Seminario "El Cambio Climático 2017" - El Calentamiento Global
Cambio climático y energías alternativas. Economía del ... · Cambio climático: Variación...
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1 Cambio climático y energías alternativas. UMU 2010 Cambio climático y energías alternativas. Economía del hidrógeno. Parte I El clima. Flujos naturales de energía. Balance de energía. Absorción y emisión de energía por la tierra. Partículas y nubes. Gases atmosféricos. Efecto invernadero. Destrucción de la capa de ozono. Acuerdos internacionales. Parte II Energía y sociedad. Consumo de energía. Fuentes de energía. Combustibles fósiles. Energías alternativas. Energías renovables. El hidrógeno como fuente de energía. DIFICULTADES DE ANÁLISIS Y CÓMO SUPERARLAS ¿Qué hacer cuando sobre una cuestión circula mucha información y lo hace con más desorden que rigor? ¿Cómo analizar un problema tan complejo sin ofrecer una perspectiva simplista? ¿Los científicos no se ponen de acuerdo? ¿Si no podemos pronosticar el tiempo que hará la semana próxima como vamos a saber el clima que habrá dentro de 50 años? Seleccionar, analizar y valorar el significado de las informaciones Cambio climático y energías alternativas. UMU 2010
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Cambio climático y energías alternativas. UMU 2010
Cambio climático y energías alternativas. Economía del hidrógeno.
Parte I
El clima. Flujos naturales de energía. Balance de energía. Absorción y
emisión de energía por la tierra. Partículas y nubes. Gases atmosféricos.
Efecto invernadero. Destrucción de la capa de ozono. Acuerdos
internacionales.
Parte II
Energía y sociedad. Consumo de energía. Fuentes de energía.
Combustibles fósiles. Energías alternativas. Energías renovables. El
hidrógeno como fuente de energía.
DIFICULTADES DE ANÁLISIS Y CÓMO SUPERARLAS
¿Qué hacer cuando sobre una cuestión circulamucha información y lo hace con másdesorden que rigor?¿Cómo analizar un problema tan complejo sinofrecer una perspectiva simplista?
¿Los científicos no se ponen de acuerdo?
¿Si no podemos pronosticar el tiempo que hará la semana próxima
como vamos a saber el clima que habrá dentro de 50 años?
Seleccionar, analizar y valorar el significado de las informaciones
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Analizar si se está produciendo un cambio climático, valorar su gravedad y las posibilidades de intervención
¿Qué factores regulan el clima global del planeta?
¿Qué datos hay? Y
¿son o no concluyentes?
Si ha habido cambios climáticos en el pasado y qué los ha generado
Exige conocer
¿Qué esta causando el cambio climático?
Qué consecuencias se prevén y como podemos evitarlas
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Cambio climático: Variación global del clima de la tierra.Parámetros climáticos: Temperatura, Precipitaciones, Nubosidad, etc.
Por cambio climático se entiende un cambio del clima atribuido
directa o indirectamente a la actividad humana que altera la
composición de la atmósfera mundial y que se suma a la variación
natural del clima observada durante periodos de tiempo comparables
(para referirse al origen humano del cambio se utiliza la expresión
cambio climático antropogénico).
Sobre el clima
influyen muchos
fenómenos: Emisión
de energía del sol,
composición de la
atmósfera,
disposición de los
continentes,
corrientes marinas,
órbita de la tierra,
etc.Cambio climático y energías alternativas. UMU 2010
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Los efectos antropogénicos (factor humano) son hoy los agentes
climáticos de mayor importancia desde hace poco tiempo. Su
influencia comenzó con la deforestación de los bosques pero,
actualmente, la mayor influencia en el clima son las emisiones
abundantes de gases que producen el efecto invernadero.
Flujos naturales de energía
Se conoce por radiación
solar al conjunto de
radiaciones
electromagnéticas
emitidas por el Sol.
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Flujos naturales de energíaLa mayor parte de la
energía de la tierra procede
del sol. De la energía
emitida por el sol una
pequeña parte es
interceptada por la tierra. El
30% de esta energía es
reflejada hacia el espacio.
Esta fracción se denomina
albedo y contribuye de
forma significativa al
balance energético
terrestre.
El 70% de energía absorbida por la tierra se transforma encalor y se emite al espacio. La mitad de la energía absorbida porla superficie terrestre fluye a través del ciclo hidrogeológico:procesos de evaporación y precipitación
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Si toda la energía que absorbe la tierra fuera emitida al espacio la
temperatura debería ser de -18ºC. Sin embargo la atmósfera atrapa la
energía emitida y la devuelve a la superficie elevando la temperatura.
