Treball de Recerca - Influeixen els colors de la Terra en ... · Treball de Recerca 1 Arnau Llurba García Introducció Una de les parts més positives de fer un treball de recerca

Influeixen els colors de la Terra en el Canvi Climàtic?

Treball de Recerca

Alumne: Arnau Llurba García Tutora: Isabel Matías Sendra

INS Doctor Puigvert

“Veig la Terra, és tant bonica. Gent del món, protegim-la i fem-la més gran, no la destruïu.”

- Iuri Gagarin, primer humà en viatjar a l'espai exterior.

ÍNDEX • Introducció.................................................................................................................. 1 Bases Teòriques • 1. Clima ...................................................................................................................... 2 • 2. Factors naturals que determinen el clima d’una zona............................................. 3

- 2.1 Latitud............................................................................................................. 3 - 2.2 Efecte Albedo ................................................................................................. 4 - 2.3 Distància al mar .............................................................................................. 4 - 2.4 Altitud............................................................................................................. 5 - 2.5 Corrents oceàniques........................................................................................ 5

• 3. Canvi Climàtic........................................................................................................ 6 - 3.1 Evidències del Canvi Climàtic ....................................................................... 7 - 3.2 Causes........................................................................................................... 10

♦♦♦♦ 3.2.1 Naturals.................................................................................... 10 � 3.2.1.1 Erupcions volcàniques.................................................... 10 � 3.2.1.2 Impactes de meteorits o cometes.................................... 10 � 3.2.1.3 Causes astronòmiques..................................................... 10 � 3.2.1.4 Moviments tectònics....................................................... 11 � 3.2.1.5 Canvis en l’activitat solar ............................................... 11 � 3.2.1.6 Canvis en la proporció de terres emergides.................... 12 � 3.2.1.7 Canvis en la circulació oceànica..................................... 12

♦♦♦♦ 3.2.2 Antropogèniques...................................................................... 12 � 3.2.2.1 Emissió de gasos d’efecte hivernacle ............................. 13 � 3.2.2.2 Desforestació .................................................................. 15 � 3.2.2.3 Aerosols .......................................................................... 16 � 3.2.2.4 Modificació de l’efecte albedo ....................................... 17

♦♦♦♦ 3.2.3 Comparació entre les variacions de temperatura a partir de causes naturals i de causes antropogèniques .................................... 19

- 3.3 Mesures contra el Canvi Climàtic ................................................................ 20 ♦♦♦♦ 3.3.1 Acords internacionals .............................................................. 20

� 3.3.1.1 Protocol de Kyoto........................................................... 20 � 3.3.1.2 Conferència de Rio: Les Agendes 21 ............................. 22

♦♦♦♦ 3.3.2 Subvencions............................................................................. 23 � 3.3.2.1 Per a vehicles .................................................................. 23 � 3.3.2.2 Habitatges eficients i ecològics ...................................... 23 � 3.3.2.3 Electrodomèstics de classe A ......................................... 23 � 3.3.2.4 Préstecs bancaris ecològics............................................. 23

♦♦♦♦ 3.3.3 Arquitectura ecològica............................................................. 24 ♦♦♦♦ 3.3.4 Energies renovables i alternatives ........................................... 24

� 3.3.4.1 Energia Eòlica................................................................. 25 � 3.3.4.2 Energia Solar .................................................................. 25 � 3.3.4.3 Energia Geotèrmica ........................................................ 26 � 3.3.4.4 Energia Hidràulica.......................................................... 26 � 3.3.4.5 Energia Mareomotriu...................................................... 26 � 3.3.4.6 Biomassa......................................................................... 27

♦♦♦♦ 3.3.5 Normativa de plaques solars a les noves construccions .......... 27

Recerca Experimental • 4. Introducció de la recerca experimental................................................................. 28

- 4.1 Experiments preparatoris.............................................................................. 29 ♦♦♦♦ 4.1.1 Experiment 1 ........................................................................... 29

� Hipòtesi....................................................................................... 29 � Disseny de l’experiment ............................................................. 29 � Resultats ..................................................................................... 30 � Conclusions ................................................................................ 31

♦♦♦♦ 4.1.2 Experiment 2 ........................................................................... 31 � Hipòtesi....................................................................................... 31 � Disseny de l’experiment ............................................................. 31 � Resultats ..................................................................................... 32 � Conclusions ................................................................................ 33


- 4.2 Experiments de simulació............................................................................. 35 ♦♦♦♦ 4.2.1 Experiment 4 ........................................................................... 35

� Hipòtesi....................................................................................... 35 � Disseny de l’experiment ............................................................. 35 � Resultats ..................................................................................... 36 � Conclusions ................................................................................ 37


♦♦♦♦ 4.2.3. Experiment 6 .......................................................................... 40 � Hipòtesi....................................................................................... 40 � Disseny de l’experiment ............................................................. 40 � Resultats ..................................................................................... 41 � Conclusions ................................................................................ 42

- 4.3. Conclusions de la recerca experimental ...................................................... 42 • 5. Conclusions generals ............................................................................................ 43 • 6. Agraïments ........................................................................................................... 45 • 7. Bibliografia........................................................................................................... 46

- 7.1 Llibres........................................................................................................... 46 - 7.2 Adreces web ................................................................................................. 46 - 7.3 Audiovisuals i articles .................................................................................. 48


Treball de Recerca 1 Arnau Llurba García

Introducció Una de les parts més positives de fer un treball de recerca crec que és la lliure elecció d’un tema que t’agradi, et sembli interessant i et motivi com per dedicar-li moltes hores. Com que no vaig tenir la possibilitat d’estudiar CTMA (Ciències de la Terra i del Medi Ambient), malgrat m’interessava, ja que el centre no la oferia en aquell moment; vaig pensar que fer el Treball de Recerca sobre algun tema d’aquesta matèria em permetria aprendre’n una mica. La professora de CTMA em va suggerir de fer un treball relacionat amb l’Escalfament Global de la Terra i el Canvi Climàtic que aquest produeix. Sembla ser que quan més s’estudia aquest Escalfament Global, més factors es troben que poden potenciar-lo o contrarestar-lo. Un d’ells és l’efecte albedo, que és la quantitat de radiació solar que reflecteix la superfície terrestre i que està relacionat amb el color d’aquesta superfície. Vam decidir que primer buscaria informació sobre diversos aspectes teòrics i que en la recerca experimental faríem una simulació, a molt petita escala, sobre l’efecte que tenen els diferents colors que hi ha a la superfície terrestre quant a l’escalfament de l’aire que hi està en contacte. De fet és sabut que les radiacions solars no escalfen directament l’aire, sinó que són en part absorbides i en part reflectides per la superfície terrestre, en funció del seu color. Aquesta una vegada calenta, comença a emetre raigs infrarojos que escalfen l’aire en contacte amb ella, la temperatura que assolirà l’aire dependrà en bona part del color de la superfície. Així doncs, vam definir el principal objectiu d’aquest treball que és, alhora que aprofundir en el tema de l’Escalfament Global i el Canvi Climàtic, donar resposta, de forma experimental, al següent problema: Influeixen els colors d’una superfície en l’escalfament de l’aire que hi està en contacte? Nosaltres intentaríem demostrar metòdicament un efecte similar amb l’aire de pots de vidre tancats que folraríem de cartolina de diferents colors que simularien els colors de la superfície terrestre: el blanc de les zones recobertes de neu i glaç; el negre de moltes roques i de l’asfalt; el marró clar de molts deserts, el verd dels boscos i el blau del mar en un dia clar. Vam començar per uns primers experiments preparatoris (nº 1, 2, 3), i a la vista dels bons resultats vam fer els tres restants (nº 4, 5, 6) i definitius. Per tot això, el treball que presento consta de dues parts. En la primera part, teòrica, tracto del clima i dels factors que el determinen; del Canvi Climàtic, de les evidències i de les causes d’aquest canvi i finalment de les mesures per reduir-lo i minimitzar els seus efectes. En la segona part exposo la recerca experimental, que consta de 6 experiments, cada un dels quals amb una hipòtesi molt concreta a demostrar. Els 3 primers realitzats amb l’objectiu de tantejar el comportament dels materials que utilitzem en els 3 posteriors de simulació. Per acabar presento les conclusions a les que he arribat amb la realització del treball.



Exemple d’un climograma

Bases TeòriquesBases TeòriquesBases TeòriquesBases Teòriques

1. Clima La paraula clima prové del grec Klima que significa inclinació, i que designava una zona de la Terra limitada per dues latituds, que estava associada a la inclinació dels rajos solars i, per extensió, a les característiques meteorològiques predominants. El clima correspon a una síntesi de les condicions mitjanes del temps atmosfèric, durant un període, normalment, llarg de temps. Tanmateix, el clima és un sistema complex determinat per la radiació solar, la rotació de la Terra, la composició química de l’atmosfera i les variacions físiques dels oceans. En aquest sistema hi intervenen alguns elements físics com ara el glaç, la neu i la superfície terrestre, però també els biomes terrestres. Les parts d’aquest conjunt es relacionen a través d’intercanvis energètics i de fluxos de materials, que són l’origen que el clima no sigui una variable exclusiva d’una localitat concreta, sinó de regions més o menys grans. El clima d’ un lloc determinat es pot representar en un gràfic de 3 eixos on es reflecteixen els valors mitjans de la temperatura de l’aire (esquerra) i les precipitacions totals mensuals (dreta), en els eixos d’ ordenades i els mesos de l’any en abscisses.



2. Factors naturals que determinen el clima d’una z ona

2.1 Latitud L'energia solar que es rep per unitat de superfície depèn de l'elevació solar, que, a més de venir condicionada per l'hora del dia i el dia de l'any, depèn fonamentalment de la latitud del lloc. Per tal de caracteritzar les diferents zones, la Terra es divideix en regions mitjançant l'equador, els cercles tropicals i els cercles polars. D'aquesta manera la Terra queda dividida en cinc zones: la zona intertropical, dues zones polars i dues zones temperades (entre la zona intertropical i la polar). Les latituds baixes, més properes a l'Equador, reben una quantitat d'energia solar unes vuit vegades superior a la que arriba a una latitud de 80º. Si a les zones prop de l'Equador els raigs arriben quasi verticals, als pols incideixen molt inclinats. En resum, els llocs que es troben a elevades latituds (lluny de l'equador) reben menys llum solar que els llocs que es troben en baixes latituds (prop de l'equador). La quantitat de llum solar i la quantitat de precipitació afecta als tipus de plantes i animals que poden viure en aquest lloc. Per tant, la latitud fa que a la Terra distingim tres tipus diferents de climes:

- Climes de latituds baixes (30º-0º): pròximes a l’equador. De temperatures altes i de precipitacions abundants o escasses depenent de la humitat atmosfèrica de la regió.

- Climes de latituds mitjanes (60º-30º): amb

temperatures moderades i precipitacions intermèdies o altes.

- Climes de latituds altes (90º-60º): en els pols,

amb precipitacions escasses i temperatures baixes.



