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Estudiaremos qué significa bucle de retroalimentación del cambio climático, los métodos de los bucles de retroalimentación, que incluyen los bucles de retroalimentación positiva del cambio climático y los bucles de retroalimentación negativa, así como algunos ejemplos de ambos mecanismos.
Significado del bucle de retroalimentación del cambio climático
Los bucles de realimentación climática son mecanismos por los que el sistema terrestre reacciona a los cambios en las condiciones climáticas (por ejemplo, temperatura, precipitaciones, nubosidad) para amplificar estas condiciones (bucle de realimentación positiva) o minimizarlas (bucle de realimentación negativa). Estas retroalimentaciones son una respuesta a los forzamientos climáticos.
Los forzamientos climáticos son factores que influyen en el clima de la Tierra. Pueden ser internos o externos.
Ejemplos de forzamientos climáticos
- Forzamientos internos (actividad volcánica y circulación oceánica).
- Forzamientos externos naturales (ciclos solares y orbitales).
- Forzamientos externos antropogénicos (gases de efecto invernadero, aerosoles).
Métodos de retroalimentación del cambio climático
Los métodos o mecanismos de retroalimentación de la Tierra en respuesta al cambio climático pueden agruparse a grandes rasgos en dos categorías:
- Bucle de retroalimentaciónpositiva: los mecanismos de retroalimentación positiva responderán a una condición climática cambiante de un modo que acentúe el cambio. Algunos ejemplos son la evaporación del vapor de agua, la liberación de metano del permafrost y el aumento del nivel del mar.
- Ciclo de retroalimentación negativa: los mecanismos de retroalimentación negativa son esenciales para limitar los efectos del cambio climático. Responden a los cambios en una condición climática provocando un cambio secundario que limita el impacto del cambio inicial. Por ejemplo, el aumento de la formación de nubes hace que esas nubes reflejen más radiación infrarroja.
Ejemplos de circuito de retroalimentación del cambio climático
Echemos un vistazo a algunos ejemplos reales de bucles de retroalimentación del cambio climático para que podamos comprender los factores medioambientales que los impulsan.
Ejemplos de bucles de retroalimentación positivos son los inducidos por el vapor de agua, la pérdida de albedo, la reducción de la condensación, las emisiones de gases de efecto invernadero del permafrost, el cambio de las corrientes oceánicas, la subida del nivel del mar y los incendios forestales. Ejemplos de bucles de retroalimentación negativos son la formación de nubes, los productores fotosintéticos, el aumento de la solubilidad oceánica y la Ley de Stefan Botzmann.
Bucles de retroalimentación positiva del cambio climático
Los bucles de retroalimentación positiva del cambio climático son extremadamente preocupantes, ya que enfatizan los efectos adversos del cambio climático, a pesar de sonar alentadores. Echemos un vistazo a algunos de los mecanismos de retroalimentación positiva de la Tierra:
El vapor de agua
El vapor de agua tiene el efecto invernadero más importante, ya que representa el 95% de todos los gases de efecto invernadero. El aumento de las temperaturas globales resultante de la variabilidad decenal natural y de las emisiones humanas (que contribuyen al efecto invernadero) hace que se evapore más agua de los océanos. Este vapor de agua se formará en la atmósfera y reforzará el efecto invernadero de la atmósfera, reforzando el impacto inicial de los forzamientos climáticos. Además, es menos probable que el vapor de agua atmosférico se condense y forme nubes a temperaturas más altas.
Los gases de efecto invernadero reflejan la radiación infrarroja reemitida desde la superficie terrestre hacia la Tierra (efecto invernadero) y provocan el calentamiento global.
Figura 1 : diagrama del efecto invernadero, un bucle de retroalimentación positiva del cambio climático.
Pérdida de albedo
El aumento de las temperaturas globales debido a las emisiones humanas de gases de efecto invernadero en los últimos 150 años está provocando el deshielo de las regiones polares. Esto liberará masas de agua al mar y reducirá la capa de hielo en lugares fríos. El hielo tiene un elevado efecto albedo y refleja el 90% de la radiación solar. El agua, en cambio, refleja mal la radiación solar. Así que una reducción de la capa de hielo reducirá la radiación solar total reflejada por la Tierra, lo que significa que se absorberá más y la Tierra se calentará aún más. Esto se denomina Amplificación Ártica.
