¿Qué sabemos del clima? Investigando los efectos antropogénicos del calentamiento global Understand article

Traducido por: Javier Aseguinolaza Iriondo. En éste, el segundo de dos artículos, el investigador del clima Rasmus Benestad del Instituto Noruego de Meteorología estudia la evidencia de que los humanos están causando el cambio climático.

Está bien demostrado que hay un efecto invernadero natural sobre la Tierra que hace inhabitable el planeta. Entonces, ¿Qué ocurre con el calentamiento global antropogénico (CGA – AGW en inglés)? Después de todo, las variaciones naturales del clima existieron mucho antes de que interviniera el hombre; basta con fijarse en las eras glaciales.

Desde consideraciones teóricas, sería de esperar que la temperatura se incrementara si se detuvieran las pérdidas de calor mientras el aporte de energía fuera constante. Incrementar las concentraciones de gases de efecto invernadero (GEI – GHG en inglés) tiene el mismo efecto que restringir la pérdida de calor, ya que los GEI son transparentes a la luz del sol pero opacos a la luz infrarroja que constituye la pérdida de calor de la Tierra al espacio. Así, un incrementado efecto invernadero trastorna el equilibrio energético de la radiación.

Principalmente, la evidencia empírica para un continuo cambio climático incluye un sistemático incremento de ~30% en los niveles de CO₂ desde un nivel pre-industrial de 280 ppm (la curva negra en la figura muestra niveles de CO₂ desde 1958). No hay duda que el CO₂ procede de fuentes fósiles ya que la proporción de isótopos muestra que el carbono ha estado menos expuesto a los rayos cósmicos de la galaxia (GCR).

Cuando los protones de los GCR colisionan con el nitrógeno-14 (siete protones más 7 neutrones en el núcleo) en el aire, se crea el carbono-14 (en adición a otros isótopos como el berilio-10) a través de una reacción nuclear.

¹⁴N + p → ¹⁴C + n

Esto significa que el carbono con una proporción baja de carbono-14 debe proceder de la profundidad del terreno, fuera del alcance de los rayos cósmicos.

Además, la relación de O₂ a N₂ ha disminuido. Esto es de esperar por el incremento de la combustión de combustibles fósiles, donde el O₂ se combina con C para formar CO₂. Los océanos también se han vuelto más ácidos, provocando un incremento en los niveles de CO₂ tanto en la atmósfera como en los océanos.

Después de todo, el carbón no puede desaparecer de la faz de la tierra espontáneamente – en condiciones normales, se conserva. Por tanto, se espera que la combustión de combustibles fósiles produzca un exceso de CO₂ en algún lugar, atmósfera, océanos o biosfera. La extracción de carbono fósil de las profundidades de la tierra lo traslada de estas reservas escondidas y lo libera en la superficie de la tierra, en la que permanece.

De acuerdo con el Cuarto Informe de Evaluación (AR4) del Panel Intergubernamental de Cambio Climático (IPCC), la temperatura media global, estimada a partir de miles de termómetros individuales esparcidos por todo el globo, ha aumentado en 0.74 ± 0.18 ºC durante los últimos 100 años, y todavía parece aumentar. Algunos estudios basados en satélites han informado también sobre cambios en las características del espectro del calor radiado desde la Tierra, en línea con un incremento del efecto invernadero. Las mediciones a partir de perforaciones bajo la superficie también se pueden usar para deducir cambios de temperatura, y esto también indica que ha habido un calentamiento.

El nivel medio global del mar está aumentando, debido tanto al hecho de que el agua más caliente tiene mayor volumen como a que los glaciares se han fundido. También se ha documentado que la mayoría de los glaciares del mundo se han retraído desde finales del siglo 19. La capa de hielo sobre el mar del Ártico ha disminuido sustancialmente desde que comenzaran las mediciones, y también ha disminuido la extensión de nieve.

Hay también evidencia a partir del ciclo hidrológico: signos de chaparrones más frecuentes e intensos, y cambios en las estadísticas de descarga de los ríos y agua de lluvia.

Informes adicionales sobre respuestas biológicas encajan en la foto de un cambio climático global. Cambios en la línea de arbolado, en la anchura de los anillos de arbolado/densidad, corales, sedimentos en la profundidad submarina y estalagmitas sostienen la evidencia de cómo ha variado el clima en el pasado. Comparado con estos indicadores, el calentamiento actual parece ser excepcional en al menos los últimos 1000 años.

¿Dudas?

