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Ecos del futuro

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    Pedro J. Hernández



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  • Inicio > Historias > CO2

    CO2

    Dediqué una entrada anterior a destapar a un mal llamado escéptico del calentamiento global antropogénico bastante conocido en España: Antón Uriarte. Las entradas de su blog CO2 siguen confirmando mi impresión de sesgo voluntario de la información y prepotencia. Una de las más recientes es un buen ejemplo de estos dos aspectos que se repiten continuamente en sus comentarios.
    Hay que irse a la página 631 del último informe del IPCC para encontrar el dato importante de lo que se supone calienta el CO2. Según los modelos, la duplicación del CO2 , que se alcanzará allá por el año 2100 produce sin otros feedbacks añadidos un calentamiento de la temperatura del aire en superficie de tan solo 1,2ºC.

    No me queda claro si se refiere a la duplicación del CO2, tal y como se escribe, o a la duplicación del CO2 equivalente, es decir, de los gases invernadero en su conjunto, metano incluído, en cuyo caso aún sería menos.

    Da igual. Lo que según el IPCC aumentaría el calentamiento, hasta los 5ºC según algunos modelos, es el efecto invernadero causado esencialmente por el incremento de la humedad del aire y de las nubes altas que retienen el calor en la capa baja de la atmósfera.[...]

    Con lo mal que se entiende aún la formación de las nubes y de las precipitaciones, y, sobre todo, con lo mal que se sabe pronosticar la lluvia, es ridículo atribuir a un determinado incremento del CO2 un determinado aumento de la temperatura.

    Pero ridículos políticos, que de tanto hablar no han tenido tiempo de llegar a leerse la página 631, son los que dirigen el mundo.

    Bien, en primer lugar falta mucha pedagogía y divulgación en el blog de Uriarte. Para entender las cosas complicadas hay que entender primero las cosas simples. Volver a la escuela con frecuencia es lo primero que uno debería hacer en un tema en el que no es experto --¡y aunque lo fuese!. En ningún lugar de su blog encuentro una explicación detallada y precisa de lo que es un fuerza radiativa --como lo es el CO2--, de lo que es un feedback --o fenómeno de retroalimentación-- y lo que es exactamente la sensibilidad climática al aumento del CO2.

    Vayamos por partes y empecemos por algo sencillo. El CO2 es una fuerza radiativa porque el aumento de su concentración es causa directa del aumento de la temperatura de la atmósfera. El vapor de agua es un feedback porque el aumento de la temperatura aumenta la capacidad del aire para retener vapor de agua y esa mayor cantidad de vapor de agua aumenta la temperatura de la atmósfera. Es decir, necesitas una fuerza radiativa que aumente primero la temperatura para que el vapor de agua realimente dicho efecto.

    ¿Por qué el dióxido de carbono es una fuerza radiativa y el vapor de agua no lo es siendo ambos gases de efecto invernadero?. Es algo que no podemos entender si usamos la analogía de la atmósfera como una capa de vidrio que rodea a la Tierra. La analogía está muy bien para una explicación somera del efecto invernadero en secundaria, pero los detalles son algo más sutiles.

    Cada capa de la atmósfera absorbe y reemite radiación infrarroja. Cada molécula de un gas invernadero como el agua o el dióxido de carbono puede reemitir la energía absorbida en una dirección aleatoria. O transmitir la energía ganada por colisiones a moléculas cercanas. La radiación sube por las capas de la atmósfera hasta alcanzar una capa lo suficientemente poco densa para escapar al espacio. Digamos que esa última capa es fundamental para establecer el equilibrio radiativo de La Tierra y un punto clave es que a esa altitud, la atmósfera es fría y muy seca --¡no hay apenas vapor de agua! y por eso éste no es una fuerza radiativa-- pero sí el dióxido de carbono que está más uniformemente mezclado en la atmósfera. Al aumentar los gases de efecto invernadero, el resultado final es que esa última capa se traslada a mayor altura y al estar más fría radia menos energía. Existe entonces un desequilibrio radiativo que aumenta la temperatura del planeta hasta que la capa alcanza la temperatura de equilibrio donde la cantidad de radiación enfría la capa justo al mismo ritmo que es calentada por las acción de las capas que quedan por debajo.

