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Diferenciado M2 · Física (profundización)
Física aplicada a los sistemas naturales y al cambio climático · El cambio climático global

Cambio climático: patrones, causas y efectos

En Chile, la megasequía que afecta a la zona central desde hace más de una década, el retroceso de los glaciares andinos y los incendios forestales cada vez más intensos se discuten en las noticias como «cambio climático». Pero ¿cómo sabemos que no es solo un mal año? ¿Qué datos lo muestran, qué lo causa y qué puede pasar? En esta página aprenderás a leer los datos como lo hace un científico.

Tiempo atmosférico y clima

Si mañana llueve en Santiago, ¿se está acabando la sequía? No: una lluvia es un hecho de un día. El tiempo atmosférico describe el estado de la atmósfera en un lugar y un momento concretos (temperatura, lluvia, viento). El clima es el promedio de ese tiempo durante muchos años, normalmente 30 o más.

Por eso un solo día frío no refuta el calentamiento global, y una ola de calor aislada tampoco lo demuestra. Lo que importa es la tendencia en décadas.

Temperatura diaria que oscila mucho alrededor de una línea de promedio que sube lentamente Temperatura Años Tendencia (clima) Variación día a día (tiempo)
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Explica con tus palabras la diferencia entre «tiempo atmosférico» y «clima». Luego indica cuál de los dos describes al decir: «Este martes en Santiago llovió por la…

Explica con tus palabras la diferencia entre «tiempo atmosférico» y «clima». Luego indica cuál de los dos describes al decir: «Este martes en Santiago llovió por la tarde» y cuál al decir: «Santiago tiene inviernos fríos y lluviosos y veranos secos y cálidos».

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Patrones observados

Los científicos detectan el cambio climático con series de datos largas. Cuatro patrones clave:

  • CO₂ atmosférico: pasó de unas 280 ppm antes de la Revolución Industrial a unas 420 ppm hoy (ppm = partes por millón).

  • Anomalía de temperatura: diferencia entre la temperatura media de un año y un promedio de referencia. Se usa porque es más fiable que la temperatura absoluta.

  • Glaciares: retroceso generalizado, incluidos los andinos y los Campos de Hielo.

  • Nivel del mar: sube de forma sostenida.

Dos cálculos básicos con datos son la variación absoluta y la porcentual:

$$\Delta x = x_{\text{final}} - x_{\text{inicial}} \qquad \Delta\% = \frac{\Delta x}{x_{\text{inicial}}}\cdot 100$$

Para ver si un aumento es uniforme o se acelera, calcula la rapidez media de cambio (variación dividida por el tiempo) en varios tramos y compáralos.

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Un gráfico muestra que la concentración de CO₂ atmosférico pasó de 280 ppm (antes de la Revolución Industrial) a unos 420 ppm en la actualidad. Calcula en cuántas ppm…

Un gráfico muestra que la concentración de CO₂ atmosférico pasó de 280 ppm (antes de la Revolución Industrial) a unos 420 ppm en la actualidad. Calcula en cuántas ppm aumentó y qué porcentaje representa ese aumento respecto del valor inicial.

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Un registro de temperatura media global muestra las siguientes anomalías respecto del promedio de referencia: | Década | Anomalía (°C) | |---|---| | 1950 | $-0{,}02$ | |…

Un registro de temperatura media global muestra las siguientes anomalías respecto del promedio de referencia:

Década Anomalía (°C)
1950 $-0{,}02$
1970 $0{,}00$
1990 $0{,}25$
2010 $0{,}60$
2020 $0{,}95$
  1. a) Calcula el aumento total de la anomalía entre 1950 y 2020.
  2. b) Calcula la rapidez media de aumento (en °C por década) entre 1970 y 2020, considerando que hay 5 décadas entre ambos años.
  3. c) Describe el patrón que observas: ¿el aumento es uniforme o se acelera? Justifica con los datos.
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Causas: gases de efecto invernadero

La atmósfera deja pasar buena parte de la luz solar, pero ciertos gases absorben la radiación infrarroja que emite la Tierra y la reemiten, retrasando la pérdida de calor. Es el efecto invernadero, natural y necesario: sin él la superficie estaría bajo 0 °C en promedio. El problema es su intensificación por la actividad humana (el mecanismo detallado está en el apartado de balance energético).

Gas Fuente humana principal
Dióxido de carbono (CO₂) Quema de carbón, petróleo y bencina; deforestación; cemento
Metano (CH₄) Ganadería, cultivos de arroz, rellenos sanitarios, fugas de gas
Óxido nitroso (N₂O) Fertilizantes agrícolas
Gases fluorados Refrigeración y aerosoles (uso industrial)

También hay causas naturales: erupciones volcánicas, variaciones de la órbita terrestre y de la actividad solar. Explican los cambios del pasado, pero no el rápido aumento reciente.

¿Cómo se sabe que el CO₂ extra viene de combustibles fósiles? Por su composición isotópica: el carbono fósil tiene una proporción distinta de isótopos (¹³C y ¹⁴C) que el carbono de la atmósfera natural, y esa huella se ha ido diluyendo en el aire medido.

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Nombra tres gases de efecto invernadero presentes en la atmósfera terrestre y señala, para cada uno, una actividad humana que contribuya a aumentar su concentración.

Nombra tres gases de efecto invernadero presentes en la atmósfera terrestre y señala, para cada uno, una actividad humana que contribuya a aumentar su concentración.

