Recursos que nos proporciona la atmósfera




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títuloRecursos que nos proporciona la atmósfera
fecha de publicación22.10.2016
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APUNTES TEMA 7:

EL CAMBIO CLIMÁTICO YA ESTÁ AQUÍ
LA TIERRA COMO SISTEMA:
Desde 1940 Teoría general de Sistemas:

El objeto de estudio o realidades a estudiar se consideran SISTEMAS: conjunto de elementos y relaciones entre ellos. Un gran sistema puede estar compuesto de SUBSISTEMAS que poseen relaciones entre sí: lineales o sencillas (un elemento influye sobre otro) o no lineales o complejas (bucles de retroalimentación o feedback)
Subsistemas terrestres: Atmósfera, Hidrosfera, Geosfera y Biosfera.
RECURSO NATURAL: cualquier forma de energía o materia en el medio que los seres vivos utilizamos para sobrevivir y/o mejorar nuestra calidad de vida.
IMPACTO AMBIENTAL: cualquier acción humana que produce una alteración (normalmente desfavorable) en el medio ambiente o alguno de sus componentes.
RIESGO NATURAL: probabilidad de que la población de una zona sufra daños por la manifestación de fenómenos naturales.
RIESGO INDUCIDO: cuando la probabilidad de un riesgo natural se ve aumentada por acciones humanas.
La preocupación por el agotamiento de recursos no deja de crecer debido al aumento de la población y la actividad productiva en todo el mundo
TIPOS DE RECURSOS ENERGÉTICOS:
RENOVABLES:

-No se agotan

-Energías limpias (energías verdes)

- Tipos: energía geotérmica, hidráulica, mareomotriz, eólica, solar y de la biomasa.
NO RENOVABLES:

-Se forman por procesos geológicos muy lentos, no podemos esperar a la renovación ya que no se da a escala humana.

- Su extracción y uso produce problemas ambientales.

- Tipos:

-Combustibles fósiles: petróleo, carbón y gas natural

- Energía nuclear (Uranio)

LA ATMÓSFERA
Capa gaseosa (formada por diferentes capas) que rodea la Tierra. Composición: 78% Nitrógeno (N2), 21% Oxígeno (O2) y 1% restante otros gases (Argón, Helio, CO2…)
RECURSOS QUE NOS PROPORCIONA LA ATMÓSFERA
-Oxígeno (Respiración)

-CO2 (Fotosíntesis)

-Nitrógeno (Cadenas tróficas)

-Energía (aerogeneradores)

-Efecto invernadero natural (aumenta la temperatura de la Tierra)
Y también actúa como…
-Protección frente a rayos perjudiciales del Sol (Ultravioleta (UV) y radiaciones ionizantes)

-Protección frente a meteoritos (al entrar en contacto con ella se destruyen)
RIESGOS DE LA ATMÓSFERA
-Aumento del efecto invernadero natural: cambio climático

-Lluvia ácida

-Disminución de la capa de ozono

-Otros
CONSECUENCIAS DEL CAMBIO CLIMÁTICO


  • Fusión masiva de los hielos polares y alta montaña

  • Disminución del albedo, con el consiguiente plus de calentamiento del agua  

  • Desaparición de especies

  • Aumento de fenómenos meteorológicos extremos: sequías, precipitaciones torrenciales, olas de frío y de calor, etc.

  • Cambios en el nivel del mar y en la cadena transportadora oceánica. 

  • Modificaciones en la distribución de los ecosistemas, con las consiguientes migraciones obligadas


NACIONES UNIDAS FRENTE AL CAMBIO GLOBAL
1980: algunos científicos se percatan de la subida de la temperatura global y de que la posible causa sea el ser humano.
1988: Se crea el IPCC
¿QUÉ ES EL IPCC?
Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático establecido en 1988 por la OMM (organización Meteorológica mundial) y el PNUMA (programa Naciones Unidas para el Medio Ambiente)
Funciones:

Analizar de manera objetiva la información científica, técnica y socioeconómica relevante para entender los riesgos que supone el cambio climático.

