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Año 2007 / 2013

 Autor: Javier Colomo Ugarte

 

(Cuarta parte)

TÍTULO:

Los probables impactos climáticos, derivado de las emisiones de CO2 y otros gases de efecto invernadero

Ver estudio en diapositivas

 

En el desarrollo de la sociedad armónica con el medio ambiente está el futuro de la humanidad

 

TEMARIO

Introducción

1 Incremento acumulado de CO2 en el aire atmosférico en (Mt / año), en (ppm / año), y forzamiento radiativo (W/m2 / año)

1.1 Acumulación de los principales gases de efecto invernadero en la atmósfera

1.2 Absorción de CO2 por los océanos y la biomasa

1.3 Incremento acumulado de CO2 en el aire atmosférico en (Mt / año) y en (ppm / año), y forzamiento radiativo (W/m2 / año) hasta el final de los combustibles fósiles

2 Los probables efectos climáticos derivados de las emisiones de gases de efecto invernadero

2.1 El Forzamiento radiativo y el ascenso de las temperaturas en el ciclo térmico diario

2.2 Estimación de las variaciones térmicas en diferentes ambientes climáticos terrestres según el aumento de las ppm de CO2 en el aire atmosférico

2.3 Incremento del promedio anual de las temperaturas mínimas hasta el final de las reservas probadas de combustibles fósiles del año 2005

2.4 La subida del nivel de los océanos por la desglaciación

2.3 El incremento térmico climático y su influencia en la circulación general at  mosférica

--------

Introducción

El presente estudio se orienta a cuantificar el impacto que la libre emisión de gases de efecto invernadero (que el vigente modelo económico competencial  mundial impone), puede tener en el aire atmosférico, y que puede durar hasta la finalización de las reservas probadas de combustibles fósiles en el año 2005, al terminar el presente siglo.

Los impactos más importantes van a venir determinados por la elevación media de la temperatura mínima nocturna, siendo mayor esta elevación en la medida que los promedios de temperatura mínima son más bajos, afectando por lo tanto de manera más importante a los climas más fríos, favoreciendo el deshielo en los polos y los glaciares de alta montaña.

A su vez, con el calentamiento global se está produciendo el ajuste de las masas térmicas de aire que regulan la circulación atmosférica, dando lugar en el hemisferio norte a grandes vaguadas en altura con gran profundidad meridional y dorsales con gran profundidad septentrional y a la inversa en el hemisferio sur. Este ajuste de las masas térmicas de aire, que probablemente durará el tiempo que dure el calentamiento térmico de la troposfera por la emisión de gases de efecto invernadero, ocasionan con frecuencia fenómenos meteorológicos extremos.

 

Los probables impactos climáticos, derivado de las emisiones de CO2 y otros gases de efecto invernadero

Consecuencias por el cambio térmico climático

Reducción del hielo en las regiones polares

Extinción de los glaciares de Montaña

Cambio del régimen de los ríos pluvionivales

Riesgo de incremento del nivel del mar para finales del siglo XXI

 

Fenómenos meteorológicos extremos por el ajuste de las masas térmicas de aire que regulan la circulación atmosférica

Inundaciones extremas

Sequías prolongadas

Huracanes de fuerza desconocida

Elaboración propia

 

1 Incremento acumulado de CO2 en el aire atmosférico en (Mt / año), en (ppm / año), y forzamiento radiativo (W/m2 / año)

Tal y como se desarrolla el ciclo diario térmico terrestre las temperaturas diurnas y nocturnas se atienen a dos aspectos básicos; en el caso de las diurnas, a la absorción y reflexión de la radiación solar por la superficie terrestre y distintos componentes de la atmósfera, dependiendo ello, de la latitud y estación del año, y en el caso de las nocturnas, a la capacidad de estos mismos elementos para retener durante la noche parte del calor recibido durante el día.

De la radiación solar que llega a la Tierra se considera que el 31% es, reflejada de nuevo hacia el espacio exterior, el resto es absorbida por la tierra y reemitida de nuevo en longitudes de onda superiores a la entrante.

La dinámica de la atmósfera, océanos y distintas capas terrestres permite una redistribución de la energía capturada. Las superficies de océanos y continentes pierden constantemente energía irradiando en diversas longitudes de onda larga dependiendo éstas de sus respectivas temperaturas.

La radiación de onda larga emitida por la superficie terrestre hacia la atmósfera es casi ignorada por gases elementales como el oxigeno o el nitrógeno que son prácticamente transparentes a la radiación térmica, pero es absorbida y vuelta a emitir en todas direcciones, por los gases de la atmósfera terrestre con propiedades de opacidad para absorber la radiación en longitudes de onda larga (especialmente vapor de agua, dióxido de carbono, metano, cloroflourocarbonos y ozono), midiéndose esta irradiación atmosférica en W/m2.

La presencia de estos gases reduce la pérdida de calor de la superficie terrestre hacia el espacio exterior.

Y el incremento de estos gases por causas antropogénicas provoca una mayor concentración de los mismos dotándoles de una mayor opacidad a la radiación emitida en longitudes de onda larga de rango menor a las precedentes históricas, y por lo tanto contribuye a un incremento de la energía acumulada.

Esta característica ha venido a denominarse por la Organización Meteorológica del Mundo (WMO)[1] en el Panel Intergubernamental del Cambio del Clima (IPCC)  como “forzamiento radiativo” expresado en (W/m2) , tal y como se puede ver en el Cuadro 1 donde se presenta los datos del incremento en la atmósfera de éstos gases en Partes por Millón de Partes iguales (PPM) o número de moléculas en un millón de moléculas de aire, procedimiento utilizado para determinar la concentración de una sustancia química en el aire atmosférico.

Cuadro 1

Forzamiento radiativo desde el inicio de la era industrial

Gas de efecto Invernadero

Concentración 1750

Concentración 1992

Concentración 1999

Incremento fuerza Irradiativa (W/m2) respecto de 1750

Contribución al forzamiento radiativo (%)

Dióxido de Carbono

280 ppm

355 ppm

367 ppm

1,56

 

59,80%

Metano

0,80 ppm

1,72 ppm

1,77 ppm

0,5

 

19,20%

Oxido Nitroso

0,275 ppm

0,310 ppm

0, 460 ppm

0,1

 

3,80%

CFC-11

0

280 pptv

Regulado el protocolo

 

Todos

 

CFC-12

0

484 pptv

de Montreal 1989

0,3

los CFCs

11,50%

HCFCs/HFCs

0

Sin datos

 

0,05

 

1,90%

Ozono Troposférico

Sin datos

Variable

Variable

0,2

-0,6

7,70%

Ozono Estratosférico

Sin datos

300 unidad dobson

 

-0,1

 

-3,80%

Total

 

 

 

2,61

(W/m2)

100%

Fuente: Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC).

 

Considerando que el CO2 es el gas que más contribuye al forzamiento radiativo con el 59,80% del total. Este valor porcentual, se toma de referencia porcentual constante, en la contribución al forzamiento radiativo, respecto del total de emisiones de gases de efecto invernadero. De tal manera, que para las proyecciones de variación del forzamiento radiativo (W/m2), la contribución al mismo, se divide en dos categorías, 59,8% atribuible a las emisiones de CO2, y 40,2% al resto de gases de efecto invernadero.

Esta división se puede realizar porque, en el modelo energético vigente desde la revolución industrial, existe una estrecha relación entre los volúmenes de emisión de los gases de efecto invernadero, particularmente de los dos gases que más contribuyen al forzamiento radiativo (W/m2), el Dióxido de carbono (CO2) y el Metano (CH4). Por ejemplo, considerando las ppm de ambos gases en los años 1750, 192 y 1999, la correlación es igual a: r = 0,99, lo que explica el incremento de un gas en función del otro en el: r2  (%) = 99,3%, como se puede ver en los siguientes datos.

