{"id":28425,"date":"2020-10-14T10:41:20","date_gmt":"2020-10-14T13:41:20","guid":{"rendered":"http:\/\/www.cr2.cl\/?p=28425"},"modified":"2020-11-13T16:55:19","modified_gmt":"2020-11-13T19:55:19","slug":"filas-en-el-supermercado-y-cambio-climatico-primera-parte","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.cr2.cl\/filas-en-el-supermercado-y-cambio-climatico-primera-parte\/","title":{"rendered":"An\u00e1lisis: Filas en el supermercado y cambio clim\u00e1tico (Primera parte) | (CR)2"},"content":{"rendered":"<p><em>Por Ren\u00e9 D. Garreaud, subdirector del Centro de Ciencia del Clima y la Resiliencia (CR)2<\/em><\/p>\n<p>Es cerca del mediod\u00eda y me mandan a comprar\u2026 mala idea: hay m\u00e1s de veinte personas esperando para poder entrar al supermercado. Mientras espero, observo c\u00f3mo el guardia toma la temperatura a los clientes. La temperatura es una variable de nuestro mundo cotidiano, pero que tiene ra\u00edces en el mundo microsc\u00f3pico, pues refleja cu\u00e1n r\u00e1pido se mueven o vibran los \u00e1tomos y las mol\u00e9culas.<\/p>\n<p>Cuando era m\u00e1s joven, la temperatura corporal se tomaba con un term\u00f3metro de mercurio, en que la energ\u00eda interna causaba la expansi\u00f3n del mercurio dentro de un tubo capilar. En ese caso, la transferencia de calor ocurre por conducci\u00f3n, golpes sucesivos entre mol\u00e9culas desde el cuerpo m\u00e1s c\u00e1lido al m\u00e1s frio. En el caso de los fluidos (l\u00edquidos y gases) la transferencia de calor ocurre generalmente por convecci\u00f3n, cuando millones de mol\u00e9culas movi\u00e9ndose r\u00e1pido (fluido m\u00e1s caliente) le entregan parte de su energ\u00eda interna a un fluido m\u00e1s fr\u00edo.<\/p>\n<p>El guardia, para mi alivio, no tiene un term\u00f3metro de mercurio, sino que apunta a las personas a cierta distancia con una especie de pistola que, seg\u00fan el se\u00f1or delante de m\u00ed, es un rayo l\u00e1ser, y seg\u00fan la joven detr\u00e1s de m\u00ed, es un sensor remoto. El se\u00f1or est\u00e1 mal, en cambio, la joven tiene raz\u00f3n, pero falta una explicaci\u00f3n: y es que el instrumento est\u00e1 midiendo la radiaci\u00f3n, energ\u00eda electromagn\u00e9tica que sale de nuestros cuerpos en forma de ondas.<\/p>\n<p>\u00a1Uf! Se complic\u00f3 la cosa.<\/p>\n<p>Primero partamos por esto de las ondas. Piense en una piscina sobre la cual arrojo una piedra justo en su centro. Cuando esta choca con la superficie del agua se generan ondas mec\u00e1nicas que puedo ver por las ondulaciones que se alejan desde donde cay\u00f3 la piedra y pueden transportar energ\u00eda mec\u00e1nica (movimiento) hacia los bordes de la piscina. Una caracter\u00edstica importante de las ondas es su longitud (\u03bb), esto quiere decir, la distancia entre una cresta y otra.<\/p>\n<p>Ahora volvamos al mundo microsc\u00f3pico. Debido a transiciones de nivel de los electrones orbitando alrededor del n\u00facleo at\u00f3mico y las vibraciones de las mol\u00e9culas, toda la materia est\u00e1 permanentemente emitiendo ondas que alteran propiedades electromagn\u00e9ticas del medio a su alrededor. Al igual que sus primas mec\u00e1nicas, las ondas electromagn\u00e9ticas (OEM) transportan energ\u00eda y pueden tener diversas longitudes, desde las millon\u00e9simas de mil\u00edmetros hasta cientos de metros y m\u00e1s. Esta variedad de longitudes de ondas se denomina espectro electromagn\u00e9tico y, seg\u00fan los diferentes rangos, le ponemos nombres sugerentes, como rayos X, gamma, ultravioleta, espectro visible, infrarrojo, microondas, ondas de radio, etc. (Figura 1). El espectro visible, por ejemplo, corresponde a una longitud de onda entre 0.3 y 0.7 micr\u00f3metros (la sigla de micr\u00f3metro es \u201c\u03bcm\u201d, una mil\u00e9sima de un mil\u00edmetro).