Olivo María de Lourdes(1) y Soto-Olivo Alejandra(2)
(1)Universidad Central de Venezuela, Facultad de Medicina.
(2)Universidad Simón Bolívar. Maestría Ambiente y Desarrollo. alejandrasoto@gmail.com.
Resumen: En los últimos decenios se ha establecido que las actividades antropogénicas han incrementado las concentraciones de los gases de efecto invernadero en la atmósfera, así, la posibilidad de un cambio climático global se ha convertido en una preocupación real. El objetivo de la investigación es analizar el comportamiento de las concentraciones de los principales gases de efecto invernadero (GEI), y el de las temperaturas atmosféricas, desde las épocas geológicas hasta la actualidad, con sus escenarios potenciales de incremento al año 2100, bajo varias hipótesis. Adicionalmente, se presentan sus potenciales impactos ambientales. El estudio consiste en una extensa investigación documental, realizada con el propósito de ampliar los conocimientos sobre el cambio climático antropogénico y sus impactos potenciales sobre el ecosistema humano, a fin de renovar el alerta a la comunidad científica y público en general. Se basa en la revisión y discusión de trabajos científicos recientes publicados por varios investigadores. Se concluye que las concentraciones globales de los principales GEI han aumentado como resultado de las actividades humanas, incidiendo en el aumento de la temperatura con impactos ambientales negativos. Se propone promover la participación ciudadana para lograr políticas a fin de enfrentar las consecuencias del cambio climático.
Palabras Clave: Cambio Climático/ Impactos/ Temperatura/ Gases de Efecto Invernadero/ Escenarios.
Behavior of greenhouse gases and atmospheric temperatures with increased potential scenarios
Abstracts: In recent decades, it has been established that anthropogenic activities have increased concentrations of greenhouse gases in the atmosphere, so the possibility of global climate change has become a concern. The objective of this research is to analyze the behavior of the concentrations of major greenhouse gases and air temperatures from geological times to the present, with increased potential scenarios to 2100, under various hypotheses. Additionally, there are potential social and environmental impacts. The study consists of an extensive desk research, conducted with the aim of expanding knowledge about anthropogenic climate change and its impacts on the human ecosystem in order to renew the alert to the scientific community and general public. It is based on review and discussion of recent scientific papers published by various researchers. We conclude that global concentrations of the main greenhouse gases have increased as a result of human activities, focusing on increasing the temperature with negative environmental impacts. It aims to promote citizen participation to achieve policies to deal with the consequences of climate change.
Keywords: Climate Change/ Impacts/ Temperature/ Greenhouse Gases/ Scenarios.
I. INTRODUCCIÓN
]]> A lo largo de estos últimos años se ha podido observar que el ser humano está transformando rápidamente el planeta, causando su degradación, y conduciendo a efectos globales que modifican el ambiente terrestre, acuático y la calidad del aire, tales como la reducción del ozono y el aumento de la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera, sumado a la contaminación de aguas continentales y a la deforestación, entre otros [1,2]. Ante esta situación iniciada en el siglo XIX con la Revolución Industrial, se hace necesario y urgente una modificación de la conducta humana, evitando de esa manera que la degradación del planeta continúe.Se ha señalado que, de la evidencia obtenida de capas de hielo y sedimentos terrestres, se infiere que el clima de la Tierra ha experimentado amplias oscilaciones de temperatura entre las condiciones glaciales e interglaciares [3]. Es importante destacar que el efecto invernadero es un fenómeno natural que ha operado en la Tierra por millones de años, pero en los últimos decenios se ha establecido que las actividades antropogénicas, incluyendo la quema de combustibles fósiles, el cambio de uso de la tierra y la agricultura, han incrementado las concentraciones de los GEI en la atmósfera, reduciendo la eficiencia de enfriamiento de la Tierra hacia el espacio y generando un forzamiento radiactivo positivo que tiende a calentar la baja atmósfera y la superficie terrestre [4] [5].
Es así que, la posibilidad de cambio climático global, como resultado de las emisiones de origen antropogénico de gases con efecto invernadero, se ha convertido en una preocupación real para los estudiosos del tema y la sociedad en general, planteamiento cada vez más fortalecido científicamente.
El cambio climático impactará de manera diferenciada a las diferentes regiones del mundo, a los grupos etarios y socioeconómicos [6] y hasta los géneros [7], acentuándose las inequidades en salud, estado social y acceso a alimentos adecuados, servicios básicos y otros recursos.
