Historia Climática de la Tierra

Radiación más energética y menos energética El gradiente de temperatura vertical es la tasa de cambio de la temperatura con la altura, es decir, cuanto cambia la temperatura a medida que nos elevamos en altitud. Por lo general, a mayor altitud, la temperatura es menor. En otras palabras, la temperatura del aire disminuye con el aumento de la altitud y en este caso decimos que el gradiente de temperatura es positivo (cuando hay inversión térmica el gradiente es negativo). El gradiente de temperatura es importante en el planeta porque define la magnitud del efecto invernadero. El efecto invernadero se refiere al efecto de ciertos gases atmosféricos que absorben radiación de onda larga y reemiten esta radiación de onda larga, devolviendo parte de esta radiación a la superficie. Los gases de efecto invernadero también reemiten al espacio parte de la radiación que absorbieron, fenómeno que contribuye a enfriar a la atmósfera. La radiación que reemiten los gases de efecto invernadero puede s...

Los gases de efecto invernadero se caracterizan por absorber radiación infrarroja emitida por la superficie de nuestro planeta hacia las capas altas de la atmósfera y al espacio exterior. En otras palabras, la absorción por parte de estos gases produce que una fracción de la cantidad de energía que es emitida desde la superficie de nuestro planeta no logre salir al espacio quedando “atrapada” en las capas bajas de la atmósfera, situación que contribuye a calentar el planeta. Mediante mediciones de radiación saliente tomadas en satélites los científicos han determinado que la cantidad de energía que llega a la parte alta de la atmósfera ha venido disminuyendo las ultimas décadas, algo esperable si el efecto invernadero se ha estado reforzando. Además, gracias a una técnica llamada espectroscopia hemos podido comprobar que la radiación que está llegando menos hacia las partes altas de la atmósfera es la radiación que absorbe principalmente el CO2. 

La magnitud del efecto invernadero depende de la cantidad de gases de efecto invernadero que tiene la atmósfera. De esta forma, cuando cambia la cantidad de gases de efecto invernadero en el aire, se modifica la magnitud del efecto invernadero. La cantidad de gases de efecto invernadero en la atmósfera depende de la cantidad de gases que ingresan y la cantidad de gases que salen del atmósfera en un determinado periodo. Decimos por tanto que los flujos de entrada y flujos de salida controlan la cantidad de gases de efecto invernadero en la atmósfera. A lo largo de la historia climática de nuestro planeta, diversos fenómenos naturales van controlando cuantos gases de efecto invernadero ingresan a la atmósfera y cuantos gases salen. El volcanismo, la liberación de gases desde depósitos de carbono y la descomposición de materia orgánica son procesos que inyectan gases de efecto invernadero a la atmósfera. Por su parte, la depositación de carbono en el suelo o el fondo del océano, la fotosí...

La cantidad de energía que emite el Sol experimenta modificaciones con el paso del tiempo. Por ciertos periodos la cantidad de energía que emite el Sol puede reducirse y en otros periodos la cantidad de energía se incrementa. Algunas de estas modificaciones son pequeñas y ocurren en un corto periodo. Otras modificaciones son de mayor magnitud y pueden extenderse por varios años. Son estas últimas modificaciones las que potencialmente pueden desencadenar un cambio climático. En la figura inferior se muestra una reconstrucción de energía que recibe el planeta desde el sol desde el año 1600 hasta la actualidad. La energía que recibimos del sol se denomina constante solar. Curiosamente, la constante solar no es constante. La imagen fue obtenida de la web de la NOAA Climate.gov.

Cambios en la cantidad de energía que emite el Sol, modificaciones tectónicas en el planeta y cambios en la geometría de la órbita de nuestro planeta alrededor del Sol son los fenómenos naturales que pueden producir cambios climáticos. Estos fenómenos pueden alterar la cantidad de energía que recibe la Tierra o modificar como se distribuye la energía en nuestro planeta, lo cual desencadena cambios en la temperatura y otras variables meteorológicas. Sin embargo, no siempre una modificación la cantidad de energía que emite el Sol, modificaciones tectónicas en el planeta y cambios en la geometría de la órbita de nuestro planeta son tan significativos como para producir un cambio climático. Por ejemplo, la cantidad de energía que emite el Sol presenta variaciones día a día, no obstante, estas variaciones son demasiado pequeñas y de corta duración como para producir un cambio climático.

El agente o fuerza que produce un cambio climático recibe el nombre de forzante . Cuando es el ser humano el que está detrás de un cambio climático decimos que el agente causante es el forzante antropogénico . Cuando son fuerzas naturales las causantes de un cambio climático hablamos de forzante natural , reconociendo tres forzantes naturales: el forzante solar (el Sol), el forzante orbital (geometría de la órbita de nuestro planeta) y el forzante tectónico (procesos internos de la Tierra). Cada uno de los forzantes tiene sus propias dinámicas  por lo que los cambios climáticos que producen cada uno de ellos tienen diferencias. En otras palabras, no es lo mismo que un calentamiento sea producido como consecuencia del incremento de la emisión de energía del Sol a que sea producido por un cambio en la geometría de la orbita de nuestro planeta. En este sentido, las características  de cada forzante producen que cada cambio climático tenga una determinada magnitud y temporalidad.

Un cambio climático es un cambio a largo plazo en las temperaturas y los patrones climáticos de una región o de un planeta en su totalidad. El clima del planeta Tierra o de una región es el resultado de la interacción de los componentes del sistema climático; atmósfera, hidrósfera, biósfera, litósfera y criósfera. Por lo tanto, un cambio climático implica modificaciones en todos o algunos de estos componentes, pudiendo también detectar un cambio climático midiendo parámetros o variables físicas de los océanos, seres vivos, hielos y las rocas. Un cambio climático implica cambio en los promedios de las variables medidas. Como ejemplo, en la figura inferior se presenta la variación de la temperatura en más de 100 años. Si promediamos los datos de temperatura entre el año 0 y 60 tendremos el promedio 1. Luego vemos que la temperatura aumento y al promediar los datos de temperatura desde el año 80 en adelante, cambio el valor del promedio (promedio 2). Cuando ocurre un fenómeno como el desc...