    El exceso de dióxido de carbono en la atmósfera tiene tiempos de persistencia del orden de décadas, mientras que los excesos de vapor de agua sobre el equilibrio persisten sólo unos días.

    La sensibilidad del clima se define como la variación experimentada por la temperatura cuando duplicamos la concentración de CO2. Si duplicásemos la concentración de CO2 instantáneamente ahora mismo manteniendo constante el estado de la atmósfera, la temperatura variaría en torno a 1ºC. Es la ley de Ahrrenius formulada nada más y nada menos que ¡en 1896!.
    Cuando la concentración de dióxido de carbono se incrementa en proporción geométrica , la temperatura aumenta de manera aproximadamente aritmética.

    Pero la atmósfera obviamente cambia cuando elevamos la temperatura. Intervienen entonces los fenómenos de retroalimentación o feedbacks. Se pueden dividir básicamente en feedbacks rápidos como el cambio de vapor de agua, las nubes y el hielo oceánico y feedbacks lentos como las variaciones del hielo superficial, el cambio de la vegetación o la exposición de la plataforma continental.

    El IPCC emplea como definición de sensibilidad del clima la utilizada por Jule G. Charney en 1979 y que incluía los feedbacks rápidos con una contribución principal debida al aumento del vapor de agua con la temperatura y a la disminución del hielo oceánico. Eso lleva a la conocida sensibilidad de 3ºC con un error aprox. de 1.5ºC arriba o abajo.

    Recomiendo al que quiera profundizar la lectura del informe Carbon Dioxide and Climate: A Scientific Assessment, donde se encuentran los detalles de estas estimaciones. Las conclusiones son de una humildad ejemplar y la comparación que hacen entre modelos númericos --con los ordenadores de la época-- y modelos analíticos simples ponía de relieve la influencia crucial de los feedbacks rápidos que todos los modelos sucesivos en mejores ordenadores han confirmado.

    --Señor Uriarte, no se puede ridiculizar a los políticos por no haberse leído la página 631 del informe del IPCC cuando uno tampoco se lee las referencias fundamentales sobre un tema del que tanto habla intentando parecer un experto--.

    Esa sensibilidad del clima al aumento de CO2 ha sido empíricamente contrastada con las condiciones conocidas para los últimos 400,000 años, demostrando ser un valor bastante razonable, como vemos en la proyección histórica de las temperaturas utilizando la sensibilidad de Charney --extraída de Hansen y colaboradores 2008--.




    Así que afirmar como lo hace el señor Uriarte: "Con lo mal que se entiende aún la formación de las nubes y de las precipitaciones, y, sobre todo, con lo mal que se sabe pronosticar la lluvia, es ridículo atribuir a un determinado incremento del CO2 un determinado aumento de la temperatura" es un signo claro de prepotencia y desconocimiento del tema en profundidad, además de ingenuidad --forzada, porque no creo que Uriarte sea precisamente ingenuo-- a la hora de pensar que los científicos climáticos no han hecho esas consideraciones. Si ese fuera el caso, ¿cómo es que uno de los capítulos del informe Carbon Dioxide and Climate: A Scientific Assessment --en concreto el capítulo 4-- se denomina Modelos y su Validez?

    Y otra curiosidad más. ¿Cómo es que esos mecanismos básicos se han ido confirmando a lo largo de más de un siglo, empezando por los cálculos a mano de Arrhenius que le llevó a una estimación de la sensibilidad climática de 4-6ºC en 1896, refinada varias veces después hasta este informe de 1979 Carbon Dioxide and Climate: A Scientific Assessment y confirmada por el IPCC y seguimos hablando de lo poco que sabemos de todo esto?. ¿No será más bien el efecto de lo poco que realmente se han molestado en aprender --o peor aún, en mencionar siquiera-- los mecanismos básicos de la sensibilidad del clima a las concentraciones de CO2?

    Los interesante aquí es ver cuál puede ser la influencia de los feedbacks a medio y largo plazo. James Hansen y colaboradores de NASA han escrito un artículo reciente donde estiman una sensibilidad aún mayor que la de Charney --de unos 6ºC-- con lo que la situación podría ser incluso peor que la estimada por el IPCC. Los escépticos siempre obvian este detalle. Si el IPCC no está equivocado, tenemos un problema. Si el IPCC está equivocado podría estarlo más probablemente por defecto que por exceso y tendríamos un problema aún mayor. Y desde luego no es para tomarlo a la ligera.

