Mostrando las entradas con la etiqueta Efecto invernadero. Mostrar todas las entradas
Mostrando las entradas con la etiqueta Efecto invernadero. Mostrar todas las entradas

martes, 20 de marzo de 2018

Calentamiento global.

Las alteraciones del ambiente son una amenaza para la salud humana y la vida de todos los organismos vivos que habitan en el planeta Tierra.
El aumento de la población mundial, el uso intensivo de combustibles fósiles asociado al desarrollo tecnológico y los estilos de vida dominante se van a un consumo excesivo de recursos, generando impactos en las condiciones atmosféricas: en la tierra por la descertificación y erosión del suelo, las reservas del agua, los ecosistemas y la biodiversidad.
Estos procesos interactúan entre ellos y provocan otras manifestaciones ambientales y sociales, por ejemplo: el aumento de la radiación ultravioleta, el deshielo de los polos, eventos climáticos extremos, propagación de plagas, elevación del nivel del mar, migración humana y de otras especies, así como la ruptura de las cadenas alimentarias.
De esta serie de procesos han favorecido y forman parte del fenómeno llamado calentamiento global.
El término calentamiento global se refiere al aumento gradual de las temperaturas de la atmósfera y océanos de la Tierra, que afecta el clima. Este aumento de la temperatura tanto de la atmósfera terrestre como de los océanos se ha estado observando desde finales del siglo XIX se calcula que es de aproximadamente 0.8°C.
Aunque los motivos de un incremento de la temperatura pueden defenderse a causas naturales, como el crecimiento de la radiación solar, el Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC, por sus siglas en inglés) determinó que la principal causa del calentamiento es el aumento de gases de efecto invernadero que resultan de las actividades humanas como la quema de combustibles fósiles (carbón, gasolina, gas natural y petróleo) y la deforestación, entre otros.

Temperaturas de la superficie terrestre de los últimos cien años

Se observa un aumento de aproximadamente 0.8 °C, y que la mayor parte de este aumento se ha dado en los últimos 30 años.
clip_image002

clip_image004

Variaciones de la temperatura antes y después de la aparición del ser humano.

El cuarto reporte del IPCC en el 2007, según las proyecciones hechas a partir de modelos de climas, indica que la temperatura global durante el siglo XXI probablemente seguirá aumentando, el cual oscilaría entre 1.1 y 2.9 °C ver el escenario de emisiones de gases de efecto invernadero; principalmente CO2, más bajo y entre 2.4 y 6.4 °C en el de mayores emisiones.
clip_image006
clip_image007


Los cambios de temperatura global o local traen como resultados eventos extremos: sequías, tormentas y huracanes con mayor intensidad. Provocando una gran variedad de problemas, ambientales, sociales y económicos.
clip_image009En el caso particular de México, la temperatura media anual aumentado alrededor de 0.5 °C en los últimos cien años. Este incremento se tradujo en: olas de calor, sequías prolongadas, escasez de agua, principalmente los estados del norte del país; huracanes intensos, inundaciones en los estados del sur; derretimiento de los glaciares ubicados en los volcanes Pico de Orizaba, Popocatépetl e Iztaccíhuatl; aparición de enfermedades en zonas donde no se presentaban, como el dengue en el estado de Chihuahua que incendios forestales.

El aumento de temperatura en el país ha sido de manera diferenciada por región, siendo el norte del país las zonas con mayor incremento, de 0.25 a 0.50 por década, entre 1960 a 2010.
Los escenarios posibles ante un incremento mayor de temperatura plantean un reto en el que los gobiernos de todos los países deben trabajar en conjunto para mitigar y adaptarse a estos cambios. Ya que, aunque los efectos que el calentamiento global en cada región sea diferente, los que se verán afectados en menor y mayor medida. Tan sólo recordemos que el ser humano ha logrado desarrollarse en una estrecha franja de temperatura.
clip_image011

Contaminación.



Sabías que …
Existan fuentes de contaminación natural, pero su aportación al menor comparadas con las antropogénicas. Un ejemplo son las erupciones volcánicas.
En este tema se abordarán los principales contaminantes causantes del calentamiento global y el cambio climático y de cómo estos se intensifican.
El primer tema “¿qué es la contaminación?” se define como la introducción o presencia de sustancias (químicas), organismos (biológicos) o forma de energía (físicas) en ambientes a los que no pertenecen o que estén presentes en cantidades superiores a las propias de dichos ambientes.

