Efecto invernadero y la capa de ozono

¿Por qué un auto cerrado se pone tan caliente al sol?

Dejas el auto al sol con los vidrios arriba. Al volver, el volante quema. La luz entró y el calor no sale igual. Con el planeta pasa algo parecido. Unos gases dejan pasar la luz del Sol y no dejan salir la radiación infrarroja. Actúan como los vidrios de un invernadero. ¹

Ese proceso natural calienta la baja atmósfera y la superficie. Sin esos gases, la temperatura media de equilibrio sería de -20 °C en lugar de 13 °C. Son 33 °C de diferencia. La guía lo toma de Masera, 2006. ²

Antes, los cambios del clima se contaban solo con causas naturales, como una erupción o un cambio en el Sol. Para la mayoría de los científicos, las actividades humanas también lo alteran. Uno de los mecanismos más importantes son los gases de quemar carbón y petróleo. Intensifican el efecto natural y calientan la atmósfera más de lo normal. ³

Ese efecto humano viene de emitir dióxido de carbono, metano, óxido nitroso, clorofluorocarbonos (CFC), ozono y monóxido de carbono, entre otros. Atrapan calor cerca de la superficie. A mayor concentración, más calor queda abajo y la temperatura superficial tiende a subir. El principal de esos gases es el dióxido de carbono. ⁴

La Revolución Industrial es el arranque que usa la guía. Con una estimación de la UNESCO de 2001, el dióxido de carbono pasó de 280 partes por millón a más de 379. El fin del siglo XXI queda entre 540 y 970. El 379 no es una medición de hoy. ⁵

Cuando el sistema se calienta de más, el ciclo del agua se intensifica. Los glaciares se derriten. Las lluvias fuertes y las sequías extremas se vuelven más frecuentes, igual que las ondas de calor y de frío. Molina, en una nota que la guía recoge, dijo que el calentamiento global se está dando más rápido de lo previsto. ⁶

Los modelos que resume Masera dejan, para los siguientes 100 años, una media superficial de 1.5 a 6 °C más, lluvias distintas según la región, un mar de 0.2 a 1.5 metros más alto y un suelo más seco por mayor evaporación. La lista del mismo texto suma el deshielo de los casquetes y la expansión térmica del océano, con inundación de países isleños. ^{7 8}

Biology 2e agrega que el calentamiento puede borrar unas islas y achicar las demás, y que el cambio climático puede ser una causa importante de extinciones en este siglo, sobre todo en el Ártico. Las especies cambian de zona. El acuerdo de París se aplica como vía para reducir ese cambio. ¹³

Cerca del 33 % del carbono acumulado en la atmósfera en 150 años viene de la deforestación y del cambio de uso del suelo. Quemar combustibles fósiles aportó más. Dos metros cúbicos de madera nueva atrapan alrededor de una tonelada de carbono. La tala suelta unos 6 000 millones de toneladas de dióxido de carbono al año. ⁹

En la ciudad hay otra capa de calor. Cambiar suelo con vegetación por banquetas, calles y edificios sube la temperatura del aire. El núcleo más caliente es la isla de calor. En el centro de la Ciudad de México se nota sobre todo en noches despejadas y sin viento. ¹⁰

La capa de ozono es otro filtro. El ozono es oxígeno de tres átomos. Se forma sin parar en la estratosfera alta, entre 15 y 50 km, por reacciones del oxígeno. Filtra ultravioleta de 280 a 320 nanómetros. ¹¹

Los agentes humanos que la nota marca como principales son el cloro y el bromo libres. La luz ultravioleta arranca el cloro de un CFC. Ese cloro destruye el ozono. En promedio, un átomo de cloro puede romper hasta 100 000 moléculas. Con menos filtro hay más cáncer de piel, quemaduras más fuertes, piel que envejece antes, defensas más bajas y daños en los ojos, como las cataratas. ¹²

