Un intento de explicación simple
Comencemos desde el principio para entender el cambio climático y sus antecedentes. Cuando hablamos hoy del cambio climático, en realidad hablamos del cambio climático causado por el ser humano. El cambio climático también existió sin el ser humano. Es el cambio climático amplificado por los seres humanos el que nos plantea los mayores desafíos.
El href="https://kaffeemacher.de/blogs/kaffeewissen/klimawandel-und-der-treibhauseffekt"efecto invernadero generado por la atmósfera hace que en la Tierra se establezca una temperatura superficial de 16 °C. Sin atmósfera sería de -18 °C. Esto y otras condiciones permitieron que la vida pudiera surgir en la Tierra.
Al quemar combustibles fósiles se desequilibra el ciclo del carbono. Se emiten tantos gases de efecto invernadero que se acumula más dióxido de carbono en el aire del que pueden absorber las plantas y los océanos. La concentración excesivamente alta de dióxido de carbono conduce a un aumento de la temperatura superficial de la Tierra.
Factores para la aparición de vida en la Tierra
En la creación del universo, todos los elementos ya estaban presentes en forma atómica. A través de la gravedad y otras fuerzas, surgieron estrellas y planetas, incluida nuestra Tierra.
¿Qué es la zona habitable?
La zona habitable es el área donde los planetas pueden mantener agua en forma líquida, lo cual es un requisito previo para la vida. La Tierra se encuentra con Venus y Marte en la zona habitable de nuestro sistema solar. Zona habitable es otro término para la zona apta para la vida. Sin embargo, solo la Tierra tenía la capacidad de retener vapor de agua a largo plazo debido a su composición. En Venus, las partes volátiles fueron separadas por la radiación ultravioleta del Sol y el agua se evaporó. Marte tiene una masa demasiado pequeña, por lo que la gravedad no tenía suficiente fuerza para retener el vapor de agua. (Marte: 3,69 m/s², Tierra: 9,81 m/s²)
Agua - ¿Cómo llegó a la Tierra?
A través de colisiones con asteroides que contenían agua principalmente en forma congelada, el agua se acumuló como vapor de agua en la Tierra. En ese momento, la Tierra era una bola incandescente y con más agua disminuyeron la presión atmosférica y la temperatura. Esto hizo que mucha agua cayera en forma de lluvia sobre la Tierra y se formaron mares y océanos.
La colisión con el protoplaneta (término para designar a un precursor de un planeta) Tea no solo trajo agua a la Tierra.
La formación de la Luna
La colisión con Tea originó la Luna. Tea era un cuerpo cuyo tamaño era aproximadamente el de Marte. Los fragmentos desprendidos de la Tierra y Tea se acumularon en la órbita terrestre y se consolidaron para formar la Luna.
Esto ralentizó la velocidad de rotación de la Tierra de 3 a 4 horas a 24 horas. En la misma medida, los vientos disminuyeron, que anteriormente soplaban sobre la superficie terrestre a velocidades de hasta 500 km/h. Esto corresponde a un tornado de categoría F5.
F5 - Daño increíble - Las casas de madera son arrancadas de sus cimientos, desplazadas y destrozadas. Un tornado de intensidad F5 puede desprender el asfalto de la carretera.
- https://de.wikipedia.org/wiki/Fujita-Skala
Además, el eje de rotación se estabilizó en 23,4° respecto a la eclíptica (Eclíptica = plano planetario; término para designar el plano de las órbitas de los planetas alrededor del Sol).
La atmósfera y los gases de efecto invernadero
La atmósfera terrestre consta de cinco capas, siendo la más baja la que se denomina homosfera o coloquialmente como aire. Se compone de diversas sustancias.
| Gas | Porcentaje |
| Nitrógeno | 78,08 % |
| Oxígeno | 20,95 % |
| Argón | 0,93 % |
| Dióxido de carbono | 0,04 % |
Aunque el carbono se presenta en pequeñas cantidades, como el gas de efecto invernadero más frecuente, tiene un gran efecto sobre el clima.
Ya en 1856, Eunice Newton-Foote realizó un experimento en el que dos matraces de vidrio se colocaron al sol. Uno contenía aire "normal" y el segundo dióxido de carbono. Ambos se calentaron, el del aire a 37,8 °C, el lleno de CO₂ a 49 °C.
Esto se debe a que las moléculas de CO₂ se ponen en vibración por la radiación solar y la energía resultante, y luego ceden esta energía sin orientación, es decir, también de nuevo en dirección de la superficie terrestre. Lo mismo ocurre con los demás gases de efecto invernadero.