El aumento del consumo de energía, así como la extracción, producción y/o uso de diversas sustancias naturales ha incrementado la contaminación.
La presencia o el cambio en la concentración de estas sustancias, afecta la salud humana y causan alteraciones y daños en el ambiente los efectos más graves de la contaminación ocurren cuando la presencia o entrada de sustancias al ambiente rebasa la capacidad que los ecosistemas tienen para asimilar las y/o degradar las.
Los contaminantes pueden estar presentes en el aire, el suelo y el agua; y se clasifican en: físicos, como la radiación o el ruido, biológicos como bacterias, virus y protozoarios, presentes principalmente en el agua, ya que comprometen su calidad limitando el uso y consumo humano o alterando los ecosistemas; además de generar una mayor presión en el recurso dado la escasez.
Por último, están los contaminantes químicos donde se encuentran los gases de efecto de invernadero (GEI), causantes del aumento de la temperatura promedio global. La importancia de los contaminantes químicos radica en que el tiempo de residencia, principalmente en la atmósfera, puede ser de horas a siglos, dependiendo del compuesto
clip_image012
clip_image013
clip_image014
Ejemplos de contaminantes químicos primarios y secundarios. Se generan a partir de los contaminantes primarios al reaccionar entre sí o con la radiación solar o el vapor de agua. Son los responsables de la denominada contaminación fotoquímica.
Los contaminantes químicos se pueden clasificar como: contaminantes químicos primarios, aquellos procedentes directamente de las fuentes de emisión como el plomo (Pb), el monóxido de carbono (CO), óxidos de azufre (Sox), óxidos de nitrógeno (NOx), hidrocarburos (HC), entre otros; y los contaminantes químicos secundarios, originados en el aire por la interacción de dos o más contaminantes primarios o por sus reacciones con los componentes naturales de la atmósfera.
clip_image016
El ozono estratosférico se forma al chocar la radiación ultravioleta proveniente del Sol con las moléculas de oxígeno (O2) (reacción fotoquímica). A su vez este ozono (O3) se convierte de nuevo en oxígeno molecular (O2), también por efecto de la radiación ultravioleta clip_image017del sol.

Las olas de calor, sobre todo en las grandes urbes, pueden aumentar los niveles de ozono en la fracción de aire respirable, el cual tiene un efecto en la salud, en las plantes destruye la clorofila, por lo que se reduce la tasa de fotosíntesis y afecta la tasa de respiración.
mientras que el ozono (O3) presente en la troposfera (ozono troposférico) si es considerado un contaminante ambiental y se forma al reaccionar los óxidos nitrosos (NOx) con Compuestos Orgánicos Volátiles (COV) en presencia de radiación solar.
En la siguiente imagen se muestran las capas que forman la atmósfera, en la que se exponen los GEI.
clip_image018
Entre los contaminantes químicos, existen también los llamado xenobióticos (artificiales), compuestos químicos sintéticos que han sido generados por el hombre y que su presencia, en cualquier cantidad, se considera nociva porque no existen mecanismos naturales para degradarlos. Ejemplos de este tipo de contaminantes son los clorofluorocarbonados (CFC) y dicloro-difenil-tricloroetano (DDT).

El uso masivo del DDT durante los años cuarenta y cincuenta, contribuyó al aumento de la producción de cereales, pero los daños en el ambiente se hicieron notar y se comprobó que en humanos está asociado a muchos tipos de cáncer. Por lo que se recomienda leer el libro Primavera Silenciosa de Rachel Carson donde se alerta del abuso de pesticidas, en especial del popular diclorodifeniltricloroetano (DDT) y otros compuestos a basa de cloro (organoclorados).
Con respecto a los GEI, las fuentes principales son las actividades humanas, las que destacan son la quema de combustibles para la generación de energía y los diferentes usos que se le dan: la agricultura y los cambios de uso de suelo.
clip_image020