<\/p>\n<p>En principio, toda la materia \u2013y usted no se escapa- emite OEM en todo el espectro, transportando una porci\u00f3n de energ\u00eda que es elegantemente cuantificada por la ley de Planck. La suma de todas esas porciones es la energ\u00eda total emitida por el cuerpo (E* en unidades de energ\u00eda por unidad de tiempo y \u00e1rea, vatio por metro cuadrado: W\/m<sup>2<\/sup>) y depende exclusivamente de la temperatura (T en unidades de Kelvin = grados Celsius + 273) del emisor. Entonces, el instrumento que tiene el guardia del supermercado mide la energ\u00eda electromagn\u00e9tica emitida por las personas de donde podemos obtener la temperatura de su piel (Ts \u2248 [E*\/\u03c3]<sup>(1\/4)<\/sup>, donde \u03c3 es la constante de Stefan-Boltzmann).<\/p>\n<p style=\"text-align: center;\"><a href=\"http:\/\/www.cr2.cl\/wp-content\/uploads\/2020\/10\/Figura-1-1.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\" td-modal-image aligncenter wp-image-28444 size-large\" src=\"http:\/\/www.cr2.cl\/wp-content\/uploads\/2020\/10\/Figura-1-1-e1602682431987-1024x455.jpg\" alt=\"\" width=\"696\" height=\"309\" srcset=\"https:\/\/www.cr2.cl\/wp-content\/uploads\/2020\/10\/Figura-1-1-e1602682431987-1024x455.jpg 1024w, https:\/\/www.cr2.cl\/wp-content\/uploads\/2020\/10\/Figura-1-1-e1602682431987-300x133.jpg 300w, https:\/\/www.cr2.cl\/wp-content\/uploads\/2020\/10\/Figura-1-1-e1602682431987-768x341.jpg 768w, https:\/\/www.cr2.cl\/wp-content\/uploads\/2020\/10\/Figura-1-1-e1602682431987-696x309.jpg 696w, https:\/\/www.cr2.cl\/wp-content\/uploads\/2020\/10\/Figura-1-1-e1602682431987-1068x475.jpg 1068w, https:\/\/www.cr2.cl\/wp-content\/uploads\/2020\/10\/Figura-1-1-e1602682431987-945x420.jpg 945w, https:\/\/www.cr2.cl\/wp-content\/uploads\/2020\/10\/Figura-1-1-e1602682431987.jpg 1280w\" sizes=\"(max-width: 696px) 100vw, 696px\" \/><\/a><em><strong>Figura 1.<\/strong>\u00a0El espectro electromagn\u00e9tico corresponde al conjunto de todas las ondas que la materia (s\u00f3lida, l\u00edquida o gaseosa) puede generar. Las ondas se distinguen por su longitud, desde ondas muy cortas hasta muy largas. Diversas porciones del espectro electromagn\u00e9tico tienen nombres que las distinguen. El m\u00e1ximo de emisi\u00f3n depende de la temperatura de la materia como lo indica la barra inferior.<\/em><\/p>\n<p style=\"text-align: left;\">Aunque todos emitimos de todo, la mayor parte de energ\u00eda se concentra en torno a una longitud de onda que est\u00e1 determinada tambi\u00e9n por la temperatura del emisor (\u03bb<sub>max<\/sub> \u2248 2897\/T, con T en K y \u03bb<sub>max<\/sub> en \u03bcm). Pero la energ\u00eda que emitimos en longitudes de onda que est\u00e1n muy alejadas de \u03bb<sub>max<\/sub>, decae r\u00e1pidamente hasta llegar a niveles que est\u00e1n por debajo de la detecci\u00f3n de los instrumentos m\u00e1s sensibles. La figura anterior muestra tambi\u00e9n la temperatura de la materia que emite el grueso de su energ\u00eda en determinadas partes del espectro electromagn\u00e9tico. Por