Ideas clave

• Efecto natural. Unos gases dejan pasar la luz y no dejan salir el infrarrojo. Calientan la baja atmósfera y la superficie. Sin ellos, la media de equilibrio sería de -20 °C y no de 13 °C. ^{1 2}
• Efecto de origen humano. Quemar carbón y petróleo intensifica ese proceso. El dióxido de carbono es el principal gas. También entran el metano, el óxido nitroso, los CFC, el ozono y el monóxido de carbono. A más concentración, más calor queda abajo. ^{3 4}
• Clima que se extrema. Lluvias fuertes y sequías extremas se vuelven más frecuentes, igual que las ondas de calor y de frío. Los glaciares se derriten. En los modelos resumidos, la media sube de 1.5 a 6 °C en 100 años, el mar sube de 0.2 a 1.5 m y el suelo pierde humedad por más evaporación. El deshielo y la expansión térmica del océano van con esa subida. ^{6 7 8}
• Bosques. Cerca de un tercio del carbono acumulado en 150 años viene de talar y de cambiar el uso del suelo. Los combustibles fósiles aportaron más. Dos metros cúbicos de madera nueva atrapan alrededor de una tonelada de carbono. ⁹
• Isla de calor. Banquetas, calles y edificios suben la temperatura del aire urbano. En el centro de la Ciudad de México se nota sobre todo en noches despejadas y sin viento. ¹⁰
• Capa de ozono. Entre 15 y 50 km filtra ultravioleta de 280 a 320 nanómetros. El cloro que sale de un CFC, y el bromo libre, destruyen ese gas. Un átomo de cloro puede romper hasta 100 000 moléculas. El daño que nombra la nota es de piel, quemaduras, defensas y ojos. ^{11 12}

Ejemplos resueltos

La diferencia de 33 grados

La guía compara el planeta con esos gases y sin ellos.

1. Anota las dos medias de equilibrio: 13 °C con los gases y -20 °C sin ellos. ²
2. Resta la más baja a la más alta: $13 - (-20) = 33$.
3. El 33 es la misma diferencia que da la fuente. Si te salió 7, restaste 20 de 13 y perdiste el signo del valor bajo cero.

De 280 partes por millón a la estimación de 2001

Usa la cifra fechada. No la conviertas en el valor de este año.

1. Al inicio de la Revolución Industrial el texto pone 280 partes por millón. ⁵
2. La estimación de la UNESCO de 2001 que recoge la guía pasa de ahí a más de 379. El aumento supera $379 - 280 = 99$ partes por millón.
3. El mismo párrafo deja el fin del siglo XXI entre 540 y 970. Desde 280, el aumento va de $540 - 280 = 260$ a $970 - 280 = 690$.
4. El orden tiene que quedar 280, luego más de 379, luego un intervalo que empieza en 540. Si 379 te quedó arriba de 540, mezclaste la cifra de 2001 con el escenario del siglo.

Tres átomos de cloro

1. La nota dice que, en promedio, un átomo de cloro destruye hasta 100 000 moléculas de ozono. ¹²
2. Para tres átomos el tope es $3 \times 100000 = 300000$ moléculas.
3. Es un tope del texto, no el conteo de un laboratorio. Si el resultado te quedó en 100 000, contaste un átomo y no tres.

Errores comunes

Si lees más ultravioleta, cáncer de piel o cataratas y lo atribuyes al gas que retiene calor, cruzaste los dos problemas. El filtro está en la capa de ozono.

Si la pregunta habla de nivel del mar, deshielo, lluvias más fuertes o sequías, y eliges el adelgazamiento del ozono, hiciste el cruce al revés. Esas piezas están en la lista del calentamiento.

Si te preguntan qué rompe el ozono y contestas dióxido de carbono, la nota de la capa no lo nombra. Nombra cloro y bromo libres, y describe el cloro que la luz ultravioleta saca de un CFC.

Si tomas 379 partes por millón como la medición de este año, leíste mal la fecha. Esa cifra va con la estimación de 2001.

Cómo lo pregunta el examen

En estas habilidades hay reactivos directos y otros de selección con incisos. Lo primero es el efecto que nombra el enunciado.

Si aparecen piel, ojos o ultravioleta, vas a la capa de ozono y al cloro de los CFC. Si aparecen calor retenido, dióxido de carbono, nivel del mar, sequía o aguacero, vas a los gases de invernadero. Un inciso que junte el ultravioleta con la subida del mar está mezclando las dos listas.

La guía no dice que los ciclones se vuelvan más intensos. Sí dice sequías, lluvias copiosas, ondas de calor y de frío, deshielo y un mar más alto. Quédate con esa lista cuando una opción agregue un fenómeno que el texto no nombra.

Resumen

• Unos gases dejan pasar la luz y retienen el infrarrojo. Así calientan la superficie.
• Sin ellos la media de equilibrio sería de -20 °C, no de 13 °C.
• Quemar carbón y petróleo intensifica ese efecto. El dióxido de carbono es el principal gas.
• Lluvias fuertes, sequías, deshielo y un mar más alto van con ese calentamiento.
• El ozono, entre 15 y 50 km, filtra ultravioleta. El cloro de los CFC lo destruye.