El vapor de agua también funciona como GEI, actúa en retroalimentación con el clima. A mayor temperatura de la atmósfera, más vapor, más nubes y más precipitaciones. Este se produce de manera natural.
Entre los gases de invernadero más importantes, por su producción y su participación están:
El dióxido de carbono (CO2) es un componente importante de la atmósfera. Se libera en procesos naturales como la respiración y en erupciones volcánicas. Su concentración aumentó por las actividades humanas como la deforestación, el cambio en el uso de suelos y la quema de combustibles fósiles.
El metano (CH4) se libera cuando la materia orgánica se descompone en ambientes carentes de oxigeno: rellenos sanitarios, agricultura (en especial el cultivo de arroz); o por la digestión de rumiantes y el manejo de desechos de ganado y animales de producción.
clip_image021
clip_image022
El óxido nitroso (N2O) se produce principalmente mediante el uso de fertilizantes nitrogenados, la quema de combustibles fósiles, la producción de ácido nítrico, la degradación de estiércol y la quema de biomasa. Del conjunto de óxidos de nitrógeno emitidos a la atmósfera, el más abundante es el óxido nítrico (NO) y, en menor proporción, el dióxido de nitrógeno (NO2).
Por último, se tienen a los clorofluorocarbonos (CFC), compuestos sintéticos de origen industrial, algunos ejemplos son los hidrofluorocarbonos (HFC), perfluorocarbonados (PCF) y hexafluoruro de azufre (SF6). Se emiten por el uso de refrigerantes, disolventes industriales, lubricantes, entre otros.
Los efectos de cada GEI dependerán de su vida media en la atmósfera y del potencial de calentamiento.
En párrafos anteriores, se hablaba de que la presencia del ozono (O3) son los clorofluorocarbonos (CFC), los cuales suben hasta la estratosfera y al reaccionar con la luz ultravioleta, el cloro se disocia de los CFC y se une al oxígeno, destruyendo las moléculas de ozono.
Tabla 1 Principales gases de efecto invernadero, se muestra la vida media y el potencial de calentamiento.

Origen

Gases

Fuentes

Vida media en años

Potencial
de calentamiento

Gases de origen natural

Bióxido de carbono (CO2)

Quema de combustibles fósiles (carbón, derivados del petróleo y gas).
Reacciones químicas en procesos de manufactura (como la producción de cemento y acero).
Cambio en el uso del suelo (deforestación).

50 a 200

1

Metano (CH4)

Descomposición anaerobia (cultivo de arroz, rellenos sanitarios, estiércol).
Escape de gas en minas y pozos petroleros.

12 ± 3

21

Óxido nitroso (N2O)

Producción y uso de fertilizantes nitrogenados.
Quema de combustibles fósiles.

120

310

Gases antropogénicos

Hidrofluorocarbonos (HFCs)

Emitidos en procesos de manufactura y usados como refrigerantes.

1.5 a 264

140 – 11,700

Perfluorocarbonos (PFCs)

Producción de aluminio.
Fabricación de semiconductores.
Sustitución de sustancias destructoras del ozono (uso de solventes, espumas, refrigeración fija).

2,600 a 50,000

6,500 – 9,200

Hexafluoruro de azufre (SF6)

Producción y uso en equipos eléctricos.
Producción de magnesio y aluminio.
Fabricación de semiconductores.

3,200

23,900
clip_image024
clip_image026
Es importante resaltar que las fuentes contaminantes son diversas y los efectos que estas guarden en el planeta dependerán del tipo, la concentración e interacción que tengan con los sistemas biofísicos. Un ejemplo de esos efectos son la alteración del clima y su relación con el cambio climático.

Cambio climático.

El cambio climático es parte del proceso complejo del cambio ambiental global. Está asociado al aumento de temperatura y a la variabilidad climática. Al inicio, cuando se planteó la existencia de este fenómeno, hubo quienes negaron su existencia, al argumentar que era imposible, si el planeta se estaba calentando por que se presentaban los inviernos más fríos. Ahora, es importante mencionar que con el calentamiento global ha aumentado la temperatura promedio del planeta, mientras que el cambio climático explica el incremento de la variabilidad del clima a diferentes escalas.

