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Undécimo 11° · Física
La sostenibilidad · El cambio climático

Las causas del cambio climático

En Liberia, Guanacaste, un día de marzo, la temperatura dentro de un carro estacionado al sol con las ventanas cerradas llega a 50 °C, mientras afuera hay bastante menos. ¿Qué pasa en el aire de todo el planeta que se parece a ese carro, y por qué hoy preocupa que se vuelva más "cerrado"?

El efecto invernadero natural

Dentro del carro, el vidrio deja entrar la luz del Sol pero retiene el calor. En la Tierra, algunos gases de la atmósfera hacen algo parecido. Antes de ver el problema, conviene distinguir dos palabras: el tiempo meteorológico es el estado de la atmósfera en un lugar y un momento (hoy llueve en Heredia); el clima es el patrón promedio de muchos años (en Liberia llueve sobre todo de mayo a noviembre).

Efecto invernadero: la luz solar llega a la superficie, parte del calor queda retenido por los gases de la atmósfera y regresa al suelo, y el resto escapa al espacio. Sol superficie terrestre atmósfera (CO₂, CH₄) 1. llega la luz solar 2. calor retenido 3. regresa al suelo 4. el resto escapa

La radiación solar tiene implicaciones positivas y negativas: hace posible la fotosíntesis y la energía solar, pero el exceso de rayos ultravioleta quema la piel. Usted puede comprobar el efecto invernadero con una actividad sencilla: ponga una planta pequeña dentro de una botella transparente tapada y otra igual en una botella destapada, ambas al sol. Al rato, el aire de la botella tapada estará más caliente.

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Explique la diferencia entre tiempo meteorológico y clima, y ponga un ejemplo de cada uno.

Explique la diferencia entre tiempo meteorológico y clima, y ponga un ejemplo de cada uno.

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El esquema representa el efecto invernadero con cuatro pasos numerados. a) Explique qué ocurre en cada uno de los pasos señalados con los números del 1 al 4. b) ¿Qué…

El esquema representa el efecto invernadero con cuatro pasos numerados.

  1. a) Explique qué ocurre en cada uno de los pasos señalados con los números del 1 al 4.
  2. b) ¿Qué número corresponde al calor que la atmósfera devuelve hacia la superficie?
  3. c) Nombre dos gases de efecto invernadero.
atmósfera CO₂ CO₂ CO₂ CH₄ 1 2 3 4
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Explique con sus palabras qué es el efecto invernadero y por qué se llama así.

Explique con sus palabras qué es el efecto invernadero y por qué se llama así.

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El efecto invernadero es un fenómeno natural necesario para la vida. Explique por qué lo es y aclare cuál es el problema actual (el refuerzo del efecto invernadero por…

El efecto invernadero es un fenómeno natural necesario para la vida. Explique por qué lo es y aclare cuál es el problema actual (el refuerzo del efecto invernadero por las emisiones humanas).

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Prácticas de consumo que alteran los ciclos

El carbono circula entre la atmósfera, los seres vivos y el suelo: las plantas lo toman con la fotosíntesis, y regresa al aire con la respiración y la descomposición. Ese ciclo estaba en equilibrio. Nuestras prácticas de consumo lo alteran, y esto se conecta con la contaminación del aire que ya vio en ATMHID-CONTAM.

El ciclo del nitrógeno también se altera

El nitrógeno ($\text{N}_2$) es la mayor parte del aire, pero casi ningún ser vivo puede usarlo así. En la naturaleza circula en tres pasos: la fijación (bacterias del suelo, como las que viven en las raíces de los frijoles, lo convierten en compuestos que las plantas aprovechan), la nitrificación (otras bacterias transforman esos compuestos en nitratos, que las plantas absorben) y la desnitrificación (otras bacterias devuelven nitrógeno al aire). Por eso los frijoles y otras leguminosas ayudan a mejorar el suelo en una rotación con maíz.

Cuando se aplican fertilizantes en exceso, el suelo recibe más nitrógeno del que las plantas usan y las bacterias lo transforman en óxido nitroso ($\text{N}_2\text{O}$), un gas de efecto invernadero. El estiércol del ganado y la quema de vegetación también aportan nitrógeno y gases al aire.

