En los últimos dos siglos, la actividad humana ha aumentado la concentración de gases de efecto invernadero (GEI), como el dióxido de carbono en la atmósfera de la Tierra, y los científicos creen que estos cambios están causando un aumento de las temperaturas superficiales globales. Las actividades humanas no son los únicos que pueden afectar el clima, sin embargo, y en todas las actividades naturales de la historia de la Tierra también han causado las fluctuaciones climáticas
Salida del sol
La salida del sol muestra pequeñas variaciones a lo largo de un ciclo de 11 años, por lo que el importe medio de la radiación solar que llega a la atmósfera exterior de la Tierra, la ETI, varía por alrededor de 1,4 vatios por metro cuadrado en este marco de tiempo. Estos cambios cíclicos se correlacionan con el número y la frecuencia de «manchas solares», el llamado ciclo solar. La evidencia actual sugiere la ETI se ha incrementado en cerca de 0,12 vatios por metro cuadrado desde 1750, aunque existen incertidumbres significativas de estos datos. TSI es actualmente alrededor de 1.361 vatios por metro cuadrado a modo de comparación.
Ciclos de Milankovitch
La posición de la Tierra con respecto al Sol también varía ligeramente durante un período de tiempo más largo, como resultado de los cambios cíclicos y predecibles en la órbita de la Tierra. Estos cambios se llaman ciclos de Milankovitch y los científicos creen que estos son el culpable de las eras de hielo históricas de la Tierra. Si bien estos son muy importantes para las fluctuaciones a largo plazo en el clima, tienen muy poco impacto en escalas de tiempo más cortos, ya que se llevan a cabo lentamente.
Vapor de agua
El vapor de agua es el más abundante de GEI en la atmósfera de la Tierra, aunque los cambios en su concentración suelen ser resultado de los cambios de temperatura. En consecuencia, el vapor de agua puede actuar como parte de bucles de retroalimentación, donde un aumento en la temperatura provoca un aumento en la evaporación del agua, lo que provoca un aumento de la temperatura y así sucesivamente. Como la concentración de vapor de agua aumenta, sin embargo, el vapor de agua también se condensa en nubes, que reflejan la radiación solar y tienen un efecto opuesto. En consecuencia, el papel de estos bucles de retroalimentación y su importancia aún es poco conocida.
Otros gases de efecto invernadero
El metano es un GEI potente creado por muchas bacterias en ambientes pobres en oxígeno como pantanos y ciénagas. Los seres humanos han aumentado las concentraciones atmosféricas de metano por el cultivo de arroz, la cría de ganado y el uso de gas natural. El dióxido de carbono es liberado por animales y otros organismos, como parte de la respiración; plantas absorben dióxido de carbono de la atmósfera y lo fijan en compuestos orgánicos. En un momento en la historia de la Tierra, un desequilibrio natural en la cantidad de dióxido de carbono liberado por la respiración contra el importe fijado por la fotosíntesis tuvo un efecto significativo sobre el clima de la Tierra. Hace varios cientos de millones de años durante el período Carbonífero, extensos bosques de pantano de plantas vasculares sin semilla fijo enormes cantidades de carbono, haciendo que las concentraciones atmosféricas de CO2 cayeran considerablemente. El enfriamiento global resultante condujo a una edad de hielo. Gran parte de este carbono fijado fue sepultado en los pantanos y se comprime gradualmente en formar carbón.
Erupciones volcánicas
Las erupciones volcánicas a veces pueden tener un impacto significativo sobre el clima de la Tierra. Pueden circular las grandes cantidades de polvo y las cenizas esparcidas por enormes erupciones durante algún tiempo y reflejar la radiación solar, manteniendo la tierra un poco más fría de lo que sería de otra manera. El último de estos acontecimientos importantes fue la erupción del Monte Pinatubo en Filipinas en 1991. Actualmente la estratosfera de la Tierra está libre de aerosol volcánico.
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