Nuestro clima está determinado por estos flujos de energía. Cuando la cantidad de energía que entra es mayor que la que sale, el planeta se calienta.
Los principales incendios forestales que devastaron vastas áreas de Australia, Siberia, la costa oeste de EE. UU. Y América del Sur en 2020 están relacionados con el cambio climático. AFP
Probablemente recuerde que sus maestros de ciencias de la escuela primaria explicaron que la energía no se puede crear ni destruir. Ésta es una propiedad fundamental del universo.
Sin embargo, la energía se puede transformar. Cuando los rayos del sol golpean la Tierra, se transforman en movimientos aleatorios de moléculas que se sienten como calor. Al mismo tiempo, la Tierra y la atmósfera están enviando radiación al espacio. El equilibrio entre la energía entrante y saliente se conoce como «presupuesto energético» de la Tierra.
Nuestro clima está determinado por estos flujos de energía. Cuando la cantidad de energía que entra es mayor que la que sale, el planeta se calienta.
Esto puede suceder de varias formas, como cuando el hielo marino que normalmente refleja la radiación solar hacia el espacio desaparece y el océano oscuro absorbe esa energía. También ocurre cuando los gases de efecto invernadero se acumulan en la atmósfera y atrapan parte de la energía que de otro modo se irradiaría.
Los científicos como yo hemos estado midiendo el presupuesto energético de la Tierra desde la década de 1980 utilizando instrumentos en satélites, en el aire, en los océanos y en la tierra. Es una parte importante de la nueva evaluación climática del informe del Panel Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático de las Naciones Unidas, publicado el 9 de agosto de 2021.
Aquí hay una mirada más cercana a cómo fluye la energía y qué nos dice el presupuesto de energía sobre cómo y por qué el planeta se está calentando.
Equilibrar la energía del sol
Prácticamente toda la energía del sistema climático de la Tierra proviene del sol. Solo una pequeña fracción se transporta hacia arriba desde el interior de la Tierra.
En promedio, el planeta recibe 340,4 vatios de sol por metro cuadrado. Todo el sol brilla durante el día y los números son mucho más altos al mediodía local.
De estos 340,4 vatios por metro cuadrado:
- Las nubes, el polvo, la nieve y la superficie de la Tierra reflejan 99,9 vatios hacia el espacio.
- Los 240,5 vatios restantes son absorbidos, aproximadamente una cuarta parte por la atmósfera y el resto por la superficie del planeta. Esta radiación se transforma en energía térmica dentro del sistema terrestre.
Casi toda la energía absorbida se corresponde con la energía emitida al espacio. Sin embargo, ahora se acumula un residuo como calentamiento global. Ese desperdicio ha aumentado, de poco menos de 0,6 vatios por metro cuadrado a finales del siglo pasado a 0,79 en 2006-2018, según los datos más recientes del Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático. La gran mayoría de esto ahora está calentando los océanos. Aunque pueda parecer un número pequeño, esta energía aumenta.
El presupuesto energético de la Tierra. Nuevas mediciones muestran que el residual acumulado ha aumentado. NASA
La atmósfera absorbe mucha energía y la emite como radiación tanto al espacio como a la superficie del planeta. De hecho, la superficie de la Tierra recibe casi el doble de radiación de la atmósfera que de la luz solar directa. Esto se debe principalmente a que el sol solo calienta la superficie durante el día, mientras que la atmósfera cálida permanece allí las 24 horas del día, los 7 días de la semana.
En conjunto, la energía que llega a la superficie de la Tierra desde el Sol y la atmósfera es de unos 504 vatios por metro cuadrado. La superficie de la Tierra emite alrededor del 79% de ese valor. La energía superficial restante se destina a la evaporación del agua y calienta el aire, los océanos y la tierra.
El residuo entre la luz solar entrante y la luz infrarroja saliente se debe a la acumulación de gases de efecto invernadero como el dióxido de carbono en el aire. Estos gases son transparentes a la luz del sol pero opacos a los rayos infrarrojos; absorben y emiten muchos rayos infrarrojos hacia abajo.
La temperatura de la superficie de la Tierra debe aumentar en respuesta hasta que se restablezca el equilibrio entre la radiación entrante y saliente.
¿Qué significa esto para las temperaturas globales?
Duplicar el dióxido de carbono agregaría 3.7 vatios de calor a cada metro cuadrado de la Tierra. Imagínese las anticuadas lámparas nocturnas incandescentes distribuidas cada 3 pies alrededor del mundo, encendidas para siempre.
Al ritmo actual de emisiones, los niveles de gases de efecto invernadero se duplicarían con respecto a los niveles preindustriales a mediados de siglo.
Los científicos del clima calculan que agregar tanto calor al mundo calentaría el clima de la Tierra en aproximadamente 5 grados Fahrenheit (3 C). Para evitarlo, sería necesario reemplazar la combustión de combustibles fósiles, la principal fuente de emisiones de gases de efecto invernadero, por otras formas de energía.
El presupuesto de energía de la Tierra está en el corazón de la nueva evaluación climática del IPCC, escrita por cientos de científicos que revisan las últimas investigaciones. Con el conocimiento de lo que está cambiando, todos pueden tomar mejores decisiones para preservar el clima tal como lo conocemos.
Scott Denning, profesor de Ciencias Atmosféricas, Universidad Estatal de Colorado. Este artículo se volvió a publicar en The Conversation con una licencia de Creative Commons. Lea el artículo original.
