El oscurecimiento global es la reducción en la cantidad de irradiancia directa global en la superficie de la Tierra que se ha observado desde que comenzaron las mediciones sistemáticas en la década de 1950. El efecto varía según la ubicación, pero en todo el mundo se ha estimado que es del orden de una reducción del 4% al 20%. Sin embargo, después de descartar una anomalía causada por la erupción del monte Pinatubo en 1991 , se ha observado una ligera inversión en la tendencia general. [1]
Se cree que el oscurecimiento global se debe a un aumento de partículas o aerosoles, como los aerosoles de sulfato en la atmósfera debido a la acción humana. Ha interferido con el ciclo hidrológico al reducir la evaporación y puede haber reducido las precipitaciones en algunas áreas. El oscurecimiento global se ha atribuido como el factor principal de la hambruna etíope de 1984 al reducir el calentamiento en los trópicos que impulsa el monzón anual o la estación húmeda . [2]
General
Se cree que el oscurecimiento global se debe probablemente a la mayor presencia de partículas de aerosol en la atmósfera de la Tierra , causada por la contaminación , el polvo o las erupciones volcánicas . [3] Los aerosoles y otras partículas absorben la energía solar y reflejan la luz solar de regreso al espacio. Los contaminantes también pueden convertirse en núcleos de gotitas de nubes. Las gotas de agua en las nubes se fusionan alrededor de las partículas. [4] El aumento de la contaminación provoca más partículas y, por lo tanto, crea nubes que consisten en una mayor cantidad de gotas más pequeñas (es decir, la misma cantidad de agua se esparce sobre más gotas). Las gotas más pequeñas hacen que las nubes sean más reflectantes , de modo que más luz solar entrante se refleja en el espacio y menos llega a la superficie de la Tierra. Este mismo efecto también refleja la radiación desde abajo, atrapándola en la atmósfera inferior. En los modelos, estas gotitas más pequeñas también disminuyen la lluvia. [5]
Las nubes interceptan tanto el calor del sol como el calor irradiado por la Tierra. Sus efectos son complejos y varían en el tiempo, la ubicación y la altitud. Por lo general, durante el día predomina la interceptación de la luz solar, dando un efecto refrescante; sin embargo, por la noche, la re-radiación de calor a la Tierra ralentiza la pérdida de calor de la Tierra. [ cita requerida ]
Causas probables
La combustión incompleta de combustibles fósiles (como el diesel ) y la madera libera carbono negro al aire. Aunque el carbono negro, la mayor parte del cual es hollín , es un componente extremadamente pequeño de la contaminación del aire en los niveles de la superficie terrestre, el fenómeno tiene un efecto de calentamiento significativo en la atmósfera a altitudes superiores a los dos kilómetros (6.562 pies). Además, atenúa la superficie del océano al absorber la radiación solar. [7]
Los experimentos en las Maldivas (comparando la atmósfera sobre las islas del norte y del sur) en la década de 1990 mostraron que el efecto de los contaminantes macroscópicos en la atmósfera en ese momento (arrastrados hacia el sur desde la India ) causó una reducción de aproximadamente un 10% en la luz solar que llega a la superficie en el área bajo la nube marrón asiática : una reducción mucho mayor de la esperada por la presencia de las partículas en sí. [8] Antes de que se llevara a cabo la investigación, las predicciones eran de un efecto de 0,5 a 1% del material particulado ; la variación de la predicción puede explicarse por la formación de nubes con las partículas actuando como el foco para la creación de gotas.