El ascenso de la temperatura del aire está ocasionando en el retiro global de los glaciares de montaña, la reducción de la cubierta de nieve, la fusión más temprana del hielo de ríos y lagos en primavera, las modificaciones en los patrones hídricos, la disminución de la biodiversidad, la alteración de ecosistemas terrestres y acuáticos, la afectación a la salud y en la tasa acelerada de aumento del nivel del mar, detectada durante el siglo XX [8] [9].
Esta investigación es de tipo documental, se presenta el análisis del comportamiento de las concentraciones de gases de efecto invernadero (GEI), con énfasis en el dióxido de carbono, y de las temperaturas atmosféricas, desde las épocas geológicas hasta la actualidad, con sus escenarios potenciales de incremento, bajo varias hipótesis y sus diferentes impactos socioambientales.
II. DESARROLLO
1. Metodología
Esta investigación es parte de un estudio macro sobre cambios climáticos realizado por las autoras. Se caracteriza por ser de tipo documental, basada en la recopilación y análisis de una extensa y actualizada bibliografía especializada, relacionada con el comportamiento de las concentraciones de gases de efecto invernadero y las temperaturas atmosféricas, desde tiempos pasados a la actualidad, discutiendo las proyecciones de incremento de acuerdo a varias hipótesis. Adicionalmente, se consultó información analógica y digital, informes técnicos generados por diferentes organismos nacionales e internacionales, material hemerográficas.
2. Revisión y análisis documental
]]> 2.1 Gases atmosféricosSe ha señalado que el registro de dióxido de carbono (CO2) en testigos de hielo, apoyan la conclusión que a lo largo del tiempo este compuesto ha tenido un rol importante en los cambios climáticos [10]. Algunos estudios indican que en los últimos 800.000 años, los niveles de dióxido de carbono oscilaron entre 130 y 320 partículas por millón [3].
A partir del análisis de testigos de hielo se ha establecido, que las concentraciones globales, no sólo de dióxido de carbono, sino también de metano y óxido nitroso en la atmósfera, han aumentado considerablemente como resultado de las actividades humanas [11]. Las concentraciones del primer compuesto se han incrementado de un nivel preindustrial que había oscilado entre 200 y 280 ppm a cerca de 379 ppm en 2005, la más alta registrada en los últimos 500.000 años, y está aumentando a una tasa anual de 1,9 ppm. Las concentraciones de metano (CH4) han seguido esta misma tendencia, variando de 715 a 1774 partes por billón (ppb) en 2005, excediendo la concentración natural de los últimos 650 mil años que fluctuaba entre 320 y 790 ppb. Comportamiento similar presenta el óxido nitroso (N2O) en la atmósfera, pasando de aproximadamente 270 ppb a 319 ppb en 2005. También, la concentración de numerosos halocarbonos, ha aumentado debido principalmente a la actividad humana. En la Figura 1 se pueden observar las concentraciones de CO2, CH4 y N2O en la atmósfera durante los últimos 10.000 años (recuadros grandes) y desde 1750 al año 2000 (recuadros interiores).
Investigaciones más recientes reafirman las conclusiones anteriores, señalando que la cantidad de dióxido de carbono habría permanecido estable durante siglos en el planeta, en unos 260 a 280 ppm, pero el uso indiscriminado de los combustibles fósiles, tales como el carbón, petróleo y sus derivados en los últimos 100 años, ha incidido en el ascenso exponencial de su concentración [12].
Lo significativo de este notable incremento en las concentraciones de los gases mencionados, es que pueden provocar un aumento de la temperatura a nivel global, con impactos negativos para el componente socioambiental.
2.1.1 Emisiones actuales de gases de efecto invernadero
El problema del cambio climático está estrechamente vinculado al tipo de desarrollo, ya que las emisiones de gases de efecto invernadero son una de las consecuencias de los patrones del crecimiento económico que afectan el ambiente y la sociedad.
A nivel mundial, la actividad industrial es responsable de cerca del 55 % del incremento actual CO2 atmosférico, mientras el porcentaje restante tendría un origen natural y provendría de la actividad volcánica, la disolución de las calizas, la descomposición de los seres vivos y su respiración, la reducción de la masa vegetal y los microorganismos marinos que fijan el carbono para producir oxígeno y realizar la fotosíntesis [13].
La región conformada por América Latina y el Caribe (ALC) presenta una baja contribución a la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera, aunque su aporte anual se incrementa año tras año. Sin embargo, se reporta que las emisiones globales de GEI eran del orden de 7 % para el año 2000, y se espera que en el año 2050 su participación sea de 9 % [14].
