La termodinámica y el calentamiento global

Imagen: https://bit.ly/2ApC057

 POR ROSA VIANEY AVILA PÉREZ
ESTUDIANTE DE FÍSICA, UNAM.

En el presente artículo se pretende informar sobre las predicciones de la Termodinámica respecto al cambio de temperatura en los próximos años y sus posibles repercusiones. La desinformación relativa al incremento de la temperatura global y sus posibles consecuencias ha creado una histeria general, lo que ha permitido la creación de historias y rumores que sólo aumentan el pánico y dificultan la transmisión de información verídica, por lo que aquí se busca aclarar de manera general la situación.

Midiendo la temperatura global

Cuando se habla de calentamiento global, lo primero que puede venir a la mente, y que tal vez crea cierta incertidumbre, es el cómo se logra medir la temperatura global. Las dimensiones de la superficie terrestre, la gran variedad de climas en la Tierra, entre otros factores, podrían hacernos creer que tener una medición certera de la temperatura es una labor casi imposible. Afortunadamente, no lo es, y a continuación se explicará brevemente el procedimiento.

Es importante aclarar que el término de temperatura global no corresponde a un valor inmediato, local y perceptible, sino que es un promedio o dato estadístico. Al usar lecturas de diversas fuentes, como estaciones sobre la tierra, radiosondas y satélites, los científicos obtienen cada día un valor de temperatura para un lugar preciso y lo comparan con lo que se considera que era la temperatura normal o promedio de ese mismo lugar hace 30 años —pueden ser más o menos años de acuerdo a la información que se posea—. A la diferencia entre las temperaturas actuales y previas se le conoce como anomalía. Si la anomalía es positiva, significa que la temperatura ha aumentado y si es negativa que ha disminuido. 

El proceso anterior se repite a diario durante un mes para las miles de estaciones meteorológicas, con lo cual se obtiene la anomalía promedio durante ese periodo de tiempo y esta información, a su vez, es utilizada para comparar las anomalías de temperatura entre diferentes años o estaciones del año.

El planeta Tierra como un sistema termodinámico

El efecto invernadero, de manera simple, es el fenómeno por el cual determinados gases —denominados gases de efecto invernadero—alojados en la atmósfera retienen el calor que se irradia desde la Tierra. Este fenómeno permite que la Tierra se encuentre a una temperatura óptima para ser habitable. Sin embargo, lo anterior nos dice que entre más grande sea la concentración de gases de efecto invernadero en la atmósfera, más grande será la cantidad de calor retenido por los mismos, lo cual aumentaría la temperatura promedio de la Tierra. 

La termodinámica es el área de la física que estudia las causas y mecanismos de los distintos intercambios de energía que se presentan en la naturaleza (Zemansky y Dittman, 1986). Por lo tanto, es posible estudiar y entender el calentamiento global con la ayuda de las leyes que rigen esta área, debido a que el calor y la luz del Sol que llega a la Tierra son formas de energía. No obstante, hay distintos enfoques desde los cuales se puede abordar este tema, de ahí que, sólo se describirán las relaciones que existen entre dos de las principales leyes de la termodinámica y el calentamiento global, y las predicciones que se puedan obtener de dicha relación.

NASA Earth Observatory https://go.nasa.gov/3ciHagJ

 Anomalía global promedio de 1880 a 2012. Comparación de las lecturas de cuatro conjuntos de datos diferentes.

La primera ley de la termodinámica establece, entre otras cosas, que la energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma (Zemansky y Dittman, 1986). Cuando la luz del sol llega a la Tierra en forma de energía, es irradiada desde la superficie en forma de calor y de ahí pueden suceder dos cosas: si el sistema —la Tierra— es incapaz de disipar el calor, se producirá un aumento de temperatura. Por otro lado, si el sistema es capaz de ello, entonces se producirá un descenso en la temperatura. Sucede una de las dos opciones dependiendo de cómo actúen los agentes externos e internos. 

Por ello, si se sabe que el Sol —actuando como agente externo— no ha incrementado su producción de energía, se concluye que solo agentes internos pueden ser responsables del aumento de la temperatura promedio. De ahí que el efecto invernadero sea la causa aceptada del calentamiento global, donde los gases de efecto invernadero son los agentes internos.

