En la literatura encontramos que este efecto es de unos 33 ºC. Es decir, sin gases de efecto invernadero, la temperatura media del planeta sería unos 33 ºC menor que la actual.
Para calcular esta temperatura aplicaremos la ley de Stephan-Boltzmann, que dice que un cuerpo negro
una temperatura T, emite un flujo de energía de
Cantidad de calor que la Tierra recibe del sol es de
Cantidad de calor que emita la Tierra es
donde ε es la emisividad de la Tierra, cuyo valor es 1 si la Tierra es un cuerpo negro, pero es un valor menor si no lo es.
La ecuación de equilibrio será, pues:
Despejando la temperatura, obtenemos, para α = 0,3 y ε = 1, que la temperatura de la superficie del planeta, sin gases de efecto invernadero, sería de – 18 ºC:
Como la temperatura media actual de la superficie del planeta es de unos 14,3 ºC, deducimos que los gases de efecto invernadero inducen un calentamiento de 33 ºC aproximadamente.
El problema, sin embargo, es que el planeta Tierra no es un cuerpo negro, por lo que su emisividad es menor de 1. Los valores de la temperatura de la superficie del planeta Tierra sin gases de efecto invernadero, en función de su emisividad, serían:
Vemos que, en función del factor de emisividad de la Tierra, el calentamiento inducido por los gases de efecto invernadero disminuye considerablemente.
El valor de ε para el agua del mar es de 0,98-0,99, mientras que el de la superficie terrestre la podemos considerar de 0,95. Por lo que podemos tomar como valor medio de la emisividad de la superficie del planeta 0,97 aproximadamente. Con esta emisividad, la temperatura de la superficie del planeta, si no hubiera gases de efecto invernadero, sería de -16,6 ºC, por lo que el efecto de calentamiento inducido por los gases de efecto invernadero sería de 30,9 ºC.
¡Uf! Eso da lugar a unas discusiones apasionantes. Pero no se puede dejar de apuntar que la idea es correcta ... para un planeta de rotación muy lenta (tipo luna), sin agua, y sin atmósfera (excluyendo los gases invernadero).
ResponderEliminarPor otra parte solo citas el agua para especificar su emisividad. Pero sin citar que se lleva la parte de león de los gases invernadero, y sin citar el transporte del calor que hace vía evaporación / condensación, completamente ajeno al efecto invernadero.
Por otra parte, cuanto más repartido está el calor (océanos, o rotación), menos temperatura de equilibrio tendrá el planeta. Si pensamos en una esfera de temperatura repartida por igual, digamos a 300k, y otra con una hemi-esfera a 200K y la otra a 400K, vemos que la segunda emite mucho más calor. La cuarta potencia de 400 más la cuarta potencia de 200, dividido entre dos, es mucho más que la cuarta potencia de 300.
Tiene su gracia. Una disminución de transporte marino de calor ecuatorial hacia altas latitudes, en principio no tendría por qué afectar a la temperatura media. No si el ecuador se calienta algo, y los polos se enfrían correspondientemente. Sin embargo, la tierra así emite mucho más calor, por lo de la cuarta potencia. Y tendría que enfriarse para alcanzar el equilibrio.
Por otra parte si un calentamiento externo (por ej. por el sol) acelera el sistema climático (suena verosímil), entonces un mayor reparto del calor por el sistema climático contrarresta el calentamiento, por el mismo motivo.
Yo creo que sacar esos 33ºC de efecto invernadero por ese procedimiento es una de las mayores bromas de la "ciencia del calentamiento global". El efecto es mucho mayor, pero hay que contar con el efecto no radiativo del agua.
Una cosa que me mosquea mucho, y con la que no cuenta nadie, es el efecto de inercia térmica del agua. Durante la noche, el agua conserva mucho más el calor que la tierra. Como está a más temperatura, está emitiendo mucho mas calor que la tierra. Y de día, como se alcanza menos temperatura, emite mucho menos. Pero no he visto a nadie hacer ese cálculo para quitarlo del efecto invernadero. Y no sé si es positivo o negativo. Calculo a ojo que positivo (hay que restarlo del EI), porque la tierra sin atmósfera ni humedad se pondría a mas de cien grados cuando el sol está encima.
En resumen, para mi que esa cifre de 33 no dice absolutamente nada. Me parece una mala broma.
No, perdón, me he equivocado. Yo creo que el cálculo es para un planeta de velocidad infinitamente rápida, y sobre dos ejes (temperatura uniforme)
ResponderEliminarEsto de que "el efecto es mucho mayor" habría que demostrarlo.
ResponderEliminarEstá demostrado. Son matemáticas. Los 33º son para un planeta de temperatura uniforme. Si la temperatura no es uniforme, con la misma temperatura media emite muchos más vatios. El motivo es que los vatios de más que tira la parte caliente, son muchos más que los vatios de menos que tira la parte fría. Por lo de T^4. Entonces, para emitir lo mismo que recibe (equilibrio), necesita estar a una temperatura media inferior que en el caso de temperatura uniforme, y la diferencia es mucho más que 33º.
EliminarPero en realidad el problema es muchísimo más complejo. Te recomiendo mucho este artículo (estoy seguro que disfrutarás). Es un profe de física teórica, con gran experiencia en modelización, que plantea la cuestión teórica de cómo calcular ese problema que te parece tan sencillo. El título ya te da una buena idea:
Earth’s baseline black-body model – “a damn hard problem”
Recomiendo no solo la entrada que hace, sino también las respuestas que da entre los comentarios a las cuestiones que le plantean. Encuentras sus respuestas buscando por [rgb]