ejemplo, la temperatura de la capa m\u00e1s externa del sol est\u00e1 a unos 5800 K por lo que el m\u00e1ximo de emisi\u00f3n ocurre entre 0.3 y 0.7 \u03bcm, y es por eso que quienes orbitamos en torno al sol denominamos a este rango como el espectro visible, habiendo desarrollado c\u00e9lulas que reaccionan a esa radiaci\u00f3n. Incluso, a las distintas longitudes de onda dentro de este rango les asociamos colores. Nuestros cuerpos, en cambio, est\u00e1n a unos 30 \u00b0C \u2248 303 K y, por lo tanto, emitimos preferencialmente en torno a los 10 \u03bcm dentro del rango infrarrojo. De hecho el \u201cterm\u00f3metro\u201d que tiene el guardia es un radi\u00f3metro que mide entre 5 y 30 \u03bcm.<\/p>\n<p>De manera similar a esta medici\u00f3n que hace el guardia, los sat\u00e9lites que est\u00e1n fuera de la atm\u00f3sfera detectan cu\u00e1nta energ\u00eda est\u00e1 emitiendo el planeta: unos 240 W\/m<sup>2<\/sup> en promedio (durante muchos a\u00f1os y sobre todo el planeta), como lo muestra la figura 2. Este valor es casi id\u00e9ntico a lo que recibimos desde el sol \u2013descontando lo que se refleja hacia el espacio- e indica que el sistema terrestre est\u00e1 cercano al equilibrio: entra lo mismo que sale. Empleando la ley de Stefan-Boltzmann, obtenemos una temperatura media para nuestro planeta de unos 255 K \u2248 -15 \u00b0C.<\/p>\n<p>En contraste, la temperatura media de <strong>la superficie<\/strong> de la Tierra es cercana a los 15 \u00b0C, lo que corresponde a una emisi\u00f3n cercana a los 380 W\/m<sup>2<\/sup>. Esta diferencia entre la emisi\u00f3n desde la superficie terrestre y lo que finalmente sale hacia el espacio se debe a la absorci\u00f3n de radiaci\u00f3n infrarroja por parte de ciertos gases presentes en la atmosfera terrestre, los llamados gases de efecto invernadero (GEI), como el vapor de agua (H<sub>2<\/sub>O), el di\u00f3xido de carbono (CO<sub>2<\/sub>), el metano (CH<sub>4<\/sub>) y algunos m\u00e1s, que provocan el famoso efecto invernadero (que poco tiene que ver con un invernadero de verdad). La proporci\u00f3n de los GEI en relaci\u00f3n a la masa total de la atmosfera es muy peque\u00f1a (bajo el 0.01 %), lo que muestra que algo peque\u00f1o es capaz de hacer algo grande. Las ondas electromagn\u00e9ticas en el rango infrarrojo logran aumentar la energ\u00eda cin\u00e9tica de las mol\u00e9culas de los GEI, lo que se refleja en un aumento de temperatura de la atmosfera. As\u00ed, la atmosfera terrestre se convierte en un emisor de radiaci\u00f3n hacia el espacio (casi todo lo que sale proviene de la atm\u00f3sfera) y tambi\u00e9n de regreso hacia la superficie de la Tierra, explicando la diferencia entre las g\u00e9lidas condiciones que nos corresponder\u00eda solo por radiaci\u00f3n solar (-15 \u00b0C) y los agradables 15 \u00b0C que actualmente poseemos.<\/p>\n<p><a href=\"http:\/\/www.cr2.cl\/wp-content\/uploads\/2020\/10\/Figura-2.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\" td-modal-image aligncenter wp-image-28430 \" src=\"http:\/\/www.cr2.cl\/wp-content\/uploads\/2020\/10\/Figura-2.jpg\" alt=\"\" width=\"629\" height=\"356\" srcset=\"https:\/\/www.cr2.cl\/wp-content\/uploads\/2020\/10\/Figura-2.jpg 724w, https:\/\/www.cr2.cl\/wp-content\/uploads\/2020\/10\/Figura-2-300x170.jpg 300w, https:\/\/www.cr2.cl\/wp-content\/uploads\/2020\/10\/Figura-2-696x394.jpg 696w\" sizes=\"(max-width: 629px) 100vw, 629px\" \/><\/a><\/p>\n<p style=\"text-align: center;\"><em><strong>Figura 2.