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Calentamiento global y cambio climático, un efecto dominó


Por Adriana Arango-Vélez

El calentamiento global es el incremento gradual en la temperatura de la atmosfera, y es generalmente atribuido al incremento masivo de carbono (aproximadamente 83% de los gases totales), clorofluorocarbonos y otros gases producidos por la polución industrial (1). Últimamente hay mucha información y polémica acerca del calentamiento global y su efecto en el clima, alcanzando dimensiones políticas, sociales y culturales (2,3,4,5). El calentamiento global a su vez induce cambios en el clima, reflejados en cambios en la precipitación, viento, y temperatura. Cuales son las evidencias que muestran un cambio climático? Son los humanos la causa de ello? Cuales son las posibles consecuencias? Que podemos hacer al respecto?

Este ensayo es el inicio de nuestra temporada de “Cambio climático” en el que estaremos presentando diferentes aspectos de sus efectos en los ecosistemas terrestres y marinos. Además se discutirán algunas de las fuentes de energía renovable, aspectos socio-culturales asociados a la polémica del cambio climático, entre otros.

Dióxido de carbono, uno de los mayores inductores del efecto invernadero

Para entrar en contexto, describiré primero el ciclo del carbono y cómo su incremento se convierte en un problema para la temperatura ambiental. El carbono entra en la atmosfera en forma de dióxido de carbono (CO2) proveniente de emanaciones de procesos geológicos (ej. volcanes, geiseres), de plantas en descomposición, de la respiración animal y de reacciones químicas producidas en la estratosfera producidas por la radiación solar (6). Este carbono es utilizado por las plantas y otros foto-autótrofos (ej. Algas, fitoplancton, cianobacterias) en el proceso de fotosíntesis. Luego es absorbido de nuevo en el océano, o acumulado como sedimentos del suelo. Y cual es entonces la conexión con el clima? Cuando el carbono está en la atmosfera esperando a ser reabsorbido, atrapa un poco del calor solar; es por eso que al dióxido de carbono, además del metano y del oxido nitroso, se le conoce también como gas invernadero pues el incremento en su concentración crea en la atmósfera una capa de calor conocida como efecto invernadero. El efecto invernadero es importante pues evita que la tierra se congele. Sin embargo, si el contenido de dióxido de carbono es mucho más alto del que puede ser reabsorbido, éste se acumula en la atmosfera, atrapando mucho más calor e incrementando la temperatura en la atmósfera terrestre . En la actualidad el funcionamiento de factorías, automóviles y plantas de energía está produciendo mas dióxido de carbono en la atmosfera debido a la combustión  y alto consumo de fósiles no renovables como el carbón y el gas (Fig. 1). Esto acompañado de la tala de arboles para la intensiva producción de monocultivos, y para la expansión de áreas urbanas, entre otros, ha disminuido las posibilidades de fuentes de colecta y mantenimiento de CO2 a niveles que no sean dañinos al ambiente.  



Figura 1. Efecto de gases invernadero producidos por la producción y consumo humano. Panel superior: Procesos en los cuales se liberan gases de efecto invernadero. Panel inferior: Porcentaje de los tres mayores gases de efecto invernadero. Dióxido de carbono aporta cerca de un 72% de las emisiones de efecto invernadero a nivel mundial. Fuente: http://en.wikipedia.org/wiki/Greenhouse_gas

Es importante reconocer que históricamente el clima en el planeta ha tenido dramáticas oscilaciones, debido a los eventos de avance y retroceso de los glaciales (7). Siendo el último evento de glaciación cerca de 7.000 años, marcando el inicio de la civilización humana y el clima como lo conocemos actualmente. Desde entonces y hasta hace 400.000 años atrás, la concentración de CO2 estuvo constante ; pero con el inicio de la industrialización (finales del siglo XVIII y principio del XIX), la producción de dióxido de carbono empezó a incrementar de manera exponencial (cerca del 40% del contenido promedio) (Fig. 2) (8). De acuerdo a científicos de la Institución Scripps de oceanografía en San Diego (https://scripps.ucsd.edu/), el incremento atmosférico de CO2 pasó de 316 partes por millón (ppm) en 1956, a 401.88 ppm en Mayo del 2014 (Scripps CO2 dataset http://scrippsco2.ucsd.edu/data/atmospheric_co2.html).



Figura 2. Datos históricos de CO2 (ppm) en el ambiente, utilizando muestras atmosféricas contenidas en los núcleos de hielo, y mediciones directas recientes. A partir de 1950 el incremento en CO2 es exponencial. Tomado de NASA (http://climate.nasa.gov/evidence).