El fenómeno subyacente al oscurecimiento global también puede tener efectos regionales. Si bien la mayor parte de la tierra se ha calentado, las regiones que están a favor del viento de las principales fuentes de contaminación del aire (específicamente las emisiones de dióxido de azufre) generalmente se han enfriado. Esto puede explicar el enfriamiento del este de los Estados Unidos en relación con el calentamiento de la parte occidental. [9]
Sin embargo, algunas investigaciones muestran que el carbono negro aumentará el calentamiento global, solo superado por el CO 2 . Creen que el hollín absorberá la energía solar y la transportará a otras áreas, como el Himalaya, donde se produce el derretimiento de los glaciares. También puede oscurecer el hielo ártico reduciendo la reflectividad y aumentando la absorción de la radiación solar. [10]
Las cenizas volcánicas transportadas por el aire pueden reflejar los rayos del Sol de regreso al espacio y contribuir así a enfriar el planeta. Se han observado caídas en la temperatura de la tierra después de grandes erupciones volcánicas como el Monte Agung en Bali que hizo erupción en 1963, El Chichón (México) 1983, Ruiz (Colombia) 1985 y Pinatubo (Filipinas) 1991. Pero incluso para erupciones importantes, la ceniza las nubes permanecen solo por períodos relativamente cortos. [3] También se ha teorizado que el rápido cambio climático actual puede aumentar la actividad volcánica. [11]
Estelas y nubes
Un estudio teorizó que las estelas de las aeronaves (también llamadas estelas de vapor) están implicadas en el enfriamiento regional, pero el flujo constante de tráfico aéreo anteriormente significaba que esto no podía ser probado. El cierre casi total del tráfico aéreo civil durante los tres días posteriores a los ataques del 11 de septiembre de 2001 brindó una oportunidad única para observar el clima de los Estados Unidos ausente del efecto de las estelas de condensación. Durante este período, se observó un aumento en la variación de temperatura diurna de 1.1 ° C (1.8 ° F) en algunas partes de los EE. UU., Es decir, las estelas de las aeronaves pueden haber estado elevando las temperaturas nocturnas y / o bajando las temperaturas diurnas mucho más de lo que se pensaba anteriormente. [6] Sin embargo, un estudio de seguimiento atribuyó la nubosidad al cambio de temperatura. Los autores escribieron: "Las variaciones en la alta nubosidad, incluidas las estelas de condensación y los cirros inducidos por las estelas de condensación, contribuyen débilmente a los cambios en el rango de temperatura diurna, que se rige principalmente por nubes de menor altitud, vientos y humedad". [12]
Reversión reciente de la tendencia
Wild et al. , usando mediciones sobre tierra, reportan un aumento de brillo desde 1990, [13] [14] [15] y Pinker et al. [16] encontró que continuaba un ligero oscurecimiento sobre la tierra mientras que el brillo se producía sobre el océano. [17] Por lo tanto, sobre la superficie terrestre, Wild et al. y Pinker et al. discrepar. Un estudio basado en satélites patrocinado por la NASA en 2007 arroja luz sobre las desconcertantes observaciones de otros científicos de que la cantidad de luz solar que llega a la superficie de la Tierra había disminuido constantemente en las últimas décadas, comenzó a revertirse alrededor de 1990. Este cambio de una tendencia de "atenuación global" a una La tendencia de "brillo" ocurrió justo cuando los niveles globales de aerosoles comenzaron a disminuir. [3] [18]
Es probable que al menos parte de este cambio, particularmente en Europa, se deba a la disminución de la contaminación del aire. La mayoría de los gobiernos de las naciones desarrolladas han tomado medidas para reducir los aerosoles liberados a la atmósfera, lo que ayuda a reducir el oscurecimiento global. [19]
Los aerosoles de sulfato han disminuido significativamente desde 1970 con la Ley de Aire Limpio en los Estados Unidos y políticas similares en Europa. La Ley de Aire Limpio se fortaleció en 1977 y 1990. Según la EPA , de 1970 a 2005, las emisiones totales de los seis principales contaminantes del aire, incluidas las PM, se redujeron en un 53% en los EE. UU. En 1975, los efectos enmascarados de los gases de efecto invernadero atrapados finalmente comenzaron a surgir y han dominado desde entonces. [20]
La Red de Radiación de Superficie de Línea de Base (BSRN) ha estado recopilando mediciones de superficie. BSRN se inició a principios de la década de 1990 y actualizó los archivos en este momento. El análisis de datos recientes revela que la superficie del planeta se ha iluminado en aproximadamente un 4% en la última década. La tendencia al aumento se ve corroborada por otros datos, incluidos los análisis de satélites. [21]
Relación con el calentamiento global