2.2 Efecte Albedo L' efecte albedo és la quantitat, expressada en percentatge, de reflexió de radiació incident de qualsevol superfície. Les superfícies més clares tenen un albedo superior a les superfícies fosques. En conjunt, l’albedo mitjà de la superfície de la Terra és força baix, del 15%, ja que dos terços és ocupada pels oceans foscos. L’albedo real del planeta és, tanmateix del 30%. Aquesta diferència l’originen els núvols. Els núvols cobreixen permanentment de blanc més d’un terç del planeta i n’eleven l’albedo fins al doble del valor que tindria si no hi fossin. L’albedo dels núvols, és d’un 50 i 60%, depenent del tipus de núvol i el gruix. Això ens fa veure que l’albedo, augmenta amb la latitud i varia estacionalment. L'albedo influeix en la temperatura que assoleix un cos exposat a una font de radiació. Així, deixant al Sol una roca blanca (albedo alt), s'escalfarà menys que una roca de color negre. De la mateixa manera, les variacions en l'albedo de la Terra com la variació de la superfície coberta pel gel o pels núvols, que reflecteixen la radiació exerceixen una important influència en l'evolució del clima. És per això mateix, que quan un dia de sol, portem una samarreta negra, tenim més calor que si la portem blanca, ja que el color blanc reflecteix la radiació solar, mentre que el negre l’absorbeix i per tant, la samarreta negra adquirirà una temperatura major que la blanca.

2.3 Distància al mar El mar exerceix una gran influència sobre el clima. L'acció del mar és doble: en primer lloc, fa augmentar la humitat de l'aire a causa de l'evaporació de l'aigua; en segon lloc, té un efecte suavitzant de la temperatura, impedint que pugi o baixi molt en absorbir calor i, en tenir una massa d'aigua tan gran, actua com un enorme termòstat. Les zones properes al mar tenen, doncs, un clima humit i temperat. La humitat més gran de l'aire marítim es tradueix en un augment de la nebulositat i les precipitacions en relació amb zones de la mateixa latitud però continentals. En canvi, les regions allunyades del mar tenen un clima amb grans oscil· lacions de temperatura que es manifesten en gelades freqüents a l'hivern i temperatures altes a l'estiu. També té una influència cabdal la direcció del vent: si bufa del mar cap a terra, l'aire carregat d'humitat provocarà precipitacions a la costa. Si bufa en sentit terra - mar, l'aire humit s'allunyarà cap a altres zones de vora mar.

A continuació es mostra una taula on es mesura l’albedo en (%) de diferents tipus de superfícies:



2.4 Altitud És un fenomen conegut per tothom: la temperatura disminueix a mesura que augmenta l'altitud a causa de la disminució de la pressió atmosfèrica. A partir de moltes observacions realitzades en diferents observatoris, s'ha arribat a establir que la temperatura disminueix 1ºC cada 160 metres d'augment d'altitud. Amb l'altitud generalment també augmenten les precipitacions.

2.5 Corrents oceàniques Les corrents oceàniques són un altre factor que influeix en la temperatura de l’aire al llarg dels marges dels continents. Així les que transporten aigua relativament càlida, des de latituds baixes fins als pols, suavitzen les temperatures de les ciutats que banyen, normalment en les costes est dels continents. En canvi, les costes oest dels continents solen tenir valors més frescos de temperatura, ja que les corrents oceàniques que les afecten transporten aigua freda dels pols a l’Equador.



3. Canvi Climàtic Com ja hem dit el clima és un sistema complex i els components d’aquest sistema condicionen el clima mundial o regional ja sigui:

- Modificant la composició de l’atmosfera terrestre, modulant l’absorció i la transferència de l’energia solar i, afectant a la reflexió de l’energia infraroja cap a l’espai.

- Alterant les propietats de la superfície terrestre ja sigui cobrint-la en alçada com

fan els núvols o tapant-la arran de terra com fa la neu i el glaç.

- Redistribuint horitzontal i verticalment la calor d’una regió a l’altra per causa dels moviments de l’atmosfera i els corrents marins.

En condicions naturals les diferents variables que poden incidir sobre el clima es troben compensades per la pròpia dinàmica dels sers vius que conformen la biosfera. I això ha estat així fins a l’inici de la revolució industrial, quan es comencen a utilitzar fonts d'energia procedents de combustibles fòssils. Actualment hi ha consens entre els membres de la comunitat científica per acceptar que l’ús creixent de combustibles fòssils és la causa de l’Escalfament Global i del Canvi Climàtic que comporta.



3.1 Evidències del Canvi Climàtic Actualment estem vivint un Canvi Climàtic, el qual ens afecta directament, però com sabem que s’està produint un Canvi Climàtic? Doncs, per les evidències que hi ha, algunes de les quals referim a continuació. Els mars estan pujant les seves temperatures, per tant, els pols es fonen, les glaceres de muntanya, andins o pirinencs, retrocedeixen, generant un increment en el nivell del mar. La massa de gel de Grenlàndia s’encongeix a un ritme de 150 a 250 Km3 de gel anualment des de 2002, segons dades de la NASA. Per la seva part la reducció de gel a l’Antàrtic va ser de 150 Km3 entre 2002 i 2005. Hi ha un inventari mundial de les glaceres que recopila les dades des dels 70 i que fa el seguiment de més de 100,000 glaceres amb una superfície total que s’apropa al quart de milió de Km2 (que suposa una tercera part del total). El servei de miniaturització mundial de les glaceres mostra que des del 1980 hi ha un encongiment de les glaceres, que s’apropa als 14 m de reducció en el gruix mitjà. El nivell del mar ha pujat uns 17 cm només en el segle passat, uns 25 cm des de 1870. Si prenem com a referència els 130 anys que van de 1870 a 2000, l’augment de la mitjana del nivell del mar ha estat de1.70 mm/any. Si prenem els darrers 17 anys l’augment de la mitjana és de 3,26 mm/any. Aquest ascens del nivell del mar provoca una gran amenaça en moltes illes de l'Índic i del Pacífic. A més a més dels efectes obvis i evidents de fondre el gel amb l’augment conseqüent del nivell del mar, el Canvi Climàtic té altres efectes. Augmenta l’evaporació d’aigua, tant del sòl com dels oceans. Ja actualment són observables les cada cop més freqüents i fortes onades de calor i l’augment de major quantitat d’aigua dels oceans porta a precipitacions més freqüents i de més curta durada. Sovint observem només seguint les notícies que un Estat pot estar patint greus inundacions i un altre de proper tenir una sequera històrica. Pensem sense anar més lluny en les greus inundacions a Pakistan o Austràlia i sequera en paral·lel a la zona del Mar Negre de Rússia i Ucraïna o vastes zones del centre de Xina, grans productores de cereals. Aquests fenòmens extrems tenen ja efectes (i costos tant en vides humanes com econòmics) actualment.



Tot això es deu a una única evidència: la temperatura global de la Terra s’ha disparat i està augmentant. Des de l’any 1880 fins a 2009, la temperatura mitjana ha augmentat en 0,85ºC. Podríem pensar que no és gaire important ja que no arriba ni a un grau. Però, la realitat és que és una cosa greu, ja que es veu una tendència creixent en aquest augment i perquè els científics afirmen que a partir dels 1,5-2,0ºC d’augment, els efectes sobre el clima serien catastròfics. Aquest augment és el que es coneix com Escalfament Global (Global Warming). És de tendència creixent perquè d’aquest augment de temperatura, la major part correspon als darrers trenta anys. Al gràfic s’observa que dels finals del 1970 l’augment és proper als 0,20ºC per dècada. No és d’estranyar que els 10 anys més càlids mai enregistrats siguin compresos entre 1999 i 2010. L’any 2010 va ser l’any més càlid mai enregistrat, empatat amb 2005. A la Unitat de Recerca Climàtica (CRU) es calcula la temperatura mitjana de l'aire de la Terra mitjançant la recopilació de dades de milers d'estacions terrestres i vaixells. El següent gràfic mostra com la temperatura mitjana global de l'aire ha canviat entre 1850 i 2005. Els canvis són pel que fa a la temperatura mitjana entre 1961 i 1990. L'any més càlid en tota la sèrie és de 1998 (0,55 ºC per sobre de 1961-1990). 10 dels11 anys més càlids de la sèrie s'han produït en els últims 11 anys (1995-2005). Les anàlisis de més de 400 sèries climàtiques reconstruït a partir d'arbres, corals, mostres de gel i registres històrics mostren que la dècada de 1990 és la dècada més càlida dels últims mil anys i el segle XX la més càlida del segle.

Variació de la temperatura de l’aire

Variació global de la mitjana de temperatura (terra i oceà)



El patró de l'Escalfament observat durant els últims 40 anys es mostra a l'esquerra. El mapa de la dreta mostra les prediccions d'un model climàtic global de com les temperatures poden canviar en els pròxims 40 anys si no canviem el nostre estil de vida. En 2050, aquest model ofereix un canvi de temperatura global de 2 ºC i 4 ºC el 2100. Però aquest no és l’únic Canvi Climàtic que ha existit a la Terra. Anteriorment hi ha hagut altres canvis climàtics. Els registres naturals ens permeten reconstruir els canvis climàtics del passat. L'anàlisi de les bombolles d'aire contingudes en el gel polar ens informa de la temperatura en el moment de la congelació. El grossor i la composició dels anells dels arbres depenen de les condicions en les quals van créixer. El pol·len acumulat en els sediments del fons dels llacs indica el tipus de vegetació, i, en conseqüència, la temperatura i la precipitació de la zona. La composició dels sediments oceànics incorpora les condicions en les quals va viure el plàncton. Tots aquests registres ens revelen que en els últims 400.000 anys la temperatura i, per tant el clima, ha experimentat una important variabilitat natural amb la successió de períodes glacials i períodes càlids. Fins ara, aquesta variabilitat sembla que està relacionada amb canvis de l'òrbita terrestre.

Previsió i mitjana de les temperatures en els darrers i pròxims 40 anys

A l’esquerra, la variació de temperatures, en els últims 40 anys. A la dreta, la variació de temperatures, en els pròxims 40 anys.



3.2 Causes Les causes d’un Canvi Climàtic poden ser de dos tipus, en funció del seu origen: naturals i antropogèniques.

3.2.1 Naturals Les causes naturals del Canvi Climàtic poden ser les següents:

3.2.1.1 Erupcions volcàniques Una erupció volcànica pot enviar cendra i gasos rics en compostos de sofre a l’atmosfera. El diòxid de sofre (SO2) es pot combinar amb aigua per produir gotetes minúscules (aerosols) d'àcid sulfúric, que reflecteixen la llum solar de tornada a l’espai. Les erupcions grans arriben a l'estratosfera mitjana (uns 30 quilòmetres d’altitud). En aquesta part de l’atmosfera els aerosols es poden estendre al voltant del planeta, a causa del moviment dels vents. Gradualment la precipitació trauria aquests aerosols de l’atmosfera. Una erupció volcànica massiva pot refredar la Terra durant un o dos anys. L'erupció de El Chichon en 1982 i l'erupció del Pinatubo en 1991 van provocar que la temperatura global de la superfície disminuís en mig grau pel fet que la radiació solar general va disminuir en un 5%.

3.2.1.2 Impactes de meteorits o cometes

Les conseqüències dels impactes de cometes i meteorits escalen evidentment amb la mida del cos extraterrestre, de manera que els impactes més extrems, tot i que són poc freqüents, poden arribar més enllà de l’efecte local i provocar canvis en el clima regional o global, a través, per exemple, de la pluja àcida o els núvols de pols induïts.

