Causes del Canvi Climàtic

En Joan R. Lladós analitza en aquest artícle les causes del clanvi climàtic, trencant alguns mites i esclarint alguns conceptes errònis que podem tenir. Agraïm al Joan Ramón el seu esforç didàctic per presentar-nos aquests conceptes.

L’efecte hivernacle, per si mateix, no és negatiu. Ben al contrari: és el que fa habitable el nostre planeta. Sense atmosfera o sense els gasos responsable d’aquest efecte la temperatura de la superfície seria de divuit graus sota zero (-18ºC).

De finals del segle XVIII fins avui ha tingut lloc a la atmosfera una acumulació creixent dels gasos responsables de l’efecte hivernacle.

Els ritmes naturals d’absorció no són capaços de compensar les emissions i la atmosfera emmagatzema concentracions cada cop més elevades d’aquest gasos.

Els gasos naturals d’efecte hivernacle

Els principals gasos naturals d’efecte hivernacle presents a la atmosfera son:

• vapor d’aigua (H2O)
• diòxid de carboni (CO2)
• metà (CH4)
• òxid nitrós (N2O)
• ozó (O3)

En els darrers 150 anys les concentracions han augmentat considerablement.

 

 

ELS GASOS D’EFECTE HIVERNACLE AL SEGLE XX

Durant el segle XX s’ha produït la emissió a la atmosfera de nous gasos d’efecte hivernacle, procedents de les activitats humanes. Els més importants són els clorofluorocarbonis (CFC), els hidro-CFC, els perfluorats (hexaclorur de sofre, SF6) i els perfluorocarbonis.

Aquesta hipòtesi resulta absolutament certa del punt de vista teòric, però és insuficient per a determinar la resposta real. Els canvis de la temperatura i d’altres variables depenen dels nombrosos i complexes processos que constitueixen el Sistema Climàtic.

L’EFECTE HIVERNACLE

La energia procedent del Sol (340 W/m2) és la que determina els processos atmosfèrics:

• gairebé la tercera part retorna a l’espai per reflexió i dispersió (atmosfera, núvols, sòl)
• la resta és compensada per la radiació emesa per la Terra cap a l’espai.

Si no hi hagués atmosfera o si els gasos foren totalment transparents a totes les radiacions, la temperatura de la superfície terrestre seria 33ºC més baixa (divuit graus sota zero!).

El fenomen que permet la existència de temperatures elevades a la superfície terrestre és, precisament, l’efecte hivernacle. Es basa en la propietat d’alguns gasos atmosfèrics que són “transparents” per les ones curtes procedents dels Sol i “absorbents” per les radiacions infraroges que emet la Terra. Part d’aquesta radiació absorbida pels gasos d’efecte hivernacle i els núvols és reflectida cap a la superfície originant l’escalfament de les capes més baixes de l’atmosfera. Aquest escalfament, però, no és una mesura exclusiva de l’efecte hivernacle. Les causes de l’equilibri dinàmic que manté el Sistema Climàtic es deuen a dos mecanismes diferents:

• Forçaments Radiatius (forcings)
• Retroalimentacions (feedback).

FORÇAMENTS RADIATIUS

El balanç de radiació global de la Terra representa un equilibri entre la radiació rebuda procedent del Sol i la energia que la Terra emet cap a l’espai. Tota alteració significativa d’un mecanisme o altre és susceptible de donar lloc a un Canvi Climàtic. Un Forçament Radiatiu (o forcing) és tota alteració del balanç de radiació, exterior o interior de la troposfera (12 Km). Les causes poden ser externes o internes.

El concepte de forcing és essencial per a la simulació del clima per mitjà de models matemàtics. La importància dels forçaments radiatius radica en la constatació, per part dels científics, del seu creixement constant en els darrers cents anys fins a esdevenir molt superiors als canvis causats per la activitat solar o la activitat volcànica.

