La contribución de cada gas al efecto invernadero está determinada por las características de ese gas, su abundancia y los efectos indirectos que pueda causar. Una forma de cuantificar el efecto de un GEI es a través de su potencial de calentamiento global (abreviado como GWP de su denominación en inglés “Global Warming Potential”) que depende tanto de la fuerza radiativa o eficiencia de la molécula de GEI para la emisión de radiación infrarroja que llega a la superficie terrestre como de su tiempo de vida en la atmósfera. Se mide en relación con la misma masa de CO2 y se evalúa en una escala de tiempo específica (como escalas más habituales se utilizan 20, 100 0 500 años). El GWP para el CO2 se define con un GWP de 1 en todos los periodos de tiempo.
Si un GEI tiene una fuerza radiativa alta (positiva) y una vida corta, tendrá un valor de GWP grande en una escala de 20 años, pero uno pequeño en una escala de 100 años. Por el contrario, si un GEI tiene una vida atmosférica más larga que el CO2, su GWP aumentará al cambiar la escala de tiempo de forma creciente. Si se toma como ejemplo el metano (vida útil en la atmósfera de 12 ± 3 años), el informe de 2007 del IPCC [4] asignó su GWP como 72 en una escala de tiempo de 20 años, 25 en 100 años y 7.6 en 500 años. Sin embargo un análisis de 2014 [5], indica que, aunque el impacto inicial del metano es aproximadamente 100 veces mayor que el del CO2, debido a la menor vida atmosférica, después de seis o siete décadas, el impacto de los dos gases es casi igual, y a partir de entonces el papel relativo del metano continúa disminuyendo.
Por otro lado, un término utilizado para cuantificar las emisiones de cualquier gas de efecto invernadero es el dióxido de carbono equivalente. Como tal define la cantidad de CO2 que se necesitaría para ejercer el mismo forzamiento que produciría un GEI o una mezcla de ellos. Este término permite sumar los efectos y atribuir la responsabilidad de la emisión por sectores, por países o per cápita en un determinado horizonte temporal (generalmente de 20, 50 o 100 años).
A continuación, se describirán muy brevemente algunos de los GEI con mayor contribución sobre el efecto invernadero aumentado.
El vapor de agua (H2O)
El vapor de agua (H2O) es un gas inodoro e incoloro que se obtiene por evaporación o ebullición del agua líquida o por sublimación del hielo. Sus moléculas están constituidas por dos átomos de H (hidrógeno) y un átomo de O (oxígeno). Es el que más contribuye al efecto invernadero debido a que la absorción de los rayos infrarrojos modifica la transferencia de energía en el ciclo hidrológico y se intensifican eventos climáticos asociados a períodos de sequía, fuertes tormentas y/o fuertes inundaciones.
Dióxido de carbono (CO2)
Dióxido de carbono (CO2), u óxido de carbono (IV), también denominado dióxido de carbono, gas carbónico y anhídrido carbónico, es un gas cuyas moléculas están compuestas por dos átomos de O (oxígeno) y uno de C (carbono). Su fórmula química es CO2.
El dióxido de carbono ingresa a la atmósfera a través de la quema de combustibles fósiles (carbón, gas natural y petróleo), residuos sólidos, árboles y otros materiales biológicos; y también como resultado de ciertas reacciones químicas (p. ej.: fabricación de cemento). Se elimina de la atmósfera (o "secuestra") cuando lo absorben las plantas como parte del ciclo biológico del carbono.
El CO2 es el GEI antropógeno más abundante en la atmósfera, y contribuye en aproximadamente un 66% al forzamiento radiativo ocasionado por los GEI de vida atmosférica larga.
Es la causa de alrededor del 82% del aumento de ese forzamiento en el último decenio y también de aproximadamente el 82% de ese incremento en los últimos cinco años. El nivel de 278 ppm de la era preindustrial representaba un equilibrio de flujos entre la atmósfera, los océanos y la biosfera terrestre.
Del total de las emisiones generadas por actividades humanas durante el período 2010-2019, cerca del 46% se acumularon en la atmósfera, el 23% en los océanos y el 31% en el suelo. La porción de CO2 procedente de la quema de combustibles fósiles que permanece en la atmósfera (fracción atmosférica) varía de un año a otro debido a la alta variabilidad natural de los sumideros de CO2, y no sigue una tendencia confirmada a escala mundial [6].
