Tras las huellas digitales del efecto invernadero

La hipótesis del "cambio climático provocado por el hombre" nos dice que el aumento de la concentración de CO₂ refuerza el efecto invernadero de la atmósfera y tiene el calentamiento global como resultado final.

Desde el comienzo de la era industrializada alrededor del año 1850, el hombre emite cantidades relativamente grandes de CO₂ a la atmósfera por el uso de combustibles fósiles. La consecuencia de estas emisiones es que durante dicho periodo, la concentración de CO₂ en la atmósfera aumentó bruscamente desde unas 300 partes por millón hasta más de 400 ppm, un aumento de casi un 40%. La temperatura por medio terrestre aumentó en el mismo periodo más o menos un 1.5 °C con una pequeña variación dependiendo de la fuente de datos usada.

Parece existir pues, una correlación entre la concentración de CO₂ y la temperatura terrestre en este periodo. Pero correlación no implica causalidad. Puede ser pura coincidencia que estos dos conceptos se desarrollan de forma sincronizada. En un artículo anterior ya vimos que para otros periodos esta correlación es inexistente.

Los flujos de radiación infrarroja

Para comprobar si existe una causalidad entre estos dos conceptos, buscamos indicios de fenómenos inherentes al supuesto proceso de calentamiento por un aumento del efecto invernadero. Son como sus huellas digitales que deben estar allí si el efecto invernadero realmente aumentó. La medición de dichos fenómenos nos podría llevar a una conclusión sobre la validez de la hipótesis.
Según la hipótesis, el aumento de los gases invernaderos frena el enfriamiento por radiación infrarroja de la superficie terrestre. Esta radiación infrarroja es absorbida por los gases invernaderos y parcialmente devuelto a la Tierra. Este proceso dejaría dos huellas digitales:

• En la parte más baja de la atmósfera, cerca de la superficie terrestre, deberíamos observar un aumento del flujo de radiación infrarroja hacia la superficie que sería la energía que efectivamente calentaría la Tierra
• Para que esta energía se quede dentro del sistema terrestre y pueda calentar la Tierra, en las partes más altas de la atmósfera la tendencia del flujo de la radiación infrarroja saliente debería quedar constante o en todo caso, no aumentar más que el flujo mencionado en el punto anterior.

Lo que de hecho estamos buscando es una alteración del balance entre energía conservada y energía perdida al espacio. Sin alteración en este balance es imposible que la Tierra se calentara por el efecto invernadero.
En este artículo se especifica con gran detalle como llegamos a identificar estas dos huellas digitales.

Comprobando la hipótesis

Combinando las dos huellas digitales podemos proponer la siguiente prueba para comprobar la hipótesis:


Afortunadamente, con los instrumentos satelitales CERES de la NASA disponemos desde el año 2000 de datos detallados de estos flujos de radiación infrarroja.


En el gráfico mostramos los datos del sistema de medición satelital CERES. La línea color rojo claro es la radiación infrarroja en la parte alta de la atmósfera que terminará en el espacio exterior mientras la línea roja oscura es la radiación infrarroja dirigida a la superficie de la tierra en las partes bajas de la atmósfera.
Observamos una clara coincidencia de las dos líneas. Existen periodos de aumento y disminución en los niveles de radiación, sobre todo durante el periodo 2008-2012 que coincide con los fenómenos consecutivos de La Niña, El Niño y otra vez La Niña y durante el super-El Niño del año 2016, pero de ninguna forma se puede hablar de una divergencia gradual entre las tendencias de los dos tipos de radiación infrarroja.

Conclusión

En el periodo desde 2000 hasta 2018 observamos un claro aumento de la concentración de CO₂ en la atmósfera terrestre. Al mismo momento, la temperatura media terrestre subió unos 0.3 °C (mediciones satelitales de la Universidad de Huntsville, Alabama (UAH)).
No observamos ninguna divergencia gradual en las tendencias de los flujos de radiación infrarroja en la parte alta de la atmósfera terrestre comparada con la parte baja de la misma, divergencia que sería una huella digital del efecto invernadero aumentado. La huella digital no se encuentra y por lo tanto:

Causas naturales

• Si las acciones del hombre no provocan ese aumento de temperatura, ¿entonces, cuál es su causa?
  El principio de la actividad industrial coincide casi a la perfección con el fin del periodo más frío de los últimos 10 mil años conocido como "La Pequeña Edad de Hielo". De tal forma que el aumento de la temperatura desde entonces no es nada más que la vuelta a las condiciones 'normales' del Holoceno de antes de la Pequeña Edad de Hielo.
  
  
• Si CO₂ es un gas invernadero y su concentración está aumentando, ¿entonces por qué esto no causa la subida de la temperatura que observamos?
  Si, eso parece ser una contradicción, pero no lo es. CO₂ solamente absorbe una pequeña parte del espectro electromagnético, sobre todo la radiación en la banda de longitud de onda alrededor de 15 micrómetros. La mayor parte de la radiación infrarroja no es afectada por CO₂.
  Además, el efecto invernadero de CO₂ tiene una trayectoria logarítmica. Cuando la concentración de CO₂ sube, queda cada vez menos radiación en sus bandas del espectro electromagnético disponible para ser absorbido. Aumentando la concentración de CO₂ por encima de un cierto valor ya no tiene efecto medible sobre la temperatura. Este fenómeno se conoce como "saturación". De hecho, el efecto invernadero de CO₂ ya estaba saturado con los niveles de CO₂ presentes antes de la Revolución Industrial, así que nunca ha jugado un papel importante en todo el periodo desde entonces. Información más detallada sobre la saturación del efecto invernadero: ¿Por qué se detuvo el calentamiento global?

Quieres saber más?

La primera parte de este artículo es un resumen de este estudio. El artículo original en inglés ofrece mucho más detalles de la forma cómo llegar a nuestra conclusión. Antes de empezar a leer el texto es útil conocer algunas abreviaciones:

• DWLWIR - Downwelling Longwave Inward Radiation (radiación de onda larga hacia la tierra)
  
• EALOR - Effective Atmospheric Layer of Outward Radiation (la altura en la que la radiación tiene más probabilidad de ser emitida al espacio que regresar a la tierra)
  
• ToA - Top of Atmosphere (límite de la atmósfera)
  
• sfc - surface (superficie)
  

Tom van Leeuwen, septiembre 2019.