Publicación de informes para aplicar medidas (1990, 1995, 2001, 2007)

PRONÓSTICOS DEL IPCC:

  • Ascenso de las temperaturas entre 1,5 y 5,8ºC en el presente siglo.

Este calentamiento global implica procesos de diversa naturaleza, como cambio climático, alteración en el funcionamiento de ecosistemas, transformaciones en el suelo y pérdida de biodiversidad.

En consecuencia, es algo más que un calentamiento generalizado del planeta, por ello hay quienes prefieren llamarlo cambio global.
DATOS IPCC:
- CO2, CH4, NO… Gases exceden mucho los valores preindustriales

-1995-2006: 12 de los años más calurosos desde 1850

- Zonas tropicales y subtropicales: sequías más intensas y largas del último siglo

-Aumento de ciclones intensos en el Atlántico Norte
¿DE QUÉ DEPENDE LA TEMPERATURA DE LA TIERRA?
Es el factor que más determina el clima global y depende de:


  • Distancia del Sol: determina la radiación que recibimos.

  • Presencia del la atmósfera y sus características


COMPOSICIÓN ATMOSFÉRICA
Si está limpio y seco contiene:

  • Nitrógeno (78%) y Oxígeno (21%)

  • El 1% restante el más abundante es el gas Argón.

  • CO2 supone apenas un 0,036%, 360 ppm, a pesar de ello su papel es clave.


Pero el aire nunca está completamente seco y limpio, tiene vapor de agua en cantidad variable.

También tiene pequeñas partículas en suspensión: aerosoles:

Aerosoles naturales: polvo viento, sal marina, emisiones volcánicas

Aerosoles debidos a actividades humanas: hollín…

Los planetas más cercanos nos ofrecen una primera pista acerca de lo que puede causar el efecto invernadero:
Marte atmósfera muy tenue (-55ºC)
Venus atmósfera muy densa y con alto contenido en CO2 (447ºC)
EFECTO INVERNADERO
Nuestra temperatura sería de -18ºC sin atmósfera, a ella le debemos los 15ºC medios.
La diferencia entre ambos se conoce como efecto invernadero natural: atmósfera como cubierta protectora y transparente que pasa dejar la radiación solar pero dificulta la pérdida de calor, incrementando así la temperatura.
GASES DE EFECTO INVERNADERO


  1. Vapor de agua: principal constituyente del efecto invernadero natural. (su aumento más consecuencia que causa, por aumento de temperatura)




  1. Dióxido de carbono: emitido de forma natural por volcanes y por organismos en respiración.




  1. Metano: emitido en digestión de rumiantes, vertederos y ciénagas.




  1. Otros: Ozono (O3), óxido nitroso (N2O), CFC’s (antropogénicos)…


¿CÓMO FUNCIONA EL EFECTO INVERNADERO?
La radiación solar que llega a la Tierra sigue tres caminos:


  • 30% reflejada por la atmósfera o superficie terrestre y devuelta al espacio exterior sin que la Tierra se caliente: ALBEDO.

  • 19% absorbida por nubes y otros componentes atmosféricos

  • 51% absorbida por la superficie terrestre (continentes y océanos) : Aumento temperatura


La superficie terrestre “devuelve” la energía absorbida en forma de radiación infrarroja. Los gases de efecto invernadero absorben esa radiación, calientan el aire y dificultan la emisión de calor hacia el espacio exterior.
Que la atmósfera obstaculice la emisión de la radiación infrarroja hacia el exterior no significa que esta radiación no termine saliendo (siempre sale un %)
Existe un equilibrio entre la energía solar que llega a la Tierra y la energía térmica que sale hacia el espacio exterior. Si no fuese así, la temperatura de nuestro planeta no dejaría de aumentar.
RADIACIÓN SOLAR CALIENTA AL ENTRAR PERO NO AL SALIR
La radiación solar que llega a las capas bajas de la atmósfera es, fundamentalmente luz visible.

