El presupuesto de energía de la Tierra está desequilibrado: así es como eso está calentando el clima

Probablemente recuerdes a tus profesores de ciencias de la escuela primaria explicándote que la energía no se crea ni se destruye, esa es una propiedad fundamental del universo.

Sin embargo, la energía se puede transformar. Cuando los rayos del Sol llegan a la Tierra, se transforman en movimientos aleatorios de moléculas que se sienten como calor. Al mismo tiempo, la Tierra y la atmósfera envían radiación de vuelta al espacio. El equilibrio entre la radiación entrante y la la energía saliente se conoce como el “presupuesto energético” de la Tierra.

Nuestro clima está determinado por estos flujos de energía, cuando la cantidad de energía que entra es mayor que la energía que sale, el planeta se calienta.

Eso puede suceder de varias maneras, como cuando el hielo marino que normalmente refleja la radiación solar de regreso al espacio desaparece y el océano oscuro absorbe esa energía en su lugar. También sucede cuando los gases de efecto invernadero se acumulan en la atmósfera y atrapan parte de la energía que de otro modo hubiera irradiado.

Científicos como yo ha sido medir el presupuesto energético de la Tierra desde la década de 1980 utilizando instrumentos en satélites, en el aire y los océanos, y en la tierra. Es una parte importante de la nueva evaluación climática de las Naciones Unidas. Informe del Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático publicado el 9 de agosto de 2021.

Aquí hay una mirada más cercana a cómo fluye la energía y qué nos dice el presupuesto de energía sobre cómo y por qué el planeta se está calentando.

Equilibrio de la energía del sol

Prácticamente toda la energía en el sistema climático de la Tierra proviene del Sol. Solo una pequeña fracción se conduce hacia arriba desde el interior de la Tierra.

En promedio, el el planeta recibe 340,4 vatios de luz solar por metro cuadradoToda la luz del sol cae en el lado diurno, y los números son mucho más altos al mediodía local.

De esos 340,4 vatios por metro cuadrado:

• Las nubes, el polvo, la nieve y la superficie de la Tierra reflejan 99,9 vatios hacia el espacio.

• Los 240,5 watts restantes son absorbidos, aproximadamente una cuarta parte por la atmósfera y el resto por la superficie del planeta, esta radiación se transforma en energía térmica dentro del sistema terrestre.

Casi toda la energía absorbida se corresponde con la energía emitida de vuelta al espacio. Sin embargo, ahora se acumula un residuo como calentamiento global. Ese residuo ha aumentado, de poco menos de 0,6 vatios por metro cuadrado a finales del siglo pasado a 0,79 en 2006. 2018, según el últimos datos del Panel Intergubernamental sobre el Cambio ClimáticoLa gran mayoría de eso ahora está calentando los océanos. Si bien puede parecer un número pequeño, esa energía suma.

La atmósfera absorbe una gran cantidad de energía y la emite como radiación tanto al espacio como de vuelta a la superficie del planeta. De hecho, la superficie de la Tierra recibe casi el doble de radiación de la atmósfera que de la luz solar directa. Eso se debe principalmente a que el Sol calienta la superficie solo durante el día, mientras que el ambiente cálido está allí las 24 horas del día, los 7 días de la semana.

Juntas, la energía que llega a la superficie de la Tierra desde el Sol y desde la atmósfera es de aproximadamente 504 vatios por metro cuadrado. La superficie de la Tierra emite alrededor del 79% de eso. El resto de la energía de la superficie se destina a la evaporación del agua y al calentamiento del aire, los océanos y la tierra.

El residuo entre la luz solar entrante y el infrarrojo saliente se debe a la acumulación de gases de invernadero como el dióxido de carbono en el aire.Estos gases son transparente a la luz del sol pero opaco a los rayos infrarrojos – absorben y emiten una gran cantidad de rayos infrarrojos hacia abajo.

La temperatura de la superficie de la Tierra debe aumentar en respuesta hasta que se restablezca el equilibrio entre la radiación entrante y saliente.

¿Qué significa esto para las temperaturas globales?

La duplicación del dióxido de carbono agregaría 3,7 vatios de calor por cada metro cuadrado de la Tierra Imagínese las antiguas luces incandescentes nocturnas espaciadas cada 3 pies sobre el mundo entero, dejadas encendidas para siempre.

Al ritmo actual de emisiones, los niveles de gases de efecto invernadero se duplicarían a partir de los niveles preindustriales a mediados de siglo.

Los científicos del clima calculan que agregar tanto calor al mundo calentaría el clima de la Tierra en unos 5 grados Fahrenheit (3 C)Prevenir esto requeriría reemplazar la combustión de combustibles fósiles, la principal fuente de emisiones de gases de efecto invernadero, con otras formas de energía.

El presupuesto energético de la Tierra está en el corazón del nuevo IPCC evaluación del clima, escrito por cientos de científicos que revisan las últimas investigaciones Con el conocimiento de lo que está cambiando, todos pueden tomar mejores decisiones para preservar el clima tal como lo conocemos.

Leer más: Informe climático del IPCC: se están produciendo cambios profundos en los océanos y el hielo de la Tierra: un autor principal explica el significado de las advertencias

Este artículo se actualizó el 9 de agosto de 2021 con detalles del nuevo informe del IPCC.