El efecto de duplicar el dióxido de carbono atmosférico sobre el clima se vuelve más pronunciado a medida que aumentan los niveles de dióxido de carbono, según han demostrado investigadores de Estados Unidos. Este efecto, que no se había tenido en cuenta en estimaciones anteriores del presupuesto de radiación de la Tierra, explica aproximadamente la mitad de la variación entre las estimaciones de la sensibilidad del clima al aumento del dióxido de carbono. También sugiere un posible nuevo enfoque de la geoingeniería.

La superficie de la Tierra se calienta con la radiación solar y emite radiación infrarroja al espacio. Sin embargo, gran parte de esta radiación infrarroja es absorbida por el dióxido de carbono y otros gases en la atmósfera inferior (la troposfera). Esto atrapa el calor de forma muy parecida al cristal de un invernadero. Sin este efecto invernadero, la Tierra no sería lo suficientemente cálida para albergar agua líquida y no podría sustentar la vida.

Durante los últimos dos siglos, la actividad humana ha aumentado la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera, intensificando el efecto invernadero y calentando la superficie de la Tierra y la troposfera.

Efectos estratosféricos

Sin embargo, esta descripción es una simplificación. A unos 8-15 km sobre la superficie de la Tierra se encuentra la tropopausa, y por encima está la estratosfera. La estratosfera también absorbe la radiación solar entrante y reemite energía en longitudes de onda infrarrojas, la mayor parte de la cual regresa al espacio. Como la principal fuente de calor de la estratosfera proviene de arriba, hace más calor allí.

“Mientras que la troposfera está unida a la superficie mediante flujos de calor turbulentos, en la estratosfera el único intercambio de calor se produce a través de la radiación”, explica el científico atmosférico Brian Soden de la Universidad de Miami en Florida. "Cuando agregamos dióxido de carbono, aumentamos la emisividad en longitudes de onda infrarrojas, lo que hace que la estratosfera quiera emitir más radiación". Esto debe incluirse al calcular el “forzamiento radiativo” del aumento del dióxido de carbono, que es una medida de cuánto perturba un aumento el equilibrio energético radiativo de la Tierra.

El forzamiento radiativo es un parámetro crucial en las predicciones climáticas realizadas por el Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC), pero su precisión ha sido cuestionada significativamente durante los últimos 30 años. Por ejemplo, diferentes modelos han discrepado hasta en un 50% sobre el forzamiento radiativo resultante de duplicar la concentración atmosférica de dióxido de carbono. Ahora Soden y sus colegas creen que pueden explicar una parte importante de esta discrepancia hasta ahora inexplicada.

Condiciones preindustriales

“Casi todos los cálculos anteriores del forzamiento radiativo del dióxido de carbono tomarían una climatología de perfiles de temperatura de, digamos, condiciones preindustriales, por lo que tendríamos una distribución global de temperatura y humedad y 280 ppm de dióxido de carbono, y repetiríamos eso. cálculo, pero en lugar de 280 ppm se duplicaría”, explica Soden. "Incluso se podría hacerlo con un rango: sabemos que la fuerza del dióxido de carbono aumenta no linealmente sino con el logaritmo de 1 ppm a algo así como 10,000 ppm... Pero todos esos cálculos suponen la misma climatología, y ahí es donde hubo una desconexión". : no se esperarían los mismos perfiles de temperatura y humedad para 10 ppm que para 100 ppm o 1000 ppm”. Por lo tanto, los investigadores desarrollaron modelos de cómo cambiaría el forzamiento radiativo a medida que aumentara la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera.

Una predicción contraintuitiva que se remonta a las primeras predicciones detalladas del cambio climático antropogénico en la década de 1960, y que ha sido verificada experimentalmente, es que la estratosfera se enfría porque el aumento de dióxido de carbono aumenta su emisividad, lo que hace que pierda más calor hacia el espacio. Al mismo tiempo, en la parte inferior la troposfera libera menos calor porque el aumento de dióxido de carbono atrapa más radiación infrarroja.

"Cuando se aumenta la emisividad, hay que reducir la temperatura para que [la estratosfera] permanezca en equilibrio radiativo". Este enfriamiento significa que, a concentraciones más altas de dióxido de carbono, la temperatura desciende aún más y a la Tierra le resulta más difícil irradiar calor. Por tanto, el forzamiento radiativo del dióxido de carbono es cada vez mayor. Cada entrada adicional de dióxido de carbono  por lo tanto tiene un mayor efecto forzante.

Siguiendo esta lógica, los investigadores ahora buscan nuevas ideas para la geoingeniería. Estudios anteriores se han centrado en el uso de aerosoles que reflejan la luz solar de vuelta al espacio: "En este trabajo, proponemos utilizar aerosoles absorbentes para calentar la [estratosfera] y conducir a un menor forzamiento de dióxido de carbono, dice Haozhe él, quien dirigió el trabajo como estudiante de doctorado de Soden y ahora es postdoctorado en la Universidad de Princeton. Esta idea se ve respaldada por el hecho de que la erupción del monte Pinatubo en 1991, que provocó un dramático enfriamiento de la troposfera, estuvo acompañada de un calentamiento estratosférico debido a los aerosoles de sulfato.

"Este es un [resultado] muy importante para la comunidad climática: resuelve un misterio importante: si estábamos tratando fielmente o no los procesos que impulsan el calentamiento global", dice William Collins del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley en EE.UU., autor principal coordinador de la Sexta Evaluación del IPCC. “Lo que [Soden y sus colegas] han demostrado es que la comunidad climática ha estado haciendo un trabajo mucho mejor de lo que sospechábamos durante décadas. Los modelos fueron correctos todo el tiempo, los estábamos probando de manera incorrecta. Siempre estaban dando una respuesta mejor de lo que pensábamos”.

La investigación se describe en Ciencia:.

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• Fuente: https://physicsworld.com/a/stratospheric-effect-boosts-global-warming-as-carbon-dioxide-levels-rise/