3.2.1.3 Causes astronòmiques L’efecte de la rotació del planeta Terra i les diferències de temperatura entre els oceans i la terra provoquen els moviments d’aire atmosfèrics. A principis dels anys vint el matemàtic serbi Milutin Milankovitch va teoritzar que els canvis climàtics a la Terra podien ser deguts a lleugeres variacions en l’angle del pla d’inclinació orbital. L’orbita de la Terra varia entre el·líptica i circular en períodes d’uns 100.000 anys. Aquest canvi en la seva excentricitat varia entre les 0.00 i les 0.06 en un cicle d'uns 100,000 anys. Quan l'excentricitat iguala les 0.00 el camí orbitari és circular i quan és de 0.06 el camí orbitari és una mica el·líptic. El valor actual és 0.0167. Però alhora la

Esquema de les causes de les erupcions volcàniques



seva inclinació respecte a l’eix polar ho fa en cicles de 40.000 anys entre 22° i 24°. Actualment, l’angle d’inclinació és de 23,4°. La coincidència d’una òrbita el·líptica, provoca que la radiació solar rebuda sigui menor, i la disminució de l’angle d’inclinació propicia que a la franja subpolar hi hagi un estiu fred i la neu no es fongui. La persistència de la neu sobre extensos territoris afavoreix un increment de l’albedo o pèrdua d’energia cap a l’espai per reflexió i, per tant, la temperatura disminueix. Per altra banda, el corrent marí del Golf que arrossega aigües temperades del tròpic al xocar amb l’aire més fred litoral de les terres septentrionals propicia la condensació de l’aire calent que cau amb forma de neu sobre la terra ferma. Curiosament, una glaciació s’inicia per un estiu fred sobre les terres septentrionals i no pas per un hivern gèlid. Per sortir d’una glaciació es necessita que hi hagi una major radiació solar sobre les terres septentrionals, això vol dir una òrbita circular i un augment en l’angle d’inclinació. Alguns científics especulen que la propera glaciació podria començar en menys de 2000 anys. La darrera, va començar fa uns 115.000 anys i va acabar ara fa uns 10.000 anys. La temperatura mitjana actual és de 15°C. Tanmateix, les evidències de la hipòtesis Gaia explicarien que l’estabilitat d’alguns paràmetres climatològics com ara les concentracions de gasos atmosfèrics es deuen a l’acció dels éssers vius. Tanmateix, sembla que aquests res poden fer davant l’eventualitat d’oscil· lacions dels paràmetres astronòmics que puguin afectar al nostre planeta.

3.2.1.4 Moviments tectònics Els moviments tectònics, faran que els continents es trobin a una certa latitud, de manera que si una placa tectònica es mou, farà que la latitud en aquell punt variï i per tant, els rajos del Sol que arribaran seran més o menys obliqüis, de manera que farà que la temperatura canviï, i que s’adopti el clima d’una altra latitud. Una de las altres causes dels moviments tectònics és la formació de volcans que duran a terme les causes anteriorment mencionades.

3.2.1.5 Canvis en l’activitat solar El Sol és la font d’energia per al sistema climàtic de la Terra. Encara que la producció d’energia del Sol sembla constant des d’un punt de vista diari, els canvis petits durant un període llarg de temps poden conduir a canvis climàtics. Alguns científics sospiten que gran part de l’Escalfament en la primera part del segle XX va estar lligada a l’augment en la producció d’energia solar.

Teories de Milankovitch

Excentricitat Oscil·lació eix terrestre



Assabentant-se de com canviava el Sol abans de tenir els instruments moderns que permeten mesurar-lo no és fàcil, però sembla que els canvis a la producció d’energia solar hagin estat petits durant l’últim milió d’anys. Els canvis en l’activitat solar també influeixen en la producció ozó estratosfèric a causa de la quantitat de raigs UV rebuts, en els vents, en la formació de núvols i en les precipitacions.

3.2.1.6 Canvis en la proporció de terres emergides Al llarg de la història de la Terra les terres emergides no han estat disposades com ara. La teoria de la tectònica de plaques explica com i perquè es desplacen, s’ajunten o es separen els continents. La disposició de les masses de terra condiciona la circulació atmosfèrica i la circulació dels corrents marins superficials i profunds, i per tant el clima.

3.2.1.7 Canvis en la circulació oceànica La circulació atmosfèrica (vents) i els corrents oceànics transmeten calor dels tròpics cap als pols. Als pols l'aigua freda, més densa, s'enfonsa i viatja a través dels oceans cap a zones més càlides. Gradualment s’escalfa, es torna menys densa i es barreja a la superfície. Llavors s’enretira cap als pols. Molts processos poden canviar aquest patró de circulació, canviant així el clima regional o, fins i tot, mundialment. Les interaccions entre l'oceà i atmosfera també poden produir fenòmens com El Niño, que tendeix a repetir-se entre cada dos a sis anys. Els canvis en la circulació profunda d'oceans poden produir variacions en el clima que duren de dècades a segles. Els cicles de glaciació poden haver estat influïts per canvis en la circulació d'oceans que sorgeixen de canvis en l'òrbita de Terra al voltant del Sol.

3.2.2 Antropogèniques Els factors antropogènics, són aquells que l’activitat de l’home causa o ha causat, és a dir, que no s’han format per sí sols, a causa de la naturalesa. Durant molts anys l’home ha anat fent accions que han fet que es modifiqui el clima que hi havia, i per tant que s’hagi anat generant un Canvi Climàtic. Per tant, no comentarem només els efectes en èpoques actuals i per tant com a resultat de la industrialització, sinó que també estudiarem les influències que van poder causar canvis climàtics en el passat, incloent les èpoques pre-industrials a través, sobretot, de la desforestació, per a la reconversió de les terres per a cultivar i per fer les activitats ramaderes. A continuació, veurem amb més detalls, les causes antropogèniques:

Esquema de les causes dels canvis de circulació oceànica



3.2.2.1 Emissió de gasos d’efecte hivernacle Primerament, començarem explicant l’efecte hivernacle i quins són els gasos que tenen aquest efecte: La vida a la Terra és possible gràcies a l’energia solar que arriba principalment en forma de llum visible. Aquesta és la font d'energia que permet el funcionament dels ecosistemes i que determina tots els climes de les regions de la Terra. Aproximadament el 30% de la radiació solar torna a l’espai per l’acció de l’atmosfera exterior, però la resta arriba a la superfície terrestre, que reflecteix en forma de radiació infraroja. A l’atmosfera que embolcalla el nostre planeta, hi ha una sèrie de gasos com el CO2 (diòxid de carboni) CH4 (metà) i el vapor d’aigua, que tenen un efecte d’hivernacle, és a dir, absorbeixen i tornen a emetre la radiació infraroja (gasos d’efecte hivernacle). D’aquesta manera, impedeixen que part d’aquesta radiació escapi de la Terra, tot contribuint a que la temperatura mitjana de l’aire superficial del planeta sigui apta per a la vida. L’efecte hivernacle és per tant, un fenomen natural de l’atmosfera, sense el qual la vida a la Terra, tal com la coneixem, no seria possible. El problema sorgeix quan hi ha una elevada concentració de gasos d’efecte hivernacle, que han estat abocats, a part dels gasos d’efecte hivernacle que produeix la Terra de forma natural, i això pot provocar canvis importants com ara un augment considerable de les temperatures i dels contrastos climàtics, això com l’alteració dels mateixos. Per tant, podem dir que afecten al clima. Les emissions de gasos d’efecte hivernacle són els factors gairebé més tractats i importants actualment. Com ja s’ha dit abans, hi ha gasos que ja hi són a l’atmosfera per forma natural, però els humans, han fet que hi hagi un excés de gasos i per tant un productor de l’Escalfament Global, i això és una de les causes del Canvi Climàtic. A part dels gasos naturals i dels que afegim (naturals també), hi ha d’altres que els hem generat els humans directament. En són un exemple els halocarbons, com el metà i el età (CH4, C2H6) els quals es van generar a partir de la fabricació massiva als anys 40, tenen un poder perjudicial per a la capa d’ozó, i la seva permanència a l’atmosfera és molt llarga. A part, la indústria també allibera a causa de la combustió de combustibles fòssils, quantitats exagerades de CO2 i N2O.

Esquema de l’efecte hivernacle



Però la indústria, que també utilitza carbó i petroli, no és l’únic que allibera gasos de CO2 i N2O. Actualment, es genera un excés de CO2, a causa de la combustió del petroli (combustible fòssil), per culpa dels transports que usen aquesta font d’energia (cotxes, motos, avions...). Per això, es solen fer campanyes de reducció de l’ús dels cotxes, potenciant el transport públic, o signant tractats, (com el de Kyoto), on els països es comprometen a reduir la seva emissió de CO2.

Gràfics que indiquen els valors dels gasos d’efecte hivernacle afegits pels humans

Tendència de les emissions totals a Catalunya

35.000

40.000

45.000

50.000

55.000

60.000

Anybase

1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

Any

ktC

O2

equi

v



3.2.2.2 Desforestació La desforestació i l'agricultura són uns dels factors antropogènics passats més importants. Hi ha evidències que fan veure que el clima dels països mediterranis va canviar per la desforestació entre els anys 700 aC i 1 dC per a construcció, agricultura i ramaderia i d’altres, transformant-lo a un clima molt més càlid i sec. Però en els darrers anys, els nivells de desforestació han assolit els majors nivells registrats en la història. Aquest fet és destacable, si considerem que els boscos tropicals (el més destacat l’Amazones), principals víctimes de la desforestació, amenaçades per la desforestació incontrolada que persegueix ampliar les zones de cultiu, extreure fusta, criar bestiar, explotar jaciments, urbanitzar, construir carreteres, entre d’altres, contenen aproximadament un 50% de la diversitat biològica del planeta, que podria arribar-se a perdre. La desforestació dels boscos tropicals és gairebé de l’1% anual. Una altra conseqüència de la desforestació és la desaparició d'embornals de diòxid de carboni, és a dir reduint-ne la capacitat del medi d'absorbir les enormes quantitats d'aquest gas que ocasiona l'efecte hivernacle, i accentuant el problema de l'Escalfament Global. Els boscos proporcionen béns i serveis (combustible, fusta, producció de paper...) necessaris per al nostre desenvolupament, però també tenen un paper fonamental per a la supervivència del planeta i la vida ja que fan funcions com: la regulació del clima, el control d’inundacions, la conservació del sòl, l’emmagatzematge i el reciclatge de nutrients. Actualment, una tercera part de la superfície del planeta, aproximadament 3.866 milions d’hectàrees, són bosc. Segons la Federació de les Nacions Unides per a la Alimentació i l’Agricultura (FAO) la pèrdua global de l’àrea forestal durant el 1990 va ser aproximadament de 94 milions d’hectàrees (el 2,4% del total de boscos) com a resultat de l’efecte combinat entre una desforestació de 14,6 milions d’hectàrees anuals i una reforestació de 5,2 milions d’hectàrees anuals. En aquests anys, gairebé el 70% de les àrees desforestades es van transformar, en la majoria dels casos, en terres agrícoles de caràcter permanent.

