El concepto de la "saturación" también es usado por el IPCC. No en vano, el incremento de la temperatura en función de las distintas concentraciones se puede considerar logarítmico como primera aproximación. Es decir, que a medida que en la atmósfera se inyecta CO2, para conseguir el mismo efecto de subir la temperatura, habría que doblar su concentración. Cada vez se necesita más CO2 para conseguir el mismo efecto.
Este modo de comportarse refleja el hecho de que cada vez queda menos radiación que ser absorvida por el CO2.
Respecto a Venus, algo de lo que ya se ha hablado. Existen diferencias importantes respecto a la Tierra.
La primera de todas es que tiene una presión de de 92 atm. Su atmósfera es casi 100 veces más masiva que la terrestre. Rodea a la Tierra de una atmósfera tan masiva a ver que le sucede. Aun siendo una simplificación, la ecuación PV=nRT nos dice bastante de lo que sucede al aumentar la presión de un gas.
Para comprobarlo, no hay más que acudir a la relación de temperatura y altura en la atmósfera de Venus nos da una idea del papel que desempeña la presión en todo el asunto.
La influencia de la presión no acaba aqui. A semejantes presiones y temperaturas, el espectro de absorción del CO2 se ensancha, provocando que su potencial invernadero sea mucho mayor. Ya no está limitado a las frecuencias que vemos en la tierra.
Con todo, debido a la enorme cantidad de CO2 en la atmósfera de Venus, es bastante posible que se haya alcanzado la "saturación", así que si se sustituyera el 75% del CO2 de Venus por N2, poco cambiaría su temperatura.
Me temo que voy a tener que intentar explicar de nuevo el modo en que la energía IR es atrapada en la atmósfera porque creo que aún no lo habéis entendido completamente. Seguís hablando de la saturación en el espectro IR cuando la ciencia actual dice que:
- No hay efecto de saturación del vapor de agua en toda la troposfera y menos aún del co2.
- Y si la hubiera sería independiente de la temperatura justo encima de la superficie ya que ésta está gobernada por la última capa de la troposfera.
- La saturación, en todo caso, sólo afectaría a la diferencia de temperatura entre el suelo y la parte supercial de la troposfera que está en contacto con él.
Para explicaros por qué ocurre ésto primero habría que explicar de donde viene todo ésto de el efecto saturación.
La primera persona que realizó experimentos en ese sentido parece que fue Knut Ångström que experimentó en 1900 con tubos de vidrios rellenos de co2. Este científico pidió a un asistente, Herr J. Koch, hacer pasar radiación infrarroja por esos tubos pero con un contenido menos de co2 que cabría esperar encontrar en lo alto de la troposfera. Hizo sus ensayos en un tubo de 30 cm y observó que a pesar de poner un tercio de co2 en el gas, la energía que pasaba a través del tubo fue la misma o mirándolo como lo véis ustedes, el co2 estaba saturado y no atrapaba más energía. Con el resultado obtenido, un año después, la Monthly Weather Review mandó el aviso de "precaución geólogos" olvidar las ideas "locas" de ese científico llamado Arrenhius. Cito textualmente de la publicación:
The remainder of Angstrom’s paper is devoted to a destructive
criticism of the theories put forth by the Swedish chemist, S. Arrhenius, in which the total absorption of CO, ie quite inadmissibly inferred from data which include the combined absorption of CO, and the vapor of water. On these incorrect premises Arrheuius has founded an hypothesis ae to the cause of the Ice Age, attributing it to variation in the amount of atmospheric CO,.
The geologists who have adopted Arrhenius’s views should recall that his hypothesis evidently fails in the light of present knowledge of the absorptive powers of carbon dioxid.
Si a eso unimos que el espectro de absorción del vapor de agua era conocido y atrapaba más cantidad de IR, y que además la cantidad de éste en relación al co2 en la atmósfera era mucho mayor, incluso los científicos que se habían entusiasmado con la idea de Arrenhius la abandonaron y como resultado de ésto, se dejó de investigar en ese sentido. Se plasmó la (falsa) idea de que emitir co2 no podría afectar al clima de la Tierra y nadie se preguntó qué fallaba en ese experimento.
Entonces, ¿cómo atrapa la atmósfera la radiación infrarroja? Pues a medida que la radiación sube parte del calor se va depositando capa por capa y otra parte se reemite en todas las direcciones. Específicamente todas las moléculas que absorvan radiación IR, emitirán radiación IR o colisionarán entre ellas, ya sea una molécula de agua, de co2, de CH4 o de NOx y cualquiera que tenga absorción en el IR, ya que al estar las moléculas en equilibrio termodinámico deben de emitir la misma energía que reciben. Lo que quiero decir con ésto es que todas las moléculas están emitiendo y absorviendo a la vez, cuando no transfiriendo energía a través de colisiones. TODAS ya que si una molécula de agua emite un fotón IR y una molécula de metano se encuentra en su camino, y este fotón está dentro de su espectro de absorción, lo absorverá y a su vez lo volverá a emitir o chocará con otra molécula, cediéndole la energía. Así con todas las moléculas que se encuentren en esa capa, por lo que por promedio, todas ellas tendrán la misma temperatura, ya que todas ellas están emitiendo, absorviendo y colisionando
constantemente.
Así la radiación irá subiendo de capa hasta que alcance una que sea transparente a la radiación, que dejará que se escape al espacio. Evidentemente, la última capa será la más fina y transparente pero también la más fría, por lo que ésta emitirá menos energía al exterior, al estar más fría. Al estar en equilibrio termodinámico la atmósfera debe emitir la misma energía que absorve.
