El vapor de agua y lo que los científicos expertos consideran los otros cuatro gases de efecto invernadero «más importantes» componen el verdadero «desfile de éxitos» de los gases de efecto invernadero que atrapan el calor en la atmósfera de la Tierra y contribuyen al calentamiento general en todo el mundo.
Hay toda una familia de gases de efecto invernadero (GEI). Sin embargo, es importante recordar que no todos son «creados por igual»
Una distinción especialmente importante entre ellos es su diferente potencial de calentamiento global (PCG). Algunos son mucho más «eficientes» -y eso no es un cumplido en este contexto- a la hora de retener la energía térmica en la atmósfera, sin permitir que se escape. Algunos son de corta duración, mientras que otros pueden durar fácilmente décadas o más en la atmósfera. Algunos GEI se emiten en grandes cantidades pero, afortunadamente, pueden no ser tan voraces o «eficientes» como los que se emiten en cantidades mucho más pequeñas; otros tienen justo las cualidades opuestas: se emiten sólo en cantidades mínimas, pero son extremadamente eficientes a la hora de cubrir la atmósfera del planeta y evitar que el calor se escape más allá de ella.
Para aportar alguna razón comprensible a la familia de los GEI, los científicos hablan en términos de dióxido de carbono equivalente – CO2e. Este enfoque convierte al dióxido de carbono, CO2, en la «moneda» predominante de los gases de efecto invernadero y el calentamiento global.
Consideremos los principales GEI uno por uno, empezando por el vapor de agua, el gas de efecto invernadero más abundante en la atmósfera según el Centro Nacional de Datos Climáticos (NCDC) de la NOAA.
- Vapor de agua
- Dióxido de carbono (CO2)
- Metano (CH4)
- Oxido nitroso (N2O)
- Gases fluorados (HFCs, PFCs, SF6)
- Referencias y recursos
Vapor de agua
El NCDC explica que los cambios en la concentración de vapor de agua son el resultado de las retroalimentaciones climáticas relacionadas con el calentamiento de la atmósfera y no de las actividades relacionadas con la industrialización. El bucle de retroalimentación en el que interviene el agua es de vital importancia para proyectar el futuro cambio climático, continúa el NCDC, «pero hasta ahora se mide y se comprende bastante mal.» La agencia continúa:
A medida que aumenta la temperatura de la atmósfera, se evapora más agua del suelo almacenada (ríos, océanos, embalses, suelos). Como el aire está más caliente, la humedad absoluta puede ser mayor (en esencia, el aire es capaz de «retener» más agua cuando está más caliente), lo que provoca más vapor de agua en la atmósfera. Como gas de efecto invernadero, la mayor concentración de vapor de agua puede absorber más energía infrarroja térmica irradiada desde la Tierra, lo que aumenta el calentamiento de la atmósfera. La atmósfera más caliente puede entonces contener más vapor de agua y así sucesivamente. Esto se denomina «bucle de retroalimentación positiva». Sin embargo, existe una enorme incertidumbre científica a la hora de definir el alcance y la importancia de este bucle de retroalimentación. A medida que aumenta el vapor de agua en la atmósfera, una mayor cantidad de éste se condensará también en nubes, que son más capaces de reflejar la radiación solar entrante (permitiendo así que llegue menos energía a la superficie de la Tierra y la caliente). El futuro seguimiento de los procesos atmosféricos en los que interviene el vapor de agua será fundamental para comprender plenamente las retroalimentaciones en el sistema climático que conducen al cambio climático global. Aunque los fundamentos del ciclo hidrológico se comprenden bastante bien, tenemos muy poca comprensión de la complejidad de los bucles de retroalimentación. Además, si bien disponemos de buenas mediciones atmosféricas de otros gases de efecto invernadero clave, como el dióxido de carbono y el metano, tenemos escasas mediciones del vapor de agua global, por lo que no se sabe con certeza cuánto han aumentado las concentraciones atmosféricas en las últimas décadas o siglos, aunque las mediciones por satélite, combinadas con los datos de los globos y algunas mediciones terrestres in situ, indican tendencias generalmente positivas en el vapor de agua global.
Dióxido de carbono (CO2)
Consideremos ahora lo que la agencia federal y los investigadores académicos consideran como los «gases de efecto invernadero más importantes»
El dióxido de carbono (que no debe confundirse con el monóxido de carbono, CO, asociado a las emisiones de los tubos de escape de los vehículos o a las alertas de CO en los hogares) se produce tanto de forma natural como como resultado de las actividades humanas. Es un subproducto inevitable de la combustión de combustibles fósiles, como el carbón, la gasolina y el gas natural. En 2013, el CO2 representó alrededor del 82% de todas las emisiones de gases de efecto invernadero de Estados Unidos procedentes de actividades humanas. Citando datos del Consejo Nacional de Investigación de 2011 Advancing the Science of Climate Change, el sitio web de la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (EPA) informa de que «las actividades humanas están alterando el ciclo del carbono, tanto al añadir más CO2 a la atmósfera como al influir en la capacidad de los sumideros naturales, como los bosques, para eliminar el CO2 de la atmósfera». Aunque las emisiones de CO2 proceden de diversas fuentes naturales, las emisiones relacionadas con el hombre son las responsables del aumento que se ha producido en la atmósfera desde la revolución industrial». Las concentraciones de CO2 en la atmósfera han aumentado en más de un tercio desde el comienzo de la era industrial. Las proyecciones para los próximos años prevén que esa tendencia continúe.