Gas Invernadero

Concentración 1750 (ppm)

Concentración 1992 (ppm)

Concentración 1999 (ppm)

Correlación entre el incremento del dióxido de carbono y el metano (ppm)

 

Incremento fuerza Irradiativa (W/m2) respecto de 1750

Contribución al forzamiento radiativo (%)

Dióxido de Carbono

280

355

367

r = 0,99

 

1,56

59,80%

Metano

0,8

1,72

1,77

r2  (% ) = 99,3%

 

0,5

19,20%

Total:

 

 

 

 

 

2,06

79,0%

 

 Partiendo de este criterio, se ha establecido el forzamiento radiativo (W/m2) atribuible a una ppm de CO2 (59,80%); Conocido ese valor, el resto de gases de efecto invernadero contribuye hasta el 100% en un 40,2%.[2]

Cálculo del incremento global de la fuerza Irradiativa (W/m2) a causa de las emisiones de CO2 (59,8%), y de la fuerza irradiativa: (W/m2) / ppm de CO2

Letra

Concepto

 

 

 

Fórmula

Unidad de medida

Valor

A

CO2 en el aire atmosférico en el año 1750: (Fuente IPCC)

 

ppm CO=

280

B

CO2 en el aire atmosférico en el año 1999: (Fuente IPCC)

 

ppm CO2 =

367

C

Diferencia ppm CO2 años 1999-1750

(B - A) =

ppm CO2 =

87

D

Incremento fuerza Irradiativa en 1999 respecto de 1750 (100%) gases efecto invernadero

 

(W/m2) =

2,61

E

Contribución al forzamiento radiativo de las emisiones de CO2: (Fuente IPCC)

 

(%) (constante) =

59,8

F

Contribución al forzamiento radiativo resto de gases de efecto invernadero: ( IPCC)

(100 - E) =

(%)=

40,2

G

Incremento fuerza Irradiativa (59,8%) a causa del CO2.

(E x D / 100) =

(W/m2) =

1,56078

H

Incremento fuerza Irradiativa / ppm (59,8%) a causa del CO2.

(G / C) =

(W/m2) / ppm CO2 Constante =

0,01794

Fuente: (IPCC). Cálculos propios.

El forzamiento radiativo en (W/m2) por cada ppm CO2 de incremento en el aire atmosférico sería de manera constante igual a: 0,01794 W/m2

 

1.1 Acumulación de los principales gases de efecto invernadero en la atmósfera

Con el fin de conocer la incidencia teórica que tienen la a acumulación de CO2 en la atmósfera terrestre por las emisiones ocasionadas por la acción del hombre; se han cuantificado estimativamente el peso de cada sustancia en el total del aire atmosférico, correspondiente a los años, 1992 y 1999, teniendo en cuenta las variaciones de las tres sustancias, que se emiten sin control a la atmósfera terrestre, el Dióxido de Carbono, el Metano y el Óxido Nitroso. [3]

Cuadro 2

Cálculo del peso de las substancias químicas que componen el aire atmosférico terrestre, años 1992 y 1999

(Composición del aire (seco y limpio) al nivel del mar)

Paso 1º

Peso de la atmósfera: Superficie terrestre: (5.100.652.847.020.000.000 cm2) x (1 kg/cm2) / 1000.000.000 =

5.100.652.847 (Mt)

 

Paso 2º

 

Paso 3º

 

 

 

Paso 4º y 5º

Paso 6º

Paso 7º

 

Sustancia química en

Fórmula

Átomos, peso atómico

Masa molecular =

Masa molar =

PPM =

Peso del aire en
un millón ppm =

%
peso del aire =

Peso de cada sustancia del aire atmosférico (Mt) =

estado gaseoso en
la atmósfera terrestre

 

 (uma)

 (u)

 (g/mol)

Partes Por Millón

(Masa molar sustancia)
x (número ppm) =

(peso ppm sustancia) /
(peso total ppm) x (100)

(Porcentaje peso sustancia) x
(Peso total atmosférico) / 100 =

        AÑO 1992        

Amoníaco

NH3

nitrógeno: 1 x (14,0067) + hidrógeno 3 x (1,00794) =

17,035920

17,03592

0,0100

0,170

0,0000006

30

Argón

Ar

argón 1 x ( 39,948) =

39,948000

39,948

9.300,0000

371.516,400

1,2826971

65.425.928

Criptón

Kr

criptón 1 x (83,798) =

83,798000

83,798

1,0000

83,798

0,0002893

14.757

Dióxido de Azufre

SO2

oxígeno 2 x (15,9994) + azufre 1 x (32,065) =

64,063800

64,0638

0,0002

0,013

0,0000000

2

Dióxido de Carbono

CO2

oxígeno 2 x (15,9994) + carbono 1 x (12,0107) =

44,009500

44,0095

355,0000

15.623,373

0,0539412

2.751.355

Helio

He

elio 1 x (4,002602) =

4,002602

4,002602

5,2000

20,814

0,0000719

3.665

Hidrógeno (diatómico)

H2

hidrógeno  2 x (1,00794) =

2,015880

2,01588

0,2800

0,564

0,0000019

99

Metano

CH4

carbono 1 x (12,0107) + hidrógeno 4 x (1,00794) =

16,042460

16,04246

1,7200

27,593

0,0000953

4.859

Monóxido de carbono

CO

carbono 1 x (12,0107) + oxígeno 1 x (15,9994) =

28,010100

28,0101

0,1000

2,801

0,0000097

493

Neón

Ne

neón 1 x (20,1797) =

20,179700

20,1797

18,0000

363,235

0,0012541

63.967

Nitrógeno (diatómico)

N2

nitrógeno 2 x ( 14,0067) =

28,013400

28,0134

780.899,9650

21.875.663,080

75,5278916

3.852.415.556

Óxido nitrógeno

N2O

nitrógeno 2 x (14,0067) x oxígeno 1 x (15,9994) =

44,012800

44,0128

0,3100

13,644

0,0000471

2.403

Dióxido de nitrógeno

NO2

nitrógeno 1 x ( 14,0067) + oxígeno 2 x (15,9994) =

46,005500

46,0055

0,0010

0,046

0,0000002

8

Oxígeno gaseoso (diatómico)

O2

oxígeno 2 x (15,9994) =

31,998800

31,9988

209.363,0000

6.699.364,764

23,1302198

1.179.792.216

Ozono

O3

oxígeno 3 x (15,9994) =

47,998200

47,9982

0,0200

0,960

0,0000033

169

Vapor de Agua

H2O

hidrógeno 2 x (1,00794) + oxígeno 1 x ( 15,9994) =

18,015280

18,01528

55,3138

996,494

0,0034405

175.488

Xenón

Xe

xenón 1 x (131,293) =

131,293000

131,293

0,0800

10,503

0,0000363

1.850

    TOTALES  

 

1.000.000

28.963.688,251

100%

5.100.652.847

        AÑO 1999  

 

 

 