Efecto invernadero: Atropamiento de calor por parte de la atmósfera.
Recibe la radiación visible del sol y atrapa la radiación infrarroja de la
superficie. ¿Cómo se atrapa la energía?
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Distancia al sol y algo más
Tª real (ºC)
Tª teórica (ºC)
Diferencia Atmósfera
Venus 447 155 292 Muy densa, 96% CO2, 3% N2
Tierra 15 – 18 33 Poco densa, 78% N2, 21% O2
Marte – 55 – 63 8 Muy tenue, 95% CO2, 3% N2
¿A qué se deben las diferencias entre los
valores del efecto invernadero?
La luna se encuentra a la misma distancia del
sol. ¿Cuál será su temperatura teórica y real?
¿Las diferencias entre la temperatura del día y
de la noche en la luna serán iguales o
diferentes a la tierra?
Mercurio tiene una temperatura superficial de
180º (267ºC menos que Venus). ¿Cuál puede
ser la causa?
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Todos los cuerpos, por el hecho de estar a una cierta temperatura superior al cero absoluto, emiten una radiación electromagnética.
El Sol emite radiación que se puede considerar de onda corta,
centrada en torno a la parte del espectro a la que son sensibles
los ojos, y que llamamos por ello luz visible.
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La tierra emite energía de manera diferente al sol. Un cuerpocaliente pierde energía mediante la emisión de radiaciónelectromagnética de longitudes de onda muy largas para serpercibidas por el ojo humano
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Variaciones del albedo
Tipo de superficie Albedo medio
Bosques 10-20%
Tierras de cultivo 10-20%
Desiertos 25-40%
Nieves (> 60º latitud) 60-80%
Océanos (> 70º latitud) 15-20%
Océanos (< 70º latitud) 6-10%
Nubes (valor medio) 35-40%
Media aprox. 30%
Las actividades humanas pueden afectar al albedo superficial.Por ejemplo, la tala de bosques para ampliar terrenos de cultivo,disminuye el albedo, además de provocar erosión ydesertificación del suelo.
El factor que más influye en el albedo global son las nubes. Las nubes absorbentanto la radiación solar (visible) con la radiación de longitud de onda larga emitidapor la superficie terrestre. El elevado albedo de las nubes, tiende a enfriar lasuperficie terrestre, pero por otra parte, la absorción de la radiación emitidatiende a calentar la superficie por el efecto invernadero. El papel global dependede cual de estos dos efectos predomine. Variaciones muy pequeñas en nubosidadpueden originar cambios significativos en el balance energético.
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Gases atmosféricos:
¿Por qué se da mas importancia al CO2 que a otros gases mayoritarios
como N2 y O2?
La proporción de agua es variable según el lugar y día. El
porcentaje medio es del 0,4%.
Composición del aire seco a nivel del suelo Constituyente Fórmula Concentración (ppm, en vol.)
Nitrógeno N2 780.900
Oxígeno O2 209.400
Argón Ar 9.300
Dióxido de carbono CO2 370
Neón Ne 18
Helio He 5,2
Metano CH4 1,7
Kriptón Kr 1,1
Hidrógeno H2 0,5
Óxido nitroso N2O 0,3
Xenón Xe 0,08
Monóxido de carbono CO 0,04-0,08
Vapores orgánicos 0,02
Ozono O3 0,01-0,004
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La radiación IR sólo permite la vibración de los átomos de moléculas
poliatómicas. Los gases mono o di-atómicos son transparentes a la radiación
infrarroja. Para que las moléculas absorban radiación IR es necesario que se
pueda modificar su momentos dipolares. Sólo lo hacen las moléculas
heteronucleares con más de dos átomos.
Los gases que más contribuyen al efecto invernadero, por su proporción,
son el H2O y CO2. Además la proporción de agua aumenta en función de la
temperatura (retroalimentación positiva).
Espectros de absorción de
los gases atmosféricos
Ventana de radiación entre
los 8 y 12 mm.
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Ventana atmosférica: Zona del espectro en la que no existe
solapamiento entre las absorciones de los gases atmosféricos.
Esta ventana coincide con la
región de absorción de otras
moléculas como los CFC´s, CH4 y
N2O que también contribuyen al
efecto invernadero. Además, los
CFC´s son los causantes de la
destrucción de la capa de ozono
en la estratosfera.
La contribución relativa a la absorción IR por moléculas en la
atmósfera depende de la eficacia para absorber radiación y el
tiempo de permanencia del gas.
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Propiedades de los gases invernadero influidos por actividades humanas
CO2 CH4 N2O CFC-11 HCF-23
Concentración atmosférica.