Esquema de desforestació de l’Amazones

Verd: Bosc Groc: desforestació fins al 1997 Vermell: desforestació entre 1998-2006 Font: Fons Mundial per a la Naturalesa (WWF)



Una de les iniciatives que cal desenvolupar és la Certificació de boscos i productes forestals, un projecte basat en els mecanismes de mercat, que permet que els consumidors identifiquin els productes forestals amb estàndards mediambientals elevats, per tant, potenciant una desforestació més ecològica. L’any 2000, aproximadament un 2% dels boscos mundials van ser certificats com a pràctiques de gestió sostenible. Una altra alternativa seria augmentar el nombre de espais protegits en diferents categories (parcs, reserves naturals, monuments naturals y paisatges protegits).

3.2.2.3 Aerosols Definim aerosol com petites partícules sòlides o gotes líquides suspeses en l’aire. Poden ser de mida, composició i propietats òptiques ben diferents, depenent del seu origen i procés de formació Aquestes partícules són suficientment petites i lleugeres per no caure per influència de la gravetat. Alguns aerosols poden romandre per algunes hores, mentre que altres aerosols, en poden romandre durant anys. D’aerosols n’hi podem distingir dos tipus: Els aerosols primaris (aquells que existeixen en forma de partícula ja des de l’origen) com els grans de pols que el vent aixeca als deserts i sòls lliures de vegetació, el sutge i cendres llançats pels incendis espontanis, les restes vegetals minúscules, o les partícules de sal i microorganismes marins llançades pels trencants de les ones. O els aerosols secundaris (aquells que es formen per la transformació de gasos en partícules) hi ha els que provenen dels gasos de les erupcions volcàniques, o els que són fruit de l’oxidació de gasos produïts pels organismes vius, tant a terra com a mar. Els humans som productors d'aerosols de primer ordre. Amb la desforestació i els canvis en els usos del sòl exposem més superfícies de terra al vent, la qual cosa fa que s'aixequi més pols i per tant, augmenti la quantitat d’aerosols. Però sobretot la crema de combustibles fòssils és nostra principal font d'aerosols emeses, tant primaris com a secundaris. Les combustions imperfectes no només produeixen CO2 i aigua, sinó també gran quantitat de carboni mal cremat (partícules de sutge, aerosol primari), de diòxid de sofre (SO2) i de compostos volàtils de carboni i nitrogen (tots ells precursors d'aerosol secundari). El temps de vida dels aerosols a la troposfera només és d’uns dies o unes setmanes. És un temps molt curt comparant-lo amb els gasos d’efecte hivernacle. Per tant, la concentració atmosfèrica només reflexa les emissions d’aerosols en les últimes dues setmanes i no en un temps anterior. Per tant, no és possible l’acumulació d’aerosols a la troposfera. Fet, que no passa a la estratosfera, ja que el seu temps de vida és més llarg, i a part, es poden desplaçar a causa dels vents. Les pluges faran eliminar l’acumulació d’aerosols a la estratosfera.



Els aerosols fan un paper molt important en el nostre sistema climàtic, ja que, per una part, interaccionen directament amb les radiacions solars, perquè absorbeixen i dispersen les radiacions solars i terrestres, i per l’altra part, ja que tenen influència sobre els processos nuvolosos i per tant de forma indirecta també interaccionen amb els fluxos de radiació solar. - Efecte directe: Alguns aerosols, pel seu albedo baix, absorbeixen radiació solar i la dissipen en forma de calor. És el cas del sutge de combustió, que és de color negre. Aquests aerosols fan que s’escalfi l’atmosfera. Altres aerosols amb un albedo alt, reflecteixen i dispersen la radiació solar i llavors, fan refredar l’atmosfera. És el cas dels aerosols secundaris produïts per l’oxidació del sofre natural i antropogènic. - Efectes indirectes: Els aerosols fan una gran funció en la formació dels núvols. Els aerosols són capaços de que el vapor d’aigua es condensi, formant així, gotetes d’aigua. Però el paper dels aerosols no és tan sols el de condició necessària perquè els núvols es formin. Un núvol que condensa sobre poques partícules serà un núvol amb poques gotes que, per una quantitat de vapor d’aigua fixada, hauran de créixer i assolir mides més grosses. Per contra, en presència de molts aerosols, el núvol es formarà amb moltes gotes de mida més petita. Doncs bé, un núvol amb poques gotes i grosses és més transparent a la radiació solar, és a dir que té un albedo més baix i per tant és pitjor com a reflector de radiació solar. Un núvol amb moltes gotes petites té un albedo més alt i per tant, tindrà la capacitat de reflectir la radiació solar. Llavors en derivarà un altre efecte, ja que, el núvol que es forma en presència de grans quantitats d’aerosol, és a dir amb moltes gotes, és un núvol que durarà més perquè les gotes trigaran més a assolir la mida que no els permet aguantar-se més en l’aire i les fa precipitar en forma de pluja. Si el núvol té una vida més llarga, més llarg és el temps que actua com a reflector de radiació solar. Basant-nos en això podríem pensar que si hi hagués un augment d’aerosols, l’Escalfament Global de la Terra disminuiria, ja que els núvols farien de reflectors de la radiació solar. Però un augment considerable d’aerosols faria causar problemes respiratoris humans molt greus i d’altres problemes als quals els humans no podríem afrontar. Però llavors, si disminuïm la emissió d’aerosols, es perdrà un sistema de refredament de la Terra i per tant, l’Escalfament Global, avançaria més ràpidament.

3.2.2.4 Modificació de l’efecte albedo Com hem dit prèviament, l'albedo és el percentatge de radiació que és reflectida per la Terra respecte de la radiació total procedent del Sol. Aquest albedo és major en superfícies de color clar, com és el cas de l'arena, els núvols de pols i la neu o gel. Així, per exemple, si arriba menys radiació solar a la superfície, augmenta la superfície de gel del planeta, augmenta l'efecte albedo, disminueix la temperatura i, per tant, augmentarà l'extensió de gel. Aquest bucle de realimentació positiva accelera l'efecte de les glaciacions, quan aquestes es presenten.



El problema és que si es desfan les glaceres, com està succeint actualment, ens quedarem per tant, amb menys part blanca a la Terra i per tant, menys part de la Terra que produeix el reflex de la radiació solar, i a la vegada augmentaran les superfícies fosques a la Terra. Per tant, la Terra absorbirà més radiació, de manera que la temperatura augmentarà, i per tant el clima variarà. La pols en suspensió en l’atmosfera disminueix l’albedo, ja que al ser d’un color fosc, les partícules absorbiran més radiació solar, i per tant això afectarà a un augment de temperatura. Aquesta pols en suspensió pot ser deguda a erupcions volcàniques, impacte de meteorits o el transport de partícules fines per l’acció del vent. No obstant, si ens fixem en la visualització de la Terra en els mapes meteorològics, veiem els núvols, que formen capes blanques a sobre de la Terra. per tant, els núvols, generen una doble acció. Per una banda, incrementen l’albedo, ja que produeixen la reflexió dels rajos solars i, per altra banda, retornen a la superfície terrestre radiació infraroja, incrementant l’efecte hivernacle. Si ho representem per mitjà d’un model de relacions causals, obtindrem dos bucles de retroalimentació. Un de positiu i un de negatiu. El comportament dels núvols respecte a la radiació solar i la calor (és a dir, respecte al balanç d’energia) depèn del tipus de núvol. Els núvols alts, els cirrus, sovint formats per cristallets de glaç, retenen més calor que no pas reflecteixen la radiació solar. Són núvols amb efecte net d’escalfament. Els núvols baixos, estrats i estratocúmulus, són millors reflectint la radiació que no pas retenint calor, de manera que tenen un efecte net de refredament. Els núvols convectius, els típics cúmulus i cumulonimbus de tempesta, ofereixen un balanç d’energia pràcticament neutre.



Malgrat aquest comportament heterogeni, en conjunt els núvols tenen un efecte de para-sol extraordinari, és a dir, de reflexió de la radiació infraroja. Els que més àrea ocupen i que més tapen la superfície fosca dels oceans són els núvols baixos, els estrats marins. Qualsevol factor que influeixi en la formació i albedo d’aquests núvols juga, doncs, un paper fonamental en el balanç d’energia del planeta i, en conseqüència, en el clima.

3.2.3 Comparació entre les variacions de temperatur a a partir de causes naturals i de causes antropogèniques

Canvi de la temperatura mundial i continental a partir de les causes naturals i antropogèniques



3.3 Mesures contra el Canvi Climàtic Davant l’evidència del Canvi Climàtic, diferents estaments de la societat proposen, discuteixen i acorden mesures, per a reduir el Canvi Climàtic i minimitzar els seus efectes. Les mesures més destacades són:

3.3.1 Acords internacionals

3.3.1.1 Protocol de Kyoto El Protocol de Kyoto (PK), és un dels acords de sostenibilitat i ecologia més importants que s’han fet com a mesura de reducció del Canvi Climàtic. Va ser adoptat a Kyoto, Japó, l'11 de desembre de 1997 i va entrar en vigor el 16 de febrer de 2005. Les regles per a l'aplicació del Protocol van ser adoptades en la COP 7 a Marràqueix el 2001. El Protocol de Kyoto és un acord internacional vinculat a la Convenció de les Nacions Unides sobre el Canvi Climàtic. El Protocol de Kyoto consisteix en una compromesa de reducció de gasos d'efecte hivernacle a 37 països industrialitzats i la Comunitat Europea, obligant a reduir l’emissió de gasos un 5% de la mitjana dels gasos emesos de cada país al 1990, fent la reducció durant un període de 5 anys (des de 2008-2012) Com que els països desenvolupats són els principals responsables dels alts nivells actuals d'emissions de gasos d'efecte hivernacle a l'atmosfera com a resultat de més de 150 anys d'activitat industrial, el Protocol imposa una càrrega més pesada en les nacions més desenvolupades. Segons el protocol, els països han de complir els seus objectius principalment a través de mesures nacionals. Però, el Protocol de Kyoto els ofereix un mitjà addicional per complir els seus objectius per mitjà de tres mecanismes de mercat. Els mecanismes de mercat de Kyoto són els següents: - De comerç d'emissions - conegut com "el mercat del carboni - Mecanisme de desenvolupament net (MDN) - D'aplicació conjunta (JI). Aquests mecanismes fan que els països puguin complir els objectius del protocol, però pagant diners. Per exemple, en el cas del comerç d’emissions, els països es venen i es compren quantitats de gasos emesos, de tal forma, que els països que estan molt per sota del seu límit d’emissions, venguin capacitat d’emissió de gasos, que els països que estan per sobre el límit pagaran per reduir la seva quantitat d’emissió. El Protocol de Kyoto, com la Convenció, també està dissenyat per ajudar els països a adaptar-se als efectes adversos del Canvi Climàtic. Facilita el desenvolupament i desplegament de tècniques que poden ajudar a augmentar la resistència als impactes del Canvi Climàtic.



