Gases efecto invernadero (GEI)

La atmósfera de la tierra está compuesta principalmente de oxígeno y nitrógeno, ninguno de estos dos elementos juega un papel significativo en la realización del efecto invernadero, ya que ambos son esencialmente transparentes a la radiación terrestre. El efecto invernadero es sobre todo, una función de la concentración del vapor de agua, bióxido de carbono y otros gases atmosféricos que absorben la radiación terrestre que sale de la superficie de la Tierra (IPCC, 1996).

Los cambios en las concentraciones atmosféricas de estos gases de efecto invernadero pueden alterar el equilibrio de las transferencias de energía entre la atmósfera, el espacio, la tierra y los océanos (IPCC, 1996). Los aumentos en concentraciones de gas invernadero en la atmósfera producirá un forzamiento radiativo positivo (es decir, un

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aumento neto en la absorción de la energía que realiza la Tierra). Un cambio en el clima puede conducir a cambios en las concentraciones atmosféricas de un número de gases y de aerosoles radiativamente activos. Existen evidencias claras que las actividades humanas han afectado concentraciones, distribuciones y ciclos vitales de estos gases (IPCC, 1996).

El bióxido de carbono, el metano y el óxido nitroso se emiten, y son anulados continuamente de la atmósfera por procesos naturales en la Tierra. Las actividades antropogénicas, sin embargo, pueden causar cantidades adicionales de éstos y de otros gases invernadero que se emitirán o secuestraran, de tal modo que cambiarán sus concentraciones atmosféricas medias globales. Las actividades naturales como respiración de plantas o animales y los ciclos estacionales del crecimiento vegetal, y del decaimiento son ejemplos de los procesos que completan un ciclo solamente, el carbón o el nitrógeno entre la atmósfera y la biomasa orgánica. Los cambios climáticos que resultan de las actividades antropogénicas, pueden tener efectos positivos o negativos en la regeneración de los sistemas naturales (IPCC, 2001).

El Bióxido de carbono (CO2) en los aumentos en las concentraciones atmosféricas de

gases de efecto invernadero (GEI) alteran el balance de radiación de la Tierra y por lo tanto, el clima. Las concentraciones de CO2 en la atmósfera comenzaron a mediados del

siglo XX y se extendieron en los últimos años a otros gases bien mezclados y muy persistentes, como el metano.

En la atmósfera, el carbón existe predominante en su forma oxidada como CO2. El

bióxido de carbono atmosférico es parte de este ciclo de carbón global, y por lo tanto, su

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destino es una función compleja de procesos geoquímicos y biológicos. Las concentraciones del bióxido de carbono en la atmósfera aumentan aproximadamente 280 partes por millón de volumen (ppmv) en épocas pre-industriales 367 al ppmv en 1999, lo cual implica un aumento de 31% (IPCC, 2001).

El IPCC observa que "esta concentración no se ha excedido durante los últimos 420,000 años. El coeficiente de incremento en el excedente del último siglo es sin precedente, por lo menos durante los últimos 20,000 años". El IPCC indica que definitivamente "el actual aumento atmosférico del CO2 es causado por las emisiones antropogénicas de CO2"

(IPCC, 2001). La biomasa que se quema en el bosque y algunos procesos de producción no energéticas por ejemplo, la producción de cemento, también emiten cantidades notables de bióxido de carbono.

El IPCC indicó que "la cantidad creciente de bióxido de carbono (en la atmósfera) está conduciendo al cambio del clima y producirá, en promedio, el calentamiento global de la superficie de la Tierra debido a su realzado efecto invernadero, aunque la magnitud y el significado de los efectos no se resuelven completamente" (IPCC, 1996).

El Vapor de Agua (H2O) es el gas más abundante y más dominante de efecto

invernadero en la atmósfera. El vapor de agua no se mezcla, y es duradero en ésta variación espacial, y es a partir de 0 a 2% (IPCC, 1996). Además, el agua atmosférica puede existir en varios estados físicos incluyendo gaseoso, líquido, y el sólido. Las actividades humanas se cree, no han afectado directamente la concentración global media del vapor de agua; sin embargo, el forzamiento radiativo producido por las

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concentraciones crecientes de otros gases de efecto invernadero puede afectar indirectamente el ciclo hidrológico (IPCC, 1996).

El Metano (CH4) se produce sobre todo con la descomposición anaerobia de la materia

orgánica en sistemas biológicos. Los procesos agrícolas tales como cultivos de arroz, fermentación entérica de animales y la digestión en animales emiten CH4, al igual que la

descomposición de basuras sólidas municipales. El metano también se emite durante la producción y la distribución del gas natural y del petróleo, y se lanza como subproducto de la explotación hullera y de la combustión incompleta del combustible fósil. Las concentraciones atmosféricas del metano han aumentado en cerca de 150% desde épocas pre-industriales, aunque el coeficiente de incremento ha estado declinando. El IPCC ha estimado que levemente más de la mitad del flujo actual CH4 a la atmósfera es

antropogénico, de actividades humanas tales como agricultura, el uso y la disposición inútil (IPCC, 2001) del combustible fósil.

Las fuentes antropogénicas de emisiones de Óxido Nitroso (N2O) incluyen suelos

agrícolas, el uso de fertilizantes y abonos sintéticos; combustión de combustible fósil, especialmente de la combustión móvil; producción de ácido adípico (nilón) y nítrico; tratamiento de aguas residuales y combustión de la basura; y la quema de biomasa. La concentración atmosférica del óxido nitroso (N2O) ha aumentado en 16 por ciento desde

1750, de un valor pre industrial de (partes por billón) ppb cerca de 270 a 314 ppb en 1998, una concentración que no se ha excedido durante los mil años pasados. El óxido nitroso es quitado sobre todo de la atmósfera por la acción fotolítica de la luz del Sol en la estratosfera (IPCC, 2001).

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El Ozono (O3) está presente en dos capas, la estratosfera superior, en donde protege a

la Tierra de niveles dañinos de radiación ultravioleta, y en concentraciones más bajas en la troposfera, donde está el componente principal de la "niebla con humo fotoquímico antropogénico." Durante las dos décadas pasadas, las emisiones de la clorina antropogénica y los halocarbonos con bromo, tales como clorofluorocarbonos (CFCs), han agotado concentraciones estratosféricas del ozono. Esta pérdida de ozono en la estratosfera ha dado lugar al forzarmiento radiativo negativo, representando un efecto indirecto de emisiones antropogénicas de los compuestos de la clorina y del bromo (IPCC, 1996).

El último aumento en el ozono troposférico, que es también un gas efecto invernadero, se estima para proporcionar el tercer aumento más grande de forzamiento radiativo directo desde la era pre-industrial, detrás del CO2 y de CH4. El ozono troposferico se

produce de reacciones químicas complejas de los compuestos orgánicos volátiles que se mezclan con los óxidos del nitrógeno (NOx) en la presencia de la luz del Sol (IPCC, 2001).