Efecto Invernadero-CO2
Para poder cuantificar el "Efecto Invernadero" de una especie necesitamos conocer:
-El flujo de radiación Terrestre: F(n)
-La capacidad de absorción del gas considerado, CO2 (su sección eficaz) s(n)
-La desidad molecular a ras de suelo, nt
-La relación de mezcla, x, y, si fuera necesario, su dependencia con la altura x = x(h)
-La escala neperiana de altura, He
-La absorción de otras especies que absorban en la misma región del espectro.
Flujo de radiación
Terrestre
Velocidad de la luz
Constante de Planck
Constante de Boltzmann
Temperatura media
de la tierra
Flujo de radiación de un cuerpo negro
en función de n (número de ondas cm-1)
en watios cm m-2
rango de número de ondas
en cm-1
Espectro terrestre
Si queremos calcular el poder emisor total de la tierra
en watios/m2
Sección eficaz del CO2
La banda de absorción del CO2 puede ser representada en una primera aproximación mediante dos curvas Gausianas. En realidad la curva es mucho más compleja
Absorción máxima en cm2
Número de onda máxima en cm-1
Anchura de la banda
Banda de absorción
Densidad molecular a ras de suelo
La relación de mezcla del
CO2 es constante con h.
En caso contrario sería necesario
añadir la dependencia real con h
Relación de mezcla del CO2
360 ppm
Dado que queremos analizar el supuesto de que x aumente, vamos a utilizar
la relación de mezcla como variable
Escala neperiana de altura
La escala neperiana de altura se define como He = RT/gPm, donde como
promedio puede considerarse que T = 250 K y Pm = 29 g/mol.
Aproximadamente se obtiene que:
Efecto Invernadero
El factor 105 es el paso de km a cm
y x es la relación de mezcla que se deja
como variable
Máxima absorción
Flujo de radiación en función de la altura,
número de onda, y relación de mezcla
Rango de altura
en km
Variación de Fr con h a n = constante y x = constante (360ppm)
Por encima de 20 km, la densidad
molecular es tan baja que la absorción
se hace despreciable
Variación de Fr con n a diferentes valores de h y para x = 360 ppm
Si suponemos que por encima de 40 km ya no existe absorción de CO2, el efecto invernadero total de este gas será
el area (integral) de la siguiente curva :
watios m-2
Vamos a suponer que la relación de mezcla del CO2 aumenta hasta 600 ppm, como esta previsto que ocurra
para el año 2100
A consecuencia de este fenómeno, el efecto invernadero del CO2 deberá aumentar en:
watios m-2
En realidad, el aumento del efecto invernadero del CO2 debe ser más pequeño, debido a la absorción
del agua y otras especies en la misma región del espectro (el efecto invernadero no es aditivo).
Acción combinada de CO2 y H2O
Relación de mezcla del H2O
supondremos que existe un 1% de agua en la atmósfera
En realidad, la relación de mezcla del agua no se mantiene constante
en la troposfera, ya que esta condensa a medida que aumenta la altura
y disminuye la temperatura. Para simplificar despreciaremos este efecto.
Sección eficaz del H2O
El agua absorbe radiación en todas las regiones del espectro, mostrando una
ventana de baja absorción entre 1200 y 600 cm-1. Se considerara solo la absorción
para n < 1200 cm-1
Absorción máxima en cm2
Número de onda máxima en cm-1
Anchura de la banda
La banda de absorción se considerara
de forma Lorenciana
Efecto Invernadero combinado
Debemos corregir
la máxima absorción,
incluyendo las dos especies
que absorben
Flujo de radiación en función de la altura,
número de onda, y relación de mezcla
La línea roja representa el espectro a ras de suelo. La línea azul el espectro en ausencia de CO2, y por último la línea
verde, el epectro en presencia de los dos gases. El esfecto invernadero del CO2 será por lo tanto:
watios m-2
Si suponemos que la relación de mezcla del CO2 aumenta hasta 600 ppm
Valor que aun sigue siendo algo
elevado.
watios m-2
A continuación se comparan, el espèctro real de la tierra medido desde un satélite, fuera de la atmósfera, con el
espectro simulado
