E2 Efecto Invernadero y Opacidad Atmosférica

Tópico

El efecto invernadero real es un fenómeno de transferencia radiativa: los gases de efecto invernadero absorben radiación infrarroja en bandas específicas del espectro y la reemiten en todas direcciones, y esa absorción y reemisión de radiación infrarroja por parte de los gases de efecto invernadero aumenta la opacidad de la atmósfera precisamente en esas bandas específicas del espectro. Cuanto más opaca se vuelve la atmósfera en una banda específica del espectro, menos radiación infrarroja de esa banda logra atravesar la atmósfera de corrido desde la superficie hasta el espacio sin ser absorbida y reemitida al menos una vez en el camino.

La física que describe esta absorción y reemisión de radiación infrarroja se apoya en dos relaciones fundamentales: una relación que describe cómo la radiación infrarroja pierde intensidad, capa por capa, a medida que atraviesa una atmósfera capaz de absorberla, y un conjunto de ecuaciones de transferencia que, capa por capa de la atmósfera, llevan la cuenta de cuánta radiación infrarroja absorbe, cuánta radiación infrarroja emite y cuánta radiación infrarroja simplemente deja pasar cada capa de la atmósfera.

Entre los gases de efecto invernadero, el forzamiento radiativo que produce el dióxido de carbono no crece en proporción directa a la concentración de dióxido de carbono, sino de forma logarítmica, porque las bandas principales de absorción del dióxido de carbono se saturan: una vez que una banda específica del espectro ya absorbe casi toda la radiación infrarroja que le llega, agregar más dióxido de carbono a la atmósfera ya no aumenta mucho más la absorción en esa banda específica del espectro, aunque la concentración de dióxido de carbono siga subiendo. Por eso cada vez que la concentración de dióxido de carbono se duplica, esa duplicación produce aproximadamente el mismo forzamiento radiativo adicional, cercano a tres coma siete vatios por metro cuadrado, tanto si la duplicación ocurre a partir de una concentración de dióxido de carbono baja como si ocurre a partir de una concentración de dióxido de carbono ya alta.

Cuando la concentración de gases de efecto invernadero aumenta, la atmósfera se vuelve opaca a la radiación infrarroja incluso a altitudes mayores que antes, y por eso la altitud de emisión efectiva —la altura desde la cual la atmósfera finalmente logra emitir radiación infrarroja hacia el espacio sin que ninguna capa superior vuelva a absorberla— sube. Como la temperatura de la atmósfera decrece con la altitud, una altitud de emisión efectiva más alta corresponde también a una temperatura de emisión más baja, y esa temperatura de emisión más baja reduce la radiación de onda larga saliente, porque una capa más fría emite menos radiación infrarroja que una capa más caliente. Esa radiación de onda larga saliente reducida es, precisamente, lo que produce el calentamiento superficial: mientras la radiación de onda larga saliente se mantenga por debajo de la energía solar que la Tierra absorbe, la superficie de la Tierra sigue acumulando energía y su temperatura sigue subiendo.

Todo el efecto invernadero real descrito —desde la absorción y reemisión de radiación infrarroja por los gases de efecto invernadero hasta el calentamiento superficial final— se resume en esta misma cadena: más gases de efecto invernadero elevan la altitud de emisión efectiva, una altitud de emisión efectiva más alta significa una temperatura de emisión más baja, y una temperatura de emisión más baja reduce la radiación de onda larga saliente que equilibraba a la energía solar absorbida, forzando a la superficie de la Tierra a calentarse hasta que un nuevo equilibrio, a una temperatura superficial más alta, vuelva a igualar la radiación de onda larga saliente con la energía solar absorbida.

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