Gas de efecto invernadero

Un gas de efecto invernadero (GEI) es un gas que absorbe y emite radiación dentro del rango infrarrojo. Este proceso es la fundamental causa del efecto invernadero.^[1] Los principales GEI en la atmósfera terrestre son el vapor de agua (H₂O), el dióxido de carbono (CO₂), el metano (CH₄), el óxido nitroso (N₂O) y el ozono (O₃).^[2] Sin los gases de efecto invernadero la temperatura promedio de la superficie terrestre sería de −18 °C,^[3] en lugar de la media actual de 15 °C.^[4]^[5]^[6] En el sistema solar, las atmósferas de Venus, Marte y Titán también albergan gases que causan un efecto invernadero.

La actividad humana desde el inicio de la Revolución Industrial (considerado en 1750) ha producido un incremento del 45 % en la concentración atmosférica del dióxido de carbono, de fórmula CO₂, desde 280 ppm en 1750 a 400 ppm en 2015.^[7]^[8] Este incremento ha ocurrido a pesar de la absorción de una gran porción de las emisiones por varios depósitos naturales que participan del ciclo del carbono.^[9]^[10] Las emisiones de CO₂ antropogénicas (producidas por actividades humanas) provienen de la combustión de combustibles fósiles, principalmente carbón, petróleo y gas natural, además de la deforestación, la erosión del suelo y la crianza animal.^[11]

Se ha estimado que si las emisiones de GEI continúan al ritmo actual, la temperatura de la superficie terrestre podría exceder los valores históricos tan pronto como 2047, con efectos potencialmente dañinos en los ecosistemas, la biodiversidad y peligraría la subsistencia de las personas en el planeta.^[12] Estimaciones de agosto de 2016 sugieren que de seguir la actual trayectoria de emisiones la Tierra podría superar el límite de 2 °C de calentamiento global, (el límite señalado por el IPCC como un calentamiento global "peligroso") en 2036.^[13]

Los principales constituyentes atmosféricos, nitrógeno (N₂), oxígeno (O₂) y argón (Ar), no son gases de efecto invernadero porque las moléculas que contienen dos átomos del mismo elemento, como N₂ y O₂, no tienen un cambio neto en la distribución de sus cargas eléctricas cuando vibran, y los gases monoatómicos como Ar no tienen modos vibratorios. Por lo tanto, no se ven afectados casi en su totalidad por la radiación infrarroja. Algunas moléculas heterodiatómicas que contienen átomos de diferentes elementos como el monóxido de carbono (CO) o el cloruro de hidrógeno (HCl) absorben la radiación infrarroja, aunque estas moléculas tienen una vida corta en la atmósfera debido a su reactividad y solubilidad. Por lo tanto, no contribuyen significativamente al efecto invernadero y a menudo se omiten cuando se habla de los gases de efecto invernadero.

Esquema del efecto invernadero mostrando los flujos de energía entre el espacio, la atmósfera y la superficie de la tierra. El intercambio de energía se expresa non vatios por metro cuadrado (W/m²). En esta gráfica la radiación absorbida es igual a la emitida, por lo que la Tierra no se calienta ni se enfría.

Concentración en la atmósfera de los principales GEI.

Espectro de absorción en el infrarrojo del conjunto de la atmósfera (abajo) y de gases específicos. De algunos se marcan solamente los centros de sus bandas de absorción (De Graedel & Crutzen, 1993).

Schmidt y otros (2010) analizaron cómo los componentes individuales de la atmósfera contribuyen al efecto invernadero total. Estimaron que el vapor de agua representa alrededor del 50% del efecto invernadero de la Tierra, y que las nubes contribuyen con el 25%, el dióxido de carbono con el 20%, y los gases de efecto invernadero menores y los aerosoles con el 5% restante. En el estudio, la atmósfera modelo de referencia es para las condiciones de 1980. Crédito de la imagen: NASA.