El aire resulta “transparente” para ella, pero el suelo la absorbe y se calienta, emitiendo radiación infrarroja que si calienta el aire.

La radiación infrarroja es emitida por todos los objetos, más cantidad cuanto más calientes estén.
ALARMANTE AUMENTO DE LOS GASES DE EFECTO INVERNADERO
La mayoría originados de forma natural (CO2, CH4) antes de nuestra existencia.
A partir de 1750, inicio de la revolución industrial, no ha dejado de aumentar hasta una situación alarmante.
Actividades que generan mayor incremento de gases invernadero:


  • Quema de combustibles fósiles: petróleo, gas y carbón. El mayor % aportado por ellos. Para energía eléctrica, transporte, agricultura, viviendas…




  • Deforestación: por fotosíntesis retira CO2 considerablemente.




  • Ciertas actividades agrícolas y ganaderas: el ganado doméstico, vacuno, bovino o porcino emite gran cantidad de metano de fermentación intestinal. También ciertos cultivos, arroz, lo emiten.


REPARTO DESIGUAL DE LAS EMISIONES
Todos emitimos CO2 a la atmósfera en la respiración, con la calefacción, coche, TV…

CO2 emitido per cápita: sumas todas las emisiones y dividido por nº habitantes.
Cifra mucho menor en países en vías de desarrollo.

India: 1,3 toneladas/año y U.E. 7,8 toneladas/año.

En EEUU casi triplican la media europea. (Ver gráfica)

Compra de % emisión (Protocolo Kyoto)

TIEMPO VS. CLIMA
Tiempo meteorológico: definido por un conjunto de variables atmosféricas como temperatura, humedad, viento, nubosidad, precipitaciones… puede cambiar en segundos.
Clima: más estable, recoge valores estadísticos medios durante centenares de años.
LOS CLIMAS DEL PASADO
A lo largo de la historia de la Tierra el clima ha cambiado continuamente (cíclico), incluso afectando de manera global a todo el planeta. Hace 2000 años avance glacial del Cuaternario, el hielo cubría todo el norte de Europa hasta Escandinavia. También han existido períodos muy cálidos.

Ciclos glaciación- desglaciación (interglacial)
CAMBIOS EN EL NIVEL DEL MAR
Cualquier cambio climático global modifica el nivel del mar porque origina:


  • Cambios en el ciclo del agua: durante períodos glaciales precipitación de nieve se congela y queda en continentes: descenso nivel mar.




  • Dilatación térmica del agua: períodos cálidos nivel del agua sube: fusión del hielo acumulado y porque al encontrarse el agua oceánica a mayor temperatura se dilata.


COMO INVESTIGAR LOS CLIMAS DEL PASADO
Paleoclimas: climas del pasado
Para investigarlos se buscan registros o huellas que proporcionen información sobre los organismos que existían, la composición del aire o los procesos geológicos que actuaban.


  1. Burbujas de aire atrapadas en el hielo: durante los últimos 650.000años el hielo se ha ido acumulando en la Antártida, capa sobre capa, ordenado por edades, abajo el más antiguo y arriba el más moderno. Formado por compactación de la nieve y encierra aún pequeñas burbujas del aire que tenía aquella nieve: “aire fósil” muestra la composición de la atmósfera en el momento de la nevada.




  1. Restos fósiles: cada organismo vive en un determinado hábitat, marino o continental, de clima frío o cálido…También para organismos extintos.



DESCUBRIR EL PASADO PARA PREDECIR EL FUTURO
No tenemos datos de cuando la especie humana no existía.

Las rocas como historia del pasado, huellas de los procesos ocurridos. Interpretándolas los geólogos reconstruyen la historia de nuestro planeta y su clima.
Los procesos geológicos, biológicos o climáticos dejan huella por:


  • Los materiales que originan: cenizas o coladas (erupción), lodos (inundación), duna (viento), arrecifes (coral)…

  • Las formas que generan: valle U (glaciar), valle V (río), acantilado (mar)…


¿POR QUÉ CAMBIA EL CLIMA?


