dilluns, d’agost 13, 2007

Canvi climàtic (4) Els gasos d’efecte hivernacle

Avui toca parlar dels gasos d’efecte hivernacle. El que en diuen el cor de la qüestió. Abans haurem de repassar alguns fenòmens físics, com són les radiacions i la opacitat dels gasos a certes radiacions.


Les radiacions

Els raigs X, la llum visible, la sensació de calor, són la mateixa i única cosa: radiacions que viatgen a 300.000 kilòmetres per segon. Què els diferencia? Doncs, molt senzill, la seva freqüència o, el que és el mateix, la seva longitud d’onda. A més freqüència correspon una longitud d’onda més petita, i també una energia més grossa. Els raig X, de longitud d’onda molt curta, tenen una gran energia, i poden travessar les parts toves de les persones i dels animals. Els raigs ultraviolats de petita longitud d’onda tenen una energia força important, tant, que són perillosos pels essers vivents.

Com a exemple, donarem les longituds d’onda d’algunes radiacions conegudes:

Raigs X – inferiors a una cent mil•lèsima de mil•límetre.

Raigs ultraviolats – d’una cent mil•lèsima de mil•límetre a 0,38 mil•lèsimes de mil•límetre.

Violeta – de 0,38 mil•lèsimes de mil•límetre a 0,42 mil•lèsimes de mil•límetre.

Blau - de 0,42 mil•lèsimes de mil•límetre a 0,50 mil•lèsimes de mil•límetre.

Verd - de 0,50 mil•lèsimes de mil•límetre a 0,56 mil•lèsimes de mil•límetre.

Groc - de 0,56 mil•lèsimes de mil•límetre a 0,63 mil•lèsimes de mil•límetre.

Taronja - de 0,63 mil•lèsimes de mil•límetre a 0,67 mil•lèsimes de mil•límetre.

Vermell - de 0,67 mil•lèsimes de mil•límetre a 0,75 mil•lèsimes de mil•límetre.

Infraroig - de 0,75 mil•lèsimes de mil•límetre a un mil•límetre.


La radiació que ens arriba del Sol, que és un astre que està a uns 6000º de temperatura, està formada per raigs de longitud d’onda més aviat petita, com correspon a una energia important (raigs ultraviolats, raigs visibles i raigs infrarojos, que tenen una longitud d’onda que va de 0,2 a 4 mil•lèsimes de mil•límetre).

La radiació emesa per la terra, en canvi, com que la terra està a uns 15º de temperatura, té una longitud d’onda més grossa, com correspon a una energia més petita (està situada tota a l’infraroig, amb unes longituds d’onda que van de 3 a 50 mil•lèsimes de mil•límetre).


La opacitat dels gasos a certes radiacions

Normalment, un gas és més o menys transparent. Quan un gas és travessat per un raig de radiacions, es produeix un fenomen curiós: el gas absorbeix els raigs d’una o de vàries longituds d’onda determinades, deixant passar les altres. El conjunt de longituds d’onda que són absorbides per un gas es denomina l’espectre d’absorció d’aquest gas. Podem veure alguns d’aquests espectres d’absorció a la part inferior del gràfic.

Així, podem veure que l’ozó absorbeix les radiacions que tenen una longitud d’onda entre 0,1 i 0,3 mil•lèsimes de mil•límetre. Això ens és molt útil, ja que d’aquesta manera estem protegits dels raigs ultraviolats més perillosos. A la figura es veu, en color vermell, la transmissió de la radiació solar a l’atmosfera: s’observa que els raigs ultraviolats de petita longitud d’onda han estat filtrats per l’ozó.

El CO2 absorbeix les radiacions de 2,5 mil•lèsimes de mil•límetre, les de 4 mil•lèsimes de mil•límetre i les que van de 13 a 18 mil•lèsimes de mil•límetre.

El vapor d’aigua absorbeix les radiacions de 1,5, de 2, de 3, les situades entre 6 i 8 mil•lèsimes de mil•límetre i les radiacions de més de 18 mil•lèsimes de mil•límetre.

El metà absorbeix les radiacions de 3 i de 8 mil•lèsimes de mil•límetre.

L’òxid nitrós absorbeix les radiacions de 4,5 i de 8 mil•lèsimes de mil•límetre.

Es a dir, que només una part de les radiacions emeses par la terra s’emet realment cap a l’espai. La resta és absorbida, principalment pel vapor d’aigua i pel CO2. Aquesta fracció que s’emet a l’exterior és de color blau a la figura, i es diu la finestra atmosfèrica.