El efecto albedo se refiere a la capacidad de una superficie para reflejar la radiación solar. Las superficies claras reflejan la radiación solar de forma mucho más eficaz que las oscuras.
Reducción de la condensación
A pesar de que el aumento de la temperatura global provoca un aumento de la formación de nubes y muestra una prometedora retroalimentación negativa, existe un mecanismo de retroalimentación positiva que lo contrarresta. El aumento de la temperatura atmosférica reducirá la probabilidad de que el vapor de agua se condense y forme nubes. Las nubes reflejan la radiación solar hacia el espacio, por lo que contribuyen a enfriar el planeta. También hay que mencionar que las nubes bajas y gruesas son las mayores reflectoras de la radiación solar, mientras que las nubes altas y difusas no reflejan tan bien. Una atmósfera más cálida hará que el vapor de agua sólo pueda condensarse en las zonas más frías y altas de la atmósfera, formando nubes que no reflejan bien la radiación.
Puedes pensar que el aire se calienta más arriba en la atmósfera porque está más cerca del sol, pero la presión atmosférica es tal que las partículas de aire bajas chocarán con mucha menos frecuencia, por lo que la energía cinética será baja. La energía cinética es la energía que posee un objeto debido a su movimiento, por lo que en el caso de las partículas de aire, es su tasa de colisión la que determina su energía cinética.
Emisiones de gases de efecto invernadero del permafrost
El deshielo del permafrost es una de las retroalimentaciones positivas más desconcertantes del cambio climático porque tenemos un conocimiento limitado del fenómeno, y tiene el potencial de liberar cantidades masivas de metano a la atmósfera. El metano es un gas de efecto invernadero muy potente (100 veces más potente que el dióxido de carbono), por lo que la liberación de metano debe restringirse a toda costa. El permafrost cubre el 24% del hemisferio norte. Cuando el permafrost se descongela, la materia orgánica atrapada en su interior queda disponible para la descomposición por bacterias saprobiontes. En condiciones oxigenadas, se liberará dióxido de carbono, pero en condiciones anóxicas se liberará metano. Estos gases de efecto invernadero reforzarán el cambio climático que se produce inicialmente (aumento de la temperatura global a través del efecto invernadero).
El permafrost, o hielo permanente, es una mezcla de sedimentos, suelo, materia orgánica y hielo que ha permanecido congelada durante al menos 2 años.
Anóxico significa en ausencia de oxígeno, y es un término con el que deberías sentirte cómodo.
Cambio de las corrientes oceánicas
El aumento de las temperaturas globales repercute negativamente en los ecosistemas marinos al blanquear los corales, lo que tiene ramificaciones en los ecosistemas intrínsecamente vinculados (manglares, praderas marinas) y en la avalancha de organismos que dependen de estos ecosistemas para alimentarse y refugiarse. El deshielo resultante del calentamiento global hará que masas de agua fría y densa caigan en cascada en el mar, interfiriendo con el descenso de agua fría en las regiones de descenso del Ártico. Estas corrientes descendentes son esenciales en la distribución global de nutrientes, por lo que los productores marinos recibirán sus nutrientes a un ritmo más lento. Esto tendrá consecuencias para todo el ecosistema, amplificando el efecto original del cambio climático.
La corrientedescendente es el hundimiento del agua fría, salada y densa, que es sustituida por agua más caliente y menos densa, formando corrientes superficiales horizontales desde los trópicos hacia los polos y corrientes de aguas profundas en dirección opuesta.
Aumento del nivel del mar
La subida del nivel del mar debida al aumento de la temperatura global está causada por el deshielo y la expansión del agua calentada. Sin embargo, existe una retroalimentación positiva en la subida de los océanos, ya que la elevación de los mares puede engullir el hielo costero en otros lugares haciendo que el nivel del mar suba aún más.
