Sí, el vapor de agua es un gas de efecto invernadero y tiene un impacto en el calentamiento global.

En febrero de 2021, se produjeron fuertes nevadas alrededor de la central nuclear de Cattenom en Moselle. Las inmediaciones del sitio atómico se cubrieron con varias decenas de centímetros de nieve, mientras que el resto de la región permaneció seco. El agua emitida por la planta, necesaria para su enfriamiento, se había condensado y se había depositado en el suelo, cubriendo la tierra de una capa blanca.

La central nuclear de Cattenom (La central nuclear de Cattenom es una central nuclear operada por…) en Moselle emite vapor de agua. Patrick Hertzog, AFP

Este espectacular evento es un recordatorio de que las plantas de energía nuclear equipadas con enfriadores de aire inyectan agua a la atmósfera (La palabra atmósfera puede tener varios significados:) para transferir energía térmica (La energía térmica es la energía cinética de un objeto, que se debe a la agitación.. .) al aire exterior: sus icónicos penachos blancos están formados por gotas de agua que se evaporan rápidamente y desaparecen de la vista, pero el vapor sigue ahí (es transparente).

Lo que quizás sea un poco menos conocido es que el vapor de agua (H2O) es un gas de efecto invernadero (El efecto invernadero es un proceso natural que, para una determinada absorción de energía…), es decir, su presencia en la atmósfera limita la capacidad de la Tierra enfriarse emitiendo radiación (Radiación, sinónimo de radiación en física, designa el proceso de emisión o de…) infrarroja (La radiación infrarroja (IR) es radiación electromagnética de una longitud de onda…) al espacio. Su contribución es mayor que la del dióxido de carbono (CO₂) o el metano (CH₄), porque estos últimos están presentes en cantidades mínimas: normalmente hay diez veces más vapor de agua que CO2 en la atmósfera.

Por lo tanto, es natural pensar que las emisiones humanas de vapor de agua contribuyen a aumentar el efecto invernadero y, por lo tanto, al calentamiento del clima. Esto es un malentendido del ciclo del agua. De hecho, el vapor de agua es un actor importante en el calentamiento global, de una manera indirecta llamada «retroalimentación», pero no debido a las emisiones de las centrales eléctricas.

La concentración de vapor de agua se regula en la atmósfera a bajas altitudes

El argumento del vapor de agua es un argumento que a veces presentan los escépticos del clima que desean poner en perspectiva el impacto de nuestras emisiones de CO₂, o por antinuclear que quieran demostrar que estas centrales eléctricas contribuyen al calentamiento global a través de sus emisiones de vapor de agua.

Tenga en cuenta que otras actividades humanas emiten vapor de agua a la atmósfera: cultivos de regadío y aviación, por ejemplo. De hecho, la principal actividad humana emisora ​​de vapor de agua es la agricultura de regadío: parte del agua depositada en los cultivos se evapora y sale a la atmósfera sin ser fijada por la planta. La contribución de los cultivos de regadío al flujo de vapor de agua a la atmósfera es de unos 1.000 km³ al año, casi 100 veces mayor que el impacto de las centrales térmicas (nucleares, carbón, gas) .

Sin embargo, incluso si el ciclo del agua (vapor y nubes) es un componente principal del clima, sabemos que estas emisiones humanas desde la superficie de la Tierra no tienen un impacto significativo.

De hecho, la capacidad del aire para disolver el agua está físicamente limitada: más allá de cierta concentración, el vapor se condensará y se volverá líquido. La condensación puede tener lugar en la atmósfera, lo que conduce a la formación de nubes. También puede ocurrir en superficies frías, lo que explica la formación de rocío en el suelo o niebla en las ventanas. Cuando las condiciones atmosféricas son favorables, las nubes provocan precipitaciones, que eliminan el agua de la atmósfera.

Cualquier cantidad adicional de vapor de agua inyectada a la atmósfera desde la superficie se condensará y luego precipitará, lo que provocará un impacto climático insignificante ya que la concentración no se modifica significativamente a largo plazo.

Así, a diferencia del CO2, la concentración de vapor de agua está regulada en las capas bajas de la atmósfera, lo que significa que las emisiones adicionales tienen poco impacto en la concentración y, por tanto, en el efecto invernadero.

Mapa de la cantidad de vapor de agua en la atmósfera: depende de la temperatura y por tanto de la latitud. FM Bréon/NASA, Suministrado por el autor

Un impacto directo a gran altura.

Atención, esto es cierto para las emisiones «desde la superficie» de la Tierra que quedan en la parte inferior de la atmósfera, llamada troposfera (La troposfera es la parte de la atmósfera terrestre situada entre la superficie del globo y una… .).