Algunos científicos ahora consideran que los efectos del oscurecimiento global han enmascarado significativamente el efecto del calentamiento global y que, por lo tanto, resolver el oscurecimiento global puede conducir a aumentos en el futuro aumento de la temperatura. [22] [23] Según Beate Liepert, "Vivíamos en un mundo de calentamiento global más un oscurecimiento global y ahora estamos eliminando el oscurecimiento global. Así que terminamos con el calentamiento global del mundo, que será mucho peor de lo que pensábamos. hará mucho más calor ". [24] La magnitud de este efecto de enmascaramiento es uno de los problemas centrales del cambio climático actual con implicaciones significativas para los cambios climáticos futuros y las respuestas políticas al calentamiento global. [23]
También se han estudiado las interacciones entre las dos teorías para la modificación del clima, ya que el calentamiento global y el oscurecimiento global no son mutuamente excluyentes ni contradictorios. En un artículo publicado el 8 de marzo de 2005 en Geophysical Research Letters de la American Geophysical Union, un equipo de investigación dirigido por Anastasia Romanou del Departamento de Física Aplicada y Matemáticas de la Universidad de Columbia, Nueva York, también mostró que las fuerzas aparentemente opuestas del calentamiento global y global la atenuación puede ocurrir al mismo tiempo. [25] El oscurecimiento global interactúa con el calentamiento global al bloquear la luz solar que de otro modo causaría la evaporación y las partículas se unen a las gotas de agua. El vapor de agua es el principal gas de efecto invernadero. Por otro lado, el oscurecimiento global se ve afectado por la evaporación y la lluvia. La lluvia tiene el efecto de limpiar los cielos contaminados.
Se ha descubierto que las nubes marrones amplifican el calentamiento global según Veerabhadran Ramanathan, químico atmosférico de la Institución Scripps de Oceanografía en La Jolla, California. "El pensamiento convencional es que las nubes marrones han enmascarado hasta el 50 por ciento del calentamiento global por los gases de efecto invernadero a través del llamado oscurecimiento global ... Si bien esto es cierto a nivel mundial, este estudio revela que en el sur y este de Asia, las partículas de hollín en de hecho, las nubes marrones están amplificando la tendencia al calentamiento atmosférico causada por los gases de efecto invernadero hasta en un 50 por ciento ". [26]
Relación con el ciclo hidrológico
La contaminación producida por los seres humanos puede estar debilitando gravemente el ciclo del agua de la Tierra, reduciendo las lluvias y amenazando los suministros de agua dulce. Un estudio de 2001 realizado por investigadores de la Institución de Oceanografía Scripps sugiere que pequeñas partículas de hollín y otros contaminantes tienen un efecto significativo en el ciclo hidrológico. Según Veerabhadran Ramanathan , "la energía para el ciclo hidrológico proviene de la luz solar. A medida que la luz solar calienta el océano, el agua se escapa a la atmósfera y cae en forma de lluvia. Por lo tanto, a medida que los aerosoles reducen la luz solar en grandes cantidades, pueden estar girando por las aguas hidrológicas ciclo del planeta ". [27]
Los cambios a gran escala en los patrones climáticos también pueden haber sido causados por el oscurecimiento global. Los modeladores del clima sugieren especulativamente que esta reducción de la radiación solar en la superficie puede haber llevado al fracaso del monzón en el África subsahariana durante las décadas de 1970 y 1980, junto con las hambrunas asociadas , como la sequía del Sahel , causada por el enfriamiento de la contaminación del hemisferio norte. el Atlántico . [28] Debido a esto, es posible que el cinturón de lluvia tropical no se haya elevado a sus latitudes septentrionales, lo que provocó la ausencia de lluvias estacionales. Esta afirmación no es universalmente aceptada y es muy difícil de probar. Sin embargo, un estudio chino de 2009 de 50 años de datos continuos encontró que, aunque la mayoría de las partes del este de China no vieron cambios significativos en la cantidad de agua contenida en la atmósfera, las lluvias ligeras habían disminuido. [5] Luego, los investigadores modelaron el efecto de los aerosoles y también concluyeron que el efecto general era que las gotas de agua en casos contaminados son hasta un 50 por ciento más pequeñas que en cielos prístinos. Llegaron a la conclusión de que un tamaño más pequeño impide la formación de nubes de lluvia y que la lluvia ligera es beneficiosa para la agricultura. Este fue un efecto diferente a la reducción de la irradiancia solar, pero sigue siendo un resultado directo de la presencia de aerosoles.