Amoníaco

NH3

nitrógeno: 1 x (14,0067) + hidrógeno 3 x (1,00794) =

17,035920

17,03592

0,0100

0,170

0,0000006

30

Argón

Ar

argón 1 x ( 39,948) =

39,948000

39,948

9.300,0000

371.516,400

1,2826906

65.425.595

Criptón

Kr

criptón 1 x (83,798) =

83,798000

83,798

1,0000

83,798

0,0002893

14.757

Dióxido de Azufre

SO2

oxígeno 2 x (15,9994) + azufre 1 x (32,065) =

64,063800

64,0638

0,0002

0,013

0,0000000

2

Dióxido de Carbono

CO2

oxígeno 2 x (15,9994) + carbono 1 x (12,0107) =

44,009500

44,0095

367,0000

16.151,487

0,0557643

2.844.344

Helio

He

elio 1 x (4,002602) =

4,002602

4,002602

5,2000

20,814

0,0000719

3.665

Hidrógeno (diatómico)

H2

hidrógeno  2 x (1,00794) =

2,015880

2,01588

0,2300

0,464

0,0000016

82

Metano

CH4

carbono 1 x (12,0107) + hidrógeno 4 x (1,00794) =

16,042460

16,04246

1,7700

28,395

0,0000980

5.001

Monóxido de carbono

CO

carbono 1 x (12,0107) + oxígeno 1 x (15,9994) =

28,010100

28,0101

0,1000

2,801

0,0000097

493

Neón

Ne

neón 1 x (20,1797) =

20,179700

20,1797

18,0000

363,235

0,0012541

63.967

Nitrógeno (diatómico)

N2

nitrógeno 2 x ( 14,0067) =

28,013400

28,0134

780.899,8150

21.875.658,878

75,5274932

3.852.395.233

Óxido nitrógeno

N2O

nitrógeno 2 x (14,0067) x oxígeno 1 x (15,9994) =

44,012800

44,0128

0,4600

20,246

0,0000699

3.565

Dióxido de nitrógeno

NO2

nitrógeno 1 x ( 14,0067) + oxígeno 2 x (15,9994) =

46,005500

46,0055

0,0010

0,046

0,0000002

8

Oxígeno gaseoso (diatómico)

O2

oxígeno 2 x (15,9994) =

31,998800

31,9988

209.351,0000

6.698.980,779

23,1287765

1.179.718.598

Ozono

O3

oxígeno 3 x (15,9994) =

47,998200

47,9982

0,0200

0,960

0,0000033

169

Vapor de Agua

H2O

hidrógeno 2 x (1,00794) + oxígeno 1 x ( 15,9994) =

18,015280

18,01528

55,3138

996,494

0,0034405

175.487

Xenón

Xe

xenón 1 x (131,293) =

131,293000

131,293

0,0800

10,503

0,0000363

1.850

 TOTALES:      

 

1.000.000

28.963.835,481

100%

5.100.652.847

Fuente datos: Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC).

(Ver Cálculos completos en anexo en Excel).

 

El procedimiento seguido en el Cuadro 2, para cuantificar el peso de cada sustancia en el total del aire atmosférico, correspondiente a los años, 1992 y 1999 consta de los siguientes pasos:

 

Paso 1º) Se ha calculado el <<peso total de la atmósfera terrestre: 5.100.652.847 millones de toneladas>>.[4]

 

Paso 2º) Se han tenido en cuenta las siguientes substancias químicas en estado gaseoso en la atmósfera terrestre:  Amoníaco (NH3); Argón (Ar); Criptón (Kr); Dióxido de Azufre (SO2); Dióxido de Carbono (CO2) Helio (He); Hidrógeno (diatómico) (H2); Metano (CH4); Monóxido de carbono (CO); Neón (Ne); Nitrógeno (diatómico) (N2); Óxido nitrógeno (N2O); Dióxido de nitrógeno (NO2); Oxígeno gaseoso (diatómico) (O2); Ozono (O3); Vapor de Agua (H2O); Xenón (Xe).

 

Paso 3º) Partiendo del peso atómico de los elementos que componen cada sustancia se ha obtenido, de cada una de ellas:

<<la masa molecular>> y <<la masa molar correspondiente>>.[5]

Paso 4º) Conocida la <<masa molar>>, y las <<ppm de cada sustancia química>>; se ha calculado:

((Masa molar sustancia) x (número ppm de la sustancia)) =  <<Peso de cada sustancia en un millón de ppm del aire atmosférico>>

 

Paso 5º) Siendo la (suma del peso de todas las sustancias igual) = <<Al peso del aire atmosférico en un millón de ppm>>.

 

Paso 6º) Conocido el <<peso de cada sustancia en un millón de ppm del aire atmosférico>>, y el <<peso total de un millón de ppm del aire atmosférico>>;  se ha calculado: ((peso ppm sustancia) / (peso total ppm) x (100)) = <<Porcentaje (%) del peso de cada sustancia en un millón de ppm>>

 

Paso 7º) Conocido el <<peso total de la atmósfera terrestre>>, y el <<porcentaje (%) del peso de cada sustancia en un millón de ppm>> se ha calculado:

((Porcentaje peso sustancia) x  (Peso total atmosférico) / (100)) = <<Peso de cada sustancia en el total del aire atmosférico en (Mt)>>.

 

En el siguiente extracto del Cuadro 2, se resume el peso total en el aire atmosférico del principal gas de efecto invernadero el CO2, que contribuye aproximadamente en un  60% al forzamiento radiativo en el año 1992 y 1999.

Sustancia química en la atmósfera terrestre

Fórmula

Átomos, peso atómico

Masa molecular =

Masa molar =

PPM =

Peso del CO2 en
un millón ppm =

%  Peso CO2 en el aire atmosférico

Peso del CO2  en el aire atmosférico (Mt) =

En estado gaseoso

Dióxido de Carbono

CO2

 (uma)

(u)

(g/mol)

Partes Por Millón

(Masa molar sustancia)
x

 (número ppm) =

(peso ppm sustancia)

/
(peso total ppm)

 x (100) =

(Porcentaje peso sustancia)

x
(Peso total atmosférico)

 / 100 =

Año 1992

CO2

oxígeno 2 x (15,9994) + carbono 1

x

(12,0107) =

44,009500

44,0095

355,0000

15.623,373

0,0539412

2.751.355

Año 1999

CO2

oxígeno 2 x (15,9994) + carbono 1

x

(12,0107) =

44,009500

44,0095

367,0000

16.151,487

0,0557643

2.844.344

 Conocido, en los años 1992 y el año 1999, el peso total del CO2  (Mt), y las ppm de este gas en el aire atmosférico, se ha relacionado ambas variables, en cada año, para estimar si existe una constante entre el valor de una ppm de CO2 y el peso de este gas en la atmósfera terrestre, y de esta manera obtener la equivalencia entre ambas variables. Los cálculos se pueden ver en el siguiente resumen.

 

Cálculo de los millones de toneladas CO2  acumuladas en la atmósfera terrestre

equivalente al incremento de 1 Parte Por Millón (ppm) de CO2 en el aire atmosférico:

Años

 

 

 

 

 

 

 

 

Año 1992

 

Año 1999

Peso del CO2 atmosférico (En Millones de toneladas (Mt) =

 

 

 

2.751.355

 

2.844.344

Partes Por Millón (ppm) de CO2 en el aire atmosférico (Fuente: IPCC)

 

 

355

 

367

Equivalencia del CO2 atmosférico en Mt, y de 1 ppm de CO2  (Mt CO2 atmosférico) / (ppm) =

7.750

 

7.750

El cálculo ofrece una <<constante de equivalencia>> de: 7.750 (Mt) de CO2 de incremento en la atmósfera por cada ppm de incremento de CO2.

 

1.2 Absorción de CO2 por los océanos y la biomasa

No obstante, la acumulación de CO2 en la atmósfera, esta en función no solo de la cantidad de emisiones de este gas, sino de la capacidad de los océanos y la biomasa terrestre de absorber el CO2 atmosférico, en el denominado ciclo del carbono.

