Hombre Décimo - Ignacio de Miguel

Estudio científico de W. Happer y W. van Wijngaarden: El CO₂ está casi a niveles de saturación. Aunque duplicáramos o triplicáramos la cantidad, el efecto sobre el calentamiento sería muy pequeño. El efecto marginal de más CO2 en la atmósfera es mínimo comparado con el H2O. Los dos autores son reconocidos por su rigor técnico en espectroscopia y transferencia radiativa. Sus trabajos conjuntos (especialmente los de 2020–2023) son de los pocos que ofrecen cálculos línea-por-línea abiertos y reproducibles del forzamiento radiativo de los principales gases de efecto invernadero. Su estudio principal “Relative Potency of Greenhouse Molecules” (William A. van Wijngaarden y William Happer, 2021), fue publicado el 30 de marzo de 2021 en arXiv, la plataforma de Cornell University: arxiv.org/abs/2103.16465. PDF: arxiv.org/pdf/2103.16465. Ver más abajo los curriculums de los autores. Este paper analiza la potencia de los gases de efecto invernadero y sostiene que el forzamiento radiativo por molécula de los gases más comunes como el H₂O y el CO₂ está fuertemente suprimido debido a su saturación (sus altas concentraciones atmosféricas actuales). Señala que para los gases CO₂, N₂O o CH₄ aumentar su concentración tiene un efecto cada vez menor, y que duplicar sus concentraciones solo aumentaría el forzamiento total en unos pocos por ciento. El trabajo forma parte de un conjunto mayor de investigaciones de los autores y otros científicos que estudian las propiedades radiativas de los gases de efecto invernadero y sus efectos en el sistema climático terrestre. El gráfico de abajo es un buen compendio del estudio. Este post trata de dar una explicación de dicho gráfico para los no expertos: Significado del eje Horizontal: La Tierra desprende al espacio el calor que recibe del sol en forma de ondas infrarrojas. Estas ondas infrarrojas no tienen todas la misma longitud de onda, sino que están formadas por un espectro compuesto de miles de ondas infrarrojas con longitudes de onda diferentes. Cada “color” de ese espectro de infrarrojos tiene su propia longitud de onda. Eso es lo que marca el eje horizontal. Ondas infrarrojas de calor con longitudes de onda con frecuencias de 0 a 2500 cm⁻¹ (de longitudes de onda más altas a las más bajas). Significado del eje Vertical: Muestra el calor que emite la tierra según de qué longitud de onda infrarroja se trate. Explicación de las curvas de colores La CURVA AZUL en forma de campana muestra el calor que emitiría la superficie terrestre a 14/15 °C si la Tierra no tuviera atmosfera (ni oxígeno, ni nitrógeno, ni H2O, ni CO₂, ni nada). Esta curva azul no es plana porque la superficie de la Tierra (a temperatura ambiente, a unos 14/15 °C) no emite la misma cantidad de calor en todas las longitudes de onda. Emite según la ley de Planck (la ley que dice cómo emite radiación cualquier objeto caliente). Esta ley dice que un objeto a temperatura ambiente emite calor de la siguiente manera: - Emite muy poco calor en las longitudes de onda muy cortas (la de frecuencias muy altas, las que están en la parte derecha del gráfico, >1500–2000 cm⁻¹), y en las longitudes de onda muy largas (con frecuencias muy bajas, las de la parte izquierda del gráfico, cerca de 0–300 cm⁻¹). - Pero emite mucho calor en las longitudes de onda intermedias, entre 400–1000 cm⁻¹ (las que forman el pico de la campana). La Tierra por tanto a ~14/15 °C irradiaría al espacio casi todo el calor que recibe del Sol justo en la zona donde está el pico de la campana (400–1000 cm⁻¹). - Pero ahí es exactamente dónde entran en juego los principales gases de efecto invernadero (H2O, CO₂ y otros), que retienen en parte el calor. La LÍNEA NEGRA muestra la irradiación real de calor de la Tierra en la situación actual, con su atmósfera