    Referencias

  • Charney et al. 1979. Carbon Dioxide and Climate: A Scientific Assessment
  • Climate myths: CO2 isn't the most important greenhouse gas. New Scientist
  • Hansen et al. 2008. Target Atmospheric CO2: Where Should Humanity Aim?. Preprint.
  • Svante Arrhenius (1896). "On the Influence of Carbonic Acid in the Air upon the Temperature of the Ground".
  • Target CO2. Realclimate
  • The Carbon Dioxide Greenhouse Effect. The Discovery of Global Warming

    Relacionado: Antón Uriarte, ¿escéptico irrelevante o irresponsable?, Antón Uriarte juega al mismo juego que Lomborg, Enfriamiento en la Antártida, La importancia de la historia

    2008-05-19 00:35 | Cambio climatico, Fisica | 15 Comentarios


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    Comentarios

    1
    De: Fer Fecha: 2008-05-19 15:09

    Gracias por la explicación. Buen post sobre un tema en el que hay mucho mareo de perdiz.



    2
    De: Pedro J. Fecha: 2008-05-20 19:01

    Por cierto, no he puesto en las referencias el artículo de wikipedia sobre el efecto invernadero porque me pareció realmente pobre y confuso...en español. El de wikipedia en inglés es realmente otra cosa y merece la pena leerlo sobre todo porque aclara muchos cacaos conceptuales que tiene la gente sobre el tema, entre otros que el mecanismo por el que se calienta un invernadero de verdad no tiene mucho que ver con el efecto invernadero de la atmósfera.
    Greenhouse effect



    3
    De: jose manuel henriquez Fecha: 2008-05-22 15:26

    Con las retroalimentaciones a las que se atribuye la parte gruesa del hipotético calentemiento, habría bastado una erupción o un gran incendio forestal hace 10 mil años para emitir el CO2 que desencadenaría-a la larga- el armagedón climático.
    No convence.



    4
    De: Pedro J. Fecha: 2008-05-22 16:39

    No es tan obvio. Por ejemplo una erupción volcánica termina por contribuir con enfriamiento por culpa de los aerosoles. De hecho, el efecto ha sido estudiado en la erupción del Pinatubo y parece que en general se pueden separar bien las contribuciones.
    En cuanto al gran incendio tampoco es obvio. ¿De qué escalas de tiempo y de qué cantidad estamos hablando?. Ponte por ejemplo en el caso simple de una cantidad de biosfera más o menos constante. Si todo lo que quemes se recupera en digamos dos años, has sacado de la atmósfera lo mismo que habías inyectado. Por eso si plantas un arbol y después quemas la madera en la chimenea no estás contribuyendo al aumento del efecto invernadero.

    A veces me parece de una ingenuidad enfermiza --no lo digo por ti, sino que hablo en general-- poner un argumento sobre la mesa que parece tener algo que decir y pensar que los científicos climáticos no han pensado en ello y han hecho las cuentas. Por ejemplo tienes en el informe de uno de los grupos de trabajo del IPCC todo un capítulo titulado
    The Carbon Cycle and Atmospheric Carbon Dioxide



    5
    De: Akel Fecha: 2008-05-22 16:51

    Algo falla en los simples razonamientos que veo.

    Resulta que los niveles de CO2 no han parado de subir desde que comenzó la era industrial, por lo que según esas hipótesis, la temperatura global debería de haber subido año tras año.

    No sólo no ha ocurrido, sino que el clima hace lo que le parece, como siempre, ya que el CO2 no es el factor fundamental en el control del clima.

    Durante la primera mital del siglo 20, la temperatura estuvo subiendo. Después hasta los años 70 estuvo bajando. Luego otra vez subiendo hasta el 2000 más o menos, y ahora está empezando a bajar de nuevo.

    La relación entre temperaturas y CO2 no sé quien la verá, pero yo desde luego no la veo por ningún lado.

    Seguro que encuentro más correlaciones con otras causas, tengan o no tengan realmente algo que ver.

    No es que el CO2 no influya, sino que en los niveles en los que está, influye de manera despreciable.