Emisiones de dióxido de carbono de EE.UU. por fuente.
Durante mucho tiempo estables en el rango de unas 280 partes por millón (PPM) en la atmósfera, las concentraciones de CO2 se encuentran actualmente más en el rango de 400 PPM. La continua trayectoria ascendente de las concentraciones de CO2 en lo que se denomina un escenario de «continuidad» es una de las cuestiones que más preocupan a los científicos del clima.
No es tanto el PCA del dióxido de carbono lo que preocupa, sino el crecimiento actual y previsto de las emisiones y las concentraciones atmosféricas, y el hecho de que el CO2 tiene una vida muy larga -más de un siglo- en la atmósfera. Lo que emitimos hoy va a permanecer en la atmósfera durante mucho, mucho tiempo.
El dióxido de carbono es, por supuesto, fundamental para el crecimiento de las plantas y la producción de alimentos, y se emite cada vez que los humanos exhalamos. En la atmósfera, sin embargo, es un caso de demasiado de algo bueno: la comunidad científica ha sabido desde los hallazgos de la investigación del científico sueco y Premio Nobel Svante Arrhenius hace más de un siglo que la quema de combustibles fósiles por parte de los humanos conduce a un efecto invernadero causado por la liberación de CO2. Para la comunidad científica, esto es «viejo» y está ampliamente aceptado.
Para más información, véase Entender el énfasis en el CO2 como gas de efecto invernadero.
Metano (CH4)
El metano, un gas hidrocarburo resultante tanto de causas naturales como de actividades humanas como la agricultura y la ganadería, es un GEI especialmente potente (léase «eficiente», pero no como un cumplido) y absorbente de radiación. El metano es mucho menos abundante que el CO2 en la atmósfera y tiene una vida considerablemente más corta, de 12 años. El Consejo Nacional de Investigación afirma que las concentraciones de metano en la atmósfera, aunque aumentaron bruscamente a lo largo de la década de 1980, se han estabilizado un poco desde entonces y ahora se sitúan en torno a dos veces y media sus niveles preindustriales.
Valorado para la producción de energía, el metano, al igual que el CO2, es inodoro e incoloro – y tiene cualidades tanto beneficiosas como perjudiciales.
Las cifras de la EPA indican que las actividades humanas son responsables de más del 60% de las emisiones totales de metano, principalmente de la industria, la agricultura y las actividades de gestión de residuos. Este gráfico muestra las contribuciones de metano por diversas fuentes:
Emisiones de metano de EE.UU. por fuente
. Emisiones de metano por fuente
Según la página web de la EPA, los humedales son la mayor fuente natural de metano, ya que lo emiten las bacterias que descomponen los materiales orgánicos en ausencia de oxígeno. Entre las fuentes más pequeñas se encuentran las termitas, los océanos, los sedimentos, los volcanes y los incendios forestales.
La EPA informa de que las emisiones de metano en Estados Unidos disminuyeron casi un 11 por ciento entre 1990 y 2012, periodo en el que las emisiones «aumentaron a partir de fuentes asociadas a actividades agrícolas, mientras que las emisiones disminuyeron a partir de fuentes asociadas a la exploración y producción de gas natural y productos petrolíferos.»
En los últimos años, algunos informes de los medios de comunicación han centrado su atención en la posibilidad de que se produzcan liberaciones súbitas y masivas de metano e hidratos de metano embotellados desde hace tiempo y actualmente secuestrados por la tundra congelada. La preocupación es que el derretimiento de la tundra ártica podría provocar liberaciones de metano potencialmente catastróficas y abruptas. Un excelente recurso para comprender mejor este problema de gran visibilidad es un artículo publicado en la respetada revista Nature por la científica Carolyn Ruppel, del Servicio Geológico de Estados Unidos. Citándola de ese informe:
…algunos científicos dieron la alarma de que se podrían liberar grandes cantidades de metano (CH4) por la desestabilización generalizada de los depósitos de hidratos de gas sensibles al clima atrapados en sedimentos marinos y asociados al permafrost (Bohannon 2008, Krey et al. 2009, Mascarelli 2009). Incluso si sólo una fracción del CH4 liberado llegara a la atmósfera, la potencia del CH4 como gas de efecto invernadero (GEI) y la persistencia de su producto oxidativo (CO2) aumentaron la preocupación de que la disociación de los hidratos de gas pudiera representar un punto de inflexión lento (Archer et al. 2009) para el período contemporáneo de cambio climático de la Tierra.
