3. Los gases de efecto invernadero

En este tercer texto de la serie hablaremos de los gases de efecto Invernadero (GEI), que son los que catalizan parte del vital calentamiento de la atmósfera terrestre, ya veremos cómo. Los GEI son esencialmente el vapor de agua (H2O), el dióxido de carbono (CO2), el metano (CH4), el óxido nitroso (NO2), los hidrofluorocarbonos y perfluorocarbonos y el hexafluoruro de azufre (SF6), si bien uno de ellos (los clorofluorocarbonos) es en realidad toda una familia de distintos gases. De entre los GEI, los más importantes son dos: el vapor de agua y el CO2 o dióxido de carbono. Del primero apenas se habla y del segundo se hace sin parar. ¿Es ese un comportamiento científicamente razonable? Vamos a verlo.

• El efecto invernadero

La atmósfera de la Tierra está compuesta por gases, unos en cantidades fijas y otros en cantidades variables. Entre los primeros hay un 78,084% (por volumen) de nitrógeno, un 20,946% de oxígeno y un 0.934% de argón. Ninguno de ellos es un gas de efecto invernadero. Entre los tres suman el 99.964% de la atmósfera.

https://www.ambientum.com/enciclopedia_medioambiental/atmosfera/composicion-de-la-atmosfera.asp

Además de los gases fundamentales, podemos encontrar en la atmósfera los llamados Gases de Efecto Invernadero (GEI), presentes en forma de trazas. Son el vapor de agua (H20), el dióxido de carbono (CO2), el metano (CH4), el óxido nitroso (NO2), los hidrofluorocarbonos, los perfluorocarbonos y el hexafluoruro de azufre (SF6).

Veamos cómo opera el llamado efecto invernadero. La energía solar de onda corta entra en la atmósfera terrestre y llega a la superficie. Parte es absorbida y parte es reflejada de vuelta hacia el espacio, esta vez en forma de ondas largas. Y esas ondas largas son retenidas por los GEI, que actúan como si fueran mantas, preservando el calor[1]. Así, esa radiación de longitud de onda larga calienta la atmósfera. Ese es el mecanismo conocido como “efecto invernadero”, operando de manera análoga a como si la Tierra se hallara dentro de un gigantesco invernadero^[2], constituido por los GEI en lugar de por cristales.

Esa es la clave: los GEI absorben parte de una radiación que, de otra manera, desaparecería. Con ello, incrementan la temperatura global. El efecto invernadero contribuye al calentamiento con 153 Watios/m². De éstos, 150 W corresponden al vapor de agua y los 3 W restantes al agregado de CO2, metano y los otros gases mencionados más arriba.

El más abundante de los GEI, con mucho y a gran distancia del siguiente, es el vapor de agua, seguido por el CO2 y el metano y otros. No obstante, esa abundancia de cada gas, medida en volumen, no explica por sí sola el forzamiento, es decir, la capacidad de calentar la atmósfera de cada molécula de cada GEI, pues no todos los gases tienen el mismo potencial de calentamiento. El factor multiplicador del CO2 es 1, en tanto el del metano es 28 y el del óxido nitroso es 300.

En este primer cuadro refleja cómo cada GEI contribuye al calentamiento registrado. Ambos son del Departamento de Energía de los Estados Unidos. Su contenido está traducido al español por el autor. Son datos. Con ellos hay que trabajar.

Cuadro 1

U.S. Department of Energy, (October, 2000) 

Papel de los GEI atmosféricos (naturales y antropogénicos) como % de su contribución relativa al efecto invernadero

Esto es lo que hay. Es evidente que el CO2 se puede considerar un alfeñique en términos de presencia en la atmósfera[3] y de capacidad para caldearla.

¿Qué ocurre en el relato predominante, sin embargo? El relato impone desde altas instancias nacionales e internacionales la hipótesis del calentamiento global antropogénico, en su acrónimo inglés AGW[4]. Es la doctrina[5] canónica. Afirma que las emisiones humanas de gases de efecto invernadero (GEI), sobre todo dióxido de carbono (CO2), metano y óxido nitroso, están causando un incremento catastrófico de temperaturas en la atmósfera terrestre. Del vapor de agua nada dicen. Y entonces se producen cuadros como éste:

CUADRO 2

 GEI más importantes (excepto vapor de agua) U.S. Department of

Energy, (October, 2000)

Como ven, la diferencia entre tomar en consideración al vapor de agua o no hacerlo altera fundamentalmente la comprensión del fenómeno del efecto invernadero.