La segunda ley de la termodinámica establece que el calor no puede fluir de un cuerpo a cierta temperatura a otro cuerpo de mayor temperatura (Zemansky y Dittman, 1986). Por lo cual, se dice que el calor presenta un movimiento unidireccional, de un cuerpo de mayor a temperatura a uno de menor temperatura. De lo anterior, se puede concluir que no es posible revertir la situación en la que se encuentra el planeta; en otras palabras, lograr disminuir la temperatura promedio de la Tierra es una solución improbable de lograr, ya que la única forma de lograrlo sería disipar el calor retenido, para lo cual se tendría que reducir la concentración de gases de invernadero que ya se encuentran en la atmósfera, y esto, hasta el momento, no es energéticamente factible, pues sería necesario remover millones de toneladas para lograr el resultado esperado.

Algunas de las consecuencias por el calentamiento global son: el calor extremo — que podría afectar a toda la gente que se encuentre en una situación vulnerable— ;el aumento en la cantidad de sequías, tormentas e inundaciones; el aumento del nivel del mar — lo cual pone en riesgo a islas y naciones enteras—; la extinción de especies animales, plantas e insectos que no logren adaptarse al cambio; el cambio en los ecosistemas;  el descongelamiento del permafrost; la disminución de los arrecifes de coral; la disminución de la pesca marina, entre otros.

¿Qué se puede hacer?

En el año 2018, el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático —IPCC por sus siglas en inglés—, bajo el auspicio de las Naciones Unidas, reportó que se estima que la actividad humana, como la quema de combustibles, ha causado que la temperatura promedio aumente 1.0°C por encima de los niveles pre-industriales y de acuerdo con los datos, está aumentando 0.2°C por década, debido a las emisiones pasadas y en curso. 

También reportaron que el limitar el incremento a algún valor entre 1.5°C-temperatura promedio que se estima será alcanzada en 2030- y 2.0°C, podría tener resultados muy diferentes, al ser las consecuencias en el valor de 2.0°C considerablemente más riesgosas. 

Saavedra, Gutiérrez y del Campo (2019) afirman que desde el estricto punto de vista del funcionamiento intrínseco del clima, una estabilización a 1,5°C no es imposible. De ahí que, si bien no es posible revertir la situación actual, sí es posible establecer medidas para disminuir la emisión de gases de efecto invernadero y así limitar el incremento de la temperatura. Todo depende de las acciones que se emprendan desde hoy hasta 2030. 🌎

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Referencias

IPCC, 2018: Resumen para responsables de políticas. En: Calentamiento global de 1,5 °C, Informe especial del IPCC sobre los impactos del calentamiento global de 1,5 oC con respecto a los niveles preindustriales y las trayectorias correspondientes que deberían seguir las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero, en el contexto del reforzamiento de la respuesta mundial a la amenaza del cambio climático, el desarrollo sostenible y los esfuerzos por erradicar la pobreza [Masson-Delmotte V., P. Zhai, H.-O. Pörtner, D. Roberts, J. Skea, P.R. Shukla, A. Pirani, W. Moufouma-Okia, C. Péan, R. Pidcock, S. Connors, J.B.R. Matthews, Y. Chen, X. Zhou, M.I. Gomis, E. Lonnoy, T. Maycock, M. Tignor y T. Waterfield (eds.)].

Mark W. Zemansky, Richard H. Dittman. (1986). Calor y Termodinámica. México: McGraw-Hill.

Pastor Saavedra, A., Gutiérrez Rubio, D., & del Campo Hernández, R. (2019, mayo 19). ¿A qué nos referimos cuando hablamos de la temperatura global? Recuperado 25 de abril de 2020, de https://bit.ly/3c6IHqb

Pianka, E. R. (2019, julio 24). Global Warming. Recuperado de https://bit.ly/3ehw5Oc

Pidcock, R. (2015, enero 16). How do scientists measure global temperature. Recuperado de https://bit.ly/3da6KWs