El efecto del calentamiento global en el clima tiene un efecto dominó

1. Incrementos en el nivel del mar

El CO2 extra en la atmosfera, acelera el efecto invernadero atrapando más calor cerca de la superficie de la tierra, causando el derretimiento del hielo en los polos. Al derretirse el hielo en los polos, se disminuye la capacidad de reflejar los rayos del sol, haciendo que los océanos se calienten mas rápido. El incremento de los niveles de agua en el océano durante los últimos 100 años ha sido entre 10-20 cm, de los cuales 6.4 cm (3.2 mm/año) han ocurrido durante los últimos 20 años, aproximadamente el doble de la velocidad media de los 80 años precedentes (9, 10). Estudios realizados en la IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) sugieren que el incremento en la temperatura terrestre aumentará significativamente en los próximos 100 años. Estos resultados están basados en los promedios reportados entre los años de 1960-1979 (Fig. 3).  Bajo estos escenarios, las temperaturas cálidas han causado incrementos en la energía producida por lo océanos, produciendo a su vez tormentas tropicales, inundaciones y erosión (9,10). De acuerdo a estudios realizados por la National Geographic, el número de huracanes en el atlántico categoría 4 y 5 (los más fuertes en la escala de huracanes), han incrementado cerca del doble desde 1970. Estos incrementos en la intensidad y cantidad de huracanes ha coincidido con el incremento en la temperatura del océano de cerca de (0.5°C) entre 1970 y 2004 (10,11).


Figura 3. Cambios observados y proyectados en la temperatura global. Estimaciones en los cambios de temperatura están basados en el promedio entre 1960-1979. Las predicciones para los próximos 100 años, a partir del año 2000, considerando emisiones de gases bajas o altas (líneas de colores) y factor de errores (colores en sombra) es mostrado. Fuente: EPA (United States Environmental Protection Agency http://www.epa.gov/climatechange/science/future.html).



Church et al (11) reportaron que un 40% del aumento en el nivel del mar desde 1972, ha sido causado por incremento térmico (Fig 4). El aumento  del nivel del mar puede tener un impacto colosal en las comunidades, ya que cerca del 40% de la población mundial vive a 100 km de distancia de las costas.  Inundaciones de agua de mar pueden afectar no solo las viviendas, sino también el suministro de agua potable subterránea, y contaminar los suministros de riego agrícola (12).

Figura 4. Niveles globales del nivel del mar desde 1961 a 2008. El nivel del mar observado usando mareógrafos costeros e insulares (línea de color negro solido indica la incertidumbre estimada), y el uso de TOPEX/Poseidon/Jason-1 y 2 de datos satelitales (línea discontinua en negro). También se muestran los diferentes componentes que contribuyen. Tomado de Church et al (11).


2. Incremento en eventos de clima extremo

El calentamiento global genera un cambio climático, por ejemplo los patrones de precipitación han incrementado las posibilidades de sequía por periodos prolongados, o de incrementos en la precipitación (13). Se ha reportado hasta un 7% de incremento en la precipitación por cada grado de incremento en la temperatura atmosférica global (14). Entre 1999-2002, los periodos de sequía fueron intensivos en Norteamérica, en comparación a los últimos 40 años. El efecto debido a oscilaciones en precipitación, ya sea por inundaciones o sequías,  han inducido cambios en los patrones biológicos de plantas y animales. Como ejemplo tenemos que muchas especies de insectos invasivos se muevan a áreas que anteriormente eran inadecuadas para sus ciclos de vida. Un ejemplo de ello es el cucarrón de pino, el cual esta afectando nuevas especies de pino en áreas diferentes al medio en el que estas especies han evolucionado (15). Pero no solo es el movimiento de insectos invasivos a nuevas áreas, es también el movimiento de especies de animales hacia la latitud norte en busca de mejores condiciones medioambientales. Se ha especulado que cerca de 2.000 especies se están moviendo hacia los polos a un ritmo promedio de 3.8 km por década (16). Aunque existe un sinnúmero de ejemplos relacionados con cambios en los ecosistemas terrestres y marítimos debido al cambio climático. Es importante tener en cuenta que la magnitud y la tasa a las cuales estos cambios suceden depende también de nosotros. Entender los procesos de incremento en el impacto global debido al continuo y desmedido uso de los recursos naturales es importante para tomar las medidas necesarias y disminuir nuestro impacto en los ecosistemas.

Y por que el efecto dominó?  Como se mencionó anteriormente, el incremento desmesurando en el dióxido de carbono induce al incremento de la temperatura global, induciendo así cambios climáticos como calores extremos, intensa precipitación (lluvia o nieve), sequía, huracanes, y tornados. Estos cambios climáticos influyen a su vez en los ecosistemas, por ejemplo migración de cientos de especies de animales a áreas mas adecuadas para su reproducción y crecimiento, o cambios en el ciclo de producción de plantas. Podemos ver entonces, como incrementos desmesurados de un gas como el CO2 puede desencadenar una serie de efectos en el ambiente, en el clima, en los organismos y en los ecosistemas.