Metano (CH4)
El metano (CH4) es el hidrocarburo más sencillo (familia de los alcanos). Cada uno de los átomos de hidrógeno está unido al carbono por medio de un enlace covalente. Es una sustancia no polar que se presenta en forma de gas a temperaturas y presiones ordinarias. Es incoloro e inodoro y apenas soluble en agua en su fase líquida.
El CH4 contribuye en aproximadamente un 16% al forzamiento radiativo causado por los GEI de larga vida atmosférica. Alrededor del 40% del CH4 que se emite a la atmósfera procede de fuentes naturales (por ejemplo, humedales y termitas), mientras que cerca del 60% proviene de fuentes antropógenas (por ejemplo, ganadería de rumiantes, cultivo de arroz, explotación de combustibles fósiles, vertederos y quema de biomasa) [7].
Desde 2007, como resultado del aumento de las emisiones procedentes de fuentes antropógenas, el CH4 atmosférico no ha dejado de aumentar, y en 2020 alcanzó el 262% del nivel preindustrial [8]
Óxidos de nitrógeno (NOx)
Óxidos de nitrógeno (NOx). El término óxidos de nitrógeno (NxOy) se aplica a varios compuestos químicos binarios gaseosos formados por la combinación de oxígeno y nitrógeno.
El proceso de formación más habitual de estos compuestos inorgánicos es la combustión a altas temperaturas, proceso en el cual habitualmente el aire es el comburente.
En concreto, el óxido nitroso (N2O) se emite durante actividades agrícolas e industriales, en la combustión de combustibles fósiles y residuos sólidos y también durante el tratamiento de aguas residuales. El N2O contribuye en aproximadamente un 7% al forzamiento radiativo causado por los GEI de larga vida, y es el tercer gas que más contribuye a ese forzamiento [8].
Las emisiones de N2O a la atmósfera provienen de fuentes naturales (aproximadamente el 57%) y de fuentes antropógenas (aproximadamente el 43%), por ejemplo, los océanos, los suelos, la quema de biomasa, el uso de fertilizantes y diversos procesos industriales. Las emisiones mundiales de N2O fruto de las actividades humanas, en las que predomina la fertilización de las tierras de cultivo con nitrógeno, han aumentado un 30 % en los últimos cuatro decenios hasta alcanzar los 7,3 teragramos de nitrógeno por año (intervalo de 4,2 a 11,4). La agricultura es la causante del 70% de todas las emisiones antropógenas de ese gas debido al uso de fertilizantes nitrogenados y estiércol. Ese aumento fue la principal causa del incremento de la carga atmosférica de N2O [9].
Gases clorofluorocarbonados (CFC)
Gases clorofluorocarbonados (CFC): Los hidrofluorocarbonos, los perfluorocarbonos, el hexafluoruro de azufre y el trifluoruro de nitrógeno son gases de efecto invernadero sintéticos y potentes que se emiten en diversos procesos industriales. En ocasiones, los gases fluorados se utilizan como sustitutos de sustancias que destruyen el ozono de la estratósfera (p. ej.: clorofluorocarbonos, hidrofluorocarbonos y halones). Estos gases habitualmente se emiten en pequeñas cantidades pero, como son gases de efecto invernadero potentes, en ocasiones se les conoce como gases de GWP alto. Los CFC que agotan la capa de ozono estratosférico (sustancias reguladas por el Protocolo de Montreal relativo a las Sustancias que Agotan la Capa de Ozono) y los gases halogenados menores contribuyen en aproximadamente un 11% [8] al forzamiento radiativo causado por los GEI de larga vida atmosférica. Si bien las concentraciones de los CFC y de la mayoría de los halones están disminuyendo, las de algunos HCFC y HFC, que también son potentes GEI, están aumentando a un ritmo relativamente rápido, aunque su nivel es todavía bajo (en ppb o partes por billón) [10].
Para una información más detallada se sugiere consultar las publicaciones periódicas del boletín de la Organización Meteorológica Mundial sobre los GEI [11].