Preindustrial
Actual
ppm
~280
370
ppb
~700
1.745
ppb
~270
314
ppt
0
268
ppt
0
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Variación/año
(%/año)
1,5
0,41
7,0
0,40
0,8
0,25
–1,4
–0,52
0,55
3,92
Tiempo de vida en la atm. (años) 5 a 200 12 114 45 260
Relación intensidad radiativa
por molécula
1 23 296 4.000 11.700
Principal mecanismo de eliminación I II III III III
Corriente termohalina
La circulación termohalina o cinta transportadora oceánica es unacorriente causada por diferencias de temperatura y densidad delas aguas que conecta todos los océanos y constituye una grancinta transportadora de calor. Es muy importante por susignificativa participación en el flujo neto de calor desde lasregiones tropicales hacia las polares, sin la que no secomprendería el clima terrestre.
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Evolución de los gases invernadero
60% de contribución al efecto invernadero (sin incluir la retroalimentación positiva con el agua)
Fuentes antropogénicas
– Combustión de combustibles fósiles
– Fabricación de cemento
– Deforestación
– Quema de biomasa
• Tiempo de vida en la atmósfera: 5-200 años
• Variación annual: 0,41%
Dióxido de carbono (CO2)
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Evolución de los gases invernadero
• Contribución al efecto invernadero: 4-5%
• Fuentes antropogénicas
– Utilización de combustibles fósiles
– Quema de biomasa
– Fertilizantes
Óxido nitroso (N2O)
• Contribución al efecto invernadero: 15-17%
(más de veinte veces más efectivo que el CO2)
• Fuentes antropogénicas
– Ganadería
– Utilización de combustibles fósiles
– Quema de biomasa
– Basuras
Metano (CH4)
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Tiempo de vida en la atmósfera: 12 añosVariación anual: 0,41%
Tiempo de vida en la atmósfera: 115 añosVariación anual: 0,25%
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• Contribución al efecto invernadero:12%
• 10,000 veces más efectivo que el CO2
• Fuentes antropogénicas
– Refrigerantes
– Propelentes
– Fabricación de plásticos
Evolución de los gases invernadero
CFC s o Halocarbonos
Vapor de agua (H2O)
• Gas primario de efecto invernadero
• La cantidad depende de la temperatura
• Fuentes antropogénicas
– Irrigación
– Conversión de bosques en tierras agrícolas
– Embalses y depósitos
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Tiempo de vida en la atmósfera: 45 añosVariación anual: -0,52%
Evolución de los gases invernadero
La mayor aportación al efecto invernadero es del CO2 a pesar que más
de la mitad del gas emitido a la atmósfera no permanece en ella (la
biosfera es un almacén: océanos, bosques, etc).
Evolución de las emisiones de dióxido de carbono,
en millones de toneladas por año, discriminada por
región.
Variación de la temperatura global y la
concentración de dióxido de carbono.
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Los cambios de temperatura terrestre son el origen de otros problemas ambientales:
Alteraciones climáticas. Desertización y sequías Inundaciones Fusión de los casquetes polares y glaciares con aumento
del nivel del mar Destrucción de ecosistemas
Calentamiento global
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En las zonas montañosas se
reducirán las nevadas invernales.
La costa oeste tiene riesgo muy
alto de incendios y sequías.
Algunas conclusiones del IPCC
Hacia 2050 la selva amazónica
dará paso a una sabana árida y
los desiertos aumentarán su
superficie.
En la costa aumentará el nivel del
mar provocando inundaciones. La
pesca será cada vez más escasa.
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Algunas conclusiones del IPCC
El deshielo del Himalaya
provocará fuertes inundaciones
en las cuencas de los grandes
ríos.
Las escasas precipitaciones
provocarán sequías, incendios
y escasez de agua potable
A partir de 2030 la producción
agrícola en el sur de Australia
disminuirá drásticamente.
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Algunas conclusiones del IPCC
En el norte, se incrementarán las
inundaciones y riadas. Los glaciares
se deshelarán y las nevadas serán
cada vez más escasas.
Para 2020, entre 75 y 250
millones de personas sufrirán la
escasez de agua.
Las cosechas reducirán un 50%
su potencial. La pesca en los
grandes lagos también disminuirá.
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Figure 11.22
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Calentamiento global (previsiones)
El consenso científico:Calentamiento medio de 0,2ºC por décadaA concentración constante de GEI se produciría un aumento de 0,1% anualLa temperatura a finales de siglo aumentaría entre 1,8 y 4ºC
¿Qué hacer para reducir los GEI?
Reducir el consumo Cambio del modelo energético actual Utilizar energías limpias Combustibles renovables
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