El efecto invernadero II

El mecanismo del efecto invernadero se basa en el equilibrio entre la energía que nos llega del sol y la que la Tierra emite al espacio, lo que se llama el saldo energético terrestre. A la distancia promedio de la Tierra al Sol, 1 m2 de terreno que esté perpendicular a los rayos del sol absorbe 1.366 W de energía. Como la Tierra es una esfera, rota sobre su eje, este eje está inclinado y encima se mueve alrededor del sol, gran parte de su superficie no recibe los rayos perpendiculares nunca o casi nunca. Si sacamos el promedio de toda la Tierra, resulta que este saldo energético se reduce a la cuarta parte de la cifra anterior, o sea, 342 W/m2. Una parte de esta energía entrante la reflejan las nubes y la superficie de la Tierra de vuelta al espacio nada más llegar, otra parte es absorbida por la atmósfera o por la superficie de tierras y mares y calienta al planeta. Según Solomon et al. (2007), de los 342 W que entran,

- 30 son reflejados por la superficie (de tierras y mares)
- 77 son reflejados por las nubes, aerosoles y gases atmosféricos
- 168 son absorbidos por la superficie
- 67 son absorbidos por la atmósfera

La Tierra también emite radiación. Según los mismos autores:
- 390 son emitidos por la superficie
- 78 los emite la evapotranspiración de plantas
- 24 los emiten fuentes internas

Los gases invernadero, según Solomon et al. (2007) devolverían a la atmósfera 324 W. Estos datos así expuestos parecen indicar que la Tierra está en equilibrio y que se conocen todos los parámetros importantes de energía entrante y saliente, al menos globalmente. Susan Solomon es una destacada defensora del efecto invernadero antropogénico y de hecho estas cifras son las que se usan en los modelos computerizados para realizar las proyecciones hacia el futuro de los posibles escenarios de cambio climático en el IPCC. Pero algunos científicos no están de acuerdo con estas cifras, y afirman que no sabemos ni siquiera cuál es la temperatura media de la Tierra. Para el Dr. V. R. Gray, estos datos no son válidos ya que, por ejemplo, suponen que conocemos exactamente la energía radiante que emite la Tierra (390 W/m2 según Solomon, 2007). La energía radiante, si se asume que la Tierra es un cuerpo negro, se puede obtener de la ecuación, bien conocida en física, de Stefan-Boltzmann:

E = σT4

En donde E es la energía radiante en vatios por metro cuadrado (W/m2), σ es la constante (5,67.10-8 W/m2.K) y T es la temperatura en grados Kelvin (K). Los grados Kelvin son iguales a los grados centígrados (ºC) solo que su origen, es decir, los 0 grados K no son la temperatura de congelación del agua como los ºC sino el llamado cero absoluto, es decir, la temperatura mínima que puede existir, y que equivale a -273 ºC. Por tanto, para pasar de grados centígrados a grados Kelvin solo hay que sumar a éstos 273. Por ejemplo, 15ºC son 15+273 = 288K.
Si se asume que la temperatura de la Tierra son 15ºC (=288K) y esta temperatura está uniformemente repartida por toda la superficie del planeta, entonces el dato de 390 W/m2 es correcto, pero la Tierra no tiene la misma temperatura por todas partes: en los polos hace más frío y en el ecuador más calor y como el valor de la ecuación anterior depende de la 4ª potencia de la temperatura resulta que, matemáticamente, la media de la cuarta potencia de la temperatura de cada parte de la Tierra no es lo mismo que la cuarta potencia de la temperatura media de la Tierra. Gray pone un ejemplo:
“Si dividimos la Tierra en 4 partes, cada una con las siguientes temperaturas medias:
1ª) 313 K (40ºC)
2ª) 293 K (20ºC)
3º) 283K (10ºC)
4º) 263K (-10ºC)
la media nos sale 288K (15ºC) y al introducir ese valor en la ecuación de Stefan-Boltzmann nos salen los 390 W/m2, pero si introducimos cada uno de estos valores en la ecuación anterior, nos da:
1) 544 W/m2
2) 418 W/m2
3) 363 W/m2
4) 271 W/m2
La media de estos valores es 399 W/m2 y no 390 W/m2. Esto es así porque las zonas más calientes emiten muchísima más radiación que las zonas frías, ya que la progresión a medida que subimos la temperatura es una progresión geométrica, es decir, la radiación sube exponencialmente, y no aritméticamente, cuando aumentamos la temperatura. Parece que 9 W/m2 de diferencia no sea una cifra importante, pero este error es mucho más grande que los pretendidos efectos de los gases invernadero añadidos al sistema por el ser humano desde el inicio de la revolución industrial en 1750 que son, según el IPCC de 1,4 a 1,6 W/m2” (Gray, 2007).
Por tanto, para realizar la operación correctamente, deberíamos dividir la Tierra no en 4 zonas sino en muchas más (no se sabe cuántas) y determinar la temperatura media de cada una para después meterlas por separado en la ecuación y sacar entonces la media, lo que nos aproximaría más a la verdadera cifra de energía que radia la Tierra.

Referencias:

- Gray, V.R. 2007. Unsound Science by the IPCC.
Solomon, S. D Qin, M Manning, M Marquis, K Averyt, M H Tignor, H L Miller, and Z Chin. (Eds.) 2007. Climate Change 2007: The Physical Science Basis (IPCC), Cambridge University Press.