La vida del humano en el planeta ha evolucionado en un ambiente de temperatura, humedad y radiación solar que no ha variado demasiado en miles de años
La mayoría de las definiciones de cambio climático coinciden en que es la modificación del clima, local o global, a través de los tiempos; dichos cambios pueden ser naturales (actividad solar y erupciones volcánicas) o bien provocados por la actividad humana, debido a la emisión de gases de efecto invernadero.
A pesar de que el clima cambia naturalmente, la variabilidad que se presenta ahora no se explica solo como un fenómeno natural. En febrero de 2007 el IPCC atribuye esta variabilidad al incremento de gases de efecto invernadero emitidos a la atmósfera por el transporte, la industria, la producción de energía, la deforestación, la agricultura y la generación de desechos, que han provocado un aumento de emisiones respecto a los tiempos preindustriales. Solo en 1970 y 2004, este aumento fue de 70% y predicen que sea estas tasas de crecimiento continúan, en 2035 se alcanzará un alza de al menos 2°C por sobre los niveles preindustriales.
En la siguiente imagen se presentan algunos de los factores que afectan el clima regionalmente.
clip_image028

La vida del humano en el planeta ha evolucionado en un ambiente de temperatura, humedad irradiación solar que no ha variado demasiado en miles de años.
La regulación climática escala planetaria depende de múltiples factores entre los que se encuentran: la circulación oceánica y atmosférica, el tipo de cobertura vegetal en los ecosistemas terrestres y las capas de hielo, siendo la última uno de los reguladores más importantes a escala planetaria.
Una de las coberturas de hielo es la Antártida, la cual está muy conectada con las temperaturas en invierno de todo el planeta, entre menos cielo hay en la superficie de la Antártida, son más extremadas temperaturas invernales, sobre todo en el hemisferio norte.

El IPCC
El Panel Intergubernamental de Expertos sobre Cambio Climático (IPCC) fue establecido en 1988 por la Organización Meteorológica Mundial (OMM) y el Programa de Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) con el objetivo de evaluar, sobre esta base exhaustiva, objetiva, abierta y transparente la información científica, técnica y socioeconómica disponible sobre el cambio climático en todo el mundo, incluyendo sus impactos potenciales y las opciones para la adaptación y mitigación.
El IPCC es un órgano abierto a todos los países miembros de la OMM y del PNUMA. El IPCC está formado por tres grupos de trabajo y un equipo especial sobre inventarios nacionales de gases de efecto invernadero. El grupo I evalúa los aspectos científicos del sistema climático y del cambio en el clima. El grupo II examinan la vulnerabilidad de los sistemas socioeconómicos y naturales frente al cambio climático, las consecuencias negativas y positivas de dicho cambio y las posibilidades de adaptación. El grupo II devaluar cómo limitar las emisiones de gases de efecto invernadero y atenuar por otros medios los efectos del cambio climático.
Una actividad principal del IPCC es proporcionar regularmente una evaluación del estado desconocimiento sobre el cambio climático. Las evaluaciones del IPCC se apoyan en la labor de cientos de expertos de todo el mundo. Cabe mencionar que 15 científicos o mexicanos, de los cuales 10 son de la UNAM.
Desde 1988 el IPCC ha producido una serie de publicaciones que son ya obra de referencia en materia y que son ya utilizadas por un gran número de responsables políticos, científicos y estudiantes. Estas publicaciones consisten en informes de evaluación, informes especiales, guías metodológicas y documentos técnicos. Su publicaciones en todos los idiomas y se puede consultar en http://www.ipcc.ch

A las ondas de calor, ondas gélidas, sequías e inundaciones con valores anómalos, los científicos les llaman elementos climáticos extremos.
Aunque las variaciones climáticas han modelado el destino de la humanidad y el ser humano ha reaccionado adaptándose, emigrando y desarrollando su inteligencia, la aparición de eventos climáticos extremos pone en peligro su sobrevivencia. La probabilidad de que eventos catastróficos aparezcan con mayor frecuencia se ha incrementado debido al cambio climático.

