parte de las emisiones totales.

Las emisiones globales de estos gases han aumentado un 70% entre 1970 y 2004. El aumento anual se ha acelerado en los últimos años. Esto se debe al crecimiento de la población mundial y al aumento de los ingresos, que han llevado a un mayor consumo de energía.

Los principales sectores que generan estas emisiones son:

• Generación de electricidad (24%)
• Industria (14%)
• Transporte (14%)
• Edificios (8%)
• Actividades relacionadas con la energía (5%)
• Uso del suelo (incluye la deforestación) (18%)
• Agricultura (14%)
• Residuos (3%)

Históricamente, países como Estados Unidos y los de Europa han sido los mayores emisores de CO₂.

Historia del descubrimiento científico del efecto invernadero

Joseph Fourier fue el primer científico en describir el efecto invernadero.

Svante August Arrhenius calculó el aumento de temperatura por el CO2.

El científico francés Joseph Fourier fue el primero en describir el efecto invernadero en 1824. Él notó que la atmósfera de la Tierra actuaba como el cristal de un invernadero, dejando pasar la luz del Sol pero reteniendo el calor que la Tierra emitía.

En 1836, Claude Pouillet continuó con estas ideas, explicando que la atmósfera absorbe más el calor de la Tierra que la luz del Sol.

En 1856, la climatóloga estadounidense Eunice Newton Foote realizó experimentos y descubrió que el dióxido de carbono (gas ácido carbónico) se calentaba más que otros gases cuando se exponía al sol. Ella sugirió que una mayor cantidad de este gas en la atmósfera podría haber causado temperaturas más altas en el pasado de la Tierra.

John Tyndall en 1885.

En 1859, John Tyndall descubrió que gases como el CO₂, el metano y el vapor de agua bloquean la radiación infrarroja (calor), mientras que el oxígeno y el nitrógeno no lo hacen. Esto fue clave para entender cómo estos gases atrapan el calor.

Montaje experimental de John Tyndall para medir la absorción infrarroja de diferentes gases atmosféricos.

En 1896, el químico sueco Svante Arrhenius creó un modelo numérico que mostraba que una reducción del 40% de CO₂ en la atmósfera podría bajar la temperatura en Europa unos 4-5 °C, similar a lo que ocurrió en las eras glaciales. También estimó que duplicar el CO₂ aumentaría la temperatura entre 5 y 6 °C.

A pesar de algunas dudas iniciales en la comunidad científica, en 1938, el ingeniero británico Guy Stewart Callendar retomó y mejoró la teoría de Arrhenius, demostrando que la absorción de CO₂ en la atmósfera era más importante de lo que se pensaba. Él atribuyó un calentamiento de 0,3 °C al CO₂ industrial emitido desde 1880.

Más tarde, en la década de 1950, las mediciones de Charles David Keeling en el observatorio de Mauna Loa (Hawái) mostraron un aumento claro y continuo del CO₂ en la atmósfera, confirmando las preocupaciones sobre el impacto de las emisiones humanas.

Calentamiento global y cambio climático por gases de efecto invernadero

El cambio climático es una realidad que está transformando nuestro planeta, y las actividades humanas contribuyen a ello cada día. En los últimos 100 años, la temperatura media global ha subido 0,7 °C. Los científicos predicen que, si no hacemos cambios, la temperatura media mundial podría aumentar entre 2 y 3 °C más en lo que queda de siglo. Este sería el cambio climático más grande en 10.000 años, y sería muy difícil para las personas y los ecosistemas adaptarse.

Las emisiones de combustibles fósiles se dispararon a partir de 1950.

El calentamiento actual es inevitable debido a las emisiones de gases de efecto invernadero pasadas y presentes. Cientos de años de industrialización han modificado el clima y seguirán afectándolo por mucho tiempo.

Las consecuencias del cambio climático incluyen:

• Un calentamiento de 0,2 °C por década en los próximos veinte años.
• El derretimiento de hielos y nieve, especialmente en el Ártico, lo que podría causar un aumento del nivel del mar de hasta 4-6 metros.
• Impactos negativos en ecosistemas como la tundra, los bosques boreales y las montañas, así como en zonas costeras y bosques tropicales.
• Disminución de los recursos de agua en regiones secas y en áreas que dependen de la nieve y el deshielo.
• Problemas para la agricultura en algunas zonas.
• La acidificación del océano, que afecta a los organismos marinos que construyen caparazones.

El Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC), una organización internacional de científicos, confirma que la mayor parte del calentamiento reciente se debe a las actividades humanas.

Es importante saber que el vapor de agua también es un gas de efecto invernadero. Si la temperatura aumenta un poco por el CO₂, más vapor de agua se evapora de los océanos, lo que a su vez aumenta el efecto invernadero. Esto se llama retroalimentación del vapor de agua.

Las nubes también juegan un papel complejo. Pueden enfriar la superficie al reflejar la luz del Sol, pero también pueden atrapar el calor y mantener la Tierra más cálida por la noche.

Cooperación internacional sobre las emisiones de gases de efecto invernadero

Para enfrentar el cambio climático, los países del mundo han buscado cooperar.

Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC)

El IPCC fue creado en 1988 por la Organización Meteorológica Mundial y el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente. Su misión es informar a los gobiernos sobre el cambio climático, recopilando investigaciones científicas. Sus informes confirman que el calentamiento del planeta es real y que las emisiones humanas de gases de efecto invernadero han aumentado significativamente.

Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático

Este tratado internacional se firmó en 1992. Los países acordaron trabajar para estabilizar las concentraciones de gases de efecto invernadero en la atmósfera a un nivel que no cause problemas peligrosos para el clima. El objetivo es permitir que los ecosistemas se adapten, asegurar la producción de alimentos y permitir un desarrollo económico sostenible.