  1. Causas externas o astronómicas: ajenas al sistema climático interno de la Tierra. Modifican la radiación solar recibida afectando al clima.


a) Cambios actividad solar: por ejemplo cambios en manchas solares, afectan a la fuente de energía.

b) Cambios órbita terrestre: cambia gradualmente de forma circular a casi elíptica, ciclo dura 100000 años y modifica la radiación solar que llega.

c) Impactos de meteoritos: al colisionar con atmósfera genera nube de polvo que permanece en suspensión, puede impedir que radiación llegue al suelo.



  1. Causas internas: determinan que se hace con la radiación solar recibida. (% reflejado, absorbido…) Tipos:


a) Cambios albedo: valor medio 30%, pero muy variable: nieve albedo muy alto (gafas oscuras) y suelo menor, mar aún menor. Si cambia la cobertura de la superficie terrestre (Ej: deshielo) se modifica la temperatura global.
b) Cambios composición atmosférica: por intervención de organismos que varían cantidades de CO2 y oxígeno, volcanes, quema de combustibles…La cantidad de aerosoles se modifica: dificultan la llegada de radiación (efecto refrigerante) pero absorben radiación infrarroja (efecto invernadero)
c) Cambios en las corrientes marinas: a las zonas cercanas al ecuador llega más radiación solar que a las latitudes próximas a los polos, grandes diferencias de temperatura. Las corrientes marinas y vientos ayudan a reducir esas diferencias.

Circulación termohalina: corriente oceánica causada por diferencias de temperatura y densidad de las aguas. Conecta todos los océanos y constituye una gran cinta transportadora de calor.

En el Atlántico, una corriente superficial de agua cálida se dirige hacia el norte donde, una vez fría, se hunde y vuelve al sur por el fondo del océano. El circuito por todos los océanos se completa en unos mil años. Si la corriente cálida no llegase descendería la temperatura, se incrementaría la capa de hielo y el albedo: descenso temperatura global.
¿A DÓNDE NOS LLEVA EL CAMBIO CLIMÁTICO?
El sistema climático es muy complejo, depende de muchas variables que interaccionan y no es fácil predecir que ocurrirá.

Se utilizan modelos: representación simplificada de la realidad.


  • Modelos climáticos: programas informáticos en los que se introducen variables climáticas (albedo, radiación solar, composición atmosférica…) y se predice que ocurriría, por ejemplo, si se incrementa el CO2 de la atmósfera.

    • Fiabilidad de un modelo: para valorarla se introducen datos del pasado y se comprueba si predice con acierto la situación actual (conocida): válido.


¿QUÉ PREVÉN LOS MODELOS CLIMÁTICOS?
Pronostican una acentuación de los impactos causados por el cambio climático.
Temperatura media global: a finales del SXXI se habrá incrementado entre 1,4-6 ºC
Nivel mar: a final de siglo estará entre 20-80 cm por encima del actual: zonas costeras inundadas.
Fenómenos meteorológicos extremos se acentuarán, más frecuentes e intensos huracanes, sequías, inundaciones, olas de calor…
Efectos ambientales: pérdida de biodiversidad, alteración ritmos estacionales especies, desaparación ecosistemas (humedales, Tablas de Daimiel (Ciudad Real))…
Efectos salud: especialmente en países no desarrollados. Enf. tropicales (paludismo) extenderse a zonas de climas templados.
IMPACTO DESIGUAL
Los impactos del cambio climático afectarán de manera diferente, dos razones:


  • Diferencias de vulnerabilidad a un determinado cambio: incremento nivel mar afectará más a zonas costeras, a sus ciudades y ecosistemas.




  • Diferencias magnitud de los cambios: reparto desigual del incremento de precipitaciones, por ejemplo en el área mediterránea descenderán.