El Fons d'Adaptació va ser establert per finançar projectes i programes d'adaptació en els països en desenvolupament que són parts en el Protocol de Kyoto. El Protocol de Kyoto és generalment vist com un primer pas important cap a un règim de reducció d'emissions veritablement global que pot estabilitzar les emissions de gasos d'efecte hivernacle, i proporcionar l'arquitectura fonamental per a qualsevol futur acord internacional sobre Canvi Climàtic. Cap al final del primer període de compromís del Protocol de Kyoto al 2012, un nou marc internacional ha d'haver estat negociat i ratificat que pot lliurar les reduccions d'emissió rigoroses que el Panell Intergovernamental sobre el Canvi Climàtic (IPCC) clarament ha indicat que són necessaris.

Taula d’emissions de gasos d’efecte hivernacle en equivalents de CO2



3.3.1.2 Conferència de Rio: Les Agendes 21 L’any 1992 es va celebrar a Rio de Janeiro la Conferència de les Nacions Unides per al Medi Ambient i el Desenvolupament, que va aplegar a caps d’estat, representants d’organitzacions governamentals i no governamentals, responsables municipals, científics, tècnics i empresaris de 179 països. En aquesta trobada mundial, també coneguda com a Cimera de la Terra, es van analitzar els principals problemes ambientals, socials i econòmics amb què s’enfrontava la humanitat i es van debatre estratègies per assolir un model de desenvolupament que cobreixi les necessitats del present sense comprometre la capacitat de les generacions futures per satisfer les seves. Era el naixement de l’Agenda 21, un pla de treball que té l’objectiu de guiar la política i la gestió dels governs vers el desenvolupament sostenible. L’Agenda 21 no és només una declaració de principis, és un programa d’actuacions obert per fer front als problemes globals i locals de la humanitat des d’una perspectiva ètica. És, per tant, un compromís polític al més alt nivell de cooperació. Dos anys després de la conferència de Rio, es va celebrar a Aalborg (Dinamarca) la primera Conferència Europea de Ciutats i Pobles Sostenibles. D’aquesta trobada en sorgí la Carta d’Aalborg, un document on les ciutats europees es van comprometre a participar en les iniciatives locals de l’Agenda 21, desenvolupant programes que permetin avançar cap a la sostenibilitat urbana. Arreu del món, centenars de ciutats i pobles treballen ja en iniciatives de l’Agenda 21, demostrant la rellevància que tenen les iniciatives locals en problemes d’àmbit global. Barcelona també s’hi ha compromès. L’INS Doctor Puigvert de Barcelona, es va inscriure a l’Agenda 21 Escolar, una Agenda 21 que engloba a tots els centres de primària, secundària, cicles formatius, educació d’adults de Barcelona. El nostre institut va crear una comissió a l’institut, anomenada l’Agenda 21 de l’INS Dr. Puigvert, propulsada per estudiants i de professorat. La comissió de l’Agenda 21 de l’institut, ja ha creat i presentat projectes de sostenibilitat per al centre, com el projecte de la recollida selectiva a l’institut, una exposició fotogràfica sobre l'estat del pati (realitzada per tots els alumnes del centre), la creació d’una pàgina web de la comissió de l’Agenda 21 del centre i diverses actuacions al pati com preparacions dels parterres i una plantada. La comissió de l’Agenda 21, va fer un lliurament dels compromisos, propostes i demandes per a la consolidació i millora del pati i de la recollida selectiva, a la Junta Directiva i al Consell Escolar del centre. La pàgina web de la comissió de l’Agenda 21 de l’INS Doctor Puigvert és: http://volemelpuig-verd.webnode.es/

Projecte de l’Agenda 21 publicada per l’ONU

Logo de l’Agenda 21 de Barcelona



3.3.2 Subvencions

3.3.2.1 Per a vehicles L'Institut per a la Diversificació i l'Estalvi de l'Energia (IDAE), dependent del Ministeri d'Indústria, ofereix subvencions que van dels 500 euros als 6.000 euros per a la compra de vehicles híbrids o elèctrics purs. D'altra banda, el Pla VIVE (Vehicle Innovador - Vehicle Ecològic) del Ministeri d'Indústria garanteix un finançament avantatjós (no una ajuda directa com l'antic Pla Prever) per a substituir el vehicle antic per un altre de nou. El Pla estableix que l'antiguitat mínima requerida del vehicle sigui de deu anys. L'última condició és que el cost màxim d'adquisició de l'automòbil nou sigui de 30.000 euros.

3.3.2.2 Habitatges eficients i ecològics A fi de generar energia renovable en l'habitatge i millorar l'eficiència energètica de l'edifici, es poden tramitar subvencions destinades a la instal·lació de plaques solars, a la rehabilitació de l'aïllament tèrmic de l'immoble, a la renovació de calderes, a la incorporació de finestres amb un millor tancament envidrat o a la substitució de les instal·lacions elèctriques antigues. D'altra banda, l'Institut de Crèdit Oficial (ICO) ofereix préstecs en condicions avantatjoses per a l'adaptació energètica dels habitatges.

3.3.2.3 Electrodomèstics de classe A Qualsevol ciutadà pot substituir els seus electrodomèstics antics per altres de nous amb una etiqueta d'eficiència energètica de classe A o superior (A+). En aquest Pla Renove d'electrodomèstics, els departaments autonòmics relacionats amb l'energia ofereixen subvencions que van dels 85 euros als 125 euros per a la compra dels grans aparells de la cuina.

3.3.2.4 Préstecs bancaris ecològics Tot i que no formarien part del ventall que engloba les ajudes públiques, hi ha entitats bancàries que ofereixen préstecs per al finançament de determinats productes i serveis relacionats amb la millora del medi ambient. Es disposen préstecs per a costejar instal·lacions que serveixin per a l'estalvi d'aigua o energia, com ara sistemes d'aprofitament d'aigua de pluja, electrodomèstics, aixetes i dutxes eficients. També de préstecs per a la instal·lació de panells solars tèrmics o diverses bonificacions en el tipus d'interès i descomptes per a la compra d'un habitatge o un cotxe "verd", i també per a fer reformes ecològiques a l'habitatge.

Etiqueta energètica



3.3.3 Arquitectura ecològica L'arquitectura sustentable, també denominada arquitectura sostenible, arquitectura verda, i arquitectura ambientalment conscient, és una manera de concebre el disseny arquitectònic de manera sostenible, aprofitant els recursos naturals de tal manera que minimitzin l'impacte ambiental dels edificis sobre el medi ambient i els seus habitants. Els principis de l'arquitectura sustentable inclouen:

- La consideració de les condicions climàtiques, la hidrografia i els ecosistemes de l'entorn en què es construeixen els edificis, per obtenir el màxim rendiment amb el menor impacte.

- L'eficàcia i moderació en l'ús de materials de construcció, prevalent els de baix

contingut energètic enfront dels d'alt contingut energètic

- La reducció del consum d'energia per a calefacció, refrigeració, il· luminació i altres equipaments, cobrint la resta de la demanda amb fonts d'energia renovables.

- La minimització del balanç energètic global de l'edificació, abastant les fases de

disseny, construcció, utilització i final de la seva vida útil.

- El compliment dels requisits de confort, il· luminació i habitabilitat de les edificacions.

3.3.4 Energies renovables i alternatives A l’actualitat, les energies que més utilitzem són les energies no renovables, és a dir, les energies provinents dels combustibles fòssils com el carbó i el petroli. Però últimament, s’ha començat a investigar sobre les energies alternatives, és a dir, energies les quals, no s’usa el carbó o el petroli com a font d’energia, sinó que s’usen les fonts naturals que la Terra ens ofereix, com l’aire, l’aigua, la llum del Sol... En quant a energies alternatives, podrem observar els següents tipus:

Exemple d’una casa ecològica



3.3.4.1 Energia Eòlica L’energia eòlica s’obté mitjançant l'energia cinètica del vent. Aquest tipus d'energia té el seu origen en el Sol, ja que és el responsable del cicle del vent. Les centrals eòliques són aquelles que transformen la força del vent en energia elèctrica, mitjançant aerogeneradors. Per triar la ubicació de les centrals eòliques s'estudien molts factors, com la velocitat del vent i la continuïtat d'aquest al llarg de l'any, i l’impacte ambiental en el seu entorn. Els Parcs Eòlics estan formats per un gran nombre d’aerogeneradors situats en una mateixa zona. L'energia eòlica està vivint en els últims temps una embranzida molt important. A Espanya ocupa un lloc destacat en el panorama comunitari, ja que és un país capdavanter en potència eòlica instal·lada, per darrere d'Alemanya.

3.3.4.2 Energia Solar L'energia solar tèrmica consisteix en l'absorció de la calor del Sol per part d'un fluid i s'empra sobretot en calefacció. Aquest mateix fluid, en forma de vapor d'aigua, pot emprar-se també en el moviment de turbines, que generarien al seu torn energia elèctrica; aquest últim procés es realitza en les centrals heliotèrmiques. D'altra banda, l'energia solar fotovoltaica és una de les més rendibles i de les quals amb major velocitat està creixent. En una cèl·lula fotovoltaic a formada per semiconductors, la llum incideix alliberant electrons i generant electricitat. L'energia així obtinguda es pot emmagatzemar en acumuladors per al seu posterior ús. Espanya és un dels països que més es pot beneficiar de l'energia solar, a causa de les moltes hores de sol que gaudeix. Actualment ja existeix una normativa que promou l'ús d'aquest tipus d'energia en la construcció de nous habitatges (la veurem més detalladament a continuació).

Aerogenerador

Placa fotovoltaica gegant situada al Fòrum de Barcelona



3.3.4.3 Energia Geotèrmica L'energia geotèrmica és aquella que té el seu origen en la calor interna de la Terra ja que en zones de l'escorça terrestre on existeix activitat volcànica o sísmica, es produeix un escalfament de les aigües subterrànies. Posteriorment mitjançant la tecnologia s'injecta aigua freda que es converteix en vapor sobreescalfat per efecte d’un focus de calor i tot seguit aquest vapor s'extreu. El vapor generat acciona una turbina i aquesta genera l'energia elèctrica.

3.3.4.4 Energia Hidràulica L'energia hidràulica, encara que és molt limitada geogràficament, és l'energia renovable més utilitzada. Aprofita la força dels rius o els salts d'aigua per obtenir electricitat. El flux d'aigua mou unes turbines que generen corrent elèctric. Aquesta energia es produeix en les centrals hidroelèctriques, on es requereix un gran desnivell i una massa important d'aigua, la qual cosa s'aconsegueix amb la construcció de preses. Però això també ocasiona impactes ambientals: redueix la biodiversitat, dificulta la migració de peixos, disminueix el cabal dels rius i modifica el microclima, entre altres efectes.

3.3.4.5 Energia Mareomotriu L'energia mareomotriu, al pujar la marea es dóna la possibilitat de que l'aigua s'embassi en un dic, i que es deixi anar quan baixi el nivell de la mar, fet que provoca el moviment d'una turbina que genera energia. Un altre mètode consisteix en la instal·lació de turbines submarines que, aprofitant la força de les marees, fan girar les seves pales. Un sistema similar és utilitzat per obtenir energia de la força de les onades amb turbines eòliques situades a la superfície.

