Práctica 7: Efecto invernadero

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Alumna: Muñoz Ibáñez Sharon

Práctica 7: Efecto invernadero

1. Objetivo

Analizar el cambio en las concentraciones de dióxido de carbono en la atmósfera a partir del potencial de calentamiento global de diversos compuestos y su relación con su forzamiento radiativo.

1. Introducción

La Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (FCCC) de 1992 ha establecido el compromiso de "prevenir la peligrosa interferencia antropogénica en el sistema climático". Una de las herramientas que se están desarrollando para ayudar a los formuladores de políticas que deben intentar implementar ese compromiso es el uso de un índice, llamado Potencial de Calentamiento Global (GWP). El GWP es un factor de ponderación que permite realizar comparaciones entre el impacto del calentamiento global de 1 kg de cualquier gas de efecto invernadero y 1 kg de CO2. Es una cantidad adimensional e incluye un horizonte temporal durante el cual se sentirá el impacto.

Por ejemplo, el GWP a 20 años para N2O es 280, lo que significa que 1 kg de N2O emitido hoy ejercerá 280 veces más calentamiento global durante los próximos 20 años que 1 kg de CO2 emitido hoy. Dicho de manera ligeramente diferente, 1 kg de N2O emitido hoy tendrá el mismo impacto durante los próximos 20 años que una liberación actual de 280 kg de CO2.

Cuando se multiplica el GWP de cada gas de efecto invernadero por la tasa de emisión de este año, se puede encontrar una medida real del impacto de cada gas. Por ejemplo, si algún proceso emite 1 kg de N2O y 1000 kg de CO2, el forzamiento de 20 años del par de gases sería equivalente a 1 x 280 + 1000 kg de CO2, el forzamiento de 20 años del par sería equivalente a 1 X 280 + 1000 = 1280 kg de CO2. El N2O estaría causando el 22 por ciento del forzamiento total (280/1280 = 0,22).

Cálculo de GWP

Hay tres factores principales que afectan el GWP:

1. El forzamiento radiativo asociado con la adición, a la atmósfera, de la unidad de masa de cada gas de efecto invernadero.
2. Estimaciones de cuánto tiempo permanecerá el gas en la atmósfera.

1. El forzamiento radiativo acumulativo que tendrá una unidad adicional a la atmósfera durante un período de tiempo en el futuro.

El GWP es una relación entre el forzamiento radiativo acumulado para 1 kg de un gas de efecto invernadero durante un período de tiempo y el forzamiento radiativo acumulativo para 1 kg de un gas de referencia, elegido como dióxido de carbono, durante ese mismo período de tiempo. Matemáticamente, el GWP se puede expresar como:

∫𝑇 ∆𝐹 𝑅 (𝑡)𝑑𝑡

𝐺𝑊𝑃 =        0        𝑔   𝑔        … 𝐸𝑐. (1)

∫𝑇 ∆𝐹        𝑅        (𝑡)𝑑𝑡

0        𝐶𝑂2     𝐶𝑂2

Donde:

∆𝐹𝑔 = 𝑓𝑜𝑟𝑧𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑜 𝑟𝑎𝑡𝑖𝑎𝑡𝑖𝑣𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑔𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑒𝑓𝑒𝑐𝑡𝑜 𝑖𝑛𝑣𝑒𝑟𝑛𝑎𝑑𝑒𝑟𝑜 𝑒𝑛 𝑐𝑢𝑒𝑠𝑡𝑖ó𝑛 𝑝𝑜𝑟 𝑘𝑔 (𝑊𝑚−2𝑘𝑔−1)

∆𝐹𝐶𝑂2 = 𝑓𝑜𝑟𝑧𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑟𝑎𝑑𝑖𝑎𝑡𝑖𝑣𝑜 𝑑𝑒 𝐶𝑂2 𝑝𝑜𝑟 𝑘𝑔

𝑅𝑔(𝑡) = 𝑓𝑟𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒𝑙 1 𝑘𝑔 𝑑𝑒 𝑔𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑒𝑓𝑒𝑐𝑡𝑜 𝑖𝑛𝑣𝑒𝑟𝑛𝑎𝑑𝑒𝑟𝑜 𝑞𝑢𝑒 𝑞𝑢𝑒𝑑𝑎 𝑒𝑛 𝑙𝑎 𝑎𝑡𝑚ó𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑡

𝑅𝐶𝑂2 (𝑡) = 𝑓𝑟𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒𝑙 1 𝑘𝑔 𝑑𝑒 𝐶𝑂2 𝑞𝑢𝑒 𝑞𝑢𝑒𝑑𝑎 𝑒𝑛 𝑙𝑎 𝑎𝑡𝑚ó𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑡

𝑇 = 𝐸𝑙 𝑝𝑒𝑟í𝑜𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑙𝑜𝑠 𝑒𝑓𝑒𝑐𝑡𝑜𝑠 𝑎𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑜𝑠 (𝑎ñ𝑜𝑠)

Con una excepción muy importante (CO2), la tasa de eliminación de un gas de efecto invernadero de la atmósfera se considera proporcional a la cantidad de gas presente. Cuando ese es el caso, la cantidad que queda en la atmósfera después de una emisión de 1 kg de gas viene dada por las funciones de desintegración exponencial simple:

𝑅𝑔(𝑡) = 𝑒−𝑡/𝑟

Donde el tiempo contante 𝑟 es llamado vida atmosférica.

Observe que en el tiempo t = 0, 𝑅𝑔 (0) = 1 kg. La integral en el numerador de la Ec. (1) es:

𝑇        𝑇

∫ 𝑅𝑔(𝑡)𝑑𝑡 = ∫ 𝑒−𝑡/𝑟𝑑𝑡 = 𝑟(1 − 𝑒−𝑡/𝑟)

0

El GWP se convierte en lo siguiente:

0

Δ𝐹𝑔

𝑟(1 − 𝑒−𝑡/𝜏)

𝐺𝑊𝑃 =[pic 4]

ΔF

𝐶𝑂2

.

∫𝑇 𝑅        (𝑡)𝑑𝑡[pic 5][pic 6]

Tabla 1. Valores aproximados para la integral de la respuesta al impulso de CO2 basado en el modelo de Bern con CO2 fijo (354 ppm)

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