]]> En la Figura 2 se observa el aporte de la región ALC (18 %) a las emisiones de dióxido de carbono y la importancia de este compuesto respecto a otros GEI. Así como la contribución de parte de algunos países a las emisiones mundiales de CO2 para el año 2000, destacándose Estados Unidos, China e Indonesia; en América del Sur, Brasil es el principal emisor de este compuesto. Fuente: (13) 
En relación a su origen, las emisiones totales de dióxido de carbono generadas por la región ALC provienen del cambio del uso de suelo (48,3 %) y 4,3 % de procesos industriales [13].
En la región Latinoamericana, Venezuela ocupa el cuarto lugar en emisiones de CO2 después de Brasil, México, y Argentina, aproximadamente 114.147 miles de toneladas de CO2, que representan 0,48 % de las emisiones globales [14].
El dióxido de carbono fue el gas emitido en mayor cantidad en Venezuela para el año 1999, principalmente a partir de combustibles fósiles (56 %), mientras que el cambio en el uso de suelo y silvicultura produjo el restante 44 %. Las emisiones más significativas provienen de las industrias energéticas, principalmente derivadas del consumo de gas natural por la industria petrolera y las plantas termoeléctricas. En segundo lugar están las emisiones derivadas del consumo de combustibles fósiles del sector transporte y las provenientes del consumo de energía de la industria manufacturera y de la construcción [14].
En tal sentido, Venezuela, a pesar de ser uno de los principales países productores y exportadores de petróleo del mundo, genera relativamente bajas emisiones de CO2. En ello incide el significativo aprovechamiento que hace nuestro país de sus recursos hídricos como fuente de energía y la extensa utilización del gas natural, tanto para la generación eléctrica como para los usos industriales y domésticos.
2.1.2 Escenarios de emisiones
El informe publicado por el Panel Intergubernamental de Cambio Climático [15] plantea que si se considera como valor de referencia la concentración del CO2 de 379 ppm para el año 2005 y la tasa de crecimiento anual de aproximadamente 2 ppm, es predecible anticipar que en los próximos 10 años se habrá alcanzado, y quizás superado, el nivel de 400 ppm.
El primer informe del Panel Intergubernamental de Cambios Climáticos [16], alertaba sobre el riesgo que representaría una concentración de CO2 en la atmósfera de 400 ppm, ya que resultaría casi imposible contener los efectos del calentamiento global para todo propósito práctico de esta generación y las próximas, así como revertir las transformaciones del sistema climático, oceánico y de los ecosistemas.
En la Figura 3 se muestran las emisiones mundiales de CO2 para el período 1940-2000 e intervalos de valores de emisiones para las categorías de escenarios de estabilización que abarcan desde el año 2000 hasta 2100 (a la izquierda). Al lado derecho se presenta la correspondiente relación entre el objetivo de estabilización y el probable promedio mundial de aumento de temperatura en condiciones de equilibrio respecto a los niveles preindustriales. Las áreas de color representan los escenarios de estabilización agrupados en función de diferentes objetivos (categorías de estabilización I a VI). Se indican los valores del promedio mundial de temperatura respecto a los niveles preindustriales con base en: A) Una sensibilidad climática de 3 ºC según la estimación óptima (línea negra central en la región sombreada, B) Una cota superior del intervalo de sensibilidad climática de 4,5 ºC, línea roja del contorno superior de la región sombreada, C) Una cota inferior del intervalo probable de sensibilidad climática de 2 ºC, línea azul inferior de la región sombreada. Las líneas negras de trazos en la gráfica izquierda representan el intervalo de emisiones de los escenarios de la referencia IE-EEE.
]]>
El Panel Intergubernamental de Cambios Climáticos [17], ha planteado algunos escenarios de emisión de gases de efecto invernadero, con la finalidad de evaluar los impactos potenciales del cambio climático considerando varias hipótesis relacionadas con el aumento de la población, crecimiento económico, uso de la tierra, sector forestal, cambios tecnológicos, disponibilidad y la demanda de energía y el uso de combustibles en el período 1990 a 2100.
Estos escenarios representan visiones distintas del futuro, así como una amplia variedad de cambios en las concentraciones atmosféricas de los GEI. Los dos escenarios base fluctúan entre un crecimiento rápido y continuo de las concentraciones atmosféricas de los gases de efecto invernadero hasta finales del próximo siglo, hasta otra situación donde las concentraciones se estabilizan rápidamente.
La serie de escenarios del informe especial escenario de emisiones (IE-EE) consta de cuatro familias: A1, A2, B1 y B2 que exploran vías de desarrollo alternativas e incorporan una serie de fuerzas motoras demográficas, económicas y tecnológicas, junto con las emisiones de GEI resultantes que se describen a continuación [18]:
Familia de líneas A1: Describen el mundo futuro con un desarrollo económico muy rápido, la población global presenta un máximo a mediados de siglo y luego declina, hay introducción rápida de nuevas y más eficientes tecnologías.