Incendios forestales
Las regiones tropicales registran las temperaturas más elevadas del calentamiento global y son vulnerables a los efectos de las olas de calor. Los incendios forestales son un problema particular, ya que muchos árboles se queman, liberando dióxido de carbono a la atmósfera. Los árboles son productores fotosintéticos, por lo que su pérdida reducirá la capacidad de la Tierra para absorber dióxido de carbono. Esto reforzará el cambio original: la entrada de gases de efecto invernadero en la atmósfera.
Figura 2: incendio forestal en el Bosque Nacional Bitteroot, Montana, vía Wikimedia Commons
Ciclos de retroalimentación negativa del cambio climático
Los bucles de retroalimentación negativa del cambio climático son mecanismos únicos que contrarrestan los impactos del cambio climático. Implican que la Tierra responde a los cambios en las condiciones climáticas desplazando otra condición climática a un estado que niega el cambio inicial. Puede parecer confuso, así que aquí tienes algunos ejemplos de mecanismos de retroalimentación negativa:
Formación de nubes
El aumento de las temperaturas globales, combinado con el deshielo de los casquetes polares, hace que la evaporación del agua oceánica aumente constantemente. Una mayor evaporación aumenta el potencial de formación de nubes atmosféricas. Las nubes contribuyen a la reflexión de la radiación solar hacia el espacio; por tanto, el aumento de la nubosidad enfriará la temperatura de la Tierra, reduciendo los efectos del cambio inicial.
Productores fotosintéticos
Los mayores niveles de dióxido de carbono atmosférico debidos a las actividades humanas provocan un aumento inicial del crecimiento vegetal, ya que las plantas necesitan dióxido de carbono para la fotosíntesis. Los productores ofrecen una retroalimentación negativa al calentamiento global al reducir el efecto invernadero. A pesar de ser alentador, el dióxido de carbono sólo aumentará las tasas de fotosíntesis hasta cierto punto, antes de convertirse en un factor limitante, ya que las plantas también necesitan agua, intensidad luminosa y nutrientes.
Las retroalimentaciones positivas inducidas por el calentamiento reducen los efectos de las retroalimentaciones negativas. Por ejemplo, el calentamiento provoca la sustitución de materia vegetal de descomposición rápida por otra de menor calidad y descomposición lenta, lo que reduce la cantidad de dióxido de carbono liberado a la atmósfera. Esto aumentará simultáneamente las tasas de descomposición y liberará más dióxido de carbono a la atmósfera.
Aumento de la solubilidad del océano
El aumento del nivel del mar provocado por las temperaturas más cálidas (y el deshielo de los casquetes polares) hará que los océanos contengan un mayor volumen de agua. Los océanos más grandes podrán absorber mayores cantidades de dióxido de carbono de la atmósfera, minimizando el efecto original de los gases de efecto invernadero emitidos a la atmósfera. Aunque prometedora, la acidificación de los océanos tiene graves ramificaciones para la fauna marina que necesita carbonatos para construir sus caparazones y exoesqueletos.
La ley de Stefan Boltzmann
La superficie de la Tierra es uno de los factores que más contribuyen a la reemisión de radiación solar al espacio. Cuanto más caliente esté la superficie de la Tierra, más radiación emitirá al espacio. Por tanto, el calentamiento global hará que la Tierra emita más radiación infrarroja al espacio, enfriando el planeta en el proceso y reduciendo el calentamiento global.
Mecanismos de retroalimentación del cambio climático - Puntos clave
Los circuitos de retroalimentación climática son mecanismos por los que la Tierra reacciona a los cambios en las condiciones climáticas; esta reacción reforzará o minimizará estos cambios.
Los forzamientos climáticos son factores que influyen en el clima de la Tierra.
Ejemplos de forzamientos climáticos
- Forzamientos internos (actividad volcánica y circulación oceánica).
- Forzamientos externos naturales (ciclos solares y orbitales).
- Forzamientos externos antropogénicos (gases de efecto invernadero, aerosoles).
Los bucles de retroalimentación positiva suponen la amplificación del cambio climático original (por ejemplo, evaporación, pérdida de albedo del hielo)
Los bucles de retroalimentación negativa ayudan a limitar los efectos del cambio climático reaccionando ante un cambio en una condición climática provocando un cambio en otra condición, lo que reduce el cambio inicial.
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