Esquema d’una central hidroelèctrica

Central mareomotriu

Exemple d’una planta geotèrmica



3.3.4.6 Biomassa La biomassa es pot definir com el conjunt de la matèria orgànica renovable de procedència vegetal o animal. S'empren des de les deixalles de l'agricultura i ramaderia (palla, estelles, purins, branques, etc.), fins a residus sòlids urbans. La biomassa es pot utilitzar de diferents formes: en processos de combustió directa, com a biocombustibles (biodièsel, etanol), per a automoció, etc. Els impactes ambientals de la biomassa són la generació de gasos contaminants, encara que al no tenir sofre no contribueix a la pluja àcida.

3.3.5 Normativa de plaques solars a les noves const ruccions Actualment a molts països, s’han creat lleis que fan d’aquell país, un de més sostenible. Aquestes lleis tracten sobretot, en el desenvolupament d’energies renovables, per tal de fonamentar-les més en àmbit regional i per a fer un bon ús, i per tant, estalviar. Un d’aquests països que ha volgut fonamentar les energies renovables és Espanya, on a tots els habitatges construïts a partir del 2007 és obligatòria la instal·lació de panells solars en els seus sostres, així com també succeeix en altres casos. Aquesta normativa de panells solars és cada vegada més freqüent ja que s'ha de tenir en compte els grans beneficis que presenta l'obtenció d'energia mitjançant la llum que irradia el Sol. Encara que els preus dels panells solars són molt elevats, tenint en compte la complexitat dels mateixos, això es veu altament compensat pel fet que l'energia lumínica del sol és totalment gratuïta i no es pot trobar normativa de panells solars que indiqui el contrari. A més és un recurs inacabable i el seu ús és totalment ecològic, a diferència de com succeeix amb la llum elèctrica, que no solament és un recurs que costa molts diners a els qui fan ús del mateix, sinó que també el seu ús és limitat, i el servei del mateix sol presentar bastants irregularitats, sense importar de quin país estiguem parlant. Per concloure, podem dir que no podem parlar de les especificacions d'una normativa de panells solars, ja que varien segons el país o la zona on es trobin dictats, però els mateixos no presenten límits importants, ja que com ja es va esmentar l'ús de l'energia lumínica del sol és totalment lliure i gratuïta.

Proporció d’energies renovables usades a Catalunya (2007)

Pla de proporció d’energies renovables que s’usaran a Catalunya (2015 aprox.)



Recerca ExperimentalRecerca ExperimentalRecerca ExperimentalRecerca Experimental

4. Introducció de la recerca experimental Tothom sap que a l’estiu convé dur roba i gorra clares si no volem passar calor. Però juguen també un paper important els colors de la superfície de la Terra en l’Escalfament Global? Entre tots els factors que influeixen en el Canvi Climàtic els colors de la superfície terrestre, efectivament, tenen una importància decisiva en l’escalfament de l’atmosfera en contacte amb ella. Les radiacions solars no escalfen directament l’atmosfera, sinó que escalfen la superfície terrestre, que una vegada calenta, comença a emetre raigs infrarojos que escalfaran l’aire en contacte amb ella. La quantitat de radiació solar que reflecteix la superfície terrestre s’anomena albedo i depèn en gran part del seu color. Si el color és més clar (blanc) reflectirà més els raigs solars que si és fosc (negre), per tant, una superfície negra adquirirà major temperatura que una superfície blanca. En conseqüència, l’aire en contacte amb una superfície negra, s’escalfarà més que l’aire que estigui sobre d’una superfície blanca, ja que la superfície negra haurà absorbit més radiació i l’haurà emès a l’aire en forma de raigs infrarojos. Aquests fets són els que volem comprovar en aquesta investigació a molt petita escala per mitjà d’una simulació. El problema al qual volem donar resposta amb la nostra recerca és doncs: Influeixen els colors d’una superfície en l’escalfament de l’aire en contacte amb ella ? La resposta a aquest problema l’hem desglossat en una sèrie de hipòtesis que intentem verificar. Per això hem fet una sèrie d’experiments on hem simulat els colors de la superfície terrestre amb cartolines de colors, i l’aire de l’atmosfera en contacte amb ella amb l’aire contingut en recipients folrats amb aquestes cartolines. Per a aquests experiments hem utilitzat els colors blanc, negre, marró clar, verd i blau. Aquests colors no han estat triats a l’atzar, sinó que els hem escollit en funció dels colors predominants a la superfície de la Terra: el blanc de les zones recobertes de neu i glaç; el negre d’algunes roques i de l’asfalt; el marró clar de molts deserts, el verd dels boscos i el blau del mar en un dia clar. Aquesta recerca inclou tres experiments preparatoris que s’han fet al laboratori amb llum artificial, experiments 1, 2 i 3, i tres experiments que són les simulacions amb llum natural, experiments 4, 5 i 6.



Amb els experiments preparatoris volem temptejar el comportament dels materials que utilitzem en la posterior simulació. Els recursos i les circumstàncies no han permès fer rèpliques en cada cas com hauria estat desitjable.

4.1 Experiments preparatoris Objectius:

- Conèixer el comportament de la cartolina referent a l’absorció de la llum en funció del color (experiment 1).

- Comprovar que el vidre reprodueix una diferència d’escalfament observada en la cartolina segons el color (experiment 2)

- Comprovar si s’observa una diferència d’escalfament en l’aire dels pots revestits de diferents colors (experiment 3)

4.1.1 Experiment 1

Hipòtesi Possiblement la cartolina s’escalfa de manera diferent segons el color en incidir la llum. Deducció: Suposant que aquesta hipòtesi sigui certa, si posem dos termòmetres dintre d’unes cartolines negra i blanca respectivament, passat un temps d’exposició a la llum haurem d’observar que la cartolina negra haurà assolit una major temperatura que la cartolina blanca.

Disseny de l’experiment Variables en estudi

- V. independent: Color de la cartolina - V. dependent: Temperatura que assoleix la cartolina

Tractaments que es faran

- Color blanc (simula el color de la neu i les glaceres) - Color negre (simula el color de roques i asfalt)

Controls de l’experiment - Tractament que farà de blanc o patró: Color blanc - Variables a controlar: Mateix gruix de cartolina, mateixa marca de cartolina, mateix tipus de termòmetre, mateixes condicions del lloc (o similar), mateixa llum que s’aplica, temps d’observació.



Farem lectures cada 2 minuts durant 14 minuts Material necessari

Material d’estudi Estris - Cartolines de colors:

- Negre - Blanc

- 2 termòmetres digitals - Tisores i grapadora - Cronòmetre

Procediment

- Agafem cada cartolina, la dobleguem per la meitat i la grapem. - Introduïm en cada cartolina un termòmetre. - Encenem els dos termòmetres i comprovem que estiguin a la mateixa

temperatura de partida. - Posem en marxa el cronòmetre i cada 2 minuts anirem observant i anotant els

resultats en una taula preparada prèviament.

Resultats

Anàlisi dels resultats Com podem observar, es veu una mitjana de diferència de gairebé 1ºC. No són resultats molt diferenciats, però suficients com per apreciar la diferència. L’increment final de temperatura en la cartolina blanca ha estat de 4,5º C, mentre que en la negra ha estat de 6 ºC. Per tant, veiem una diferència de temperatura total assolida d’1,5 ºC en 14 minuts.

Temps (min) 0 2 4 6 8 10 12 14

Blanc 25 ºC 26 ºC 27 ºC 28 ºC 28,5 ºC 29 ºC 29 ºC 29,5 ºC Negre 25 ºC 27,5 ºC 28,5 ºC 29,5 ºC 30 ºC 30,5 ºC 30,5 ºC 31 ºC

Increment de la temperatura de la cartolina en fun ció dels colors i el temps

25272931333537394143454749

0 5 10 15

temps [min]

tem

pera

tura

[ºC

]

BlancNegre



Conclusions La hipòtesi és certa. Per tant, podem afirmar que el color de la cartolina influeix en l’absorció de radiació lluminosa, de manera que després d’un temps d’exposició a la llum, la cartolina negra s’ha escalfat més que la blanca

4.1.2 Experiment 2

Hipòtesi Possiblement el vidre revestit de cartolina s’escalfa diferentment en funció del color de la cartolina. Deducció: Suposant que aquesta hipòtesi sigui certa, si posem dos pots de vidre recoberts amb cartolines negra i blanca respectivament i mesurem la temperatura del vidre passat un temps d’exposició a la llum, haurem d’observar que el folrat de negre assolirà una temperatura més elevada que el recobert de blanc.


- V. independent: Vidre recobert de cartolines de diferents colors - V. dependent: Temperatura que assoleix el vidre


- Vidre recobert de cartolina blanca (simula el color de la neu i les glaceres) - Vidre recobert de cartolina negra (simula el color de roques i asfalt)

Controls de l’experiment

- Tractament que farà de blanc o patró: Color blanc - Variables a controlar: Mateix gruix de cartolina, mateixa marca de cartolina,

mateix tipus de termòmetre, mateixes condicions del lloc (o similar), mateixa llum que s’aplica, temps d’observació.

Farem lectures cada 5 minuts durant 35 minuts

Material necessari

Material d’estudi Estris - 2 pots de vidre (amb un forat a la tapa) recoberts de cartolines de colors:

- Negre - Blanc

- 2 termòmetres digitals - Tisores i celo (per recobrir els

pots) - Plastilina - Cronòmetre



Procediment

- Recobrim els dos pots amb les cartolines blanca i negra respectivament amb l’ajuda de les tisores i el celo.

- Posem plastilina al voltant del forat de la tapa dels pots per subjectar i ajustar el termòmetre, evitant el pas de l’aire una vegada tancat el pot.

- Encenem els dos termòmetres i comprovem que marquin la mateixa temperatura inicial.

- Col·loquem un termòmetre a cada pot de forma que el sensor del termòmetre toqui el vidre, i el subjectem bé amb la plastilina.

- Posem en marxa el cronòmetre i cada 5 minuts anirem observant i anotant els resultats en una taula preparada prèviament.

Resultats

Anàlisi dels resultats Com es pot veure, hi ha una molt clara diferència entre els valors assolits de temperatura en el recipient de color negre i de color blanc. L’increment de temperatura final en el vidre del pot blanc ha estat de 7 ºC, mentre que en el pot negre ha estat de 14,4 ºC. Per tant, en 35 minuts veiem una diferència de temperatura de 7,4 ºC (el vidre del pot negre ha pujat més del doble la temperatura que el del pot blanc).

Temps (min) 0 5 10 15 20 25 30 35

Blanc 31,6 ºC 33,6 ºC 35,3 ºC 36,2 ºC 37,1 ºC 37,8 ºC 38,4 ºC 38,6 ºC Negre 31,6 ºC 34,3 ºC 37,3 ºC 40,2 ºC 42 ºC 44,6 ºC 45,2 ºC 46 ºC

Increment de la temperatura del vidre en funció de ls colors i del temps

25272931333537394143454749

0 10 20 30 40

temps [min]

tem

pera

tura

[ºC

]

BlancNegre



Conclusions La hipòtesi és certa. El vidre del pot recobert amb el color negre, ha assolit una temperatura més elevada que el vidre de color blanc. Per tant, podem afirmar que el color influeix en l’absorció de radiació lluminosa, de manera que el negre absorbeix més radiació que el blanc, ja que és més fosc.