En Europa especialmente vulnerable el área mediterránea, las zonas costeras, humedales y zonas montañosas.
¿QUÉ PODEMOS HACER ¿ (IPCC)
Adoptar medidas cuanto antes para atajar el cambio climático: reducir emisión gases efecto invernadero, ayudar a retirar lo emitido… Algunos cambios pueden ya ser irreversibles.

Sistema climático presenta inercias: pasa tiempo desde las causa hasta consecuencias, aunque se redujesen hoy las emisiones algunas consecuencias aún se mantendrían.

Afecta a todo el planeta y todos debemos intervenir: organismos internacionales, gobiernos, ciudadanos…Mayor responsabilidad de países desarrollados (mejor técnica y mayor responsabilidad)
MEDIDAS PARA ATAJAR EL CAMBIO CLIMÁTICO
1997 países industrializados Protocolo de Kyoto para reducir emisiones de gases de efecto invernadero, entró en vigor en 2005. Medidas UE:


  • Incrementar uso de energías renovables, frenar quema de combustibles fósiles.




  • Mejorar eficiencia automóviles (reducir consumo y emisiones)




  • Mejorar eficiencia de electrodomésticos




  • Fomentar eficiencia energética en edificios (mejor aislamiento, 80% menos calefacción)




  • Impulsar investigación científica y desarrollo tecnológico: objetivo eficiencia energética, energías renovables y retención CO2.




  • Proteger y mejorar los sumideros naturales (vegetación y océano)




  • Investigar tecnologías como sumideros artificiales de CO2: almacenamiento en el fondo oceánico y formaciones geológicas profundas.



¿QUÉ PUEDES HACER TÚ?


  • Reciclar, regla de las tres R (reducir, reutilizar y reciclar) (vidrio, papel, cartón, latas y envases)

  • Compra moderada y con pocos envases

  • Uso de bolsas reciclables

  • Caminar o montar en bici

  • Uso transporte público

  • Apagar luces y utilizar bombillas de bajo consumo

  • No dejar aparatos en standby

  • Bajar calefacción, refrigeración en verano no por debajo de 24ºC.

  • Así reducirás el consumo de combustible y, por tanto, la emisión de CO2.



OTROS IMPACTOS SOBRE LA ATMÓSFERA:
DISMINUCIÓN DE LA CAPA DE OZONO
Ozono: absorbe radiaciones UV perjudiciales para los seres vivos (estratosfera)
Consecuencias disminución: entrada de rayos UV a la Tierra, cáncer de piel…
Causas de su disminución:


  • Compuestos con cloro: NaCl y HCl: origen natural (mar, emisiones volcánicas)




  • CFC: artificiales ( usados como refrigerantes, propelentes de aerosoles…)




LAS DOS CARAS DEL OZONO (no siempre es bueno)


  • En la TROPOSFERA se comporta como contaminante.




  • Contaminante 2º (no se vierte direcamente a la atmósfera): se produce a partir de óxidos de nitrógeno e hidrocarburos + luz solar (quema combustibles, smog)




  • Gran poder oxidante: resulta dañino para la salud de los seres humanos y el medio ambiente




  • Irritación de mucosas y tejidos pulmonares




  • Afecta a las paredes celulares de las plantas, disminuye su crecimiento y afecta a la producción agrícola


SOLUCIONES A LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA
1. ANTE LA DISMINUCIÓN DE LA CAPA DE OZONO:

Actualmente solucionado, Protocolo de Montreal de 1987, está permitiendo su lenta regeneración.
2. ANTE LA LLUVIA ÁCIDA Y CAMBIO CLIMÁTICO:
A) Medidas correctivas: disminuir o corregir los efectos de los contaminantes una vez están en la atmósfera, evitando su distribución en el medio (concentración y retención de partículas con separadores de gravedad, filtros de tejidos, absorción con líquidos que disuelven contaminantes gaseosos…) PERO…

Sólo solucionan el problema de manera local y es muy difícil solucionar la contaminación una vez producida.
B) Lo mejor es PREVENIR:

-Uso de nuevas fuentes de energía (alternativas) para sustituir las que resultan de la combustión

-Otras medidas

LLUVIA ÁCIDA

CONSECUENCIAS DE LA LLUVIA ÁCIDA


  • Acidificación de suelos (se transforman en no productivos) y aguas.