<\/strong> Promedio (2003-2011) de la radiaci\u00f3n infrarroja emergente (Outgoing longwave radiation en ingl\u00e9s) obtenida por sat\u00e9lites fuera de la atmosfera terrestre. Fuente NASA: <a href=\"http:\/\/mirador.gsfc.nasa.gov\/\">http:\/\/mirador.gsfc.nasa.gov\/<\/a><\/em><\/p>\n<p>A lo largo de la historia planetaria (unos 4.600 millones de a\u00f1os), este efecto invernadero ha mantenido la temperatura media del planeta bien por encima de los 0 \u00b0C, permitiendo que exista agua l\u00edquida en la superficie, un elemento esencial para la vida como la conocemos. Los registros ambientales del pasado indican grandes fluctuaciones de la temperatura de la Tierra en la escala de cientos de millones de a\u00f1os, las que son explicadas por las variaciones en la concentraci\u00f3n atmosf\u00e9rica de CO<sub>2<\/sub>, el cual migra lenta, pero continuamente entre la atm\u00f3sfera, los oc\u00e9anos y el interior del planeta. Este flujo natural de GEI comenz\u00f3 a ser alterado sustancialmente desde mediados del siglo XIX (Figura 3), debido a la quema de combustibles f\u00f3siles (carb\u00f3n, petr\u00f3leo y gas natural) que permiti\u00f3 la Revoluci\u00f3n Industrial junto con la expansi\u00f3n de la agricultura y ganader\u00eda. Un dato a destacar al respecto es que la concentraci\u00f3n de CO<sub>2<\/sub> en la atm\u00f3sfera se mantuvo entre 180 y 280 partes por mill\u00f3n (ppm) durante los \u00faltimos cientos de milenios, pero ha estado aumentando continuamente desde 1850, superando, actualmente, las 411 ppm.<\/p>\n<p><a href=\"http:\/\/www.cr2.cl\/wp-content\/uploads\/2020\/10\/Figura-3.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\" td-modal-image aligncenter wp-image-28431 \" src=\"http:\/\/www.cr2.cl\/wp-content\/uploads\/2020\/10\/Figura-3.jpg\" alt=\"\" width=\"617\" height=\"502\" srcset=\"https:\/\/www.cr2.cl\/wp-content\/uploads\/2020\/10\/Figura-3.jpg 712w, https:\/\/www.cr2.cl\/wp-content\/uploads\/2020\/10\/Figura-3-300x244.jpg 300w, https:\/\/www.cr2.cl\/wp-content\/uploads\/2020\/10\/Figura-3-696x566.jpg 696w, https:\/\/www.cr2.cl\/wp-content\/uploads\/2020\/10\/Figura-3-516x420.jpg 516w\" sizes=\"(max-width: 617px) 100vw, 617px\" \/><\/a><\/p>\n<p style=\"text-align: center;\"><em><strong>Figura 3. <\/strong>Promedio global de la concentraci\u00f3n de tres gases con efecto invernadero obtenido de observaciones (l\u00edneas) y reconstrucciones (c\u00edrculos). Fuente: 5to informe del grupo 1 del Panel Intergubernamental del Cambio Clim\u00e1tico (IPCC, por sus siglas en ingl\u00e9s, <a href=\"https:\/\/ar5-syr.ipcc.ch\/topic_observedchanges.php\">https:\/\/ar5-syr.ipcc.ch\/topic_observedchanges.php<\/a>)<\/em><\/p>\n<p>El incremento en la concentraci\u00f3n del CO<sub>2<\/sub> y otros GEI ha intensificado el efecto invernadero, resultando en un aumento de la energ\u00eda disponible en el sistema terrestre: mientras el sol se mantiene enviando sus 240 W\/m<sup>2<\/sup>, la mayor absorci\u00f3n de la radiaci\u00f3n originada en la superficie terrestre reduce levemente la salida de radiaci\u00f3n hacia el espacio. La manifestaci\u00f3n m\u00e1s evidente de este exceso de energ\u00eda (unos pocos W\/m<sup>2<\/sup>, por ahora) es el incremento del promedio global de la temperatura del aire cercano a la superficie en cerca de 1 \u00b0C desde 1850 hasta la actualidad, aunque el incremento se ha concentrado en los \u00faltimos 50 a\u00f1os. Otros s\u00edntomas globales de este super\u00e1vit energ\u00e9tico incluyen el progresivo calentamiento del oc\u00e9ano profundo y el aumento en el nivel medio del mar, junto a una marcada p\u00e9rdida del hielo marino y de las masas de hielo continentales (Figura 4).