Al señalar que el metano es un gas de efecto invernadero aproximadamente un 20 por ciento más potente que el CO2, pero que se oxida a CO2 después de aproximadamente una década en la atmósfera, Ruppel escribe que «la susceptibilidad de los hidratos de gas al calentamiento del clima depende de la duración del evento de calentamiento, de su profundidad bajo el fondo marino o la superficie de la tundra, y de la cantidad de calentamiento necesaria para calentar los sedimentos hasta el punto de disociar los hidratos de gas.»
Para aquellos que quieran comprender mejor la importancia del metano en todo el debate sobre el calentamiento global y el cambio climático, el artículo de Nature de Ruppel, jefe del Proyecto de Hidratos de Gas del USGS, ofrece información útil y práctica.
Oxido nitroso (N2O)
El óxido nitroso se produce de forma natural en la atmósfera de la Tierra como parte del ciclo del nitrógeno. Aunque es el producto de una gran variedad de fuentes naturales, las actividades humanas -agricultura, combustión de combustibles fósiles, gestión de aguas residuales y procesos industriales- están aumentando las concentraciones atmosféricas, afirma la EPA. Además, las moléculas de óxido nitroso en la atmósfera tienen una larga vida: unos 120 años antes de ser eliminadas en un «sumidero» o destruidas como resultado de reacciones químicas. Una libra de gas N2O tiene un efecto de calentamiento equivalente a 300 veces el de una libra de dióxido de carbono.
En base a los datos de 2012, el dióxido nitroso comprende alrededor del 6 por ciento de todas las emisiones de Estados Unidos resultantes de las actividades humanas. A nivel mundial, alrededor de dos quintas partes, el 40 por ciento, de las emisiones de óxido nitroso son atribuibles a las actividades humanas.
Las actividades de agricultura, transporte e industria son las principales fuentes de emisiones de óxido nitroso, como se indica en este gráfico:
Emisiones de óxido nitroso en EE.UU. por fuente. Emisiones de óxido nitroso por fuente
Gases fluorados (HFC, PFC, SF6)
Los gases fluorados se emiten en menor cantidad que los demás gases de efecto invernadero, pero lo que les falta en volumen lo compensan con su potencia y su larga vida en la atmósfera, que oscila entre 1 y 270 años para los HFC y entre 800 y 50.000 años para los PFC y unos 3.200 años para el SF6. Una vez emitidos a la atmósfera, se dispersan ampliamente por todo el planeta; sólo son eliminados de la atmósfera por la luz solar en los niveles más altos de la misma. Al ser los más potentes de los GEI y tener una vida útil más larga, estos gases se describen a menudo como los «gases de alto potencial de calentamiento global (GWP)»
Los procesos de fabricación de aluminio y semiconductores se encuentran entre los principales emisores de los gases fluorados, como se ilustra en este gráfico:
U.S. Fluorinated Gases by Source
Referencias y recursos
- El descubrimiento del calentamiento global, Spencer R. Weart, 2008, Harvard University Press.
- La guía aproximada del cambio climático: The Symptoms, The Science, The Solutions, 2011, Robert Henson, Roughguides.com.
- The Thinking Person’s Guide to Climate Change, 2014, Robert Henson, AMS Books.
- Climate Change 2007: The Physical Science Basis: Resumen para responsables de políticas, Contribución del Grupo de Trabajo I al Cuarto Informe de Evaluación del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático, 2007, Organización Meteorológica Mundial y Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente.
- Cambio climático 2013: The Physical Science Basis: Resumen para responsables de políticas, Contribución del Grupo de Trabajo I al Cuarto Informe de Evaluación del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático, 2013, Organización Meteorológica Mundial y Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente.
- Tierra: The Operators’ Manual, Richard B. Alley, 2011, W.W. Norton and Company.
- Entender y responder al cambio climático: Highlights of National Academies Reports, 2008, The National Academies.
- Climate Change 101: Understanding and Responding to Global Climate Change, Pew Center on Global Climate Change, sin fecha, Pew Center on Global Climate Change.
- Objetivos de estabilización del clima: Emissions, Concentrations, and Impacts over Decades to Millennia: Report in Brief, 2010, National Academy of Sciences.
- Skeptical Science.com
Acerca del autor
Morris A. (Bud) Ward, editor de Yale Climate Connections, es un comunicador y educador de probada experiencia en temas de medio ambiente, energía y cambio climático. Tiene un extenso historial de publicaciones, que incluye cientos de artículos de noticias y análisis firmados y la autoría o coautoría de cinco libros profesionales. Ha dirigido numerosos talleres de primera mano para reporteros, editores y responsables políticos sobre temas relacionados con el periodismo/comunicación, el cambio climático y el riesgo medioambiental. Escribe, habla y enseña regularmente sobre temas relacionados con el cambio climático y sobre la naturaleza cambiante del periodismo y las comunicaciones de masas en la sociedad moderna.