4.1.3 Experiment 3

Hipòtesi Possiblement l’aire en contacte amb un vidre recobert de cartolina negra s’escalfarà més que l’aire en contacte amb un vidre recobert de color blanc. Deducció: Suposant que aquesta hipòtesi sigui certa, si mesurem la temperatura de l’aire de dos pots de vidre, recoberts amb cartolines negra i blanca respectivament, després d’un temps d’exposició a la llum haurem d’observar que el del pot negre s’haurà escalfat més que el del pot blanc.


- V. independent: Color de la cartolina que revesteix el pot de vidre - V. dependent: Temperatura que assoleix l’aire del pot


- Color blanc (simula el color de la neu i les glaceres) - Color negre (simula el color de roques i asfalt)




Farem lectures cada 5 minuts durant 35 minuts. Material necessari

Material d’estudi Estris - Aire dels 2 pots de vidre recoberts de cartolines de colors:

- Negre - Blanc





Procediment

- Recobrim els dos pots amb les cartolines blanca i negra, respectivament amb l’ajut de les tisores i el celo.


- Encenem els dos termòmetres i comprovem que marquin la mateixa temperatura inicial.

- Col·loquem un termòmetre a cada pot de forma que el sensor del termòmetre no toqui el vidre, i el subjectem bé amb la plastilina.

- Posem en marxa el cronòmetre i cada 5 minuts anirem observant i anotant els resultats en una taula preparada prèviament

Resultats

Temps (min) 0 5 10 15 20 25 Blanc 28,6 ºC 31,8 ºC 32,3 ºC 34 ºC 33,3 ºC 33,2 ºC Negre 28,6 ºC 33,2 ºC 33,6 ºC 35,5 ºC 35,6 ºC 35,3 ºC

Anàlisi dels resultats En aquest experiment observem que en 25 minuts d’exposició a la llum, l’increment de temperatura de l’aire contingut en el pot blanc ha estat de 4,6 ºC, mentre que en el del negre ha estat de 6’7 ºC. Per tant, veiem una diferència d’ increment de temperatura entre els dos pots d’1,9 ºC en aquest temps.

Increment de la temperatura de l'aire en funció de ls colors i del temps

25272931333537394143454749

0 5 10 15 20 25 30

temps [min]

tem

pera

tura

[ºC

]

BlancNegre



Conclusions Com esperàvem, la hipòtesi s’ha confirmat. L’aire en contacte amb el vidre recobert de cartolina negra ha assolit uns valors majors de temperatura després d’un temps d’exposició a la llum que si el revestiment és de color blanc.

4.2 Experiments de simulació Objectiu: Comprovar que l’aire en contacte amb superfícies de diferents colors s’escalfarà i assolirà diferents temperatures en funció del color d’aquesta superfície. Com més fosc sigui el color de la superfície major temperatura adquirirà l’aire en contacte amb ella.

4.2.1 Experiment 4

Hipòtesi Possiblement, com més fosc sigui el color d’una superfície, més s’escalfarà l’aire en contacte amb ella i assolirà una temperatura més elevada. Deducció: Suposant que aquesta hipòtesi sigui certa, si mesurem la temperatura de l’aire de tres pots, recoberts amb cartolines més clares o més fosques (negra, marró clar i blanca), després d’un temps d’exposició a la llum haurem d’observar que l’aire s’escalfa més com més fosc és el color.




- Color blanc (simula el color de la neu i les glaceres) - Color marró clar (simula el color de molts deserts) - Color negre (simula el color d’algunes roques i asfalt)




Farem lectures cada 5 minuts durant 35 minuts



Material necessari


- Negre - Marró clar - Blanc



Procediment

- Recobrim els tres pots amb les cartolines blanca, marró i negra respectivament amb l’ajut de les tisores i el celo.


- Encenem els tres termòmetres i comprovem que marquin la mateixa temperatura inicial.

- Col·loquem un termòmetre a cada pot de forma que el sensor del termòmetre no toqui el vidre i el subjectem bé amb la plastilina.

- Posem en marxa el cronòmetre i cada 5 minuts anirem observant i anotant els resultats en una taula preparada prèviament.

Resultats

Anàlisi dels resultats En 35 minuts d’exposició a la llum solar l’increment de temperatura de l’aire en el pot blanc ha estat de 7,5 ºC, mentre que en el marró ha estat de 9,4 ºC i en el negre ha estat de 13,3 ºC. Per tant, veiem una diferència de temperatura assolida de 5,8 ºC entre l’aire dels pots de colors negre i blanc, de 1,9 ºC entre el del marró clar i el blanc, i de 3,9 ºC entre el del negre i el marró clar.

Temps (min) 0 5 10 15 20 25 30 35

Blanc 31,3 ºC 34,1 ºC 35,5 ºC 36,5 ºC 37,3 ºC 37,9 ºC 38,4 ºC 38,8 ºC Negre 31,3 ºC 34,7 ºC 37,7 ºC 40 ºC 41,9 ºC 43,3 ºC 44 ºC 44,6 ºC Marró 31,3 ºC 35,1 ºC 36,5 ºC 37,9 ºC 39 ºC 39,9 ºC 40,3 ºC 40,7 ºC



Conclusions La hipòtesi formulada és correcta: com més fos és el color de la superfície més s’escalfa l’aire que està en contacte amb ella. De manera que l’aire en contacte amb una superfície negra ha absorbit més radiació que el que està en contacte amb una superfície marró, i aquest més que el que està en contacte amb una superfície blanca.

4.2.2 Experiment 5

Hipòtesi Possiblement, les superfícies de color blau i verd suposen un escalfament de l’aire en contacte amb elles superior al de l’aire en contacte amb una superfície blanca. Deducció: Suposant que aquesta hipòtesi sigui certa, si mesurem la temperatura de l’aire de tres pots, recoberts amb cartolines blava, verda i blanca respectivament, després d’un temps d’exposició a la llum haurem d’observar que el dels pots blau i verd s’haurà escalfat més que el del pot blanc.




252729313335373941434547

0 5 10 15 20 25 30 35 40

temps [min]

tem

pera

tura

[ºC

]

BlancNegreMarró




- Color blanc (simula el color de la neu i les glaceres) - Color verd (simula el color dels boscos) - Color blau (simula el color del mar un dia clar a plena llum)






- Blau - Verd - Blanc



Procediment

- Recobrim els tres pots amb les cartolines blava, verda i blanca respectivament amb l’ajut de les tisores i el celo.


- Encenem els tres termòmetres i comprovem que marquin la mateixa temperatura inicial.

- Col·loquem un termòmetre a cada pot de forma que el sensor del termòmetre no toqui el vidre, i el subjectem bé amb la plastilina.




Resultats

Anàlisi dels resultats Els resultats observats amb el color verd i blau són molt similars, però amb uns valors clarament superiors als de l’aire del pot de color blanc. Passats 35 minuts d’exposició a la llum solar, l’increment total de temperatura en l’aire del pot blanc ha estat de 11,2 ºC, mentre que en el verd ha estat de 15,6 ºC i en el blau ha estat de 15,4 ºC. Per tant, veiem una diferència d’increment de temperatura de 4,4 º C entre l’aire dels pots de colors verd i blanc, i de 4,2 ºC entre el blau i el blanc, i 0,2 ºC entre el verd i blau.

Conclusions La hipòtesi formulada és certa. Per tant podem afirmar que els colors blau i verd provoquen un escalfament major de l’aire que el color blanc. A més hem pogut observar que el blau i el verd es comporten d’una manera molt semblant pel que fa a l’escalfament de l’aire que hi està en contacte.

Temps (min) 0 5 10 15 20 25 30 35

Blanc 29,7 ºC 32,5 ºC 34,5 ºC 36,1 ºC 37,7 ºC 39,1 ºC 40,2 ºC 40,9 ºC Verd 29,7 ºC 33,7 ºC 36,5 ºC 39 ºC 41,1 ºC 43 ºC 44,3 ºC 45,3 ºC Blau 29,7 ºC 34 ºC 36,8 ºC 39,2 ºC 41,3 ºC 43,1 ºC 44,2 ºC 45,1 ºC


25272931333537394143454749

0 5 10 15 20 25 30 35 40

temps [min]

tem

pera

tura

[ºC

]

BlancVerdBlau



4.2.3. Experiment 6

Hipòtesi Possiblement, el color blau d’una superfície suposa un escalfament de l’aire en contacte amb ella inferior al de l’aire en contacte amb una superfície de color negre però superior al de l’aire en contacte amb una superfície de color blanc o marró clar . Deducció: Suposant que aquesta hipòtesi sigui certa, si mesurem la temperatura de l’aire de quatre pots, recoberts amb cartolines negra, marró clar, blava i blanca respectivament, després d’un temps d’exposició a la llum, haurem d’observar que l’aire s’escalfa més com més fosc és el color.




- Color blanc (simula el color de la neu i les glaceres) - Color marró clar (simula el color de molts deserts) - Clor blau (simula el color del mar un dia clar) - Color negre (simula el color d’algunes roques i asfalt)






- Negre - Blau - Marró clar - Blanc





Procediment

- Recobrim els quatre pots amb les cartolines blanca, marró, blava i negra respectivament amb l’ajut de les tisores i el celo.


- Encenem els quatre termòmetres i comprovem que marquin la mateixa temperatura inicial.

- Col·loquem un termòmetre a cada pot de forma que el sensor del termòmetre no toqui el vidre i el subjectem bé amb la plastilina.


Resultats

Anàlisi dels resultats En 35 minuts d’exposició a la llum solar, l’increment de temperatura en l’aire del pot blanc ha estat de 10,4 ºC, mentre que en el del negre ha estat de 18,8 ºC, en el del blau ha estat de 17,5 ºC i en el del marró clar de 15,9 ºC. Per tant, veiem una diferència d’increment de temperatura de l’aire en contacte amb els diferents colors respecte al del blanc: de 8,4 ºC en el negre, de 7,1 ºC en el blau i de 5,5 ºC en el marró clar.

Temps (min) 0 5 10 15 20 25 30 35

Blanc 28,7 ºC 33 ºC 35,3 ºC 36,9 ºC 37,8 ºC 38,3 ºC 38,8 ºC 39,1 ºC Negre 28,7 ºC 33,3 ºC 37,9 ºC 41,8 ºC 44,1 ºC 45,5 ºC 46,9 ºC 47,5 ºC Blau 28,7 ºC 33,5 ºC 37,6 ºC 41 ºC 43,3 ºC 44,5 ºC 45,7 ºC 46,2 ºC Marró 28,7 ºC 33,6 ºC 37,3 ºC 40,1 ºC 42,0 ºC 43,2 ºC 44,2 ºC 44,6 ºC


25272931333537394143454749

0 10 20 30 40

temps [min]

tem

pera

tura

[ºC

]

BlancNegreBlauMarró



Conclusions La hipòtesi és certa. Per tant podem afirmar que després d’un temps d’incidir la llum solar sobre una superfície blava, aquesta provoca més escalfament de l’aire en contacte amb ella que si la superfície és blanca o marró clar, però menys que si és negra. 4

4.3. Conclusions de la recerca experimental

- Els resultats dels 3 experiments preparatoris (1,2,3) han fet possible la utilització dels pots de vidre recoberts de cartolines de colors per fer els experiments de simulació (4,5,6), és a dir, l’estudi concret de l’escalfament de l’aire en contacte amb superfícies de diferents colors.