El estudio de 2001 realizado por investigadores de la Institución de Oceanografía Scripps concluyó que el desequilibrio entre el oscurecimiento global y el calentamiento global en la superficie conduce a flujos de calor turbulentos más débiles a la atmósfera. Esto significa que la evaporación globalmente reducida y, por lo tanto, la precipitación ocurre en un mundo más oscuro y cálido, lo que en última instancia podría conducir a una atmósfera más húmeda en la que llueva menos. [29]
Una forma natural de efecto de atenuación ambiental a gran escala sobre el desarrollo de ciclones tropicales se origina en el polvo del desierto del Sahara , cuando la arena a la deriva y el aire cargado de partículas minerales se mueve sobre el Océano Atlántico . Las partículas reflejan y absorben la luz solar, menos rayos solares llegan a las capas superficiales de la Tierra, lo que resulta en temperaturas más frías del agua y de la superficie terrestre, y también menos formación de nubes, lo que posteriormente amortigua el desarrollo de huracanes. [30]
Posible uso para mitigar el calentamiento global
Algunos científicos han sugerido el uso de aerosoles para evitar los efectos del calentamiento global como una medida de geoingeniería de emergencia . [31] En 1974, Mikhail Budyko sugirió que si el calentamiento global se convertía en un problema, el planeta podría enfriarse quemando azufre en la estratosfera, lo que crearía una neblina. [32] [33] Un aumento en el albedo planetario de sólo un 0,5 por ciento es suficiente para reducir a la mitad el efecto de una duplicación del CO 2 . [34]
La solución más simple sería simplemente emitir más sulfatos, que terminarían en la troposfera , la parte más baja de la atmósfera. Si se hiciera esto, la Tierra aún enfrentaría muchos problemas, como:
- El uso de sulfatos causa problemas ambientales como la lluvia ácida [35]
- El uso de negro de humo causa problemas de salud humana [35]
- La atenuación causa problemas ecológicos, como cambios en los patrones de evaporación y lluvia [35].
- Las sequías y / o el aumento de las precipitaciones causan problemas para la agricultura [35]
- El aerosol tiene una vida útil relativamente corta [35]
La solución recomendada es transportar sulfatos a la siguiente capa superior de la atmósfera: la estratosfera . Los aerosoles en la estratosfera duran años en lugar de semanas, por lo que solo se necesitaría una cantidad relativamente menor (aunque todavía grande) de emisiones de sulfato y los efectos secundarios serían menores. Esto requeriría desarrollar una forma eficiente de transportar grandes cantidades de gases a la estratosfera, muchos de los cuales se han propuesto, aunque se sabe que ninguno es efectivo o económicamente viable. [36]
En una publicación de blog, Gavin Schmidt afirmó que "las ideas de que deberíamos aumentar las emisiones de aerosoles para contrarrestar el calentamiento global se han descrito como un ' trato fáustico ' porque eso implicaría una cantidad cada vez mayor de emisiones para igualar el gas de efecto invernadero acumulado en el atmósfera, con costos monetarios y de salud cada vez mayores ". [37]
Investigar
A finales de la década de 1960, Mikhail Ivanovich Budyko trabajó con modelos climáticos de equilibrio energético bidimensionales simples para investigar la reflectividad del hielo. [38] Descubrió que la retroalimentación del albedo del hielo creaba un ciclo de retroalimentación positiva en el sistema climático de la Tierra. Cuanta más nieve y hielo, más radiación solar se refleja en el espacio y, por lo tanto, la Tierra más fría crece y más nieva. Otros estudios encontraron que la contaminación o la erupción de un volcán podrían provocar el inicio de una edad de hielo. [39] [40]
