Monografía Efecto invernadero

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EFECTO INVERNADERO

EFECTO INVERNADEROEPS: CUANTIFICACIN DE LAS EMISIONES DE GASES DE EFECTO INVERNADERO Y DESARROLLO DEL PLAN DE MITIGACIN DE LA FACULTAD DE INGENIERA, USAC

Hctor Rolando Mndez Rossal

EFECTO INVERNADERO

Se denomina efecto invernaderoal fenmeno por el cual determinadosgases, que son componentes de laatmsferaterrestre, retienen parte de la energa que lasuperficie planetariaemite por haber sido calentada por laradiacin estelar. Este fenmeno evita que la energa recibida constantemente vuelva inmediatamente al espacio, produciendo a escala planetaria un efecto similar al observado en uninvernadero. En elsistema solar, los planetas que presentan efecto invernadero sonVenus, la TierrayMarte.

El efecto invernadero es un fenmeno atmosfrico natural que permite mantener la temperatura del planeta, al retener parte de la energa proveniente del Sol.

1.1. Funcionamiento del efecto invernadero

Etapa 1: El vapor de agua, el dixido de carbono (CO2) y el gas metano forman una capa natural en la atmsfera terrestre que retiene parte de la energa proveniente del Sol. El uso de combustibles fsiles y la deforestacin ha provocado el aumento de las concentraciones de CO2 y metano, adems de otros gases, como el xido nitroso, que aumentan el efecto invernadero.

Figura 2 Etapa 1 del efecto invernadero

Fuente: http://www.bbc.co.uk/spanish/especiales/clima/ghouse_1.shtml Etapa 2: La superficie de la Tierra es calentada por el Sol. Pero sta no absorbe toda la energa sino que refleja parte de ella de vuelta hacia la atmsfera.

Figura 3 Etapa 2 del efecto invernadero

Fuente: http://www.bbc.co.uk/spanish/especiales/clima/ghouse_1.shtml

Etapa 3: Alrededor del 70% de la energa solar que llega a la superficie de la Tierra es devuelta al espacio. Pero parte de la radiacin infrarroja es retenida por los gases que producen el efecto invernadero y vuelve a la superficie terrestre.

Figura 4 Etapa 3 del efecto invernadero

Fuente: http://www.bbc.co.uk/spanish/especiales/clima/ghouse_1.shtml

Etapa 4: Como resultado del efecto invernadero, la Tierra se mantiene lo suficientemente caliente como para hacer posible la vida sobre el planeta. De no existir el fenmeno, las fluctuaciones climticas seran intolerables. Sin embargo, una pequea variacin en el delicado balance de la temperatura global puede causar graves estragos.

Figura 5 Etapa 4 del efecto invernadero

Fuente: http://www.bbc.co.uk/spanish/especiales/clima/ghouse_1.shtml

1.1.1. Balance energtico de la Tierra

En la atmsfera el mantenimiento del equilibrio entre la recepcin de la radiacin solar y la emisin de radiacin infrarroja devuelve al espacio la misma energa que recibe del Sol. Esta accin de equilibrio se llama balance energtico de la Tierra y permite mantener la temperatura en un estrecho margen que posibilita la vida

En un perodo suficientemente largo el sistema climtico debe estar en equilibrio, la radiacin solar entrante en la atmsfera est compensada por la radiacin saliente. Pues si la radiacin entrante fuese mayor que la radiacin saliente se producira un calentamiento y lo contrario producira un enfriamiento.Por tanto, en equilibrio, la cantidad de radiacin solar entrante en la atmsfera debe ser igual a la radiacin solar reflejada saliente ms la radiacin infrarroja trmica saliente. Toda alteracin de este balance de radiacin, ya sea por causas naturales u originado por el hombre, es un forzamientoy supone un cambio de clima y del tiempo asociado.

Los flujos de energa entrante y saliente interaccionan en el sistema climtico ocasionando muchos fenmenos tanto en la atmsfera, como en el ocano o en la tierra. As la radiacin entrante solar se puede dispersar en la atmsfera o ser reflejada por las nubes. La superficie terrestre puede reflejar o absorber la energa solar que le llega. Laenerga solarde onda corta se transforma en la Tierra en calor. Esa energa no se disipa, se encuentra comocalor sensibleocalor latente, se puede almacenar durante algn tiempo, transportarse en varias formas, dando lugar a una gran variedad de tiempo y a fenmenos turbulentos en la atmsfera o en el ocano.

Finalmente vuelve a ser emitida a la atmsfera comoenerga radiantede onda larga.Un proceso importante del balance de calor es el efectoalbedo, por el que algunos objetos reflejan ms energa solar que otros. Los objetos de colores claros, como las nubes o las superficies nevadas, reflejan ms energa, mientras que los objetos oscuros absorben ms energa solar que la que reflejan. Otro ejemplo de estos procesos es la energa solar que acta en los ocanos, la mayor parte se consume en la evaporacin del agua de mar, luego esta energa es liberada en la atmsfera cuando el vapor de agua se condensa en lluvia.