Por ejemplo:

1) El total de emisiones de CO2 del periodo 1992-1999, a la atmósfera, por el consumo humano de combustibles fósiles sumaba 177.898 (Mt).

2) Cuando el incremento real de CO2 atmosférico de 1992 a 1999 fue de:

((Mt de CO2 en 1999  (2.844.344)) – ((Mt de CO2 en 1992 (2.751.355)) = 92.989 (Mt).

3) Siendo la diferencia:

(Total emisiones combustibles fósiles 1992-1999; 177.898 Mt) – (Incremento real CO2 en la atmósfera 1992-1999; 92.989 Mt) = 84.909 (Mt).

4) Es decir, que existe un déficit de 84.909 (Mt) de CO2. Esté déficit, es la cantidad que ha restado la absorción de los océanos y la biomasa, a la atmósfera.

5) Puesto que, esta cantidad corresponde a 8 años de emisión se puede considerar que los océanos y la biomasa, restan anualmente de manera constante de las emisiones de CO2 por consumo de combustibles fósiles:

 (84.909 Mt) / (8 años) = 10.614 Mt de CO2  anuales absorbidas por los océanos y la biomasa terrestre. [6]

El resumen es el siguiente:

Cálculo de (Mt) de CO2 de promedio anual,  absorbido por los mares y la biomasa terrestre:

Años

(Fuente: EIA)

Año 1992

Año 1993

Año 1994

Año 1995

Año 1996

Año 1997

Año 1998

Año 1999

Total

Emisiones mundiales de CO2 entre 1992 y 1999 (Mt):

21.247

21.501

21.651

22.034

22.514

22.909

22.849

23.193

177.898

Incremento de CO2 atmosférico entre 1992 y 1999 (Mt) =

 ((Mt de CO2 atmosférico en 1999  (2.844.344)) - ((Mt de CO2 Atmosférico de 1992 (2.751.355)) =

92.989

CO2 absorbido por los mares y la biomasa de 1992 a 1999  (Mt):  

((Total Mt de CO2 emitido entre 1992 y 1999 (177.898)) - ((Total Mt Incremento de CO2 atmosférico entre 1992 y 1999 (92.948)) =

84.909

Numero de años de la muestra:

8

Promedio anual (Mt) de CO2 absorbido por los mares y la biomasa terrestre de 1992 a 1999 =

 (Tota Mt de CO2 absorbido entre 1992 y 1999 (84.950) / ( 8 años) =

10.614

 

Todo este proceso de cálculo se resume en la obtención de cinco constantes:

1ª) El valor porcentual de forzamiento radiativo que representa la acumulación de CO2 en ppm en el aire atmosférico = (59,8%)

2ª) El valor porcentual de forzamiento radiativo que representa la acumulación del resto de gases de efecto invernadero en el aire atmosférico = (40,2%)

3ª) El forzamiento radiativo (W/m2)  equivalente al valor medio de una ppm de CO2 = (0,01794 W/m2/ ppm CO2)

3ª) El valor en Mt de CO2 acumuladas en la atmósfera terrestre equivalentes al incremento de 1 (ppm) de CO2 en el aire atmosférico = (7.750 Mt)

5ª) El valor de absorción en (Mt) de CO2 de los océanos y la biomasa terrestre de las emisiones de CO2 = (10.614 Mt)

 

1.3 Incremento acumulado de CO2 en el aire atmosférico en (Mt / año) y en (ppm / año), y forzamiento radiativo (W/m2 / año) hasta el final de los combustibles fósiles de las reservas probadas en el año 2005

Conocidas estas cinco constantes, se han aplicado a los valores de emisiones de CO2 por consumo de combustibles fósiles, desde 1999, hasta el probable final de las reservas probadas en los años 2004-2005, para obtener en cada año los siguientes resultados: (Ver Cuadro 3):

 

1) El incremento neto del CO2 atmosférico (Mt).

Que es igual a:

Las emisiones en Mt de CO2, menos la constante de absorción de este gas por los océanos y la biomasa).

 

2) La variación del CO2 acumulado en la atmósfera (Mt).

Que es  igual a:

La suma anual de los Mt de CO2 netos, partiendo del acumulado en la atmósfera en 1992).

 

3) El incremento acumulado del CO2 en el aire atmosférico en (ppm).

Que es igual a:

El CO2 acumulado dividido por la constante de Mt/ppm)

 

4) La fuerza irradiativa (W/m2) atmosférica.

Que es igual a:

La constante de Wm2/ppm de CO2, por el número de ppm de CO2, incrementándole del 59,8% al 100% (40,2%).

 

5) El incremento del 100% del forzamiento radiativo (W/m2).

Que es igual a:

La diferencia de la fuerza radiativa (calculada para el año 1750), con el resto de años).

 

6) El incremento del forzamiento radiativo (W/m2) debido al CO2.

Que es igual a:

El 59,8% del total del forzamiento radiativo).

 

Cuadro 3

Incremento acumulado de CO2 en el aire atmosférico en (Mt / año) y en (ppm / año), y forzamiento radiativo (W/m2 / año)

hasta el final de los combustibles fósiles de las reservas probadas en el año 2005

Real

Proyección

Incremento CO2 =

CO2

Incremento ppm CO2 =

Incremento fuerza Irradiativa atmosférica

 

 

 

Comparativa

 

Emisiones

Emisiones CO2 año

  acumulado

CO2 acumulado

(nº ppm CO2 / 59,8% x 100)

100%

59,8%

 

ppm CO2

 

 CO2

-

en el aire

/

x

 

 

 

con registro de

 

 

10.614

atomos-

7.750

0,01794

Total

Por

 

datos reales

 

 

Constante absorción =

 férico

Constante Mt CO2 / ppm =

Constante w/m2 / ppm CO2 =

gases

CO2

 

anuales de

Año

(MT)  año

(MT) a la atmósfera

(MT) atmósfera

(nº ppm CO2) Proyección

(W/m2) / año

Incremento anual

 

WMO

NOAA

1750

 

 

 

280,0

8,40

 

 

 

 280,0

 

1999

23.193

12.579

2.844.344

367,0

11,01

2,61

1,56

 

367,0

368,0

2000

23.851

13.238

2.857.582

368,7

11,06

2,66

1,59

 

 

369,6

2001

24.121

13.507

2.871.090

370,5

11,11

2,71

1,62

 

 

371,2

2002

24.317

13.703

2.884.793

372,2

11,17

2,77

1,65

 

 

373,7

2003

25.040

14.426

2.899.220

374,1

11,22

2,82

1,69

 

 

376,0

2004

25.762

15.149

2.914.368

376,0

11,28

2,88

1,72

 

 

377,5

2005

26.485

15.872

2.930.240

378,1

11,34

2,94

1,76

 

379,1

380,1

2006

27.208

16.594

2.946.834

380,2

11,41

3,01

1,80

 

381,2

381,8

2007

27.931

17.317

2.964.151

382,5

11,47

3,07

1,84

 

383,1

384,0

2008

28.653

18.040

2.982.191

384,8

11,54

3,14

1,88

 

385,2

385,6

2009

29.376

18.762

3.000.954

387,2

11,62

3,22

1,92

 

386,8

387,5

2010

30.099

19.485

3.020.439

389,7

11,69

3,29

1,97

 

389,0

390,0

2011

30.821

20.208

3.040.647

392,3

11,77

3,37

2,02

 

390,9

391,8

2012

31.544

20.931

3.061.577

395,0

11,85

3,45

2,06

 