No todos los gases calientan igual

Cada gas tiene dos rasgos: cuánto calienta y cuánto tiempo dura en la atmósfera. El $\text{CH}_4$ calienta mucho más que el $\text{CO}_2$ (unas 80 veces más en 20 años), pero desaparece en unos 12 años. El $\text{CO}_2$ calienta menos por molécula, pero permanece siglos. Así, reducir metano da un alivio rápido, y reducir $\text{CO}_2$ es lo que frena el calentamiento a largo plazo.

Comparación entre una central térmica de carbón, cuya chimenea emite CO₂ y CH₄, y un parque eólico que produce electricidad sin emisiones. CH₄ CO₂ CO₂ sin emisiones central de carbón parque eólico

Cuánto emite cada cosa

Para comparar, se calculan las emisiones como (emisión por unidad) · (cantidad). Por ejemplo, el bus emite más en total que un carro, pero repartido entre 40 pasajeros emite mucho menos por persona. Ir a pie o en bici no emite. Algo parecido pasa con la electricidad: el carbón, el petróleo y el gas natural emiten $\text{CO}_2$ al quemarse; la energía solar, la eólica y la hidroeléctrica no lo emiten al producir electricidad (aunque construir las instalaciones tiene un costo ambiental, como el de los embalses). Por eso la transición a renovables, como las hidroeléctricas del ICE o los parques eólicos de Guanacaste, es clave: reemplaza fuentes que emiten por otras que casi no lo hacen. Con el transporte de alimentos pasa lo mismo: traer fruta en avión quema mucho combustible por kilo, y comprar de temporada y cerca reduce esas emisiones.

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Cite tres actividades humanas que aumentan las emisiones de gases de efecto invernadero a la atmósfera.

Cite tres actividades humanas que aumentan las emisiones de gases de efecto invernadero a la atmósfera.

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Ordene de menor a mayor emisión estas formas de ir al cole: ir en carro una sola persona, ir a pie, ir en autobús. Explique el criterio que ha seguido.

Ordene de menor a mayor emisión estas formas de ir al cole: ir en carro una sola persona, ir a pie, ir en autobús. Explique el criterio que ha seguido.

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Indique si estas afirmaciones son verdaderas o falsas y corrija las falsas: el efecto invernadero es un fenómeno creado por el ser humano; quemar gasolina emite…

Indique si estas afirmaciones son verdaderas o falsas y corrija las falsas: el efecto invernadero es un fenómeno creado por el ser humano; quemar gasolina emite $\text{CO}_2$; la energía solar emite más gases de efecto invernadero que el carbón.

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Explique qué relación hay entre quemar combustibles fósiles (carbón, petróleo, gas) y el aumento de $\text{CO}2$ en la atmósfera.

Explique qué relación hay entre quemar combustibles fósiles (carbón, petróleo, gas) y el aumento de $\text{CO}_2$ en la atmósfera.

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Cite dos fuentes de energía que no emiten $\text{CO}2$ al producir electricidad y dos que sí lo emiten.

Cite dos fuentes de energía que no emiten $\text{CO}_2$ al producir electricidad y dos que sí lo emiten.

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¿Qué relación tiene la deforestación con el cambio climático? Razone dos mecanismos distintos: la pérdida de absorción de $\text{CO}2$ y las emisiones al talar o quemar…

¿Qué relación tiene la deforestación con el cambio climático? Razone dos mecanismos distintos: la pérdida de absorción de $\text{CO}_2$ y las emisiones al talar o quemar los bosques.

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La concentración de $\text{CO}2$ atmosférico era de 317 ppm en 1960, de 354 ppm en 1990 y de 414 ppm en 2020. Calcule el aumento entre 1960 y 2020, exprésele en…

La concentración de $\text{CO}_2$ atmosférico era de 317 ppm en 1960, de 354 ppm en 1990 y de 414 ppm en 2020. Calcule el aumento entre 1960 y 2020, exprésele en porcentaje y relacione la tendencia con las actividades humanas.

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El ganado vacuno emite metano durante la digestión. Explique cómo contribuye la ganadería al cambio climático y cite una medida que reduzca ese impacto.

El ganado vacuno emite metano durante la digestión. Explique cómo contribuye la ganadería al cambio climático y cite una medida que reduzca ese impacto.