Los diferentes gases y otros componentes de la atmsfera no absorben de igual forma los distintos tipos de radiaciones. Algunos gases, como el oxgeno y el nitrgeno son transparentes a casi todas las radiaciones, mientras que otros como el vapor de agua, dixido de carbono, metano y xidos de nitrgeno son transparentes a las radiaciones de corta longitud de onda (ultravioletas y visibles), mientras que absorben las radiaciones largas (infrarrojas). Esta diferencia es decisiva en la produccin del efecto invernadero.

Figura 6 Balance energtico de la Tierra

Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_invernadero

1.1.2. Efecto invernadero natural

El tipo de radiacin que emite un cuerpo depende de la temperatura a la que se encuentre. Apoyndose en este hecho fsico las observaciones desde satlites de la radiacin infrarroja emitida por el planeta indican que la temperatura de la Tierra debera ser de unos -18C. A esta temperatura se emiten unos 240 Wm-2, que es justo la cantidad que equilibra la radiacin solar absorbida.

La realidad es que la temperatura media de la superficie de la Tierra es de 15C, a la que corresponde una emisin de 390Wm-2. Los 150 Wm-2de diferencia entre este valor y los 240 Wm-2 realmente emitidos son los que son atrapados por los gases con efecto invernadero y por las nubes. Esta energa es la responsable de los 33C de diferencia.

La radiacin de un cuerpo a elevadas temperaturas est formada por ondas de frecuencias altas. Este es el caso de la radiacin procedente del sol y en una elevada proporcin traspasa la atmsfera con facilidad. La energa remitida hacia el exterior, desde la Tierra, al proceder de un cuerpo mucho ms fro, est en forma de ondas de frecuencias ms bajas, y es absorbida en parte por los gases con efecto invernadero.

Bajo un cielo claro, alrededor del 60 al 70% del efecto invernadero es producido por el vapor de agua. Despus de l son importantes, por este orden, el dixido de carbono, el metano, ozono y xidos de nitrgeno. No se citan los gases originados por la actividad humana que no afectan, lgicamente, al efecto invernadero que hemos llamado natural.

El papel de las nubes (gotitas de agua suspendidas en la atmsfera) es doble. Por una parte el efecto invernadero es mayor que en un cielo despejado, pero, por otra parte, reflejan la luz que viene del sol. De media, para el conjunto de la Tierra, se calcula que su accin de calentamiento por efecto del aumento invernadero supone unos 30 Wm-2, mientras que su accin de enfriamiento por el reflejo de parte de la radiacin es del orden de 50 Wm-2, lo que supone un efecto neto de enfriamiento de unos 20 Wm-2.

Figura 7 Radiacin emitida por la TierraFuente: http://www.tecnun.es/asignaturas/Ecologia/Hipertexto/10CAtm1/353BalEn.htm1.1.3. Gases de efecto invernadero

La atmsfera de la Tierra est compuesta de muchos gases. Los ms abundantes son el nitrgeno y el oxgeno. El resto, menos de una centsima parte, son gases llamados de invernadero. No los podemos ver ni oler, pero estn all. En pequeas concentraciones, los gases de invernadero son vitales para nuestra supervivencia.

Aunque laatmsferaseca est compuesta prcticamente por nitrgeno (78,1%),oxgeno(20,9%) yargn(0,93%) son gases muy minoritarios en su composicin como el dixido de carbono(0,035%: 350 ppm), elozonoy otros los que desarrollan la actividad radiactiva. Adems, la atmsfera contiene vapor de agua (1%: 10.000 ppm) que tambin es un gas radiactivamente activo, siendo con diferencia el gas natural invernadero ms importante. El dixido de carbono ocupa el segundo lugar en importancia.

Figura 8 Gases de efecto invernadero

Fuente: UNEP- GRID Arendal

Se denominangases de efecto invernadero(GEI) ogases de invernaderoa losgasescuya presencia en laatmsferacontribuyen alefecto invernadero. Los ms importantes estn presentes en la atmsfera de manera natural, aunque su concentracin puede verse modificada por la actividad humana, pero tambin entran en este concepto algunos gases artificiales, producto de laindustria. Esos gases contribuyen ms o menos de forma neta al efecto invernadero por la estructura de susmolculasy, de forma sustancial, por la cantidad de molculas del gas presentes en la atmsfera.

Los denominados gases de efecto invernadero o gases invernadero, responsables del efecto descrito, son:

Vapor de agua(H2O),es un gas que se obtiene por evaporacin o ebullicin delagualquidao por sublimacindelhielo. Es el que ms contribuye al efecto invernadero debido a la absorcin de losrayos infrarrojos. Es inodoro e incoloro y, a pesar de lo que pueda parecer, lasnubes, vulgarmente llamado "vapor", no son vapor de agua sino el resultado de minsculas gotas de agua lquida o cristales de hielo.

Dixido de carbono(CO2), anhdrido carbnico, es un gas cuyas molculas estn compuestas por dostomosdeoxgenoy uno decarbono.

Metano(CH4) El metano es elhidrocarburoalcanoms sencillo. Cada uno de los tomos dehidrgenoest unido al carbono por medio de unenlace covalente. Es una sustancia no polar