Por otro lado, el vapor de agua inyectado en altura, en particular por el tráfico aéreo pero también por la oxidación del metano, se encuentra en capas atmosféricas que a menudo están lejos de la «saturación», y este vapor de agua emitido en altura no se elimina rápidamente. por la lluvia

En estas altitudes (troposfera superior y estratosfera inferior), las emisiones humanas de vapor de agua tienen, por lo tanto, un impacto climático mensurable. En particular, el vapor de agua que traen los aviones puede dar lugar, según las condiciones de temperatura y presión, a la formación de nubes altas (cirrus homogenitus en la clasificación internacional de nubes). Estas nubes contribuyen al efecto invernadero y refuerzan así el impacto de la aviación en el clima, sumándose al impacto de las emisiones de CO₂ vinculadas a la combustión de Queroseno (El queroseno es una mezcla de hidrocarburos que contienen alcanos (CnH2n+2) de…).

Si las emisiones humanas de vapor de agua desde la superficie no contribuyen significativamente al aumento del efecto invernadero, el vapor de agua en estas capas inferiores sigue siendo un impulsor esencial del cambio climático, a través de un mecanismo indirecto: el vapor de agua no es la causa del calentamiento. , pero si hay calentamiento (por ejemplo por el aumento de la concentración de CO2), contribuye a empeorarlo al evitar que la Tierra se enfríe (al retener las emisiones infrarrojas).

El vapor de agua, uno de los principales contribuyentes al calentamiento global

Como se ha dicho anteriormente, el aire puede contener una cierta cantidad de agua en forma de vapor sin que se produzca condensación. Esta cantidad depende mucho de la temperatura: el aire frío (de tipo polar o de gran altitud) contiene muy poca agua, mientras que el aire caliente (como el que se encuentra en las capas inferiores de una atmósfera tropical) puede contener mucha agua. . La relación entre la temperatura y la cantidad de vapor de agua que se puede retener en el aire es muy no lineal (alrededor del 7% por grado adicional).

Si la temperatura aumenta debido a las emisiones antropogénicas de CO2, el aire puede contener más vapor de agua. En la práctica, esto es lo que sucede y el vapor de agua adicional en el aire contribuirá al efecto invernadero, reforzando el calentamiento inicial.

Así, el vapor de agua contribuirá a amplificar el efecto inicial (aumento de la temperatura), aunque no sea la causa. Esto se llama «retroalimentación positiva».

La retroalimentación del vapor de agua ayuda a amplificar el calentamiento causado por el aumento del dióxido de carbono. FM Bréon, Suministrado por el autor

Una «retroalimentación» es un proceso que tiene lugar después de una perturbación inicial y que la refuerza (retroalimentación positiva) o la atenúa (retroalimentación negativa).

En el contexto del calentamiento global, un ejemplo de fuerte retroalimentación negativa está relacionado con la emisión de radiación infrarroja: cuando la temperatura aumenta, la atmósfera, el océano y las superficies emiten más radiación infrarroja hacia el espacio, lo que permite que el calor sea «evacuado». » de la Tierra al espacio, e induce el enfriamiento.

En el lado de la «retroalimentación positiva», vimos el ejemplo del vapor de agua en la atmósfera. Este efecto, que es bien entendido y por lo tanto incluido en los modelos climáticos, multiplica el calentamiento inicial por un factor cercano a 3. Por lo tanto, es fundamental para comprender la magnitud del calentamiento global.

Otro ejemplo es el de la nieve y el hielo marino: con el calentamiento, su superficie tiende a disminuir. Dado que la nieve y el hielo marino reflejan gran parte de la radiación solar de vuelta al espacio, su desaparición provoca una absorción adicional de la energía solar (Energía solar es la energía que el sol dispensa por su radiación, directamente o de…) en el suelo, y por lo tanto un calentamiento adicional.

Las nubes también tienen el potencial de ser el vector de retroalimentación. Pero su impacto es complejo ya que, al mismo tiempo, reflejan parte de la radiación solar hacia el espacio (efecto de enfriamiento) y contribuyen al efecto invernadero (efecto de calentamiento). Además, el impacto del calentamiento global sobre la nubosidad y la altitud no es evidente. Los modelos climáticos indican que, al final, las nubes provocan una retroalimentación positiva, pero su magnitud sigue siendo incierta ya que difiere según los modelos.

A diferencia de las «reacciones», los «forzamientos» son las acciones humanas que conducen al cambio climático. Las emisiones de vapor de agua no constituyen un forzamiento significativo, pero el vapor de agua sí es el vector de una retroalimentación esencial para cuantificar la amplitud del calentamiento global.

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