En la década de 1980, Atsumu Ohmura , investigador de geografía del Instituto Federal Suizo de Tecnología , descubrió que la radiación solar que golpea la superficie de la Tierra había disminuido en más del 10% durante las tres décadas anteriores. Sus hallazgos parecían contradecir el calentamiento global : la temperatura global había estado aumentando en general desde los años 70. Menos luz que llega a la tierra parece significar que debería enfriarse. [41] Pronto le siguieron otros: Viivi Russak en 1990 "Tendencias de la radiación solar, nubosidad y transparencia atmosférica durante las últimas décadas en Estonia", [42] y Beate Liepert en 1994 "Radiación solar en Alemania - Tendencias observadas y una evaluación de sus causas ". [43] También se ha observado oscurecimiento en sitios de toda la ex Unión Soviética. [44] Gerry Stanhill, que estudió estas disminuciones en todo el mundo en muchos artículos, acuñó el término "atenuación global". [45]
Una investigación independiente en Israel y los Países Bajos a finales de la década de 1980 mostró una aparente reducción en la cantidad de luz solar, [13] a pesar de la evidencia generalizada de que el clima se estaba volviendo más cálido. La tasa de atenuación varía en todo el mundo, pero se estima, en promedio, entre un 2% y un 3% por década. La tendencia se revirtió a principios de la década de 1990. [1] Es difícil realizar una medición precisa, debido a la dificultad de calibrar con precisión los instrumentos utilizados y al problema de la cobertura espacial. No obstante, es casi seguro que el efecto esté presente.
El efecto (2–3%, como arriba) se debe a cambios en la atmósfera de la Tierra; el valor de la radiación solar en la parte superior de la atmósfera no ha cambiado en más de una fracción de esta cantidad. [46]
El efecto varía mucho a lo largo del planeta, pero las estimaciones del valor promedio de la superficie terrestre son:
- 5,3% (9 W / m 2 ); durante 1958-1985 (Stanhill y Moreshet, 1992) [45]
- 2% / década durante 1964–93 (Gilgen et al. , 1998) [47]
- 2,7% / década (total 20 W / m 2 ); hasta 2000 (Stanhill y Cohen, 2001) [48]
- 4% durante 1961–90 (Liepert 2002) [49]
Tenga en cuenta que estos números son para la superficie terrestre y no son realmente un promedio global. Si el oscurecimiento (o el brillo) se produjo sobre el océano ha sido un poco desconocido, aunque una medida específica midió los efectos a unas 400 millas (643,7 km) desde la India sobre el Océano Índico hacia las Islas Maldivas. Es probable que los efectos regionales dominen, pero no se limiten estrictamente a la superficie terrestre, y los efectos serán impulsados por la circulación de aire regional. Una revisión de 2009 de Wild et al. [50] encontró que la variación generalizada en los efectos regionales y de tiempo. Hubo brillo solar más allá del 2000 en numerosas estaciones en Europa, Estados Unidos y Corea. El brillo observado en sitios en la Antártida durante la década de 1990, influenciado por la recuperación de la erupción volcánica del Monte Pinatubo en 1991, se desvanece después del 2000. La tendencia al brillo también parece estabilizarse en sitios en Japón. En China, hay indicios de un renovado debilitamiento, después de la estabilización en la década de 1990. También se observa una continuación de la atenuación duradera en los sitios de la India. En general, los datos disponibles sugieren la continuación del brillo más allá del año 2000 en numerosos lugares, aunque menos pronunciado y coherente que durante la década de 1990, con más regiones sin cambios o disminuciones claros. Por lo tanto, a nivel mundial, el calentamiento por efecto invernadero después de 2000 puede estar menos modulado por las variaciones solares superficiales que en décadas anteriores. Las mayores reducciones se encuentran en las latitudes medias del hemisferio norte. [51] La luz visible y la radiación infrarroja parecen ser las más afectadas en lugar de la parte ultravioleta del espectro. [52]
Ver también
- Nube antropogénica
- Nube marrón asiática
- Teoría de la conspiración de estelas químicas
- Impacto ambiental de la aviación
- Refrigeración global
- Invierno nuclear
- Barco pistas
- Tierra bola de nieve
- Inyección de aerosol estratosférico
- Grabadoras de sol
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enlaces externos
- Proyecto Global de Climatología de Aerosoles