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Evidencia: correlación y causa

En los núcleos de hielo de la Antártida quedan burbujas de aire antiguo. Midiendo su CO₂ y la temperatura estimada, se ve que ambos suben y bajan juntos durante cientos de miles de años: hay una correlación positiva.

Dos curvas, CO2 y temperatura, que suben y bajan casi al mismo tiempo a lo largo de miles de años CO₂ Temperatura Tiempo (miles de años)

Pero correlación no es causalidad: dos variables pueden moverse juntas porque una causa la otra, porque ambas dependen de una tercera, o por azar. Para afirmar causa se necesita además un mecanismo físico y otras pruebas independientes.

Aquí el mecanismo existe: en el laboratorio se mide que el CO₂ absorbe radiación infrarroja. Además, los modelos que incluyen el CO₂ reproducen las temperaturas observadas y los que no lo incluyen fallan.

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Muestras de hielo antártico permiten reconstruir la concentración de CO₂ y la temperatura de hace cientos de miles de años. Se observa que ambas variables suben y bajan…

Muestras de hielo antártico permiten reconstruir la concentración de CO₂ y la temperatura de hace cientos de miles de años. Se observa que ambas variables suben y bajan juntas en los ciclos glaciales e interglaciales.

  1. a) ¿Qué tipo de relación entre CO₂ y temperatura sugiere este patrón?
  2. b) Explica por qué una correlación entre dos variables, por sí sola, no demuestra que una cause la otra.
  3. c) Menciona qué otra evidencia física (por ejemplo, las propiedades de absorción de radiación del CO₂) refuerza la hipótesis de que el CO₂ contribuye al calentamiento.
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Dos afirmaciones circulan en un debate escolar: (A) «El clima siempre ha cambiado de forma natural, así que el calentamiento actual no es causado por los humanos». (B)…

Dos afirmaciones circulan en un debate escolar:

(A) «El clima siempre ha cambiado de forma natural, así que el calentamiento actual no es causado por los humanos».

(B) «Los registros muestran que el CO₂ aumentó cerca de un 50 % en dos siglos, mientras que los cambios naturales previos ocurrieron en miles de años».

Analiza ambas afirmaciones: indica qué parte de (A) es correcta y por qué su conclusión no se sigue, qué tipo de dato de (B) aporta evidencia relevante y qué otros datos (por ejemplo, la composición isotópica del carbono o la rapidez del cambio) usarías para distinguir causas naturales de causas humanas. Cierra con una conclusión argumentada.

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Efectos y consecuencias

Efectos actuales: aumento de la temperatura media, retroceso de glaciares, derretimiento de hielo continental, ascenso del nivel del mar, olas de calor, acidificación del océano, y en Chile megasequía e incendios forestales más extensos.

El nivel del mar sube por dos razones: la dilatación térmica (el agua caliente ocupa más volumen) y el aporte de hielo continental que se derrite (glaciares y casquetes). El hielo marino flotante casi no cambia el nivel, porque ya desplaza su propio peso de agua (principio de Arquímedes), igual que un hielo en un vaso no desborda al derretirse.

Consecuencias futuras y sociales: menos agua de deshielo para ríos y agricultura (zona central de Chile), inundaciones en ciudades costeras como Iquique o Valparaíso, pérdida de ecosistemas, migraciones y mayor riesgo de incendios. Estos impactos no se reparten por igual: afectan más a las comunidades con menos recursos. Por eso el tema tiene una dimensión ética: decidir cuánto y cómo reducir emisiones, y quién asume los costos, es un problema científico y social a la vez.

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Un glaciar de la Patagonia pierde cada año una capa de hielo equivalente a 2 m de espesor en toda su superficie de $40\ \text{km}^2$. La densidad del hielo es…

Un glaciar de la Patagonia pierde cada año una capa de hielo equivalente a 2 m de espesor en toda su superficie de $40\ \text{km}^2$. La densidad del hielo es $900\ \text{kg/m}^3$.

  1. a) Calcula el volumen de hielo perdido en un año, en $\text{m}^3$.
  2. b) Calcula la masa de hielo perdida en un año, en kg.
  3. c) Nombra una consecuencia social posible de la pérdida sostenida de glaciares en Chile.
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Se proyecta que el nivel medio del mar subirá por dos efectos: la dilatación térmica del agua y el aporte del hielo continental derretido. a) Explica por qué el…

Se proyecta que el nivel medio del mar subirá por dos efectos: la dilatación térmica del agua y el aporte del hielo continental derretido.

  1. a) Explica por qué el derretimiento del hielo marino flotante (como la banquisa ártica) prácticamente no cambia el nivel del mar, mientras que el de los glaciares continentales sí lo hace.
  2. b) Si el área de los océanos es de $3{,}6\times10^{14}\ \text{m}^2$ y se funde hielo continental que aporta un volumen de agua de $3{,}6\times10^{12}\ \text{m}^3$, calcula el aumento del nivel del mar, suponiendo un área oceánica constante.
  3. c) Analiza dos consecuencias para la sociedad chilena de un aumento sostenido del nivel del mar, considerando su extensa costa.
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Vuelve al principio: la megasequía y el retroceso de los glaciares no son un mal año, sino parte de una tendencia de décadas, medida con datos y explicada por el aumento de gases de efecto invernadero.

Resumen

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