 393,1

394,5

2013

32.267

21.653

3.083.230

397,8

11,93

3,53

2,11

 

 396,0

397,3

2014

32.990

22.376

3.105.606

400,7

12,02

3,62

2,17

 

 397,7

 399,6

2015

33.712

23.099

3.128.705

403,7

12,11

3,71

2,22

 

 

 

2016

34.435

23.821

3.152.526

406,8

12,20

3,80

2,27

 

 

 

2017

35.158

24.544

3.177.070

409,9

12,30

3,90

2,33

 

 

 

2018

35.880

25.267

3.202.337

413,2

12,40

4,00

2,39

 

 

 

2019

36.603

25.990

3.228.327

416,5

12,50

4,10

2,45

 

 

 

2020

37.326

26.712

3.255.039

420,0

12,60

4,20

2,51

 

 

 

2030

44.553

33.939

3.561.910

459,6

13,79

5,39

3,22

 

 

 

2040

33.101

22.488

3.885.678

501,4

15,04

6,64

3,97

 

 

 

2050

24.974

14.360

4.061.811

524,1

15,72

7,32

4,38

 

 

 

2060

28.309

17.695

4.223.756

545,0

16,35

7,95

4,75

 

 

 

2070

31.644

21.030

4.419.049

570,2

17,11

8,71

5,21

 

 

 

2080

34.978

24.365

4.647.690

599,7

17,99

9,59

5,74

 

 

 

2084

36.312

25.699

4.748.484

612,7

18,38

9,98

5,97

 

 

 

Final de las reservas probadas de los combustibles fósiles en el año 2005

Elaboración propia 

 

 

 

 

 

WMO World Meteorological Oranization  /  NOAA Earth System Research Laboratory (U.S)  / 

 Ver cálculos completos en anexo

 

Los dos datos más significativos desde el punto de vista atmosférico y radiativo del Cuadro 3 son:

La concentración de CO2 en el aire atmosférico ha pasado de 280 ppm en el año 1750 a 367 ppm en 1999, y de continuar el vigente sistema de energético mundial, podía pasar en el último cuarto del siglo XXI a 613 ppm. En términos porcentuales, desde la primera revolución industrial hasta el año 1999, la concentración de CO2, se incrementó en un 31% y al final de las reservas probadas de combustibles fósiles (en los años 2004-2005), en la década de los ochenta del presente siglo XXI, este incremento podía ser del 118%.

El forzamiento radiativo (W/m2) como consecuencia de las emisiones de CO2 y otros gases de efecto invernadero, se incrementó desde el año 1750 al año 1999 en 2,61 W/m2, y podía llegar en el último cuarto del siglo XXI (desde 1750) a 9,98 W/m2, siendo de 5,97 W/m2 por efecto de las emisiones de CO2 (59,8%). La fuerza irradiativa (W/m2) atmosférica hacia la corteza terrestre habría pasado de 8,40 W/m2 en el año 1750, a 11,01 W/m2 en el año 1999, y podía llegar al final de los combustibles fósiles a 18,38 W/m2. En términos porcentuales, el incremento, respecto del año 1750, sería equivalente al incremento del CO2 y del resto de gases de efecto invernadero, del 31% en el año 1999, y del 118% a finales del siglo XXI.

 

Seguimiento de la proyección de los datos del Cuadro 3 con los datos reales emitidos por la Organización Meteorológica Mundial (WMO)

Según consta en los informes emitidos por la Organización Meteorológica Mundial (WMO), la cantidad de dióxido de carbono (CO2) en la atmósfera en los años 2005; 2006; 2007; 2008; 2009; 2010; 2011; 2012; 2013 fueron:

(nº ppm CO2) según

Año

 La proyección

 

Registro WMO

Registro

NOAA

2005

378,1

 

379,1

380,1

2006

380,2

 

381,2

381,8

2007

382,5

 

383,1

384,0

2008

384,8

 

385,2

385,6

2009

387,2

 

386,8

387,5

2010

389,7

 

389,0

390,0

2011

392,3

 

390,9

391,8

2012

395,0

 

 393,1

394,5

2013

397,8

 

 396,0

397,3

2014

400,7

 

 397,7

399,65

2015

403,7

 

 

 

2016

406,8

 

 

 

2017

409,9

 

 

 

2018

413,2

 

 

 

 

2 Los probables efectos climáticos derivados de las emisiones de gases de efecto invernadero

 

2.1 El Forzamiento radiativo y el ascenso de las temperaturas en el ciclo térmico diario

Una vez definidos los conceptos del efecto invernadero, y estimados cuantitativamente los cambios en el aire atmosférico y su incidencia el forzamiento radiativo en W/m2), para poder definir con mayor precisión la incidencia de estos cambios, es conveniente tener en cuenta como se desarrolla el ciclo térmico diario, que resumidamente se explica a continuación:

1) La cantidad de energía absorbida por unidad de área de suelo aumenta a lo largo de la mañana según asciende el Sol sobre el horizonte. La superficie terrestre transfiere energía y calienta el aire inmediatamente por encima. En los primeros metros de la atmósfera puede formarse un gradiente térmico muy pronunciado. El aire muy próximo a la superficie puede estar mucho más caliente que el que se encuentra a un metro de la misma.  El aire caliente próximo a la superficie se mezcla con el de alrededor. Se comienza a calentar la baja troposfera. La máxima entrada de radiación solar se produce al mediodía solar.

 

2) En todo este proceso se esta produciendo un balance energético. Mientras la radiación de entrada sea superior a la de salida existe un incremento de la temperatura. La temperatura máxima normalmente no coincide con el mediodía solar, pues durante unas horas a pesar de que comienza a declinar la entrada de radiación, la existente, se acumula con la entrante y la temperatura sigue subiendo. A partir del momento en que sale al espacio exterior más energía de la que entra, la temperatura disminuye.

3) Por la noche la tierra radia mucho más eficientemente que la atmósfera. Por este motivo se enfría mucho más rápidamente el suelo. El aire en contacto con el suelo se enfría más rápidamente que el resto de la atmósfera. Conforme desciende la temperatura la emisión de radiación de longitud de onda larga aumenta. Las longitudes de onda más largas coinciden con las temperaturas más bajas. Los gases que muestran más opacidad a las mismas contribuyen a mitigar el descenso de las temperaturas.

A la finalización de la noche e inicio de la mañana se registran habitualmente las temperaturas mínimas del ciclo diario.

A continuación, de nuevo, se repite el ciclo diurno.

El Cuadro 4, muestra de manera resumida, con datos reales de tomas de radiación solar y temperaturas cada 10 minutos de todo el año 2003 (El cuadro resume el tratamiento de 78.000 registros de radiación solar y temperatura), del observatorio meteorológico de Pamplona, la secuencia descrita anteriormente.

El equipo que mide la radiación solar (en este caso del observatorio meteorológico de Pamplona) es el Piranómetro. Su rango de trabajo se expresa en w/m2 y su rango espectral se sitúa entre los 305 y 2800 nm[7], es decir mide la radiación de longitud de onda emitida por el sol en todo su espectro visible que se sitúa entre los 400 y 700 nm, colores: azul, verde y rojo; el infrarrojo próximo entre 700 y 1300 nm y se adentra en la longitud de onda del  infrarrojo medio  hasta los 2800 nm.[8]

Los datos de 10 minutos se han promediado en intervalos de 30 minutos para los 12 meses del año.