Golpe de calor es la condición en la que el cuerpo no puede disipar los con el sudor ni a través de la piel, hizo temperatura aumenta hasta 40 °C o más
Entre los eventos climáticos extremos están: las ondas de calor, caracterizadas por temperaturas asombrosamente atrás, combinadas con mucha humedad del ambiente; las cuales repercuten en la agricultura (pérdida de cosechas), aumento de incendios forestales y, en los humanos, puede causar la muerte por deshidratación y golpe de calor.
Las ondas gélidas se caracterizan por un gran descenso de la temperatura en un lapso de 24 horas.
Por último, los fenómenos hidrometeorológicos, ya sean lluvias torrenciales en un periodo corto, causan inundaciones o sequías.
clip_image030
Ilustración 1 Los posibles impactos del cambio climático en salud, ecosistemas, agua y alimentos.
clip_image032
Ilustración 2 El estrés hídrico que se vivió en México en el año 2000 y un posible escenario futuro.
Entre las consecuencias de estos eventos climáticos extremos: estrés hídrico, inseguridad alimentaria, incremento de enfermedades por un cambio en los patrones De distribución de los vectores, pérdidas humanas y económicas y otras.
Entre los cambios previstos para nuestro país tendido al calentamiento global aparecen: el incremento del número de intensidad de ciclones tropicales y huracanes; la reducción y la precipitación en las regiones noroeste, pacífico norte, fuentes centrales y valle de México; la disminución en la actividad agrícola, particularmente de la temporal y el aumento de los incendios forestales.
clip_image033
Ilustración 3 La complicada interpretación de la interacción de diversos fenómenos.

Efecto invernadero.

El efecto invernadero es un fenómeno natural que ha permitido el desarrollo de la vida en la Tierra; planetas como Venus y Marte también lo presentan, pero la diferencia del efecto invernadero entre estos tres, radica en la composición química de sus atmósferas y la distancia con respecto al sol.
Se sabe que la atmósfera de venus está compuesta principalmente por dióxido de carbono, nitrógenos y nubes de ácido sulfúricos y la de marte está formada por dióxido de carbono y nitrógeno. En ambos planetas, el dióxido de carbono es el más abundante, mientras que en la Tierra está presente en cantidades mínimas. Por tal motivo Venus, al encontrarse más cerca del sol y con mayor cantidad de dióxido de carbono, su temperatura es mayor a 470ºC y tiene un efecto invernadero desbocado, como un horno. Marte al estar más lejos del Sol que Venus y la Tierra tiene una temperatura en superficie de -55ºC y aunque también tiene una atmósfera con dióxido de carbono, este no es suficiente como GEI para calentar su superficie.
Tabla 2 Diferencias del efecto invernadero entre Venus, tierra y Marte

Planeta

Componentes principales de la atmosfera

Temperatura en superficie

Principales gases de efecto invernadero

Venus

Bióxido de carbono, nitrógeno y nubes de ácido sulfúrico

474ºC

Bióxido de carbono

Tierra

Nitrógeno y oxígeno

15ºC

Vapor de agua, bióxido de carbono, metano

Marte

Bióxido de carbono y nitrógeno

55ºC

Bióxido de carbono
Para entender el proceso debe explicarse ¿Qué es el efecto invernadero?
Es un fenómeno, es nombrado así porque la Tierra funciona como un verdadero invernadero. Al entrar a un invernadero, la temperatura de adentro es mayor que la del exterior. Esto se debe principalmente a que los vidrios de su estructura dejan pasar la energía que proviene de la radiación del Sol, pero no la dejan escapar fácilmente, lo que produce un efecto de calentamiento. La Tierra funciona de manera muy parecida a un invernadero, donde gases como el dióxido de carbono, metano, vapor de agua, óxido nitroso entre otros, funciona como los vidrios.
El efecto invernadero en la Tierra, en el que gran parte de esa energía saliente es capturada por la atmósfera y regresar a la superficie terrestre, es un proceso importante porque modula la pérdida de calor y da como resultado una temperatura global promedio en el planeta de alrededor de 15 °C, en la cual se favorece los procesos biológicos.
clip_image034
Ilustración 4 El efecto invernadero es un fenómeno natural que intervienen la regulación de la temperatura del planeta.
clip_image035
Ilustración 5 Capas de la atmósfera.
Al principio, se mencionó, de forma general porque se da el efecto invernadero en Venus y Marte, ahora se explicará como sucede en la Tierra. El Sol es la fuente principal de energía de nuestro planeta. La Tierra absorben la energía solar y emite su propia energía, si absorbe más de la energía que irradia, se calienta; y sí sucede lo contrario, se enfría. Los gases de la atmósfera son los encargados de regular la cantidad de energía que se irradia o se absorbe.
La atmósfera es una delgada capa gaseosa, cuyas funciones más importantes son: controlar el filtro de radiación ultravioleta que llega a la superficie terrestre (¿recuerdas al ozono?), brinda protección al destruir los meteoritos (que de otra manera llegarían a la superficie de la Tierra), así como regular la temperatura.