Els diversos gasos d’efecte hivernacle tenen un efecte diferent: amb la mateixa quantitat de gas, el metà absorbeix 21 vegades més radiacions que el CO2.


L’efecte hivernacle

A l’atmosfera hi ha entre un 3 i un 4 % d’aigua. La resta de l’atmosfera està composta de:

Nitrogen = 79 %

Oxigen = 21 %

CO2 =0,037 %

Metà = 0,0018 %

La major part de l’efecte hivernacle és produït pel vapor d’aigua que hi ha a l’atmosfera. Després venen el CO2 i el metà (aquest aporta un efecte hivernacle deu vegades inferior al del CO2)

D’altra banda, ni el CO2 ni el metà de l’atmosfera són eterns. El CO2 desapareix al cap d’uns cent anys, i el metà al cap de 20 a 40 anys.

Sense gasos d’efecte hivernacle, el planeta Terra seria inhabitable. Les temperatures mitjanes no serien de 14 o 15º com ara, sinó molt més baixes: uns 18º sota zero. En efecte, a aquesta temperatura els cossos emeten 240 watts/m2 que, si ho recordem, és l’energia que la superfície de la terra rep del sol, un cop descomptem dels 342 watts/m2 que cada punt de la Terra rep del sol els 72 watts/m2 que són reflectits cap a l’espai exterior pels núvols i els 30 watts/m2 reflectits per la terra i el mar.

La quantitat de CO2 de l’atmosfera ha passat de 0,025 % abans del començament de l’era industrial al 0,037 % actual. Diuen els experts de l’IPCC que aquest augment ha estat la causa d’un augment de 1,7 watts/m2 de l’energia rebuda per la superfície de la terra. Però enlloc he pogut trobar el càlcul d’aquesta xifra (el que no vol pas dir que sigui errònia).

La quantitat de metà de l’atmosfera ha passat de 0,0007 % abans del començament de l’era industrial al 0,0018 % actual. Diuen els experts que aquest augment ha estat la causa d’un augment de 0,5 watts/m2 de l’energia rebuda per la superfície de la terra.

Podem dir, doncs, que l’augment dels dos principals gasos d’efecte hivernacle han augmentat la quantitat calor rebut per la superfície de la terra de 2,2 watts/m2. Això es tradueix, sempre segons els experts de l’IPCC, per un augment de temperatura de més de mig grau des del principi del segle XX fins ara.


El futur

Què passarà si el CO2 segueix augmentant?. Les hipòtesis que es fan són que la quantitat de CO2 anirà augmentant fins al doble de la actual. El CO2 arribarà a ser el 0,060 % de l’atmosfera. Diuen els experts de l’IPCC que això significarà un augment notable de la quantitat de calor rebuda per la superfície de la terra, de manera que la temperatura mitjana augmentarà de 2 a 4,5º d’aquí a cent anys.

També ens diuen els experts que si la quantitat de CO2 es mantingués constant, la temperatura continuaria augmentant de 1º d’aquí a cent anys.

Tot això sense cap càlcul que ho expliqui!


Els meus dubtes

1 - El primer dels meus dubtes ve dels mateixos experts de l’IPCC. Ens diuen que no tenen cap idea clara de com evolucionarà el contingut de vapor d’aigua a l’atmosfera (recordem que és el principal gas d’efecte hivernacle) ni saben si el nombre de núvols augmentarà o disminuirà. I la influència de la quantitat de núvols és tant o més important que la des gasos d’efecte hivernacle!

2 - D’altra banda, no he sabut trobar enlloc el càlcul que relaciona l’augment de la quantitat de CO2 o de metà amb la quantitat de calor que aquest gasos retornen a la superfície de la terra.

3 - Finalment, he llegit estudis que semblen demostrar que l’efecte hivernacle es mantindrà estable. Segons Richard Lindzen, l’efecte hivernacle del CO2 ja està gairebé saturat, ja que el CO2 només capta una petita part de les radiacions infraroges, les corresponents a les longituds d’onda de les que ja hem parlat. De manera que per molt que augmenti la quantitat de CO2 a l’atmosfera, l’altra part de les radiacions infraroges se li escaparà sempre. Segons aquest senyor, el passar la concentració de CO2 de l’atmosfera de 0,037 a 0,060 % la temperatura mitjana augmentarà de menys de 1º.


Es a dir, que em sembla que encara hi ha molta polèmica davant nostre i molts punts foscos a la teoria actual sobre el canvi climàtic.

1 comentari:

Manel des de l'exili ha dit...

Moltes gràcies per l'article, es molt clarificador.

Manel des de Khe