Els forcings positius més importants són els gasos d’efecte hivernacle i la variabilitat solar. Els forcings negatius no són capaços de compensar els efectes dels anteriors. Els forcings negatius més importants són: erupcions volcàniques, forat d’ozó, aerosols atmosfèrics. Els càlculs actuals del forçament radiatiu total de 1765 fins avui és de 1,32 W/m2. També ha quedat demostrat matemàticament que una eventual duplicació del CO2 suposaria un forçament acumulat de 4 W/m2 . El sistema reaccionaria reduint la radiació emesa per la Terra a l’espai. Per compensar aquesta diferència es produirà un escalfament de la atmosfera més baixa i propera a la superfície. Segons els càlculs realitzats es creu que la duplicació del CO2 es pot produir entre els anys 2030 i 2050.

SENSIBILITAT CLIMÀTICA I RETROALIMENTACIONS

El resultat final de la resposta del Clima no depèn exclusivament del sistema del balanç de la radiació. Una resposta inicial desencadena nombroses interaccions entre els diversos processos que tenen lloc al Sistema Climàtic, format per l’atmosfera (gasos), la hidrosfera (aigua), la criosfera (gel i neu), la biosfera (éssers vivents) i la litosfera (capa externa de la Terra).

El sistema climàtic real presenta processos que tendeixen tant a restablir l’equilibri radiatiu com a desequilibrar-lo. Es denominen retroalimentacions i són positives o negatives segons augmentin o inhibeixin la resposta inicial. De no existir aquests processos la temperatura de la superfície dependria només del valor del forçament radiatiu. Les retroalimentacions més importants són:

– evaporació i núvols; comportament positiu i negatiu alhora, difícil de valorar
– zones amb neu i gel; fusió per escalfament, reducció de la reflectivitat, augment de la radiació disponible, comportament positiu
– vegetació; canvis amb variacions de temperatura i precipitacions
– cicle del carboni; sensible a canvis de temperatura, modifica el rendiment de fonts i sentines.

Aquestes retroalimentacions es consideren ràpides en la resposta als canvis de forçament i oscil•len entre la resposta instantània i una periodicitat de dècades. Altres processos, en canvi, es consideren lents i tenen cicles de centenars o milers d’anys.

Més recentment s’ha introduït el concepte de “sensibilitat” del clima que es refereix a la resposta de la temperatura a una eventual duplicació de la concentració de CO2 . Els científics es mouen entre els valors de 1,5º C i 4,5º C. Hom ha pogut constatar com en els darrers 100 anys la sensibilitat ha estat independent de com s’han combinat els diferents gasos i aerosols per a originar un forçament determinat. En cap cas l’error estimat supera el 10%.

POTENCIAL D’ESCALFAMENT

El temps de vida de cadascun dels gasos presents a la atmosfera és molt diferent. Cada gas presenta propietats químiques pròpies d’absorció de radiacions de longitud d’ona diferent. El Potencial d’Escalfament Global (PEG) de cada gas s’introdueix per mesurar la capacitat de ser actiu radiativament en un període determinat. El potencial del CO2 es pren com a referència. Això permet d’expressar la influència de cada gas en termes de “CO2 equivalent”. Les comparacions entre els diferents gasos han estat valorades a partir del Protocol de Kioto.

Escenaris de futur

Utilitzant els models matemàtics existents i partint de diverses hipòtesis els experts han arribat a la formulació de diversos escenaris de futur. Utilitzant aquests mateixos models “a la inversa” també han estat calculades les evolucions que haurien de seguir les emissions per aconseguir una estabilització. A partir de diverses hipòtesis sobre el creixement demogràfic, el desenvolupament econòmic i les innovacions relacionades amb el consum i la producció d’energia es configuren diferents escenaris sobre el clima del futur (temperatura, nivells del mar, emissions). Altres plantejaments, en canvi, valoren les emissions amb una certa independència dels factors climàtics.

Joan R. Lladós, gener 2010