<\/p>\n<p><a href=\"http:\/\/www.cr2.cl\/wp-content\/uploads\/2020\/10\/Figura-4.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\" td-modal-image aligncenter wp-image-28432 \" src=\"http:\/\/www.cr2.cl\/wp-content\/uploads\/2020\/10\/Figura-4.jpg\" alt=\"\" width=\"620\" height=\"456\" srcset=\"https:\/\/www.cr2.cl\/wp-content\/uploads\/2020\/10\/Figura-4.jpg 1058w, https:\/\/www.cr2.cl\/wp-content\/uploads\/2020\/10\/Figura-4-300x221.jpg 300w, https:\/\/www.cr2.cl\/wp-content\/uploads\/2020\/10\/Figura-4-768x565.jpg 768w, https:\/\/www.cr2.cl\/wp-content\/uploads\/2020\/10\/Figura-4-1024x754.jpg 1024w, https:\/\/www.cr2.cl\/wp-content\/uploads\/2020\/10\/Figura-4-80x60.jpg 80w, https:\/\/www.cr2.cl\/wp-content\/uploads\/2020\/10\/Figura-4-696x512.jpg 696w, https:\/\/www.cr2.cl\/wp-content\/uploads\/2020\/10\/Figura-4-570x420.jpg 570w\" sizes=\"(max-width: 620px) 100vw, 620px\" \/><\/a><\/p>\n<p style=\"text-align: center;\"><em><strong>Figura 4.<\/strong>\u00a0Promedio global de la temperatura del aire cerca de la superficie, nivel del mar y pH del oc\u00e9ano junto a cubierta de hielo marino en el oc\u00e9ano \u00c1rtico. Fuente: Elaboraci\u00f3n propia en base a datos del 5to informe del grupo 1 del IPCC (<a href=\"https:\/\/ar5-syr.ipcc.ch\/topic_observedchanges.php\">https:\/\/ar5-syr.ipcc.ch\/topic_observedchanges.php<\/a>)<\/em><\/p>\n<p>El calentamiento que ha experimentado el aire cerca de la superficie durante el siglo pasado var\u00eda sustancialmente entre distintas regiones del planeta, debido, en parte, a la diferente inercia t\u00e9rmica de las masas continentales y los oc\u00e9anos, generando diferencias de presi\u00f3n, viento y precipitaci\u00f3n. Un planeta m\u00e1s c\u00e1lido implica, adem\u00e1s, un ciclo hidrol\u00f3gico m\u00e1s intenso, causando mayores precipitaciones en las zonas tropicales, pero secando algunas zonas subtropicales debido a la alteraci\u00f3n de la circulaci\u00f3n atmosf\u00e9rica.<\/p>\n<p>Bueno, lleg\u00f3 mi turno de medir mi temperatura\u2026 \u00a135.6 \u00b0C! As\u00ed que puedo pasar a comprar. En la pr\u00f3xima visita al supermercado veremos qu\u00e9 nos depara el futuro\u2026 si la fila es suficientemente larga.<\/p>\n<h5><strong>Notas<\/strong><\/h5>\n<div>2. La f\u00f3rmula <em>Ts \u2248 [E*\/\u03c3]1\/4<\/em> se modific\u00f3\u00a0por\u00a0<em>Ts \u2248 [E*\/\u03c3]<sup>(1\/4)<\/sup><\/em><\/div>\n<div>1. Para una mayor precisi\u00f3n, se modific\u00f3: \u00ab<i>la concentraci\u00f3n de CO<sub>2<\/sub> en la atm\u00f3sfera se hab\u00eda mantenido muy cercana a las 280 partes por mill\u00f3n (ppm)\u00bb<\/i> por \u00ab<i>la concentraci\u00f3n de CO<sub>2<\/sub> en la atm\u00f3sfera se mantuvo entre 180 y 280 partes por mill\u00f3n (ppm)\u00bb<\/i>.<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Por Ren\u00e9 D. Garreaud, subdirector del Centro de Ciencia del Clima y la Resiliencia (CR)2 Es cerca del mediod\u00eda y me mandan a comprar\u2026 mala idea: hay m\u00e1s de veinte personas esperando para poder entrar al supermercado. 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