Cuadro 4

Matriz anual de promedio mensual de radiación solar (W/m2) y temperatura (ºC) cada media hora (Pamplona)

Amanecer

MIN ºC

Día

Mediodía

MAX W/m2

Radiación descendente; temperatura ascendente

Tarde

MAX ºC

Atardecer

Noche

Mes:

Enero

Febrero

Marzo

Abril

Mayo

Junio

Julio

Agosto

Septiembre

Octubre

Noviembre

Diciembre

Hora

RAD

TEM

RAD

TEM

RAD

TEM

RAD

TEM

RAD

TEM

RAD

TEM

RAD

TEM

RAD

TEM

RAD

TEM

RAD

TEM

RAD

TEM

RAD

TEM

solar

 W/m2

ºC

 W/m2

ºC

 W/m2

ºC

 W/m2

ºC

 W/m2

ºC

 W/m2

ºC

 W/m2

ºC

 W/m2

ºC

 W/m2

ºC

 W/m2

ºC

 W/m2

ºC

 W/m2

ºC

5:00

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15,4

18,01

11,2

16,94

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5:30

 

 

 

 

 

 

 

 

38,1

10,70

52,8

17,97

39,8

16,93

11,8

19,59

 

 

 

 

 

 

 

 

6:00

 

 

 

 

 

 

21,8

9,35

95,8

10,77

110,4

18,17

99,2

17,09

42,3

19,56

10,0

14,53

 

 

 

 

 

 

6:30

 

 

 

 

13,4

6,86

55,9

9,40

165,4

11,13

181,8

18,59

171,2

17,45

101,3

19,67

34,3

14,62

9,7

10,80

 

 

 

 

7:00

 

 

 

 

35,4

7,10

104,7

9,75

232,1

11,93

248,2

19,21

257,4

18,12

177,9

20,21

88,0

14,97

27,3

10,73

9,4

7,58

 

 

7:30

 

 

15,1

2,99

86,6

7,40

166,7

10,33

311,7

12,90

331,0

20,37

358,9

19,28

249,4

21,13

153,5

15,81

62,0

11,02

22,8

7,77

 

 

8:00

15,8

3,75

48,3

3,14

142,9

8,28

223,3

11,02

368,0

13,75

421,6

21,39

439,3

20,21

323,9

22,17

225,5

16,79

110,9

11,51

58,4

7,96

16,8

5,33

8:30

50,2

3,97

92,9

3,51

207,7

9,23

295,2

11,73

435,5

14,71

481,8

22,35

507,8

21,19

386,9

23,19

271,6

17,63

148,3

11,98

102,0

8,50

44,9

5,52

9:00

99,1

4,48

134,3

4,15

272,8

10,04

329,6

12,53

477,1

15,66

552,2

23,39

579,0

22,26

447,0

24,28

333,5

18,35

196,9

12,51

147,2

9,08

73,6

5,82

9:30

149,3

4,96

170,0

4,69

352,7

11,05

373,4

13,18

516,2

16,55

628,9

24,50

637,7

23,33

500,7

25,59

375,0

19,08

227,1

12,97

193,3

9,66

95,2

6,14

10:00

177,6

5,54

219,6

5,18

414,9

12,10

463,6

13,94

587,2

17,42

660,3

25,50

684,1

24,40

573,1

26,69

473,1

19,90

281,7

13,64

234,1

10,48

119,4

6,59

10:30

213,2

6,05

259,0

5,80

459,1

13,10

534,9

14,73

616,7

18,15

720,5

26,26

762,4

25,41

623,9

27,73

514,8

20,67

300,7

14,13

259,7

11,02

153,9

7,11

11:00

244,8

6,49

280,6

6,24

503,6

13,90

564,1

15,33

639,7

18,71

768,5

27,16

790,4

26,39

659,7

28,66

516,6

21,29

314,9

14,56

274,2

11,61

181,8

7,54

11:30

259,2

6,89

297,7

6,62

544,9

14,68

617,5

15,88

684,3

19,41

846,0

27,98

837,0

27,20

704,8

29,48

485,8

21,59

344,4

15,08

291,3

12,11

194,8

7,90

12:00

259,7

7,29

293,9

6,95

548,9

15,32

606,2

16,15

703,6

19,89

810,8

28,53

859,2

27,85

737,7

30,26

512,9

22,14

377,1

15,57

279,1

12,48

205,0

8,23

12:30

254,1

7,42

287,2

7,20

550,5

15,75

613,4

16,42

720,3

20,37

819,0

28,96

839,4

28,38

719,7

30,83

520,4

22,68

381,4

15,90

280,7

12,95

203,8

8,45

13:00

277,6

7,80

284,2

7,42

540,6

16,34

661,3

16,80

709,9

20,79

793,1

29,28

837,4

28,90

719,0

31,29

491,5

23,00

320,9

16,02

284,5

13,57

206,4

8,74

13:30

246,9

8,06

279,4

7,58

549,9

16,65

643,6

17,13

693,8

21,14

710,0

29,38

833,2

29,27

696,0

31,77

453,0

23,24

335,7

16,25

258,4

13,82

209,0

9,03

14:00

221,0

8,16

270,5

7,73

517,7

17,21

607,4

17,37

664,9

21,33

689,2

29,44

799,5

29,64

661,2

32,11

469,8

23,56

307,7

16,30

236,3

14,02

181,6

9,11

14:30

189,0

8,18

247,4

7,77

467,5

17,39

556,6

17,55

605,7

21,41

644,3

29,51

751,7

29,89

592,2

32,25

449,3

23,83

270,5

16,42

203,8

14,00

156,8

9,12

15:00

149,4

8,14

204,7

7,79

445,7

17,73

472,3

17,51

578,4

21,53

619,1

29,44

713,8

29,77

532,3

32,34

408,7

23,97

226,2

16,51

172,8

14,05

110,7

8,92

15:30

117,3

8,07

169,7

7,79

366,5

17,69

422,2

17,62

500,2

21,27

548,2

29,13

624,2

29,42

488,5

32,25

348,6

23,86

186,2

16,45

114,9

13,95

80,8

8,69

16:00

83,1

8,01

132,8

7,77

293,7

17,49

363,8

17,51

425,7

21,10

442,6

28,76

541,4

29,05

415,4

32,07

315,4

23,70

128,2

16,15

71,0

13,65

44,5

8,39

16:30

43,4

7,66

84,5

7,51

219,3

17,17

263,4

17,16

365,6

20,85

387,0

28,31

482,7

28,56

335,4

31,65

247,4

23,36

72,7

15,72

31,1

13,13

18,1

8,06

17:00

15,7

7,12

44,5

7,15

144,9

16,56

199,9

16,81

287,9

20,57

335,7

28,02

393,6

27,83

266,8

31,16

172,7

22,85

38,1

15,05

9,9

12,47

 

 

17:30

 

 

19,5

6,79

82,0

15,78

142,7

16,30

206,3

19,87

236,9

27,52

303,9

26,83

183,8

30,32

100,0

22,16

14,8

14,49

 

 

 

 

18:00

 

 

10,2

6,27

33,0

14,90

81,5

15,76

147,6

19,36

168,7

26,98

215,3

25,91

112,3

29,44

44,2

21,42

 

 

 

 

 

 

18:30

 

 

 

 

11,5

14,46

34,0

15,06

97,1

18,72

111,0

26,33

137,0

24,98

63,4

28,48

16,9

20,78

 

 

 

 

 

 

19:00

 

 

 

 

 

 

12,1

14,88

43,8

17,80

62,2

25,56

76,1

23,90

25,0

27,42

 

 

 

 

 

 

 

 

19:30

 

 

 

 

 

 

 

 