La capacidad que tiene las diferentes superficies para reflejar una determinada fracción de la energía solar que reciben se conoce como albedo.
Los gases presentes en bajas concentraciones, de manera natural en la atmósfera y que participan en la regulación de la temperatura, son: el vapor de agua, metano, dióxido de carbono, óxido nitroso y ozono, llamado GEI.
Del total de radiación solar que llega a la Tierra anualmente, una parte se queda en los mares y los continentes y una tercera parte se refleja inmediatamente al Espacio. Las regiones polares tienen la mayor capacidad de reflexión, comparado con las nubes y el agua.
Los GEI en la atmósfera absorben gran parte de la radiación infrarroja ascendente que emite la Tierra, impidiendo que la energía pase directamente al Espacio.
De los GEI, el agua en la atmósfera cumple un doble papel respecto a la radiación. Como vapor de agua, es uno de los gases naturales de efecto invernadero más importante por su volumen y su amplia capacidad de absorción. Pero el que tiene un impacto mayor sobre el clima de la Tierra es el dióxido de carbono, este gas no absorbe la energía del Sol, pero si retiene la que emite de la Tierra.

El aumento de la concentración de los gases de efecto invernadero en la atmósfera hacen que esta retenga un porcentaje superior del calor emitido por la Tierra, produciendo un calentamiento global.
Pero ¿Por qué ahora, en la Tierra, se ve al efecto invernadero como un problema?
El problema aparece porque se ha alterado la concentración de los GEI en la atmósfera, al producir un incremento en la temperatura de la superficie terrestre, aumentando la capacidad de la atmósfera para absorber la radiación infrarroja.
clip_image036
clip_image037
Se tiene registros de que la concentración actual de dióxido de carbono es de 30% superior al de la época previa a la revolución industrial. El dato se pudo determinar midiendo el dióxido de carbono presente en las burbujas de aire atrapadas en las columnas de hielo, muestras de los glaciares.

Nomenclatura química de los compuestos que intervienen en el calentamiento global.

Tanto como la fórmula como el nombre de un compuesto o elemento dan información acerca de si se trata de un elemento metálico o no metálico, además de indicar el número de átomos presentes, si es un oxido o un hidróxido. Esta información es de suma importancia en las reacciones químicas, ya que se podrá predecir qué tipo de sustancia se producirán.
En la tabla se dan ejemplos de cómo se nombran algunos compuestos de efecto invernadero según el sistema de la IUPAC, el sistema de nomenclatura Stock y el sistema de nomenclatura funcional, clásico o tradicional.


Nomenclatura

Formula química

Funcional, clásica o tradicional

Stock

IUPAC o sistemática

O3

Ozono

-

Trioxígeno

CO2

Anhídrido carbónico

Oxido de carbono (IV)

Dióxido de carbono

CO

Anhídrido carbonoso

Oxido de carbono (II)

Monóxido de carbono

CH4

Tetrahidruro de carbono

-       

Metano

N2O

Anhídrido hiponitroso u óxido nitroso

Óxido de nitrógeno (I)

Monóxido de dinitrógeno.

Es importante nombrar correctamente los compuestos porque no será lo mismo escribir O3 (ozono) que O2 (molécula de oxígeno), las cuales tienen funciones diferentes en la atmósfera; o escribir CH4 (metano) que C4H10 (butano). Al ver el número de átomos del carbono (C) y el hidrógeno (H), ambos difieren y solo al ver CH4 se le considera un GEI.
Además, aunque se tienen diferentes sistemas de nomenclatura, todas reflejan la naturaleza de los elementos que conforman la molécula.

¿Qué es la administración?

  Hablar de administración abarca desde antes de nuestra era, filósofos como Sócrates, Platón y Aristóteles la han incluido en sus disc...