Y cómo podemos ayudar?

Cualquier aporte es importante para disminuir la velocidad a la cual el ambiente esta siendo afectado.  Los vehículos de transporte, por ejemplo, son los que contribuyen a las altas emisiones de carbono (casi el 50% de la polución proviene de los autos y aviones). Por tanto, optar por opciones de transporte más sostenibles (eg. caminar, transporte en bicicleta, tomar el transporte público, o utilizar vehículos eficientes en el uso de la energía) es mejor. Reducir el consumo de calefacción y electricidad en casa, usar electrodomésticos energéticamente eficientes. Reciclar el papel, cartón, latas y botellas, y tratar de hacer compostaje con los residuos orgánicos, ayuda a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero asociadas a los vertederos de basura.

Finalmente, y tomando las palabras de Neil deGrasse Tyson (astrofísico Director de “Hayden Planetarium”)… “El planeta tierra va a sobrevivir, pero nosotros no seremos capaces de sobrevivir la rapidez en el cambio climático, con el rápido incremento del nivel del mar. El clima esta cambiando mas rápido de lo que nosotros podemos responder”.  El cambio climático nos afecta de diferentes maneras dependiendo del área donde vivimos. Pero al final todos estamos involucrados en el proceso de incrementar los niveles de CO2 en la atmosfera. Pongamos de nuestra parte!!


Literatura citada

 1. US EPA Inventory of Greenhouse Gas Emissions and sinks: 1990-2010. (http://www.epa.gov/climatechange/Downloads/ghgemissions/US-GHG-Inventory-2012-ES.pdf)
2. DeNicola E, Subramaniam PR. 2014. Environmental attitudes and political partisanship. Public health 128: 404-409. 
3. Seidl R, Lexer MJ 2013. Forest management under climatic and social uncertainty: Trade-offs between reducing climate change impact and fostering adaptive capacity. J Environ Management 224:461-469
4. Adger WN, Barnett J, Brown K, Marshall N, O’Brien K. 2013. Cultural dimensions of climate change impacts and adaptation.  Nature Climate change. 32:112-117.
5. Mulligan, M. 2012. An effective approach to climate change adaptation. Locall-Global: Identity, Security, Community. 10:10-16.
6. Maher K (2014). Hydrologic regulation of chemical weathering and the geologic carbon cycle. Science. 343:1502-1504.
7. Briney A. 2014. The last Glaciation. An overview of Global Glaciation from 110,000 to 12,500 years ago. http://geography.about.com/od/climate/a/glaciation.htm
8. Wigley TML, Jain AK, Joos F, Nyenzy BS, Shukla PR. 1997. Implications of proposed CO2 emissions limitations. Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC).
9. Ligtenberg SRM, vn de Berg WJ, van den Broeke MR, Rae JGL, van Meijgaard E.  2013. Future surface mass balance of the Antarctic ice sheet and its influence on sea level change, simulated by a regional atmospheric climate model. Climate dynamics 41:867-884. 
10. Roach J. Hurricanes are getting stronger, Study says. 2005. National Geographic, September 2005. http://news.nationalgeographic.com/news/2007/07/070730-hurricane-warming.html
11. Church JA, Gregory JM, White NJ, Platten SM, Mitrovica JX. 2011. Understanding and projecting sea level change. Oceanography 24:130-143. 
12. Bates B, Kundzewics ZW, Wu S, Palutikof J. 2008. Climate Change and Water. Technical Paper of the Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC Secretariat, Geneva, 210 pp.
13. Wetherald RT, Manabe S. 2002. Simulation of hydrologic changes associated with global warming. J. Geophys. Res. 107:4379. doi:10.1029/2001JD001195.
14. Westra S, Alexander LV, Zwiers FW. 2013. Global increasing trends in annual maximu daily precipitation. American Meteorological Society 26:3904-3918.
15. Arango-Velez A, Galindo GLM, Meents MJ, El Kayal W, Cooke BJ, Linsky J. Lusebrink I. 2014. Influence of water deficit on the molecular response of Pinus contorta x Pinus banksiana mature trees to infection by the mountain pine beetle fungal associate, Grosmannia clavigera. doi: 10.1093/trephys/tpt101.
16. The consequences of global warming on wildlife. Rising temperatures ravage coral reefs and melt the habitats of polar bears and Antarctic penguins. Natural resources defense council. http://www.nrdc.org/globalwarming/fcons/fcons3.asp

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