Vayamos ahora a la procedencia del CO2. El origen real del CO2 está claro y se encuentra establecido desde hace mucho tiempo. Hay que repetirlo constantemente: de todo el CO2 existente, el CO2 de origen humano es el 2, 9% del total. No es despreciable, pero es muy inferior al de origen natural, que lógicamente tiene que ser (y es) el 97,1% del total. Es lo que afirma este cuadro del IPCC datado en 2001.

Este dato es esencial, porque desmonta de raíz las pretensiones de que es el CO2 antropogénico el que genera calentamiento.  Con independencia de cuánto calentamiento produzca, cosa que luego veremos, el de origen humano sería el 3% del total.

• El vapor de agua

El principal GEI, el vapor de agua (H2O), juega en su propia liga. Su porcentaje en la atmósfera varía en función de la altitud y la temperatura. A baja altura y 30°C, sobre el mar, puede alcanzar el 4,35%. A gran altura y – 10°C, su valor es casi cero. Se estima que su porcentaje medio en la atmósfera se halla entre un 1% y un 2%.

Como es menos denso que el aire, asciende hasta que se condensa y forma nubes. En un momento dado, dependiendo de varias circunstancias, cae sobre tierras y aguas en forma de precipitación.

El vapor de agua es un GEI muy potente, con gran efecto radiativo^[6]. En los trópicos y sobre los océanos, donde su concentración es alta, actúa poderosamente. Sobre las masas de tierra y en latitudes altas, su capacidad es mínima. En general, los científicos reconocen cada vez más la importancia del vapor de agua en el clima. Para algunos concretos, como en el caso de Wallace Broecker^[7], gran parte del calentamiento de los últimos 10.000 años se puede deber a incrementos en la concentración de vapor de agua en la atmósfera en nuestro actual período interglacial.

Para sintetizar el funcionamiento del vapor de agua, veamos en un gráfico (magnífico[8]) el funcionamiento del ciclo del agua. Es el agua la que mueve el clima.

https://descargas.intef.es/cedec/proyectoedia/biologia_geologia/contenidos/investigando_la_hidrosfera/el_agua_en_continuo_movimiento.html

Me permito acompañar el gráfico en español que acaban de ver con este otro en inglés. Transmiten informaciones complementarias y puede ser de utilidad disponer de ambos.

https://descargas.intef.es/cedec/proyectoedia/biologia_geologia/contenidos/investigando_la_hidrosfera/el_agua_en_continuo_movimiento.html

• El dióxido de carbono o CO2 y los demás GEIs distintos del vapor de agua

El CO2 es un gas incoloro, inodoro, insípido, incombustible y no tóxico. En 2023, el dióxido de carbono (CO₂) ocupa el 0.0424%^[9] de la atmósfera. Está mejor distribuido que el vapor de agua.

Las emisiones humanas de CO₂ constituyen apenas el 3% del total de emisiones de CO2 a la atmósfera. El resto (97,1%) procede de fuentes naturales: océanos (ahí está el 93% de todo el CO2), respiración de animales y bacterias, volcanes y descomposición y/o quema de plantas o combustibles fósiles. De acuerdo con datos de la EPA^[10] referidos a la década de los años 90, las emisiones procedentes de la quema de combustibles fósiles supusieron el 3% del total emitido a la atmósfera. De ese 3%, el 50% fue absorbido por el entorno ambiental, es decir, los océanos, las plantas y las algas. Es lógico: recordemos que el CO2 es un fertilizante.

Mucho se habla de las 424 ppm de CO₂ que están en este momento presentes en la atmósfera. Pongamos esto en perspectiva: eso es el 0,0424% de la atmósfera. Se sabe que las concentraciones atmosféricas de CO₂ en el pasado geológico fueron muchísimo mayores de lo que son hoy en día, lo que hizo que la vida prevaleciera con fuerza. Por lo demás, el CO2 se ha incrementado a una tasa superior durante este Siglo XXI que en la última parte del Siglo XX (2,1 ppm/año frente a 1,5 ppm/año), pero las temperaturas no han ido a la par (0,0165°C/año frente a 0,0188°C/año). Ese tipo de contradicciones no las resuelve la teoría del AGW … porque no puede.