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Un carro emite unos 120 g de $\text{CO}2$ por kilómetro. Calcule las emisiones de un trayecto diario de 30 km y las de todo un año (250 días), y proponga dos…

Un carro emite unos 120 g de $\text{CO}_2$ por kilómetro. Calcule las emisiones de un trayecto diario de 30 km y las de todo un año (250 días), y proponga dos alternativas para reducirlas.

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Las centrales de carbón emiten mucho más $\text{CO}2$ por kilovatio hora que las renovables. Explique por qué la transición hacia energías renovables se considera clave…

Las centrales de carbón emiten mucho más $\text{CO}_2$ por kilovatio hora que las renovables. Explique por qué la transición hacia energías renovables se considera clave en la lucha contra el cambio climático.

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Traer fruta en avión desde otro continente emite mucho más $\text{CO}2$ que comprarla de temporada en el mercado local. Explique la relación entre esas emisiones y el…

Traer fruta en avión desde otro continente emite mucho más $\text{CO}_2$ que comprarla de temporada en el mercado local. Explique la relación entre esas emisiones y el cambio climático y razone por qué se recomienda el consumo local y de temporada.

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El país A emite 15 t de $\text{CO}2$ al año por habitante y tiene 10 millones de habitantes. El país D emite 1,5 t al año por habitante y cuenta con 200 millones de…

El país A emite 15 t de $\text{CO}_2$ al año por habitante y tiene 10 millones de habitantes. El país D emite 1,5 t al año por habitante y cuenta con 200 millones de habitantes. Un tratado internacional exige que ambos reduzcan sus emisiones totales en un 20 % en cinco años. Calcule las emisiones totales de cada país, compare el impacto real que exigiría ese recorte en el modo de vida de un ciudadano medio de A frente a uno de D, y justifique por qué negociar reducciones basadas únicamente en el total nacional resulta injusto.

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La municipalidad de un cantón con zona industrial, alta afluencia turística y relleno sanitario regional quiere recortar su huella climática, pero su presupuesto solo…

La municipalidad de un cantón con zona industrial, alta afluencia turística y relleno sanitario regional quiere recortar su huella climática, pero su presupuesto solo permite financiar dos de estas tres opciones: 1) electrificar los autobuses urbanos y la maquinaria municipal; 2) capturar y valorizar energéticamente el biogás del relleno sanitario para evitar emisiones de $\text{CH}_4$; 3) instalar paneles solares en los techos de las naves industriales para reducir el uso de electricidad de la red fósil. Analice el impacto diferencial de cada opción (gas evitado, inmediatez y magnitud) y justifique cuáles dos priorizaría.

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Procesos que amplifican el calentamiento

Una camiseta blanca se siente fresca bajo el sol y una negra quema. ¿Qué pasa en el Ártico cuando el hielo blanco se derrite y deja ver el mar oscuro?

Bucle del deshielo: el hielo blanco refleja la luz, se derrite, el agua oscura absorbe más calor y se derrite aún más hielo. hielo blanco refleja la luz solar se derrite agua oscura absorbe más calor más calor → se derrite más hielo
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El permafrost, el suelo permanentemente helado del Ártico, almacena enormes cantidades de carbono. Explique qué puede ocurrir si se deshiela y por qué los científicos lo…

El permafrost, el suelo permanentemente helado del Ártico, almacena enormes cantidades de carbono. Explique qué puede ocurrir si se deshiela y por qué los científicos lo consideran un proceso que retroalimenta el calentamiento.

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En un debate del cole, alguien sostiene: «En el Cretácico no había hielo en los polos y la Tierra estaba mucho más caliente que hoy sin intervención humana; por tanto,…

En un debate del cole, alguien sostiene: «En el Cretácico no había hielo en los polos y la Tierra estaba mucho más caliente que hoy sin intervención humana; por tanto, el calentamiento actual es natural y no debemos preocuparnos». Rebata esta afirmación comparando la escala temporal (velocidad) a la que ocurrieron aquellos cambios geológicos frente a la del cambio actual, y explique qué consecuencia directa tiene esa diferencia de velocidad sobre la capacidad de adaptación de los ecosistemas y la supervivencia de las especies.

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Vuelva al principio: el carro al sol en Liberia retiene calor porque el vidrio deja pasar la luz y atrapa el calor; la atmósfera hace lo mismo con los gases de efecto invernadero, y nuestras emisiones la están "cerrando" más.

Resumen

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