¿Qué pasa si aumentamos la cantidad de co2? Pues sencillamente desplazamos el equilibrio termodinámico ya que las capas se harán sucesivamente menos transparentes y atraparán más energía que con la cantidad anterior de co2, y a su vez reemitirá la energía en todas direcciones hasta que pueda emitirse al espacio, pero ésta vez se hará haciendo en capas de mayor altitud. Como resultado de ésto se atrapa mayor energía infrarroja, ya que se emite menos y se devuelve más hacia la superficie y la tropopausa aumentará de altitud (unos 200m en el periodo 1980-2000) hasta que se alcanza de nuevo el equilibrio, donde se emite la misma cantidad de energía que antes, pero esta vez se ha atrapado mayor energía y como resultado de ésto las capas inferiores habrán aumentado su temperatura, cuanto más cerca de la superficie mayor temperatura habrá aumentado.
Y por eso, cualquier saturación que haya en niveles inferiores no influirá en el balance energético de la atmósfera, ya que ésta está definida por la capa superior, donde la capa es
más fría y seca. los científicos no pudieron avanzar en el entendimiento de este proceso porque sólo se consideraba el agua total de una columna de aire.
Luego en la época de los 40 fueron los científicos militares estadounidenses los que dieron con la tecla ya que sus bombarderos operaban a estas alturas y tenían que tener el mejor conocimiento de como conseguir detectar enemigos en el infrarrojo, con nuevos resultados en experimentos con órdenes de magnitud mayor que los experimentos de Ångström. Y ¿qué decían éstos experimentos? Pues básicamente que los espectros de absorción se transforman en verdaderos picos y no en largos valles y el espectro de absorción del agua se convertía en un colador a éstas alturas y con éstas presiones, por lo que es en estas capas donde se producía la mayor importancia de los gases de efecto invernadero, contando además que el aire es muy seco a estas alturas a diferencia de las emisiones de co2 que están bien distribuidas por la atmósfera. Ésto se podría haber comprendido antes si se hubiera hecho caso a un físico llamado EO Hulbert, que hizo unos cálculos bastante buenos pero pasó desapercibido para la comunidad científica.
No fue entonces hasta la década de los cincuenta que se empezaron a hacer cálculos con ordenadores y un físico llamado Gilbert Plass realizó un estudio capa por capa y punto por punto del espectro de absorción para calcular el balance energético. Llegó a la conclusión, como no podía ser menos, que la adición de co2 podría calentar la atmósfera de la Tierra. Aunque sus cálculos eran muy primitivos porque no tenían en cuenta corrientes de convención, nubes, etc. Y ya sí que los científicos empezaron a prestar verdadera atención a estos estudios. Incluso hoy día algunos científicos pretenden explicar el calentamiento global como si fuera una sola capa lo cual es retroceder 60 años en el tiempo.
En resumen, la atmósfera no tiene efecto de saturación del espectro por vapor de agua y si lo estuviera poco importaría porque el balance energético queda definido por la pérdida de energía en la última capa donde no hay tanta agua y donde el espectro de absorción se vuelve realmente en picos de absorción. Sólo hay saturación allí donde la cantidad de agua es muy pequeña, por eso en el desierto latemperatura puede bajar hasta el punto de congelación por la noche, a menos que haya nubes que atrapen esa radiación o gases de efecto invernadero. Y es un efecto que se ha demostrado (mayor calentamiento global por la noche que por el día).
Éstos datos ya han sido estudiados e incluidos en todos los modelos atmosféricos hace mas de 50 años. Por eso si no avanzáis en el conocimiento científico y os quedáis en lo básico que son las líneas de absorción de un gas a nivel del mar jamás váis a entender por qué se produce el calentamiento y por qué éste calentamiento es tan peligroso.
Imaginemos por ejemplo que se mete el
doble de co2 en la atmósfera. Para calcular el efecto radiativo utilizamos la fórmula empírica con base logarítmica , como bien dice Lilith in Paris, F(x)=5.35Ln(C/C0), siendo C0 la concentración de co2 en la época preindustrial (270ppm) quedando F(x)=5.35Ln2=3,71w/m2 qué es el 1% de la energía que absorve la Tierra del Sol, pero es que un 1% de la temperatura de la Tierra son 2,8ºC y luego habría que tener en cuenta los efectos de realimentación que existen en la atmósfera con lo cual la temperatura podría ser incluso mayor.
Si no me creéis con todos estos detalles, podemos explicar en profundidad el experimento de Herr Koch desde un punto de vista de las modernas mediciones. De hecho podríamos decir que 10.000 veces el nivel del co2 preindustrial aún no alcanzaría el punto de saturació del co2. En Venus, ¿es posible que se haya llegado a un punto de saturación? Habría que mirar el espectro de absorción del co2 en la base de datos que te pasé hace unos dís y comprobarlo, pero daría igual ya que el funcionamiento por capas tendría el mismo funcionamiento que en la Tierra y la Última capa es la que fijaría la energía de las capas inferiores.
Nada, nada, sigamos echando co2 a la atmósfera, que ésto no influye para nada, verdad?
Saludos.
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:, voy a cortar en breve. Sólo comentarte mi experiencia personal en el tema. Llevo unos 30 años siguiendo su desarrollo y, en ese tiempo, he tenido ocasión de ver como las predicciones de aumento de temperatura siempre se han pasado por arriba en bastante. Eso me ha llevado a ser más crítico con los modelos y a tomármelos como indicadores de escenarios posibles o tendencias, pero no como substitutos de la observación empírica real.