    6
    De: Pedro J. Fecha: 2008-05-22 17:33

    La clave es entender que no se puede entender el cambio de temperatura sin la contribución del CO2 lo que no significa que se la única influencia en el clima. De hecho, la variación de la temperatura no la puedes explicar solamente apelando al CO2 pues éste sólo contribuye directamente --es decir, sin feedbacks-- a 1/3 de la variación.

    La cantidad de dióxido de carbono ha ido en aumento sistemático durante la era industrial. Eso produce la fuerza radiativa que aumenta la temperatura en promedio 1ºC cada vez que se duplica la concentración de dióxido de carbono --ese cálculo es muy robusto porque está basado en física básica bien conocida--.

    Pero luego tienes que añadir o quitar los efectos de todas las otras fuerzas radiativas. Por ejemplo, las emisiones de aerosoles contribuyen disminuyendo la emperatura.

    La contribución tipica de cada fuerza radiativa la tienes en esta figura de wikipedia
    http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Radiative-forcings.svg

    Precisamente en el enfriamiento que mencionas del 40 al 70 probablemente fuese producido por la contribución importante de los aerosoles de sulfatos procedentes de la actividad industrial cuya emisión fue controlada posteriormente para luchar contra la contaminación y la lluvia ácida.

    No es que el dióxido de carbono dejara de hacer su papel, sino que entró otra fuerza radiativa más importante. Si no hubiese habido por ejemplo incremento de la concentración de carbono, probablemente dicho enfriamiento hubiese sido mayor.



    7
    De: jose manuel henriquez Fecha: 2008-05-22 18:59

    El razonamiento no es tan "enfermizamente" ingenuo como lo estás pensando. Si aumentas el CO2 en la atmósfera y eso provocó un aumento en la temperatura, por eso mimo aumenta la evaporación, (el principal gas de invernadero), que vuelve a aumentar la temperatura.... etc. esta tontera la publicó el IPCC en su informe de 1990.
    Por lo tanto, la pregunta es pertinente: ¿por qué no ocurrió antes?, si los volcanes y los incendios emiten mucho más CO2 que la industria?.
    Porque los aerosoles en suspensión hacen descender la temperatura..... pero ¿acaso el CO2 no es mucho más persistente que los aerosoles?.
    ¿Acaso un aumento de temperatura no aceleraría los procesos de metabolismo y descomposición de la infinidad de microorganismos, que constituyen la otra gran fuente planetaria de emisión de CO2?.
    Y la duda sigue siendo pertinente: ¿por qué no ocurrió antes?.
    ¿Y si el aumento (para nada alarmante, por lo demás) observado de CO2 fuera efecto antes que causa del aumento (ridículamente ínfimo por lo demás) declarado de 0,6 grs. en un siglo?.
    Perfectamente posible y altamente probable; el mar. principal reservorio de CO2 del planeta, con sólo calentarse un poco puede emitir más Co2 que todo lo que ha emitido la civilización industrial en su corta existencia. ¿Y acaso el mar no puede calentarse?. ¿acaso no hay registros de intensidad de radiación solar desde Galileo a la fecha?.
    Y ¿qué dicen esos registros? (están en el sitio de la NASA). Muestran un aumento sostenido de la intensidad de la radiación solar para los últimos siglos.
    ¿Querías una hipótesis alternativa?



    8
    De: Pedro J. Fecha: 2008-05-22 20:08

    ¿Cómo que no ha ocurrido antes?. La concentración de CO2 atmosférico ha sido mayor en el pasado de la Tierra y por supuesto la temperatura también. Sólo te tienes que ir 55 millones de años atrás al Máximo térmico del Paleoceno-Eoceno y ver las consecuencias de 6-8 grados de temperatura media del océano por encima de la actual.

    El asunto es que al menos en los últimos pocos centenares de miles de años la concentración de dióxido de carbono nunca ha sido tan elevada como la actual, luego, ¿de dónde sacas la idea de las erupciones volcánicas y los incendios?. ¿Es idea particular o tienes alguna referencia que comente el asunto y haga algunos números para ver la posible influencia?. Si no es así empezamos a discutir sobre castillos en el aire.

