Un modelo de supercomputadora de la NASA muestra cómo los gases de efecto invernadero como el dióxido de carbono (CO2), un factor clave del calentamiento global, fluctúan en la atmósfera de la Tierra durante todo el año. Las concentraciones más altas se muestran en rojo. Crédito:Estudio de visualización científica de la NASA / Oficina de asimilación y modelado global de la NASA
La Tierra tiene un presupuesto, un presupuesto de energía. Nuestro planeta está constantemente tratando de equilibrar el flujo de energía dentro y fuera del sistema de la Tierra. Pero las actividades humanas están desequilibrando eso, haciendo que nuestro planeta se caliente en respuesta.
La energía radiativa ingresa al sistema de la Tierra desde la luz solar que brilla en nuestro planeta. Parte de esta energía se refleja en la superficie de la Tierra o en la atmósfera y regresa al espacio. El resto se absorbe calienta el planeta, y luego se emite como energía de radiación térmica de la misma manera que el asfalto negro se calienta e irradia calor en un día soleado. Eventualmente, esta energía también se dirige hacia el espacio, pero parte de ella es reabsorbida por las nubes y los gases de efecto invernadero en la atmósfera. La energía absorbida también puede emitirse hacia la Tierra, donde calentará aún más la superficie.
Agregar más componentes que absorben la radiación, como los gases de efecto invernadero, o eliminar los que la reflejan, como los aerosoles, altera el equilibrio energético de la Tierra. y hace que la Tierra absorba más energía en lugar de escapar al espacio. Esto se llama forzamiento radiativo, y es la forma dominante en que las actividades humanas están afectando el clima.
El modelado climático predice que las actividades humanas están provocando la liberación de gases de efecto invernadero y aerosoles que están afectando el presupuesto energético de la Tierra. Ahora, un estudio de la NASA ha confirmado estas predicciones con observaciones directas por primera vez:los forzamientos radiativos están aumentando debido a las acciones humanas, afectando el equilibrio energético del planeta y, en última instancia, provocando el cambio climático. El documento fue publicado en línea el 25 de marzo de 2021, en el diario Cartas de investigación geofísica .
Una animación simplificada del balance de energía planetaria de la Tierra:el balance de energía de un planeta está balanceado entre la radiación entrante (amarillo) y saliente (rojo). En la tierra, Los procesos naturales y causados por el hombre afectan la cantidad de energía recibida y emitida al espacio. Este estudio filtra las variaciones en el presupuesto de energía de la Tierra debido a los procesos de retroalimentación, revelando los cambios energéticos provocados por aerosoles y emisiones de gases de efecto invernadero. Crédito:Laboratorio de imágenes conceptuales del Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA
"Este es el primer cálculo del forzamiento radiativo total de la Tierra utilizando observaciones globales, tener en cuenta los efectos de los aerosoles y los gases de efecto invernadero, "dijo Ryan Kramer, primer autor del artículo e investigador del Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland, y la Universidad de Maryland, Condado de Baltimore. "Es una evidencia directa de que las actividades humanas están provocando cambios en el presupuesto energético de la Tierra".
El proyecto Clouds and the Earth's Radiant Energy System (CERES) de la NASA estudia el flujo de radiación en la parte superior de la atmósfera terrestre. Una serie de instrumentos CERES han volado continuamente en satélites desde 1997. Cada uno mide cuánta energía ingresa al sistema de la Tierra y cuánta sale. dando el cambio neto total de radiación. Esos datos, en combinación con otras fuentes de datos, como las mediciones del calor oceánico, muestra que hay un desequilibrio energético en nuestro planeta.
"Pero no nos dice qué factores están causando cambios en el balance energético, "dijo Kramer.
Este estudio utilizó una nueva técnica para analizar cuánto del cambio total de energía es causado por los humanos. Los investigadores calcularon cuánto del desequilibrio fue causado por fluctuaciones en factores que a menudo ocurren naturalmente. como el vapor de agua, nubes temperatura y albedo de la superficie (esencialmente el brillo o la reflectividad de la superficie de la Tierra). Por ejemplo, El instrumento Atmospheric Infrared Sounder (AIRS) del satélite Aqua de la NASA mide el vapor de agua en la atmósfera de la Tierra. El vapor de agua absorbe energía en forma de calor, por lo que los cambios en el vapor de agua afectarán la cantidad de energía que finalmente abandona el sistema de la Tierra. Los investigadores calcularon el cambio de energía causado por cada uno de estos factores naturales, luego restó los valores del total. La porción sobrante es el forzamiento radiativo.
Otros satélites e instrumentos, como CERES, monitorean la energía entrante del Sol y la energía que se emite al espacio. Crédito:Estudio de visualización científica de la NASA
El equipo descubrió que las actividades humanas han provocado que el forzamiento radiativo en la Tierra aumente en aproximadamente 0,5 vatios por metro cuadrado entre 2003 y 2018. El aumento se debe principalmente a las emisiones de gases de efecto invernadero de elementos como la generación de energía, transporte y manufactura industrial. Los aerosoles reflectantes reducidos también están contribuyendo al desequilibrio.
La nueva técnica es computacionalmente más rápida que los métodos anteriores basados en modelos, permitiendo a los investigadores monitorear el forzamiento radiativo casi en tiempo real. El método podría usarse para rastrear cómo las emisiones humanas están afectando el clima, monitorear qué tan bien están funcionando los diversos esfuerzos de mitigación, y evaluar modelos para predecir cambios futuros en el clima.
"La creación de un registro directo del forzamiento radiativo calculado a partir de las observaciones nos permitirá evaluar qué tan bien los modelos climáticos pueden simular estos forzamientos, "dijo Gavin Schmidt, director del Instituto Goddard de Estudios Espaciales (GISS) de la NASA en la ciudad de Nueva York. "Esto nos permitirá hacer proyecciones más confiables sobre cómo cambiará el clima en el futuro".
