El presupuesto energético

La contabilización de toda la energía que entra y sale del sistema terrestre nos ayuda a entender por qué se está calentando el planeta. Esta contabilidad de la energía se conoce como presupuesto de radiación de la Tierra. Este tipo de radiación no es la de las bombas atómicas o las centrales nucleares. Se trata de radiación electromagnética. Se trata principalmente de luz visible y radiación infrarroja.

El diagrama siguiente muestra a dónde va la energía. Los números del diagrama son vatios por metro cuadrado (W/m2 o W-m-2). Imagina que colocas un cuadrado de un metro por un metro en el suelo. Ahora mide cuánta energía solar cae en ese cuadrado cada segundo. De eso es de lo que hablamos aquí. La energía media de la luz solar que llega a la parte superior de la atmósfera terrestre es de unos 341,3 W/m2.

Encima: La luz solar que llega a la Tierra está a la izquierda. La radiación infrarroja que se aleja de la Tierra está a la derecha. (Imagen: K. Trenberth, J. Fasullo y J. Kiehl)

Energía entrante y saliente

Menos de la mitad de la luz solar entrante calienta el suelo. El resto se refleja en las nubes blancas y brillantes o en el hielo, o es absorbido por la atmósfera. La luz solar que llega al suelo calienta la superficie de la Tierra. El suelo caliente y los océanos emiten radiación infrarroja (IR), que sentimos como calor. Esa radiación IR o calor vuelve a subir por la atmósfera. La mayor parte queda atrapada por los gases de efecto invernadero, lo que impide que se vaya tan rápido como llegó. Después de un tiempo, la radiación IR vuelve a salir al espacio.

En la mayoría de los casos, la energía que llega a la Tierra en forma de luz solar es igual a la que sale en forma de IR. Si no es así, la Tierra se calienta o se enfría. Últimamente, el balance energético no está equilibrado. A medida que añadimos gases de efecto invernadero a la atmósfera, éstos atrapan más calor cerca del planeta y la Tierra se calienta.

La superficie de la Tierra afecta a la contabilidad

Muchas cosas diferentes cubren la Tierra, como el suelo, las rocas, el agua, los bosques, la nieve y la arena. Estos materiales tienen diferentes formas de tratar la energía solar que llega a nuestro planeta. Las superficies de color oscuro, como el océano y los bosques, reflejan muy poco la energía solar que les llega. Las partes de color claro de la superficie del planeta, como la nieve y el hielo, reflejan casi toda la energía solar que les llega.

La cantidad de energía reflejada por una superficie se llama albedo. El albedo se mide en una escala de cero a uno (o a veces como un porcentaje).

• Los colores muy oscuros tienen un albedo cercano a cero (o cercano al 0%).
• Los colores muy claros tienen un albedo cercano a uno (o cercano al 100%).

Debido a que gran parte de la superficie terrestre y los océanos son de color oscuro, tienen un albedo bajo. Absorben una gran cantidad de la energía solar que les llega, reflejando sólo una pequeña fracción de la misma. Los bosques tienen un albedo bajo, cercano a 0,15. En cambio, la nieve y el hielo tienen un color muy claro. Tienen un albedo muy alto, de hasta 0,8 o 0,9, y reflejan la mayor parte de la energía solar que les llega, absorbiendo muy poco.

El albedo de todas estas diferentes superficies combinadas se denomina albedo planetario. El albedo planetario de la Tierra es de aproximadamente 0,31. Esto significa que aproximadamente un tercio de la energía solar que llega a la Tierra se refleja en el espacio y aproximadamente dos tercios se absorben. El albedo de la Luna es de 0,07, lo que significa que sólo se refleja el 7% de la energía que le llega.

Si el clima de la Tierra es más frío y hay más nieve y hielo en el planeta, se refleja más radiación solar hacia el espacio y el clima se enfría aún más. Por otro lado, cuando el calentamiento hace que la nieve y el hielo se derritan, la superficie de la Tierra y el océano de color más oscuro quedan expuestos y se refleja menos energía solar hacia el espacio, lo que provoca un calentamiento aún mayor. Esto se conoce como la retroalimentación hielo-albedo.

Las nubes también tienen un efecto importante en el albedo. Tienen un albedo alto y reflejan una gran cantidad de energía solar hacia el espacio. Diferentes tipos de nubes reflejan diferentes cantidades de energía solar. Si no hubiera nubes, el albedo medio de la Tierra se reduciría a la mitad.