Los temas subyacentes importantes son la convergencia entre regiones, construcción de capacidades e interacciones culturales y sociales crecientes, con una reducción substancial de las diferencias regionales en el ingreso per cápita. Esta familia del escenario A1 se convierte en tres grupos que describen direcciones alternativas del cambio tecnológico en el sistema de energía: fuentes fósiles intensivas (A1FI), fuentes de energía no-fósil (A1T), o un equilibrio de todas las fuentes (A1B) (equilibrado se define sin relación con una fuente de energía en particular).
Familia de líneas A2: El tema central es la independencia y preservación de las identidades locales con una población continuamente en aumento. El desarrollo económico es principalmente regional y orientado al componente económico per cápita y al cambio tecnológico más lento que otras líneas. Familia de líneas B1: Presentan un mundo convergente con la misma población global, con un máximo a mediados de siglo que declina después, como en la línea A1, pero con el cambio rápido en las estructuras económicas hacia una economía de servicio y de información, con reducciones en la intensidad de uso de materiales y la introducción de las tecnologías eficientes y limpias. El énfasis está en soluciones globales a la sustentabilidad económica, social y ambiental, incluyendo mejoras en la equidad, pero sin iniciativas adicionales en el clima.
Familia de líneas B2: El panorama hace énfasis en soluciones locales a la sustentabilidad económica, social y ambiental. Es un mundo con un continuo aumento de la población global, a una tasa más baja que A2, con niveles intermedios del desarrollo económico, y cambio tecnológico menos rápido y más diverso que en las líneas B1 y A1. Se orienta hacia la protección del ambiente y la equidad social, se centra en niveles locales y regionales.
En la Figura 4 se muestra un panorama ilustrativo de los seis (6) escenarios planteados en ausencia de políticas climáticas, identificados con líneas de color, 80 % de los escenarios más comunes se representa con el área sombreada en gris y las líneas punteadas indican el abanico completo de escenarios (las emisiones incluyen CO2, CH4, y N2O).
3.1 Variabilidad de la temperatura
Desde la última “Pequeña Edad de Hielo”, 1400 a 1850 años A.C. aproximadamente, la temperatura media de la atmósfera mundial ha aumentado debido a causas naturales y antropogénicas, éstas últimas en relación directa con las concentraciones de los gases de efecto invernadero [19].
La reconstrucción de la temperatura en el Hemisferio Norte usando modelos de simulación acoplados océano-atmósfera, permitió definir una clara tendencia de calentamiento durante los pasados dos siglos [20].
Las variaciones de temperatura promedio superficial del Hemisferio Norte presentaron poca variación durante el período 1000 al 1860, de acuerdo a las observaciones de datos de los anillos de árboles, corales, capas de hielo y registros históricos (Figura 5). La región gris indica el intervalo de confianza de 95 % en los datos anuales. Después de 1860, se observa un ascenso en las variaciones de la temperatura anual global promedio, de acuerdo al registro instrumental [21]. Algunos autores han concluido que la temperatura de la Tierra se ha incrementado a una tasa de 0,2 °C cada década durante los últimos 30 años [22].
Se han investigado los cambios de temperatura durante los últimos mil años relacionados con las dos principales formas de circulación, el ENSO y la NAO (North Atlantic Oscillation por sus siglas en inglés, fenómeno de variabilidad climática en el Hemisferio Norte), principalmente sobre la base de registros de alta resolución del paleoclima, resultando que los promedios de las temperaturas de las últimas tres décadas fueron los más calientes del milenio; concluyeron que el siglo XX presentó la tendencia de calentamiento más fuerte de estos últimos mil años [24].
Continuando el análisis de los años más calientes, científicos del IPCC [17] han señalado que once de los últimos doce años (1995- 2006), están clasificados como los más calientes desde que se tiene registro instrumental de la temperatura de la superficie mundial desde 1850, la tasa de incremento se ha estimado en 0,76 ºC en los últimos 100 años (1906 -2005). Recientemente, se ha señalado que el año 2009 como uno de los más cálidos desde 1850 (OMM, 2010) [25].
Como se observa de la información presentada previamente, existe consenso científico sobre la tendencia ascendente de la temperatura promedio superficial durante los últimos años.