  • Salud humana: trastornos respiratorios

  • Edificios, monumentos.

  • Daños directos a los seres vivos

  • Que viven en los medios anteriormente citados (no toleran cambios en pH)

  • Plantas: sobre todo a las hojas, debilitándolas, alterando la fotosíntesis…



ENERGÍAS ALTERNATIVAS:
No pueden sustituir por completo a las convencionales porque no son lo suficientemente energéticas, se usan como complemento.

Menos dañinas para el medio ambiente, son llamadas energías verdes o limpias


  1. ENERGÍA EÓLICA


Aprovechamiento de la energía cinética del viento.

La forma de captación de esta energía son los «molinos» o aerogeneradores


  1. ENERGÍA GEOTÉRMICA


Aprovecha la energía calorífica procedente de la dinámica interna terrestre, mediante:


    • Extracción de agua caliente o vapor.

    • Inyección de agua fría superficial con el fin de calentarla.


USOS:

  • Agua caliente calefacción (energía geotérmica de baja y media temperatura)

  • En forma de vapor: mover turbinas y generar energía eléctrica



  1. ENERGÍA HIDRAÚLICA


La energía potencial acumulada en los saltos de agua puede ser transformada en energía eléctrica.

Las centrales hidroeléctricas aprovechan la energía de los ríos para poner en funcionamiento unas turbinas que mueven un generador eléctrico.


  1. ENERGÍA MAREMOTRIZ


Se basa en el aprovechamiento de las mareas (olas) en estuarios o bahías cerradas

En los agujeros de la presa se colocan turbinas reversibles, y cuando sube la marea se abre la compuerta para aprovechar la velocidad del agua acumulada.

Existen infinidad de dispositivos que aprovechan las olas (su empuje, su presión o su altura) para la producción de energía.


  1. ENERGÍA SOLAR


Dos tipos:


  • TÉRMICA: Aprovecha la radiación solar mediante colectores y depósitos para calentar agua de viviendas, hospitales…




  • FOTOVOLTAICA: Módulos formados por «células solares» de silicio que desprenden electricidad al recibir radiaciones




  1. BIOMASA


Biomasa: conjunto de materia orgánica no fósil de procedencia vegetal, animal o resultante de una transformación natural (fotosíntesis) o artificial (residuos urbanos)
Se usa para obtener BIOCARBURANTES (biocombustibles líquidos) : BIOETANOL Y BIODIESEL.


  • BIOETANOL: A partir de la fermentación (procesos biológicos) de los azúcares de ciertas plantas (remolacha, caña de azúcar, restos vegetales). Para motores de gasolina. Mayor potencia pero menor eficiencia.




  • BIODIESEL: A partir de aceites vegetales, por transformación físico-química.



LA DOBLE CARA DE LOS BIOCOMBUSTIBLES
ASPECTOS NEGATIVOS:

  • Baja eficiencia energética.

  • Aunque su combustión produce menor C02 que los combustibles fósiles, si no se producen localmente y tienen que recorrer largas distancias….

  • Subida precio de alimentos, hambrunas… (al usarse tierras de cultivo de alimentos para cultivar biocarburantes)


ASPECTOS POSITIVOS:

  • Recurso potencialmente Renovable


  • Produce menos C02 que la quema de combustibles fósiles

  • Avanza la manipulación genética para conseguir nuevos biocarburantes


EL HIDRÓGENO, ¿EL COMBUSTIBLE DEL FUTURO?


  • Su combustión no produce C02, solo H20 y calor como únicos subproductos.

  • Propulsión por hidrógeno.

  • Numerosos obstáculos


OBSTÁCULOS Y SOLUCIONES


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