El CO₂ es el gas de efecto invernadero más frecuente y estable, por lo que los demás suelen resumirse en equivalentes de CO₂ (kg CO₂e o kg CO₂eq). El CO₂ se produce durante la descomposición y quema de compuestos que contienen carbono.
| Gas de efecto invernadero | Potencial de calentamiento (GWP en CO2e) |
| Dióxido de carbono (CO₂) | 1 |
| Metano (CH4) | 25 |
| Óxido nitroso (N2O) | 298 |
| Hidrofluoroocarburos parcialmente halogenados (HFC) |
124 a 14 800 |
| Perfluorocarburos (PFC) |
7390 a 12 200 |
| Hexafluoruro de azufre (SF6) |
22 800 |
| Trifluoruro de nitrógeno (NF3) |
17 200 |
Explicación con el ejemplo: Metano
Dos factores determinan la influencia de un gas en el calentamiento climático:
- Tiempo de permanencia y
- Forzamiento radiativo del gas.
De este modo se calcula la influencia.
Para el cálculo, el potencial de calentamiento se considera durante 100 años (GWP-100). Si solo se considerara durante 20 años, el factor sería aún mucho más extremo.
El ciclo del carbono
El carbono es vida - la química se divide en dos grandes áreas:
- la química inorgánica con aproximadamente 200 000 compuestos (sin carbono) y
- la química orgánica con aproximadamente 20 000 000 compuestos, todos ellos con carbono. El cuerpo humano consta del 60 % de agua y del 9,5 % de carbono. Junto al oxígeno e hidrógeno, el carbono es, por lo tanto, el componente principal del cuerpo.
El ciclo del carbono describe el intercambio de carbono entre animales y plantas. Para una representación simple, consideramos el metabolismo humano (respiración celular) y la fotosíntesis vegetal.
En la fotosíntesis, la planta convierte, con la ayuda de la energía solar, agua y dióxido de carbono en azúcar y oxígeno. Mientras que en el metabolismo humano, a partir de azúcar y oxígeno, se produce dióxido de carbono, agua y energía.
Extendidamente, ahora excretamos compuestos que contienen carbono, que se descomponen por hongos y microbios. Si esta conversión ocurre de manera anaeróbica, se produce metano, que se convierte en CO₂ con el tiempo. Si ocurre de manera aeróbica, se produce CO₂ directamente. (Este proceso de descomposición tiene lugar en nosotros y también es la razón por la que las vacas tienen una huella de carbono tan alta.)
Este ciclo también ocurre en el agua (lagos y mares), así como entre las esferas. (Hidrosfera, Biosfera, Atmósfera)
Cuando mueren plantas y animales, los compuestos de carbono se sedimentan y durante millones de años, bajo la influencia de la presión y el calor, se forman combustibles fósiles. En el mar se forman petróleo y gas; en tierra se forma carbón.
El cambio climático (antropogénico)
La Tierra está constantemente sujeta a fluctuaciones climáticas. Desde su creación ha habido períodos más cálidos y más fríos. Desde la última glaciación hace aproximadamente 12 000 años, el clima fue relativamente estable. Solo desde 1980 se puede observar un fuerte aumento de la temperatura media de la atmósfera.
Aquí, el dióxido de carbono juega un papel especialmente importante (ver gráfico), que se produce quemando combustibles fósiles para generar energía. Combinado con el aumento de la demanda de energía de la humanidad, las emisiones de CO₂ aumentaron de 2 gigatoneladas en el año 1900 a 34,8 gigatoneladas en 2021 (máximo en 2017 37,1 Gt).
Procesos de retroalimentación y puntos de inflexión
El aumento de la temperatura y el cambio climático pueden tener efectos que amplifiquen aún más estos cambios. Este efecto amplificador es particularmente peligroso para la humanidad, especialmente cuando se superan los puntos de inflexión. Los puntos de inflexión son eventos que no pueden revertirse una vez que han sido superados. Las reacciones del medio ambiente a los cambios climáticos son completamente naturales, pero no se pueden revertir y pueden hacer que el planeta sea inhabitable para los seres humanos.
3 ejemplos de estas retroalimentaciones son:
Albedo reducido (= capacidad reflectante de un planeta/cuerpo)
Cuando las superficies de hielo se derriten, la energía solar entrante ya no se refleja directamente desde la superficie blanca, sino que es absorbida por la superficie oscura del océano.
Desertificación de la selva tropical
Impulsado además por la deforestación, existe el riesgo de que el calentamiento haga que el clima de la selva tropical se seque. El bosque depende de mucha lluvia, que necesita para la fotosíntesis. Menos agua, menos fotosíntesis, menos CO₂ que puede ser almacenado. Esto significa más CO₂ en la atmósfera nuevamente.
Permafrost en descongelación
En el suelo del permafrost siberiano y canadiense, a profundidades de algunos metros, probablemente hay varios miles de millones de toneladas de carbono de la última edad de hielo vinculado en materiales orgánicos. Si esto se descongela, miles de toneladas serán liberadas.
Estas retroalimentaciones están vinculadas a temperaturas específicas y también se denominan puntos de inflexión. Si se superan, pueden conducir a un efecto dominó que no puede detenerse.
Con este conocimiento de antecedentes, en el siguiente artículo examinamos el café y el cambio climático. ¿Cuál es el impacto del café en el cambio climático y cuál es la influencia del cambio climático en el café?