3.2 Proyecciones de temperatura
]]> Aunque existe mucha incertidumbre en relación a las proyecciones del calentamiento global por los variados y complejos elementos interactuantes, sí está comprobado que la temperatura superficial media global ha aumentado aproximadamente 0,76 °C desde finales del siglo XIX, cambio que seguramente no tiene un origen totalmente natural [26].El último informe publicado por el Panel Intergubernamental de Cambios Climáticos [11] concluye que de acuerdo a diversos escenarios, el ascenso de temperatura podría ubicarse en un rango de 1,1 y 6,4 °C (Tabla I).
La mejor estimación para el escenario de emisiones bajas (B1) es 1,8 °C (el rango probable es 1,1 a 2,9 °C), mientras que la mejor estimación para el escenario de altas emisiones (A1FI) es 4,0 °C (rango probable es 2,4 a 6,4 °C). La mejor estimación, que refleja el punto central de los escenarios más bajos y más altos de emisiones correspondería a un rango comprendido entre 1,8 a 4,0 ºC .
Las futuras concentraciones de los GEI son difíciles de predecir ya que dependerán del crecimiento económico, aplicación de nuevas tecnologías y políticas, entre otros factores. Considerando la estimación óptima de los escenarios utilizados, un nivel de GEI de 650 ppm podría incidir en un aumento de la temperatura cercano a 3,6 °C.
Para Venezuela, el Ministerio del Ambiente (2003) ha definido tres escenarios climáticos de incremento de temperatura: Optimista 1,5 °C; Intermedio 2,5 °C; Pesimista 4,5 °C.
Los técnicos de este organismo utilizaron seis modelos de circulación global (mod1, mod3, mod6, mod8, mod9, mod11), para estos tres escenarios. Los resultados señalan que los cambios máximos de temperatura en nuestro país oscilarían entre: 0,70 a 1,45 °C (2025) y 2,50 a 5,25 °C (2100).
III. Impactos de los cambios climáticos
Las modificaciones naturales en el clima ya han provocado impactos importantes en distintos aspectos del desarrollo humano. Se han documentado algunas respuestas de las civilizaciones antiguas que estuvieron expuestas a cambios climáticos persistentes, y que posiblemente ocasionaron el colapso del Imperio Maya Clásico, y afectaron Egipto, Mesopotamia y Europa, durante los cuatro siglos de la Pequeña Edad de Hielo [27].
Los efectos de los cambios climáticos, tanto los de origen natural como los antrópicos, han incidido y seguramente seguirán afectando aspectos relacionados con los ecosistemas terrestres y marino-costeros, y el nivel del mar, aspecto central de análisis en esta investigación. Estos impactos se están observando en muchas partes del mundo y seguirán intensificándose, si no se toman medidas para atenuarlos:
]]> - Cambios en el ciclo hidrológico que afectarán actividades y componentes del ecosistema tales como la disponibilidad del agua, biodiversidad, la salud humana, los modos de vida, actividades económicas (especialmente la agropecuaria), los movimientos migratorios y la infraestructura, entre otros [28].- Modificaciones en la composición, estructura y distribución de ciertas poblaciones vegetales [29].
- Incidencia relacionada con actividades propias de la primavera, tales como floración más temprana de plantas, adelanto en el canto, en las puestas y en los procesos de migración de aves, desove y coros anticipados en anfibios [30].
- Cambios fisiológicos que indican que el aumento de CO2 atmosférico tiene el potencial de estimular la producción de biomasa aérea y la respuesta específica de crecimiento de las especies [31].
- Tasas más altas de fotosíntesis y un uso del agua más eficiente de parte de los cultivos en atmósfera con concentraciones mayores de CO2 [32].
- La fusión de las placas de hielo [33].
- El ascenso del nivel del mar [34].
IV. CONCLUSIONES
1) Las concentraciones globales, no sólo de dióxido de carbono, sino también de metano y óxido nitroso en la atmósfera, han aumentado considerablemente como resultado de las actividades humanas.
2) Existe consenso científico sobre la tendencia ascendente de la temperatura promedio superficial durante los últimos años.
]]> 3) Este notable incremento en las concentraciones de los GEI, está provocando un aumento de la temperatura a nivel global, con impactos negativos para el componente socioambiental.4) Promover la participación ciudadana y más aún, su compromiso, mediante la elaboración de estrategias adecuadas de comunicación y educación para lograr mayor impacto en las políticas públicas a implementar ante las consecuencias del cambio climático.
5) Formular programas de educación formal e informal sobre las causas y efectos de los cambios climáticos, dirigidos a diferentes niveles de la población.
6) El gran desafío para enfrentar las consecuencias del cambio climático, es una oportunidad para movilizar a la sociedad para mitigar los problemas del subdesarrollo, capitalizar la economía, superar la pobreza y la desigualdad social y fortalecer las instituciones del Estado en el ámbito local, regional y nacional.
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