completa (con las ~420 ppm de CO₂ y todos los demás gases a sus concentraciones actuales). Esta curva dentada negra muestra una irradiación de calor también en forma de campana pero más baja que la AZUL (la que tendría si no hubiera atmósfera ni gases de efecto invernadero). - En concreto el CO₂ es más eficaz conteniendo la irradiación de calor precisamente en el centro de la campana, aproximadamente sobre las radiaciones infrarrojas en las longitudes de onda de 550–800 cm⁻¹. De ahí el valle profundo que se observa en la línea negra: poco de ese calor escapa directamente al espacio. La LÍNEA ROJA es lo que pasaría si duplicamos el CO₂ (del nivel actual de ~420 ppm a 840 ppm) y dejamos el resto de la atmosfera igual. - Se observa que la línea roja está mínimamente más baja que la línea negra en la zona del principal efecto del CO₂ (el rango mencionado de longitudes de onda entre 550 y 800 cm⁻¹), lo que significa que no por aumentar el CO2 aumentará significativamente su eficacia conteniendo el calor. La LÍNEA VERDE es lo que escaparía al espacio habiendo quitado TODO el CO₂ de la atmósfera y dejando solo el resto de la atmosfera, con los niveles normales de H2O, CH4, etc. OTRAS CONCLUSIONES DEL ESTUDIO • Forzamiento suprimido en gases abundantes: El artículo afirma que el forzamiento por molécula del vapor de agua (H₂O) y del dióxido de carbono (CO₂) está reducido en cuatro órdenes de magnitud debido a sus altas concentraciones atmosféricas. • Mayor potencia por molécula en gases poco abundantes: A pesar de estar presentes en cantidades mucho menores, gases como el ozono (O₃), el óxido nitroso (N₂O) y el metano (CH₄) tienen un forzamiento por molécula mucho mayor que el H₂O o el CO₂ en las concentraciones actuales. • Rendimientos decrecientes al aumentar concentraciones: Duplicar las concentraciones actuales de CO₂, N₂O o CH₄ solo aumenta el forzamiento total en unos pocos puntos porcentuales, un resultado que los autores atribuyen a la naturaleza logarítmica de la absorción de radiación. • Baja supresión en gases traza: En gases traza como el tetrafluoruro de carbono (CF₄) y el hexafluoruro de azufre (SF₆), el forzamiento por molécula está mucho menos suprimido porque sus concentraciones son extremadamente bajas. Resumen del perfil de los autores: William A. van Wijngaarden: Físico canadiense, profesor y exdecano del Departamento de Física y Astronomía de la York University (Toronto, Canadá). Especialista en física atómica, molecular y óptica, con más de 100 publicaciones en revistas de alto impacto. Es experto en espectroscopia de alta resolución y cálculos precisos de transferencia radiativa en atmósferas planetarias. Desde hace años colabora con William Happer en el estudio detallado (línea por línea) de la absorción infrarroja de los gases de efecto invernadero. Su trabajo se caracteriza por el uso de los códigos radiativos más precisos disponibles (HITRAN, HITEMP) y por publicar abiertamente tanto los datos como los programas utilizados. William Happer: Físico estadounidense de gran prestigio, profesor emérito de Física en la Universidad de Princeton. Pionero en óptica adaptativa (tecnología clave para telescopios terrestres y sistemas láser militares), inventor del láser de guía de sodio y exdirector de la Office of Energy Research del Departamento de Energía de EE.UU. durante la administración George H. W. Bush. Miembro de la National Academy of Sciences y de la American Physical Society. Ha publicado más de 200 artículos científicos revisados por pares. En los últimos 15–20 años se ha centrado en el análisis cuantitativo del efecto invernadero, defendiendo que el impacto adicional del CO₂ antropogénico es pequeño y beneficioso (mayor crecimiento vegetal, “greening of the Earth”). Cofundador en 2019 del “CO₂ Coalition”.