Según la Scripps Institution of Oceanography, el gráfico que ven a continuación está formado con los datos mensuales de concentración de dióxido de carbono en la atmósfera de Mauna Loa^[11] desde 1958. Las cifras corresponden a la concentración mensual del mes de junio de los años terminados en 0 y en 5. El conjunto es la llamada Keeling curve^[12], ampliamente conocida en esta u otra configuración.

Curva de Keeling, que muestra el incremento del CO2 desde 1958 (Observatorio de Mauna Loa, Hawái)

https://es.euronews.com/green/2021/06/09/el-nivel-de-co2-alcanza-maximos-historicos-en-el-observatorio-de-mauna-loa-en-hawai

En este sentido, cabe traer a colación este estudio de la NASA^[13], que proporciona evidencia satelital de que las regiones tropicales de la Tierra fueron la causa de los mayores incrementos anuales en las concentraciones de CO2 experimentadas en los últimos 2.000 años[14].

Ya hemos visto que el efecto invernadero contribuye al calentamiento con 153 W/m². De éstos, 150 W corresponden al vapor de agua y 3 W a la suma de CO2, metano y otros GEI. Además, sólo una pequeñísima parte del CO2 es antropogénico. ¿De verdad es el CO2 de origen humano^[15] (precisemos: de origen chino, sobre todo) el responsable de algún calentamiento de la atmósfera? Vean el gráfico a continuación.[16] Creo que no es preciso explicarlo con muchas palabras porque es bastante claro, pero algo les avanzaré, no obstante.

El gráfico propiamente dicho contabiliza el impacto o influencia del CO2 sobre la temperatura (su forzamiento) y sus efectos. En ordenadas vemos las temperaturas en grados centígrados. En abscisas, la concentración de CO2 en la atmósfera (partes por millón).

Con porcentajes (ppm) inferiores a 150, las plantas mueren[17], y nosotros con ellas. Entre 150 y 200 ppm, la situación de la vegetación es mala, pero las plantas no mueren[18]. Esto pone de relieve una vez más que el CO2 NO ES un gas contaminante.

Hay cuatro líneas verticales de puntos. Las tres primeras indican el CO2 prevaleciente en determinados momentos históricos. La cuarta, situada en 820 ppm, refleja el incremento del 100 % sobre el nivel prevaleciente en 2020, que era de 410 ppm. Su idea es hacer visible cuánto se incrementaría la temperatura al duplicarse el porcentaje de CO2 en la atmósfera[19]. De camino a ese punto, la curva[20] va siguiendo una trayectoria progresivamente decreciente. Lo hace para representar gráficamente la disminución logarítmica del calentamiento atmosférico por CO2[21].

Vaya por delante que la disminución logarítmica opera reduciendo los incrementos de temperaturas que se derivan de idénticos crecimientos sucesivos de CO2. Dicho de otra forma, cuanto más crece el CO2, menor es el incremento de temperatura que de ello se deriva. En la curva se puede apreciar.

Y ya con cifras, cuando el CO2 atmosférico se duplique[22], la temperatura de la Tierra debido al efecto del CO2 NO SE DUPLICARÁ, sino que se elevará tan sólo en 0,35°C. No tema el lector que se vaya a producir una ebullición, como gustaba declarar enfáticamente el secretario general de Naciones Unidas en agosto de 2023.

(https://edmhdotme.wordpress.com/the-diminishing-effect-of-increasing-concentrations-of-atmospheric-carbon-dioxide-on-temperature/ )

Por todo lo visto, los incrementos de CO2 en la atmósfera, por fuertes y prolongados que sean, sólo pueden inducir un pequeño nivel de calentamiento adicional, que en todo caso no es nada catastrófico ni peligroso. Esto no es nuevo. Uno de los científicos más conocidos en este ámbito, Knut Ångström^[23], realizó en 1900 un famoso experimento del que obtuvo un resultado concluyente: doblar el CO2 atmosférico no dobla, ni mucho menos, la temperatura. Lo hace de manera muy menor[24].

Mas no sólo es eso. Por el lado asertivo, el porcentaje óptimo para el crecimiento de las plantas está en torno a las 1000 ppm, nivel que se ha mantenido en el tiempo a lo largo de los pasados 300 millones de años. Lo suyo es esperar alcanzar un nivel similar, en la seguridad de que no va a repercutir en las temperaturas.