- Els resultats dels experiments de simulació (experiments 4, 5 i 6) donen resposta

al problema plantejat en aquesta recerca experimental: com més fosc és el color d’una superfície (baix albedo) més s’escalfarà l’aire que està en contacte amb ella i per tant aquest assolirà una major temperatura. En concret els colors estudiats han provocat un escalfament diferent, que de menor a major és el següent : blanc, marró clar, verd i blau (d’efecte molt semblant) i negre.

Cal tenir present, però, que caldria repetir alguns d’aquests experiments utilitzant diverses rèpliques per tal de validar aquestes conclusions.



5. Conclusions generals Durant gran part de l’estiu i els primers mesos del curs de segon he fet un treball intens. La part teòrica ha estat força laboriosa i ho ha estat també aconseguir fer els 6 experiments de forma acurada sense l’ajut de cap company. Però els resultats que anava trobant eren molt gratificants i anaven repetint insistentment el mateix missatge, les mateixes conclusions: com més fosc és el color d’una superfície, més s’escalfa l’aire que està en contacte amb ella després d’un temps d’exposició a la llum. M’hauria agradat repetir alguns experiments amb més rèpliques per a cada tractament però no ha estat possible. De tota manera, m’he quedat sorprès que amb uns mitjans ben senzills, com són fonamentalment uns pots de vidre amb tapa i unes cartolines de colors, pogués simular i comprovar un del fets que tan poden influir en l’Escalfament Global de la Terra: els canvis en els colors de la superfície terrestre poden reforçar o disminuir aquest efecte. Mai m’hauria pogut imaginar que els colors de la Terra, poguessin influir en el Canvi Climàtic. Per això és tant important preservar, per exemple, la massa de gel de Grenlàndia, ja que, extrapolant els resultats de la meva experimentació, si aquesta disminueix o arriba a desaparèixer quedaran al descobert superfícies de colors més foscos, cosa que de retruc augmentaria l’Escalfament Global.

Per altra banda i no menys important, fer aquest treball m’ha permès també:

- Gaudir del que anava aprenent.

- Aprendre moltíssimes coses noves, que mai m’hauria esperat, com que el Canvi Climàtic sigui un tema tan complex, o l’existència de l’efecte albedo i la seva influència.

- Conèixer com funcionen i quina importància tenen per a la nostra vida quotidiana

algunes de les institucions científiques i administratives del nostre país, com ara l’AEMET (Agencia Estatal de Meteorologia).

Penso que haver anat a la AEMET, i poder veure totes les instal·lacions ha estat una visita fonamental per a entendre la importància del seu treball en la nostra vida diària

- Aprendre i practicar el treball experimental amb una metodologia acurada, vivint

alhora les dificultats que això suposa a la realitat.

- Fer-me conscient que el Canvi Climàtic és una realitat i refermar-me en la necessitat d’actuar de manera activa a favor del medi ambient.

Fer aquest treball de recerca ha significat, per a mi, afegir un granet de sorra per al medi ambient.

En definitiva, m’agradaria fer veure a tot aquell qui es llegeixi el meu treball, que si volem un futur per als nostres fills, i les posteriors generacions, hem de cuidar el nostre



hàbitat, la Terra. M’agradaria, també, fomentar la participació en projectes com el de l’Agenda 21 Escolar del nostre centre, o en associacions ecològiques com la WWF o Greenpeace. El destí de la Terra, és a les nostres mans!



6. Agraïments Vull agrair el suport de totes aquestes persones, ja que la seva col·laboració ha estat molt important en el desenvolupament d’aquest treball que significa tant per a mi.

- A la Isabel Matías per haver acceptat ser la tutora d’aquest treball, per l’excel·lent direcció, pels seus consells i recomanacions que han estat motiu d’estímul constant.

- A la Conxita Soler per la seva implicació i col·laboració en el treball. - Al David Nicolás i al Pau Escribà de l’Agència Estatal de Meteorologia

(AEMET) a la Delegació de Catalunya, per haver-me cedit informació meteorològica i mediambiental.

- A la Laia Mora per la seva col·laboració en el treball.

- A la meva família per tot el seu suport i estima.

Gràcies a tots vosaltres

Arnau Llurba García

Barcelona, 1 de novembre de 2011



7. Bibliografia

7.1 Llibres JANSÁ, J.M. Curso de Climatología. Madrid: Instituto Nacional de Meteorología, 1969 BALAIRÓN I. El campo de las Ciencias y las Artes: El cambio climático. Madrid: Servicio de Estudios BBVA, 2000. CATALÀ, J. Diccionario de meteorología. 1a edició. Madrid: Alhambra, 1986 SIGRÓ, J.; BRUNET, M.; AGUILAR E. El Cambio Climático Regional y sus impactos. Tarragona: Publicaciones de la Asociación Española de Climatología (AEC), 2008 IPCC. Cambio Climático: Evaluación científica del IPCC. Grupo de trabajo sobre la Evaluación Científica del IPCC, 1990 ELÍAS, C.; JIMÉNEZ, J.J.; MONTÓN, J.A.; MUÑOZ, P.J.; PRIETO, J.; SERRANO, F. Ciencias para el Mundo Contemporáneo. Mc Graw Hill LÓPEZ, A.; ALSINA, J.; RIGOLA, M.; GORT, L.; AMORÓS M. Ciències per al Món Contemporani. Mc Graw Hill BATTAN, L. El tiempo atmosférico. Barcelona: Omega, 1976 FUNDACIÓN ESPAÑOLA PARA LA CIENCIA Y LA TECNOLOGÍA. Meteorología y Climatología.

7.2 Adreces web Agència Estatal de Meteorologia (AEMET). Servei Meteorològic [en línia]. Disponible des d’Internet a : <http://www.aemet.es/es/portada> Grup Intergovernamental d'Experts sobre el Canvi Climàtic (IPPC). Informes i publicacions contra el Canvi Climàtic. [en línia]. Disponible des d’Internet a : <http://www.ipcc.ch> Meteocat. Servei Meteorològic [en línia]. Disponible des d’Internet a : <www.meteo.cat> Vaquer, O. Iuri Aleksèievitx Gagarin. Disponible des d’Internet a : <http://oriolvaquer.blogspot.com/2006/04/veig-la-terra-s-tant-bonica.html> Ecologistes en acció. Publicacions contra el Canvi Climàtic. [en línia] Disponible des d’Internet a: <http://www.ecologistasenaccion.org/> Organització Europea de Recerca Nuclear (CERN). Creació de núvols artificials [en línia]. Disponible des d’Internet a : <http://press.web.cern.ch/press/PressReleases/Releases2011/PR15.11E.html>



Agència Europea del Medi Ambient (EEA). Gràfics i dades de Canvi Climàtic[en línia]. Disponible des d’Internet a: <http://www.eea.europa.eu/> El Mundo. Traductor [en línia]. Disponible des d’Internet a : < http://www.elmundo.es/traductor/> Softcatalà. Traductor (català-castellà) [en línia]. Disponible des d’Internet a : < http://www.softcatala.org/traductor> Departament de Medi Ambient de la Generalitat de Catalunya. Canvi Climàtic [en línia]. Disponible des d’Internet a : <http://www20.gencat.cat/portal/site/canviclimatic?newLang=ca_ES> Consumer Eroski. Nova llei de plaques solars [en línia]. Disponible des d’Internet a : <http://www.consumer.es/web/es/medio_ambiente/2004/10/21/110646.php> García, C. Biomassa forestal i embornals de CO2. [en línia]. Disponible des d’Internet a : <http://obrasocial.caixacatalunya.cat/osocial/idiomes/1/fitxers/medi_ambient/canvi_climatic/media/docs/fullpresentation_CarlesGracia.pdf> Fernández, M. Salvem la Terra, l’efecte hivernacle [en línia]. Disponible des d’Internet a : <http://www.xtec.net/~mferna99/projecte/index.htm> Col·legi Oficial de Doctors i Llicenciats en Filosofia i Lletres i en Ciències de Catalunya (CDL). El Canvi Climàtic, unitat didàctica [en línia]. Disponible des d’Internet a: <http://cdl.cat/images/pdfs/UD_canvi_climatic.pdf> Maig 2009 Simó, R. Mar de Núvols. Oceans, aerosols, núvols i Canvi Climàtic [en línia]. Disponible des d’Internet a: <http://www.scn-mm.cat/atzavara/pdfs/atz16053.pdf> Ministeri d’Educació d’Espanya. L’energia eòlica [en línia]. Disponible des d’Internet a: <http://recursostic.educacion.es/ciencias/biosfera/web/alumno/3ESO/Agentes_1/inveseol.htm> Equip de meteoròlegs de TV3. Espai Terra [en línia] Disponible des d’Internet a: <http://www.tv3.cat/pprogrames/espaiterra/estSeccio.jsp> Wordpress. L’energia mareomotriu [en línia]. Disponible des d’Internet a: <http://energieseric.wordpress.com/energia/energies-renovables/energia-mareotriu/> Fundació Ersília i Departament de Medi Ambient i Habitatge de la Generalitat de Catalunya. El Canvi Climàtic. [en línia] Disponible des d’Internet a: <http://www.ersilia.org/canvi_climatic/> Álvarez, M. El color y el calor [en línia]. Disponible des d’Internet a: <http://www.cubasolar.cu/biblioteca/energia/Energia17/HTML/articulo08.htm>



Greenpeace i Ministeri de Medi Ambient d’Espanya. El Canvi Climàtic, pràctica de laboratori [en línia]. Disponible des d’Internet a: <http://www.solarizate.org/pdf/catalan/fichasalumnos/FICHA8.pdf> Energiasolar.com. Normativa de panells solars [en línia] Disponible des d’Internet a: <http://www.energiasolar.ws/usos/normativa-paneles-solares.html> Aymerich, M.; Bonavida, N.; Fornós, M,: Gimenez, M.; Miralles, T.; Oraà, C.; Querol, M.; Subirats, M. Classificació de núvols [en línia] Disponible des d’Internet a: <http://www.xtec.es/centres/e3004438/meteo/nuvols.htm> 1999. Cassany, T. El medi ambient [en línia]. Disponible des d’Internet a: <http://cassany.cat/CTMA/ctma01_2.html#anchor215466> Associació nacional de mestres de Ciències de la Terra. Evidències del Canvi Climàtic. [en línia]. Disponible des d’Internet a: <http://www.windows2universe.org/earth/climate/cli_effects.html&lang=sp> Framework Convention on Climate Change (UNFCCC). (Convenció Marc Sobre el Canvi Climàtic (CMNUCC)). El Protocol de Kyoto i la seva aplicació [en línia]. Disponible des d’Internet a : <http://unfccc.int/2860.php>

7.3 Audiovisuals i articles Quèquicom (TV3, Televisió de Catalunya). L’efecte hivernacle i el Canvi Climàtic [en línia] Disponible des d’Internet a: <http://blogs.tv3.cat/quequicom.php?itemid=31984> Ferrado, M. L. «Fabricants de núvols ». Núvols de laboratori. [Barcelona: Diari Ara Estiu] Núm 268 (Agost 2011) p. 4-5.

Documents

Treball de Recerca - Influeixen els colors de la Terra en ... · Treball de Recerca 1 Arnau Llurba García Introducció Una de les parts més positives de fer un treball de recerca