    La descomposición de organismos --por otro lado-- emite básicamente metano, que es un gas de efecto invernadero mucho más efectivo. De hecho existe un fenómeno que se conoce como erupto de metano que consiste precisamente en la descomposición del permafrost de Groenlandia y la posibilidad de la emisión del metano sólido del fondo oceánico, que es un posible mecanismo para el máximo térmico de hace 55 millones de años.

    0.6 grados de temperatura media no serán importantes para ti, pero te aseguro que sí que tienen sus efectos
    --otra discusión es hasta qué punto podemos digerir esos efectos y qué es deseable o qué no lo es, lo que es más ética que ciencia--

    Sobre el Sol, independientemente de que discutamos lo ocurrido en los últimos siglos, lo que está bastante claro es que con los datos en la mano de los últimos 50 años que muestran que la actividad solar no ha aumentado significativamente como para explicar el calentamiento observado.

    Así que sigo esperando por la alternativa.



    9
    De: Pedro J. Fecha: 2008-05-22 20:46

    Respecto a los volcanos aquí tienes una referencia clave.
    Do Volcanoes Cause Global Warming?
    130 millones de Tm es la media anual de emisiones volcánicas. 27,000 millones (200 veces más) las emisiones en 2005.

    Sobre la variación de la luminosidad solar el artículo de Wikipedia --en inglés claro-- está bastante bien

    Dos artículos interesantes se acaban de publicar en Nature sobre las concentraciones de CO2 en los últimos 800,000 años.



    10
    De: jose manuel henriquez Fecha: 2008-05-22 21:51

    800.000 años, 55.000.000 de años, ¿podemos tomar estas estimaciones como verdades referenciales?¿quién es el ingenuo ahora?......
    ...el metano tiene breve duración en la atmósfera y termina oxidándose a CO2 (y agua), por eso no lo mencioné expresamente.

    .....en los últimos pocos centenares de miles de años la concentración de dióxido de carbono nunca ha sido medida directamente sino hasta hace unas pocas décadas.... y las estimaciones indirectasde lo que hubo antes no son más que resultados de metodologías que tanto pueden ser correctas, como estar erradas (Jaworowski).

    Aquí se puede consultar un resumen del trabajo de Lean: "Solar Irradiance Reconstruction"
    ftp://ftp.ncdc.noaa.gov/pub/data/paleo/climate_forcing/solar_variability/lean2000_irradiance.txt

    Y aquí se puede leer su interpretación y comparación con otros informes -(en castellano, claro)-.
    http://biocab.org/Irradiacion_Solar_Cambio_Climatico.html

    Nahle, Nasif. 2007. Irradiación Solar Total y Cambio Climático. ©12 May 2008 by Biology Cabinet Organization®. Obtenido de: http://www.biocab.org/SI_Anom_T_Anom.html.



    11
    De: Akel Fecha: 2008-05-23 11:46

    En los documentales de ONO (en OJO) hay algunos documentales interesantes. Por ejemplo uno de huracanes y otro de volcanes.

    He de suponer que los datos que se dan son ciertos, ya que yo no tengo forma de comprobarlos.

    Del de huracanes, una de sus conclusiones es que existen ciclos casi exactos de huracanes que duran años, y es algo que es repetitivo desde la antiguedad. Hay quien pronostica el número de grandes huracanes anuales y no se equivoca.

    Yo de aquí extraigo que el hablar de que el CO2 está provocando el aumento de huracanes es simplemente una solemne estupidez y es una falsedad absoluta.

    Del otro documental se puede extraer que la actividad volcánica por todo el planeta poco a poco está aumentando. No mucho, pero lo hace, y no desde hace diez años, sino desde hace bastantes siglos. De igual forma, se hablan de ciclos.

    Se me ocurre que este aumento provoca muchos efectos sobre el clima, entre ellos la subida lenta de las temperaturas a nivel global debido al exceso del CO2, si bien con una bajada en un período corto de tiempo sobre todo en las zonas cercanas.

    Estoy de acuerdo en que el CO2 puede provocar una subida de las temperaturas, ¿pero cuanto? En los niveles en los que está en la atmósfera dudo que tenga la más mínima repercusión, ya que por un lado existen muchos otros factores mucho más influyentes, y la capacidad de disipación de la atmósfera es mucho mayor que el poder retentivo del CO2.

