El efecto invernadero y el forzamiento radiativo

Cómo el atrapamiento atmosférico de la radiación de onda larga calienta la superficie, y cómo los cambios en la composición perturban el balance energético planetario.

Definition

El efecto invernadero es el calentamiento de la superficie planetaria causado por la absorción y reemisión atmosférica de radiación de onda larga; el forzamiento radiativo es el cambio en la irradiancia neta en la tropopausa causado por una perturbación, como un cambio en la concentración de gases de efecto invernadero.

Scope

Cubre la base física del efecto invernadero, el papel del vapor de agua, el dióxido de carbono, el metano y otros gases de efecto invernadero, la distinción entre el efecto invernadero natural y el mejorado, y el concepto de forzamiento radiativo como medida estandarizada de la perturbación de un agente en el balance energético en la parte superior de la atmósfera.

Core questions

• ¿Qué componentes atmosféricos son responsables del efecto invernadero?
• ¿Cómo se define y cuantifica el forzamiento radiativo?
• ¿Por qué la adición de dióxido de carbono calienta la superficie incluso cuando sus bandas de absorción están parcialmente saturadas?

Key theories

Concepto de forzamiento radiativo

Un marco que cuantifica la perturbación del balance energético de la Tierra por parte de un agente como un cambio de flujo en vatios por metro cuadrado, lo que permite comparar diferentes impulsores climáticos.

Calentamiento por dióxido de carbono de Arrhenius

La primera estimación cuantitativa de que los cambios en el dióxido de carbono atmosférico alteran la temperatura de la superficie a través de la absorción de onda larga, estableciendo el vínculo entre la composición y el clima.

Mechanisms

Los gases de efecto invernadero son en gran medida transparentes a la radiación solar entrante, pero absorben la radiación infrarroja térmica saliente, reemitiéndola en todas direcciones, incluyendo hacia abajo. Esto eleva el nivel de emisión efectivo a altitudes más altas y frías, por lo que la superficie debe calentarse para restaurar el equilibrio en la parte superior de la atmósfera. El aumento de la concentración de un gas profundiza la absorción en los flancos de sus bandas, produciendo un forzamiento adicional que, para el dióxido de carbono, crece aproximadamente de forma logarítmica con la concentración.

Clinical relevance

El forzamiento radiativo es la métrica central que vincula las emisiones con el cambio climático en las evaluaciones científicas y subyace a las métricas de equivalencia de emisiones y a los objetivos de la política climática.

History

Fourier sugirió que la atmósfera retiene el calor en la década de 1820, Tyndall midió la absorción infrarroja de los gases en la década de 1860, y Arrhenius produjo la primera estimación cuantitativa de la sensibilidad al dióxido de carbono en 1896. El concepto de forzamiento radiativo se formalizó a finales del siglo XX y se codificó en sucesivas evaluaciones del IPCC.

Key figures

• Joseph Fourier
• John Tyndall
• Svante Arrhenius

Seminal works

• arrhenius1896
• myhre2013

Frequently asked questions

¿Es perjudicial el efecto invernadero natural?

No. El efecto invernadero natural mantiene la superficie de la Tierra aproximadamente 33 grados Celsius más cálida de lo que sería de otro modo y hace que el planeta sea habitable; la preocupación se centra en el forzamiento adicional, mejorado por la actividad humana.