CAMBIO CLIMÁTICO 2001:
La base científica
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C.3 Cambios observados y modelizados en los aerosoles

Se sabe que los aerosoles (diminutas partículas y gotitas en suspensión en el aire) influyen significativamente sobre el balance radiativo de la Tierra/atmósfera. Los efectos radiativos de los aerosoles se producen de dos maneras distintas: i) el efecto directo, por el cual los propios aerosoles dispersan y absorben radiación infrarroja solar y térmica, y ii) el efecto indirecto, por el cual los aerosoles modifican las propiedades microfísicas y por lo tanto las radiativas y la nubosidad. Los aerosoles son producidos por diversos procesos, tanto naturales comprendidas las tormentas de polvo y la actividad volcánica) como antropógenas (comprendidas la quema de combustibles de origen fósil y la combustión de biomasa). Se cree que las concentraciones atmosféricas de aerosoles troposféricos han aumentado en los últimos años, debido al incremento de las emisiones antropógenas de partículas y de sus gases precursores, aumentando de ese modo el forzamiento radiativo. La mayoría de los aerosoles se encuentran en la troposfera inferior (por debajo de unos pocos kilómetros), pero el efecto radiativo de muchos aerosoles es sensible a la distribución vertical. Los aerosoles experimentan cambios químicos y físicos mientras están en la atmósfera, sobre todo dentro de las nubes, y son eliminados en gran medida y relativamente rápido por las precipitaciones (típicamente, en el lapso de una semana). Debido a este breve tiempo de residencia y a la falta de homogeneidad de las fuentes, los aerosoles se distribuyen de modo heterogéneo en la troposfera, con sus máximos cerca de las fuentes. El forzamiento radiativo debido a los aerosoles depende no sólo de esas distribuciones espaciales, sino también del tamaño, la forma y la composición química de las partículas y también de diversos aspectos del ciclo hidrológico (p.ej., la formación de nubes). Como resultado de todos estos factores, ha sido un verdadero desafío obtener estimaciones exactas de este forzamiento, tanto desde el punto de vista de las observaciones como desde el teórico.

Sin embargo, se han logrado sustanciales progresos para definir mejor el efecto directo de un conjunto más vasto de diferentes aerosoles. En el SIE sólo se consideraban los efectos directos de tres especies de aeosoles antropógenos: los aerosoles de sulfatos, los aerosoles producto de la combustión de biomasa y el hollín de combustibles de origen fósil (o hulla). Las observaciones han demostrado ahora la importancia de las materias orgánicas, tanto en los aerosoles de carbono de combustibles de origen fósil como en los de carbono por combustión de biomasa. Desde el SIE, la inclusión de cálculos sobre la abundancia de aerosoles de carbono orgánico en combustibles de origen fósil ha llevado a aumentar la profundidad óptica total pronosticada (y el consiguiente forzamiento negativo) asociada con los aerosoles industriales. Los adelantos en las observaciones y en los modelos de aerosoles y radiativos han permitido cálculos cuantitativos de esos componentes separados, así como una estimación del alcance del forzamiento radiativo asociado con el polvo mineral, como se muestra en la Figura 9. Se estima que el forzamiento radiativo directo es de -0,4 Wm-2 para los aerosoles de sulfatos, -0,2 Wm-2 para los aerosoles de combustión de biomasa, -0,1 Wm-2 para los de carbón orgánico combustible de origen fósil y +0,2 Wm-2 para los de hollín de combustibles fósiles. Sin embargo, las incertidumbres siguen siendo relativamente grandes. Surgen de las dificultades para determinar la concentración y las características radiativas de los aerosoles atmosféricos y la fracción de los aerosoles que son de origen antropógeno, en particular el conocimiento de las fuentes de los aerosoles carbonáceos. Esto genera considerables diferencias (o sea, un margen de factores de dos a tres) en la carga y diferencias sustanciales en la distribución vertical (factor de diez). El aerosol en polvo antropógeno también está mal cuantificado. Las observaciones satelitales, combinadas con cálculos modelizados, permiten identificar la marca espacial del efecto radiativo total de los aerosoles en cielo despejado; sin embargo, el monto cuantitativo todavía es incierto.

Las estimaciones del forzamiento radiativo indirecto debido a los aerosoles antropógenos siguen siendo problemáticas, aunque la evidencia observacional apunta a un forzamiento indirecto negativo inducido por aerosoles en las nubes cálidas. Existen dos enfoques diferentes para estimar el efecto indirecto de los aerosoles: métodos empíricos y métodos mecánicos. Los primeros se han aplicado para estimar los efectos de los aerosoles industriales, mientras que los últimos se han aplicado para estimar los efectos de los sulfatos en aerosol y de los aerosoles carbonáceos de combustibles de origen fósil y los originados en la biomasa. Además, se han usado modelos para el efecto indirecto, con el fin de estimar los efectos del cambio inicial en el tamaño y las concentraciones de las gotas (un primer efecto indirecto), así como los efectos del cambio subsiguiente en la eficiencia de las precipitaciones (un segundo efecto indirecto). Los estudios representados en la Figura 9 ofrecen el dictamen de un experto para el conjunto de los primeros; el margen de variación es ahora ligeramente más amplio que en el SIE; la perturbación radiativa asociada con el segundo efecto indirecto es del mismo signo y podría ser de similar magnitud comparada con el primer efecto.

Ahora se comprende que el efecto radiativo indirecto de los aerosoles también abarca efectos sobre las nubes de hielo y de fase mixta, pero no se conoce la magnitud de tal efecto indirecto, aunque es probable que sea positivo. Por ahora, no es posible estimar la cantidad de núcleos de hielo antropógenos. Excepto en las temperaturas frías (por debajo de -45°C), donde se espera que domine la nucleación homogénea, no se conocen todavía los mecanismos de formación de hielo en esas nubes.

C.4 Cambios observados en otros agentes de forzamiento antropógenos

Los cambios en el uso de la tierra, cuyo principal factor es la deforestación, parecen haber producido un forzamiento radiativo negativo de -0,2 ± 0,2 Wm-2 (Figura 8). Se estima que el mayor efecto se encuentra en las altas latitudes. Esto se debe a que la deforestación ha hecho que los bosques cubiertos de nieve, con un albedo relativamente bajo, sean sustituidos por superficies abiertas cubiertas de nieve con un albedo superior. El cálculo indicado más arriba se basa en simulaciones en las cuales la vegetación preindustrial es sustituida por los modos actuales en el uso de la tierra. Sin embargo, el nivel de comprensión de este forzamiento es muy escaso y ha habido muchas menos investigaciones del mismo, en comparación con investigaciones de otros factores considerados en este informe.


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