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Efecto invernadero, calentamiento global y cambio climático: una perspectiva desde las ciencias de la tierra
Margarita Caballero, Socorro Lozano y Beatriz Ortega
Efecto invernadero se refiere a un mecanismo por medio del cual la atmósfera de la Tierra se calienta. Para poder profundizar en él necesitamos entender qué es y cómo está organizada la atmósfera.
La atmósfera terrestre es una delgada capa de gases que rodea a nuestro planeta; para darnos una idea de las escalas, la atmósfera equivale a envolver con papel aluminio un balón de fútbol, el balón representando a la Tierra, el grosor del papel aluminio al de la atmósfera. Esta delgada capa de gases que rodea al planeta es muy importante dado que en ella residen los gases que son fundamentales para el desarrollo de la mayor parte de la vida en el planeta, además de que la atmósfera representa un medio importante en el que reside una buena parte de la vida de la Tierra.
La composición química de la atmósfera (qué gases la forman y en qué proporciones) incluye mayoritariamente a solo dos gases, Nitrógeno (N), en un 79 % y Oxígeno (O2) en un 20 %. El 1 % restante está formado por diversos gases, entre los más abundantes están el Argón (Ar) en un 0.9 % y el dióxido de carbono (CO2) en aproximadamente un 0.03 %. Este último gas, presente en proporciones tan bajas, es de crucial importancia en el proceso de calentamiento de la atmósfera.
Dado que los gases de la atmósfera están sujetos a la atracción gravitacional de la Tierra, la mayor densidad de gases se concentra cerca de la superficie terrestre, en los primeros 50 km, en donde podemos distinguir dos capas: la tropósfera, que tiene unos 10 km en promedio de espesor y que tiene más o menos el 75 % del total de la masa de la atmósfera; y la estratósfera, que llega hasta los 50 km de altura y tiene un 24 % de la masa total de la atmósfera (juntas la tropósfera y la estratósfera concentran el 99 % de la masa total de la atmósfera). La estratósfera es una capa importante porque en ella reside la capa de ozono que filtra la luz ultravioleta. Sobre la estratósfera hay otras capas que no revisaremos en este artículo y que tienen una densidad de gases muy baja.
Si lanzáramos un termómetro en un globo aerostático para registrar la temperatura de la tropósfera a lo largo de los 10 km que la forman, veríamos que hay un patrón muy especial, las temperaturas más altas (cerca de 20 °C), se localizan justo en el punto de contacto de la atmósfera con la superficie sólida de la Tierra, y de allí para arriba la temperatura del aire va bajando paulatinamente hasta llegar a los 10 km, en donde se alcanza una temperatura de -60 °C. Este patrón podría parecer sorprendente si pensamos que la fuente de calor para la atmósfera es el Sol, por lo que esperaríamos entonces, que las capas más cercanas al Sol fueran las más calurosas. Esto no es así, dado que los gases que forman a la atmósfera no pueden absorber la luz solar, de alta energía, y dejan pasar la mayor parte hacia la superficie de la Tierra. Del total (100 %) de la luz solar que nos llega al planeta, el 30 % es reflejado como espejo hacia el espacio, la atmósfera retiene solo un 20 % de la energía solar y el 50 % restante llega hasta la superficie terrestre, calentándola. Al calentarse la superficie de la Tierra transforma la luz solar en radiación de baja energía que refleja nuevamente hacia la atmósfera. Esa energía de onda amplia sí puede ser absorbida de manera muy eficiente por algunos de los gases atmosféricos, de manera particular el CO2 (pero también el vapor de agua, el metano y otros), siendo esta la principal fuente de calor para la atmósfera, de allí que la temperatura más alta de la tropósfera sea justamente el punto de contacto con la superficie del planeta.
A esto es a lo que llamamos efecto invernadero, y hace que la luz solar sea más eficiente para calentar la atmósfera y elevar su temperatura media. Sin el efecto invernadero que le da a nuestro planeta su atmósfera con 0.03 % de CO2, estaríamos perpetuamente congelados, con una temperatura media global de cerca de -15 °C (bajo cero) en lugar de los muy confortables 15 °C (sobre cero) que es la temperatura media del planeta. Es claro, entonces, que la composición de la atmósfera afecta de manera fundamental al clima; mientras más gases de invernadero como el CO2 se encuentren en la atmósfera terrestre, mayor será la temperatura global del planeta, y mientras menos haya, más fría será la Tierra.

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