Protocolo de Kioto

El Protocolo de Kioto, aprobado en 1997, fue una extensión de la Convención Marco. En él, los países industrializados se comprometieron a reducir sus emisiones de gases de efecto invernadero en al menos un 5% respecto a los niveles de 1990, entre los años 2008 y 2012.

Los gases que se acordó limitar fueron el dióxido de carbono (CO₂), metano (CH₄), óxido nitroso (N₂O), hexafluoruro de azufre (SF6), hidrofluorocarburos (HFC) y perfluorocarburos (PFC).

Para que el Protocolo entrara en vigor, debía ser ratificado por países que representaran al menos el 55% de las emisiones de 1990. Rusia lo ratificó en 2004, y así el Protocolo de Kioto se hizo oficial. Actualmente, la mayoría de los países lo han firmado y ratificado, excepto Estados Unidos y Kazajistán.

Países industrializados: acuerdos de limitación

Los países industrializados (como los de la Unión Europea, Japón, Canadá, etc.) se comprometieron a reducir o limitar sus emisiones. Por ejemplo, la Unión Europea acordó reducir sus emisiones totales en un 8% para el periodo 2008-2012, aunque cada país miembro tenía un objetivo diferente.

Estados Unidos: sin ratificar el Protocolo

Estados Unidos, uno de los mayores emisores de CO₂, no ratificó el Protocolo de Kioto.

Países en desarrollo: sin restricciones de emisiones

Países en desarrollo como China e India no tienen restricciones de emisiones bajo el Protocolo de Kioto. Esto se debe a que históricamente los países desarrollados han sido los mayores emisores, y limitar las emisiones de los países en desarrollo podría frenar su crecimiento económico. Sin embargo, sus emisiones han aumentado considerablemente en los últimos años.

Conferencia de Cambio Climático de Copenhague (2009)

En 2009, la ONU convocó una cumbre en Copenhague para acordar nuevos límites de emisiones para el periodo posterior a 2012. Hubo debates intensos entre los principales emisores, como China y Estados Unidos. El acuerdo final, aunque no fue aceptado por unanimidad, mantuvo el objetivo de que la temperatura global no subiera más de dos grados centígrados.

Conferencia de Cambio Climático de Cancún (2010)

En 2010, se logró un acuerdo en Cancún que incluyó a 193 países. Este pacto reconoció la gravedad del calentamiento global y reiteró el objetivo de limitar el aumento de la temperatura a dos grados centígrados. También se acordó reducir la deforestación.

Galería de imágenes

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  Esquema del efecto invernadero mostrando los flujos de energía entre el espacio, la atmósfera y superficie de la Tierra. En esta gráfica la radiación absorbida es igual a la emitida, por lo que la Tierra no se calienta ni se enfría. La habilidad de la atmósfera para capturar y reciclar la energía emitida desde la superficie terrestre es el fenómeno que caracteriza al efecto invernadero.

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  Esquema del balance anual de energía del planeta 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 161 W/m² de radiación solar y 333 W/m² de radiación infrarroja emitida por los gases de efecto invernadero de la atmósfera, haciendo un total de 494 W/m². La superficie de la Tierra emite un total de 493 W/m² entre radiación térmica, calor latente y calor sensible (396+80+17), supone una absorción neta de calor de 0,9 W/m², que en el presente está provocando el calentamiento de la Tierra. Diferentes mediciones de las últimas dos décadas indican que la Tierra está absorbiendo entre 0,5 y 1 W/m² más que lo que emite al espacio (ver texto)

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  Desequilibrio radiativo provocado por el efecto invernadero amplificado consecuencia de las emisiones industriales

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  Ilustración del modelo simplificado de calentamiento global por el aumento de la concentración de CO2 de 280 a 400 ppm. El cuadro de la izquierda muestra la radiación no absorbida de la luz solar que incide sobre la superficie, que luego vuelve a irradiar en el infrarrojo (IR). Se produce una fuerte absorción de IR debido a los gases de efecto invernadero que la atmósfera calentada irradia de capa a capa (representada por líneas horizontales). Cuando la atmósfera se vuelve tan delgada que hay menos de un recorrido libre medio al espacio exterior para el IR, la absorción cesa (capa etiquetada 255 K, 280 ppm). En este nivel, la temperatura es de 255 K (-18ºC) y hay un equilibrio entre la energía irradiada desde la Tierra y la recibida del Sol. Al agregar CO2 a la atmósfera, se reduce el valor del recorrido libre medio hasta el espacio exterior y la emisión de radiación tiene lugar a una mayor altitud (línea discontinua etiquetada 255 K 400 ppm). El cuadro de la derecha muestra la temperatura (eje x) en función de la altitud. La temperatura en la estratosfera es casi constante, pero varía linealmente a una altitud más baja con una pendiente fija (gradiente térmico). El aumento de la altitud a la que se emite la radiación al espacio desplaza el gradiente térmico a la línea discontinua a la derecha, lo que aumenta la temperatura de la superficie de la Tierra.

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  Incrementos en la atmósfera de los cinco gases responsables del 97% del efecto invernadero antropogénico en el periodo 1976-2003.

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  Forzamiento radiativo entre 1750 y 2005 según estimaciones del IPCC.

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  La denominada curva Keeling muestra el continuo crecimiento de CO₂ en la atmósfera desde 1958. Recoge las mediciones de Keeling en el observatorio del volcán Mauna Loa. Estas mediciones fueron la primera evidencia significativa del rápido aumento de CO₂ en la atmósfera y atrajo la atención mundial sobre el impacto de las emisiones de los gases invernaderos.

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  Concentración de CO₂ atmosférico medido en el observatorio de Mauna Loa: Curva de Keeling.

Véase también

En inglés: Greenhouse effect Facts for Kids