13,5

16,92

25,6

24,58

27,5

22,85

10,8

28,52

 

 

 

 

 

 

 

 

20:00

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10,1

23,78

9,7

22,07

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Relación entre temperatura (ºC) y radiación (W/m2)

Mes:

Enero

Febrero

Marzo

Abril

Mayo

Junio

Julio

Agosto

Septiembre

Octubre

Noviembre

Diciembre

 

Relación de la radiación solar con la temperatura desde el amanecer hasta el inicio del declive de la radiación

r =

0,97

0,98

0,98

0,99

0,99

0,99

0,98

0,98

0,99

0,99

0,95

0,97

 

 

Relación desde el inicio del declive de la radiación hasta el inicio del declive de la temperatura

 

r =

-0,91

-0,73

-0,92

-0,85

-0,89

-0,80

-0,84

-0,83

-0,82

-0,81

-0,77

-1,0

 

 

Relación desde el inicio del declive de la temperatura hasta la puesta de Sol

 

r =

0,91

0,93

0,96

0,97

0,95

0,95

0,98

0,96

0,98

0,95

0,95

0,99

 

Fuente: Gobierno de Navarra. Elaboración propia.  Enlace a base de datos en los que se basa la síntesis del Cuadro 4

El Cuadro 4 se ha ordenado, para cada mes, según el ciclo de 24 horas en seis vistas:

1ª) Vista previa del amanecer, normalmente coincide con las temperaturas más bajas

2ª) Vista del ciclo matinal, presenta el ascenso de la radiación solar y de las temperaturas

3ª) Vista del mediodía solar, hora aproximada de la máxima radiación del día

4ª)  Vista  de las primeras horas de la tarde, que coincide con el momento del día en que la radiación comienza a descender y la temperatura asciende

5ª) Vista de las horas centrales de la tarde, donde la radiación solar continúa su descenso y las temperaturas comienzan a descender

 6ª) Vista de la última hora del día, donde la radiación y la temperatura comienza a descender rápidamente.

El Cuadro 4 conforma la Matriz anual de promedio mensual de radiación solar (W/m2) y temperatura (ºC) cada media hora en horario solar natural del punto de registro (Pamplona). Las altas correlaciones (r) expresan claramente el ciclo diurno.

En un primer momento, a partir del amanecer el ascenso de la radiación se relaciona directamente con el ascenso de la temperatura hasta primera hora de la tarde, después, la radiación comienza a declinar pero la temperatura sigue subiendo hasta media tarde, ello debido al fenómeno de descompensación entre radiación entrante y saliente, de tal manera, que el superávit se transforma en una elevación de las temperaturas, en ese momento se produce una alta correlación entre la variable de radiación y la de temperaturas pero de carácter inverso. Una vez avanzada la tarde de nuevo y hasta el atardecer se vuelve a establecer una alta correlación directa entre las dos variables pero esta vez se basa en un descenso de la radiación y la temperatura.

Estas diferencias del ciclo térmico diario hace que el forzamiento radiativo al establecerse por el incremento de la opacidad por mayor saturación de los gases que contribuye al calentamiento térmico, se sitúa en longitudes de onda del espectro  que anteriormente eran transparentes,[9] y por lo tanto, sus efectos a lo largo de las 24 horas del día; de los meses del año, y de los distintos ámbitos climáticos sea diferente.

Tal y como se desarrolla el ciclo térmico diario, el forzamiento radiativo debe comenzar a cobrar importancia, pues, a partir del inicio de la tarde, y se explica porque es la hora en la que el aumento normal de las temperaturas se produce por la capacidad de la troposfera para retener energía, a pesar de que comienza a declinar la entrada de radiación solar. Al incrementarse la capacidad de la troposfera para la retención de energía, el diferencial entre radiación de entrada y salida aumenta, lo que debe producir un ligero incremento del pico de las máximas por encima de lo normal.

Pero el efecto más importante se prolonga hasta el amanecer, pues una vez finalizada la radiación solar, la tierra comienza a emitir la energía almacenada hacia el espacio exterior, pero en la nueva situación, parte de la radiación que anteriormente alcanzaba el espacio exterior por emitirse en longitudes de onda que eran transparentes en la atmósfera, en la nueva situación, provocada por la concentración de gases de efecto invernadero, es absorbida en la troposfera., de tal manera, que durante la noche, debido a la relación existente entre menor temperatura y mayor longitud de onda se produce una mayor incidencia de este fenómeno en la medida que las temperaturas mínimas son menores.

Teniendo en cuenta estas particularidades del forzamiento radiativo en el ciclo térmico el diario, el aumento de las temperaturas por incremento de gases de efecto invernadero en el aire atmosférico, se realiza principalmente sobre las temperaturas mínimas nocturnas, siendo mayor, cuanto más bajas son las temperaturas nocturnas, es decir en los climas fríos de alta montaña, y de latitud extrema como en los Polos.

Distribución del cambio térmico climático

Mapa elaborado por la NASA (Imagen añadida con posterioridad al estudio del año 2007)

 

2.2 Estimación de las variaciones térmicas en diferentes ambientes climáticos terrestres según el aumento de las ppm de CO2 en el aire atmosférico (apartado revisado con posterioridad al estudio del 2007)

En el estudio de elaboración propia El Cambio Climático visto desde un estudio local (Navarra), se constata empíricamente en series de cuarenta años de datos diarios de temperatura mínima y máxima, del periodo (1973-2012) en estaciones meteorológicas de diferente climatología, la característica de la mayor incidencia del incremento térmico en los ambientes climáticos más fríos.

En el estudio, se ha dividido las series de cuarenta años en dos periodos de veinte años (1973-1992) (1993-2012). La comparación de los promedios respectivos de temperatura de los dos periodos en las diferentes estaciones meteorológicas, ha permitido obtener las pendientes de variación térmica entre ambos periodos.  En el caso de las temperaturas mínimas la mayor o menor pendiente de variación térmica, está en función del mayor o menor promedio anual de temperatura mínima de las estaciones meteorológicas respectivas, estableciéndose una estrecha correlación entre ambas variables. Esta estrecha correlación ha permitido elaborar una recta de regresión que permite evaluar los cambios térmicos del promedio anual de temperatura mínima en diferentes ambientes climáticos según su rango su anual. Los resultados se pueden ver en el Cuadro 5.

 

Cuadro 5

Recta de regresión de variación del promedio de temperatura mínima según rango del promedio anual de temperatura mínima

Altitud

 Ambiente climático

Estación meteorológica

Promedio anual temperaturas mínimas del periodo

1973-2012

 

Pendiente de variación (ºC) del promedio de temperaturas mínimas para el periodo 1993-2012 respecto del periodo (1973-1992)

 

120

Oceánico

Santesteban

8,8

 

0,34

 

342

Continental mediterráneo

Carcastillo

7,8

 

0,33

 

355

Continental mediterráneo

Sartaguda

8,5

 

0,48

 

449

Transición montaña

Pamplona

8,0

 

0,47

 

1032

Montaña húmedo

Abaurrea

4,4

 

0,95

 

 

 

 

r =

 

-0,940

 

 

Promedios:

7,52

 

0,51

 

 

 

 

 

 

 

 

Recta de regresión de variación del promedio anual de temperatura mínima

 

Fórmula

(promedio mínima) x pendiente + constante

 

 

Pendiente media:

 

-0,13

 

 

Constante:

 

1,51

 

 

 

 

 

 

 

Elaboración propia

Proyección de la recta de regresión en ámbitos climáticos y periodos de tiempo

Los cambios térmicos expresados en la recta de regresión son consecuencia del incremento de las ppm de CO2 y resto de gases de efecto invernadero en la atmósfera en los veinte años del periodo 1993-2012.