Para terminar con esta tercera entrega, hagamos un pequeño resumen de los demás gases de efecto invernadero, ya mencionados al principio de este artículo[25]. El metano (CH4) ocupa el 0.0001785% aproximadamente (en porcentaje variable) de la atmósfera. Además, ese es un valor medio, porque se distribuye irregularmente: sobre áreas pantanosas con mucha vegetación y en zonas de granjas pecuarias, llega a tener un porcentaje más alto, pero en general, su peso relativo se aproxima a cero. El metano es muy reactivo, pero por otro lado desaparece rápidamente: permanece en la atmósfera unos 9 años. La concentración de metano en la atmósfera, como hemos visto, alcanzaba las 1,785 ppmm a finales de 2019. Pero como su potencial de forzamiento es 28 veces mayor que el del dióxido de carbono, su capacidad de calentamiento es considerable. Luego, el 90% del metano se oxida o se destruye en la baja atmósfera, al reaccionar con radicales hidroxilo. El resto se destruye en el suelo y en la troposfera.

El óxido nitroso (N2O)[26] ha sido bastante recientemente incorporado al elenco de los GEI relevantes por el IPCC[27]. Es un gas procedente sobre todo de procesos de agricultura intensiva^[28] (70% del total) sobre todo en China e India, así como de la quema de combustibles fósiles, de biomasa, de la utilización de fertilizantes nitrogenados y de la deforestación en general. Adicionalmente surge de procesos biológicos de suelos y océanos y de la desnitrificación del estiércol en los suelos. También puede proceder de fenómenos tormentosos y de erupciones volcánicas.

Su concentración en la atmósfera es mínima (0.0000331% en 2018[29]), pero es un GEI muy reactivo^[30]. Es destruido rápidamente en la alta atmósfera por la radiación solar, pero en la baja atmósfera, su permanencia media es de 116 años. Es extremadamente versátil. Sobre ese gas, la información procedente del IPCC es contradictoria. En la página 468 del WG1 AR5, el IPCC admite que el N2O incrementa la absorción del CO2 (sobre todo a través del crecimiento de las plantas), es decir, que reduce el efecto invernadero. También se comenta con frecuencia su capacidad para destruir la capa de ozono.

Pues con esto, ya les he presentado brevemente a los gases de la atmósfera, distintos del vapor de agua, que tienen capacidad de calentarla.

Conclusiones:

Ya conocemos los principales gases de efecto invernadero o GEI. El más prevaleciente y más relevante de todos ellos, con diferencia, es el vapor de agua. A gran distancia le siguen el dióxido de carbono o CO2, el metano y el óxido nitroso. Tanto el vapor de agua (H20) como el CO2 son muy predominantemente de origen natural, cosa que en el caso del vapor de agua lo es casi en su totalidad. Sin embargo, se hace hincapié sólo en el CO2 y en su origen antropogénico que, según datos del IPCC de 2001, es sólo el 2,9% del total.

Sea cual sea su origen, la capacidad de calentamiento del CO2 ha alcanzado prácticamente su límite máximo, lo que genera una situación de gran optimismo: las temperaturas apenas subirán por su causa, no importa cuánto se eleve su porcentaje en la atmósfera, pero la producción vegetal se multiplicará, en beneficio de todos.

[1] De no ser por los GEI, la temperatura media de la superficie terrestre sería 33°C más baja. Con ellos es de 13,9°C.

[2] Es bien conocido que el efecto invernadero es el que posibilita la vida en la Tierra; como ya hemos visto, de no haber atmósfera y, por tanto, de no existir ese efecto invernadero, la temperatura media anual seria de – 19°C. Sin el efecto invernadero, el planeta estaría helado y sería inhabitable.

[3] En términos absolutos y relativos: el CO2 está presente con 424 partes por millón de unidades, un porcentaje muy menor.

[4] Anthropogenic Global Warming.

[5] ¡Doctrina!¡en materia científica!

[6] Es decir, que emite radiaciones, que irradia calor sometido a influjos externos.

[7] Dr. Wallace Broecker, geoquímico en el Columbia’s Lamont-Doherty Earth Observatory: » sólo puedo ver un elemento en el sistema climático capaz de generar estos rápidos cambios globales, es decir, cambios en la atmósfera tropical que conducen a cambios en el inventario del GEI más poderoso de la Tierra: el vapor de agua”.