    Una cosa es analizar el comportamiento del CO2 en un experimento de laboratorio y otra muy distinta en un entorno abierto gobernado por muchas fuerzas naturales en donde predomina el Sol.

    En cualquier caso, claro que estoy a favor de las energías limpias, de eliminar las energías contaminantes, de conservar la naturaleza, de no destrozar nuestras costas, etc.

    Estoy a favor de ir eliminando los combustibles fósiles o al menos hacer que su combustión de manera limpia, pero no porque su CO2 aumente la temperatura, lo cual creo que es mentira, sino porque es imprescindible no cargarnos del todo este planeta.

    Saludos



    12
    De: Pedro J. Fecha: 2008-05-23 12:48

    Akel, repito el dato que parece no quedó muy claro

    Media anual de emisiones de los volcanes
    130 millones de toneladas de CO2

    Emisiones por quema de combustibles fósiles en 2005

    27,000 millones de toneladas

    Dicho en otras palabras. La contribución humana a la cantidad de CO2 atmosférico es 200 veces mayor.

    La contribución más importante de los volcanes es por aerosoles, partículas relativamente grandes que actúan reflejando la luz incidente y por tanto evitando cierto calentamiento.

    El tema de los huracanes y si su intensidad ha aumentado por causa del calentamiento global es un tema muy controvertido, pero una cosa tiene poco que ver con la otra en lo que estamos argumentando aquí. Si resulta que la intensidad de los huracanes o su número no ha aumentado, eso no significa que el modelo global del efecto invernadero en la atmósfera esté más o menos equivocado.

    La influencia del CO2 en la temperatura está calculada ¡desde 1896! y es básicamente de 1ºC cuando duplicas la cantidad de dióxido de carbono. A esa cantidad tienes que añadir y descontar otros efectos como explicaba en el comentario 6.



    13
    De: Pedro J. Fecha: 2008-05-23 12:50

    Por cierto, había escrito hace un tiempo un post sobre huracanes y calentamiento global



    14
    De: leoncio arana benavides Fecha: 2009-03-30 18:27

    Amigos, una inquietud :
    El efecto invernadero del CO2 es físico ¿no? osea se forma un techo que no deja pasar la irradiación del calor acumulado por la tierra durante el día.
    Lo que no entiendo es, ¿cómo un incremento de 0.008% de CO2 puede producir tremendo efecto? Porque según el propio protocolo de Kyoto, hasta finales del siglo XIX la atmósfera contenía 0.0027% y ahora legamos a 0.035%.
    Ni colocando a todas las moléculas de CO2 en una superficie laminar(dos dimensiones)a cualquier altura de la atmósfera, sería capaz de "techar" toda la superficie terrestre. Pero además, sabemos que el CO2 no ocupa un área bidimensional ¿no? entonces ocupando las moléculas un volúmen (tridimensional) la posibilidad de "techar" la superficie terrestre es aún muchísimo menor.
    Creo que somos demasiado "soberbios" como especie, atribuirnos la generación de este ACTUAL pequeño incremento de temperatura.
    Rogaría a quien encuentre error garrafal en mi sencillo "análisis" primarioso, que me argumente mi falla.
    Muchas gracias



    15
    De: Pedro J. Fecha: 2009-03-30 21:51

    Leoncio, espera a conocer la respuesta antes de tirarte al monte con lo de soberbios.
    En el texto está explicado, pero te resumo.
    La luz infrarroja sube por la atmósfera y va encontrando moléculas de CO2 que la dispersa en todas direcciones. Fíjate que el infrarrojo --la radiación que transporta el calor-- tiene una longitud de onda relativamente grande (el tamaño de la radiación si quieres) y por tanto es fácil encontrarse con una molécula de CO2 a cualquier altura.

    Lo que hace el aumento del CO2 es que la radiación llega un poco más alto antes de salir al espacio perdiendo más energía que calienta la tierra.
    Es física bastante elemental y robusta.

    l otro error que cometes es que el aumento del CO2 no es pequeño, sino su proporción en comparación con los demás gases. Pero pasar de unas 300 a unas 400 ppm (partes por millón) es un aumento del 30%, lo que es bastante significativo.

    De hecho ese tipo de aumento toma en tiempo geológico habitualmente del orden de algunos miles de años. En este caso se ha producido en 200-



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