En ese periodo, la concentración de CO2 ha pasado de 355 ppm en 1992, a 392 ppm en 2011, lo que supone un incremento de 37 ppm CO2, en esos veinte años.

La recta de regresión es aplicable para esos veinte años a diferentes ámbitos climáticos pues la concentración de los gases de efecto invernadero en la atmósfera tienden a realizarse homogéneamente, por ello, las mediciones de las partes por millón (ppm) de los diferentes gases que componen la atmósfera se expresan con un único valor terrestre.

Los ambientes climáticos de la Tierra en los que se puede aplicar la recta de regresión para el periodo 1993-2012 son aquellos con promedios anuales de temperatura mínima de 8,8 ºC a los 4,4 ºC por ser la amplitud de los promedios de temperatura mínima de las estaciones meteorológicas de estudio, pero debido a que, a menor temperatura corresponde mayor longitud de onda de radiación terrestre, y el efecto invernadero actúa con mayor intensidad en función de la mayor longitud de onda, la aplicación de la recta de regresión a promedios de temperatura mínima más bajos, no solamente es posible sino que sea moderada en sus resultados.

Teniendo en cuenta este criterio se ha aplicado la recta de regresión  en una escala de -15 ºC a 8 ºC de promedio anual de temperatura mínima correspondientes, según latitud, a diferentes ambientes climáticos. Los resultados son el incremento térmico en cada uno de los promedios anuales de temperatura mínima de los ambientes climáticos respectivos, tal y como se puede ver en los cálculos del Cuadro 6.

Cuadro 6

Variación del promedio de temperatura  mínima (ºC) según latitud y ambiente climático para el periodo 1993-2012

Ámbitos climáticos

Entre 70º y 90º

Clima Polar de tipo glaciar en plataformas continentales y ámbitos marítimos

Entre 60º y 70º

Clima de tundra y taiga en la periferia de las plataformas  continentales

Entre 50º y 60º Clima de taiga en las plataformas continentales

Entre 40º y 50º

 Climas continentales moderados a templados y mediterráneos continentales

 Campo de elaboración de la recta

Mínima anual (ºC)

-15

-14

-13

-12

-11

-10

-9

-8

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Variación (ºC)

3,5

3,4

3,2

3,1

3,0

2,8

2,7

2,6

2,4

2,3

2,2

2,0

1,9

1,8

1,6

1,5

1,4

1,2

1,1

1,0

0,8

0,7

0,6

0,5

Nueva promedio mínima

-11,5

-10,6

-9,8

-8,9

-8,0

-7,2

-6,3

-5,4

-4,6

-3,7

-2,8

-2,0

-1,1

-0,2

0,6

1,5

2,4

3,2

4,1

5,0

5,8

6,7

7,6

8,5

Elaboración propia.

Los datos del Cuadro 6 ofrecen la variación térmica para el periodo 1993-2012:

De 0,5 ºC a 1,4 ºC en los ámbitos climáticos continentales moderados a templados y mediterráneos continentales, que tienen promedios de temperatura mínima anual entre 8 ºC y 1 ºC; correspondientes a una latitud entre los 40º y 50º.

De 1,5 ºC a 1,9 ºC en los ambientes climáticos de taiga con promedios anuales de temperatura mínima de 0 ºC a -3 ºC, correspondientes a una latitud entre los 50º y 60º.

De 2 ºC a 2,6 ºC en los ambientes climáticos de taiga y tundra con promedios anuales de temperatura mínima de -4 ºC a -8 ºC, correspondientes a una latitud entre los 50º y 60º.

De 2,7 ºC a 3,5 ºC en las regiones polares con clima de tipo glaciar con promedios anuales de temperatura mínima de -9 ºC a -15 ºC, correspondientes a una latitud entre los 70º y 90º.

 

2.3 Incremento del promedio anual de las temperaturas mínimas hasta el final de las reservas probadas de combustibles fósiles del año 2005

Si se cumple el Incremento acumulado de CO2 en el aire atmosférico en (Mt / año) y en (ppm / año), y forzamiento radiativo (W/m2 / año) expuesto en el Cuadro 3,  como consecuencia de la liberación en forma de gases de efecto invernadero de las reservas probadas de combustibles fósiles de principios del siglo, el forzamiento radiativo de 11,01 W/m2  en el año 1999 puede llegar a ser de 18,38 W/m2 en el año 2084 al finalizar las citadas reservas.

Ello provocaría el progresivo aumento la de temperatura mínima en los diferentes ambientes ámbitos climáticos, principalmente en las regiones polares y de alta montaña

La aplicación de la recta de regresión como proyección en el tiempo del cambio térmico atmosférico es extrapolable a un periodo futuro equivalente en años al incremento de 37 ppm CO2, por ser la variación correspondiente en ppm de CO2 del periodo 1993-2002.

A partir del incremento de las ppm de CO2 en el aire atmosférico calculado en el Cuadro 3 para cada año desde el 2005 al 2084, se ha realizado una proyección en el tiempo, en intervalos de 37 ppm de CO2, de la variación térmica esperada en la escala de promedios anuales de temperatura mínima del Cuadro 6, hasta el final de las reservas probadas de combustibles fósiles del año 2005 (año 2084).

Los cálculos se pueden ver en el Cuadro 7.

Cuadro 7

Estimación del cambio térmico en periodos de 37 ppm CO2 de aumento en el aire atmosférico,

entre 1993-2082, en ámbitos climáticos según promedio anual de temperatura mínima

Variación del promedio de

Régimen de

Hielo

Transición con progresivo deshielo

Superación del nivel crítico de deshielo

Régimen de

 temperatura mínima (ºC)

heladas

Promedio de temperatura mínima (ºC) esperada según periodos de años

heladas

según latitud y ámbitos climáticos

final siglo XX

1993-2012

2013-2024

2025-2032

2033-2042

2043-2059

2060-2074

2075-2082

final siglo XXI

Entre 70º y 90º

 

-15

-11,5

-8,5

-5,9

-3,6

-1,6

0,1

Continuada

 Clima Polar de tipo

Continuada

-14

-10,6

-7,7

-5,2

-3,0

-1,1

0,6

parte

 glaciar en plataformas

 

-13

-9,8

-7,0

-4,5

-2,4

-0,6

1,0

del

 continentales y

 

-12

-8,9

-6,2

-3,9

-1,9

-0,1

1,4

año

ámbitos marítimos

 

-11

-8,0

-5,5

-3,2

-1,3

0,4

1,8

 

 

 

-10

-7,2

-4,7

-2,6

-0,7

0,9

2,3

 

 

 

-9

-6,3

-4,0

-1,9

-0,2

1,4

2,7

 

Entre 60º y 70º

Continuada

-8

-5,4

-3,2

-1,3

0,4

1,9

3,1

 Habituales

 Clima de tundra

gran

-7

-4,6

-2,5

-0,6

1,0

2,3

3,5

en invierno

y taiga en la

parte

-6

-3,7

-1,7

0,0

1,5

2,8

4,0

y primavera

periferia de las

del

-5

-2,8

-1,0

0,7

2,1

3,3

4,4

 

plataformas continentales

año

-4

-2,0

-0,2

1,3

2,7

3,8

4,8

 

Entre 50º y 60º 

Continuada

-3

-1,1

0,6

2,0

3,2

4,3

5,3

 

Clima de taiga en las

parte

-2

-0,2

1,3

2,6

3,8

4,8

5,7

 

plataformas continentales

del

-1