[8] A pesar de algunos errores mínimos de traducción.

[9] Esa es la concentración de CO2 en la atmósfera.

[10] Environmental Protection Agency de los EE. UU.

[11] El Observatorio de Mauna Loa se encuentra en la cara norte del volcán activo Mauna Loa en la isla más grande del archipiélago de Hawái. Se yergue a 3.397 metros sobre el nivel del mar. Sus condiciones (aire limpio, ubicación remota e influencias mínimas de vegetación y actividad humana) son aparentemente idóneas. Su objetivo es desarrollar mediciones continuas, que puedan ofrecer un valor histórico. Eso sí, los satélites realizan esa función con mucha mayor precisión en nuestros días.

[12] La curva de Keeling es una gráfica que muestra los cambios en la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera desde 1958. Se basa en las mediciones incesantes tomadas en Mauna Loa bajo la supervisión de Charles David Keeling. De ahí su nombre.

[13] https://www.nasa.gov/press-release/nasa-pinpoints-cause-of-earth-s-recent-record-carbon-dioxide-spike

[14] Aunque el lector puede verlo en el enlace inmediato anterior, copiopego y traduzco lo esencial: en 2015 y 2016, el satélite OCO-2 registró incrementos de CO2 atmosférico 50 % superiores a la media observada con antelación. La National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) llegó a las mismas conclusiones. Ese aumento fue de 3 partes por millón de CO2 por año. Antes, la media había sido de cerca de 2 partes por millón. Esos incrementos récord tuvieron lugar aunque las emisiones antropogénicas en 2015-16 fueron aproximadamente las mismas.

[15] Decir ”origen humano” es eufemístico y desorientador. El mayor emisor del mundo es la RP China, seguido de los EE. UU., que cederán en breve su lugar a la India. Si el responsable de algo debe pagar por ello, aquí hay un problema con China. Otro problema más, en realidad.

[16] https://edmhdotme.wordpress.com/the-diminishing-effect-of-increasing-concentrations-of-atmospheric-carbon-dioxide-on-temperature/

[17] La columna en color gris ilustra ese hecho.

[18] Hace 18.000 años, durante el punto álgido de la más reciente glaciación, el nivel de CO2 cayó al nivel más bajo nunca registrado, 180 ppm, muy peligroso para las plantas que, como ya sabemos, por debajo de 150 ppm mueren.

[19] Ese es el concepto de sensitividad, pero no nos hace falta desarrollarlo ahora.

[20] Que inicialmente es negra, luego verde oscuro y después verde progresivamente más claro.

[21] Que es precisamente la traducción del título del gráfico.

[22] Cosa que se estima acontecerá en torno al año 2170, es decir, dentro de 147 años.

[23] Knut Johan Ångström (1857–1910) fue un científico sueco, miembro de la Real Academia sueca de Ciencias en 1893. Investigó la radiación del sol, las emisiones terrestres nocturnas y su absorción por la atmósfera terrestre.

[24] Svante Arrhenius (1859-1927), asimismo sueco, premio Nobel de Química, pero un gran investigador científico en Física asimismo, era de otra opinión, más en línea con los planteamientos alarmistas de hoy en día. Arrhenius fue el primero en utilizar los principios de la química física para calcular en qué medida el aumento de dióxido de carbono en la atmósfera contribuía al alza de temperaturas en la Tierra.

[25] No de todos. Los CFCs y el hexafluoruro de azufre, o tienen su lugar en otras entregas, o son técnicamente despreciables.

[26] El N2O es un gas volátil, incoloro, de olor dulce y algo tóxico. En las personas provoca alucinaciones y un notable estado de euforia, por lo que ha sido utilizado como droga.

[27] Tiene sentido. Está provocado por el hombre, que para el IPCC es el principal responsable del calentamiento de la atmósfera.

[28] Los responsables son procesos microbianos en el suelo. Un favorecedor de estos procesos es el nitrógeno, que se utiliza en forma de abono.

[29] La búsqueda de datos más actualizados se ha revelado inútil.

[30] Y por buenas razones: se trata del combustible de los cohetes espaciales. Es asimismo un aditivo para la gasolina. Tiene 300 veces el potencial de calentamiento del CO2.