El efecto invernadero logarítmico de CO₂

Para muchas personas, una relación logarítmica puede ser un concepto bastante abstracto. Cuesta imaginar la implicación que tiene sobre la fuerza del efecto invernadero que corresponde a la cantidad de CO₂ que la humanidad emite en la atmósfera. Aquí una visualización para explicar de forma sencilla de qué estamos hablando.

CO₂ es un gas invernadero. La presencia de CO₂ en la atmósfera atrapa una parte de la radiación infrarroja que la superficie de la Tierra emite hacia el espacio. El efecto invernadero total de la atmósfera terrestre es de unos 30 °C, es decir que sin este efecto, la temperatura por medio sería de -15 °C en lugar de los +15 °C que es la temperatura por medio actual real.
Vapor de agua es el gas invernadero más importante. CO₂ proporciona 3°C de calentamiento, es decir el 10% del efecto total.

Cuando aumenta la concentración de CO₂, su efecto invernadero aumenta también, pero no de forma lineal sino de forma logarítmica. Para cada aumento de la concentración, el efecto sobre la temperatura es cada vez menor.

En el gráfico principal de este artículo, que fue generado usando el sistema de detección de radiación de las Fuerzas Armadas de los Estados Unidos (MODTRAN), la línea azul representa el efecto invernadero de CO₂. En el eje horizontal colocamos la concentración de CO₂ y en el eje vertical la cantidad de energía que la Tierra recibe cada segundo por metro cuadrado de superficie. Las líneas rojas marcan los valores del principio de la Revolución Industrial, las líneas verdes los valores del año 2006 y las líneas negras los valores que corresponden a la concentración doblada del principio de la Revolución Industrial.
Observamos que el efecto invernadero de CO₂ aumenta mucho cuando los niveles son bajos, mientras el aumento del efecto es mucho menor con las concentraciones actuales de CO₂.

Teniendo en cuenta que el efecto invernadero de CO₂ es solamente el 10% del efecto total, queda claro que aumentando la concentración ya existente de CO₂ en la atmósfera ya no tiene ningún efecto medible sobre la temperatura terrestre. Este gráfico también es del ejército norteamericano.


Este fenómeno es conocido como la saturación del efecto invernadero de CO₂.

Una aproximación para entender mejor la trayectoria logarítmica del efecto:


Vemos que una concentración bajísima de tan solo 20 partes por millón (ppm) ya es suficiente para que más de una tercera parte del efecto invernadero se active. Aumentando la concentración con 20 ppm hasta 40 ppm, el efecto ya produce 1.5 °C de calentamiento, es decir: la mitad del total.
140 partes CO₂ por millón es la concentración mínima necesaria para sostener la vida vegetal. A este nivel el efecto invernadero se completa en un 67%. A finales del último periodo glacial, hace 16 mil años, la concentración CO₂ era de 180 ppm y su efecto invernadero ya estaba por 72% saturado.
A principios de la Revolución Industrial (1850), la saturación del efecto invernadero del CO₂ ya llegó al 80%, 2.4 °C de los 3 °C posibles. Esto quiere decir que las emisiones de CO₂ por parte del ser humano nunca han tenido efecto medible sobre la temperatura global. Por ejemplo: pasar de los 420 ppm CO₂ actuales a 440 ppm causaría un calentamiento de 0.02 °C.


Si solo podríamos hacer llegar estas imágenes y este mensaje a los políticos responsables, verían directamente que no hay ninguna razón racional para intentar limitar las emisiones de CO₂.

Artículo basado en este artículo de Wattsupwiththat.com, el sitio WEB sobre clima más visitado. He corregido los °C de calentamiento del tercer gráfico con los valores calculados a partir del del primer gráfico. El calentamiento del primer tramo es menor que el valor de 1.7 °C mostrado en el gráfico original. Los otros valores cambian de forma correspondiente.

Tom van Leeuwen, septiembre 2019.