Aquellos que discuten la noción de un calentamiento global antropogénico (CGA – AGW en inglés) llamados popularmente escépticos-climáticos, han argumentado que el calentamiento global es una consecuencia de cambios en el sol. Pero mediciones modernas de rayos cósmicos, explosiones solares y otros índices usados para describir el estado del sol sugieren que no se ha vuelto más activo desde los años 50 (ver gráfico).

Las variaciones del comportamiento del sol no excluyen necesariamente la función de los GEI – GHG en el cambio climático. Si nuestro clima fuera sensible a ligeros cambios en el sol, entonces se podría sugerir que a nuestro clima le afectan fácilmente los cambios de equilibrio energético – por tanto, una razón más fuerte para pensar que los cambiasen los GEI – GHG podrían causar un cambio climático global.

Otros factores pueden afectar el equilibrio de la radiación, tales como cambios en la órbita terrestre alrededor del sol, y la actividad solar. Es conocido que los volcanes inyectan partículas en la atmósfera superior bloqueando la luz del sol, y tanto los aerosoles naturales como los antropogénicos pueden tener también un efecto “oscurecedor”, reduciendo la cantidad de energía del sol que alcanza la superficie de la tierra. Los aerosoles también pueden afectar la pérdida de calor de la tierra – el efecto neto depende del tipo de partícula, tamaño, altitud y concentración.

Cambios en la superficie del terreno también pueden jugar un cierto papel al cambiar la forma en que el planeta refleja la luz así como el intercambio de humedad y energía entre la superficie y la atmósfera.

Algunos escépticos sostienen que el calentamiento global es una ilusión debida al efecto de la urbanización. Sin embargo, esto no explica cómo la mayor parte de los océanos del mundo se han calentado tanto a nivel superficial como en las profundidades – donde no hay ciudades. Tampoco explica por qué el mayor calentamiento de todos se ha observado en el Ártico, Alaska y Siberia. Además, la influencia urbana en los registros de temperatura se ha estudiado y tenido en cuenta al estimar la media global.

Otro argumento usado por los escépticos climáticos es que las medidas de temperatura de la atmósfera mediante satélite no muestran el mismo calentamiento que sobre el suelo. Esta discrepancia se debió a errores en el análisis de los datos de satélite; las tendencias en la atmósfera libre se han reconciliado ahora con los datos de superficie.

Otros han argumentado que nuestra atmósfera todavía es opaca a la radiación infrarroja y así saturada, por lo que cualquier CO₂ adicional no tendrá mucho efecto. Sin embargo, sólo hay que mirar a Venus para ver que la atmósfera no se satura tan fácilmente. Esto también se puede mostrar teóricamente. Además, no es solamente el efecto del CO₂ el que importa, ya que hay importantes procesos de retroalimentación los cuales pueden amplificar (tales como el retratamiento del hielo del mar, o humedad del aire) o amortiguar (nubes bajas, por ejemplo) la respuesta a un efecto invernadero cambiante.

Pero, ¿No ha estado siempre cambiando el clima? Hay estudiantes que argumentan que nuestro clima tiene un comportamiento cíclico de forma natural. ¿Cómo podemos saber que el calentamiento actual no es solamente una parte de un ciclo natural, tal como un rebote desde una era de hielo corta?

Podemos deducir de las leyes de la física que la temperatura media no cambia espontáneamente, ya que el calor debe conservarse. En el pasado, algo en particular causó las variaciones, fueran cambios en la órbita solar, composición atmosférica, actividad solar, volcanes o cambios en el terreno. Ninguno de estos factores, excepto por cambios en las concentraciones de GEI – GHG, pueden explicar el actual calentamiento. Incluso cambios del propio sistema, como las oscilaciones del sur El Niño, pueden producir algunas variaciones, pero éstas tienden a ser débiles comparadas con los cambios debido a fuerzas externas. Y sin prestar atención a la causa, siempre hay una explicación física para los cambios, sean externos o internos.

¿Podemos confiar realmente en los modelos climáticos globales (GCM)? Los GCM no son perfectos, pero todavía son la mejor herramienta disponible para hacer proyecciones a futuro. Un GCM puede ser ideado como un rompecabezas, donde la imagen grande emerge de piezas pequeñas colocadas juntas de una manera consistente y organizada. Los GCM incorporan todo lo que conocemos sobre el sistema de clima en términos de leyes físicas y datos empíricos, y aportan una imagen amplia a través de los medios de métodos numéricos utilizados en grandes computadoras. Algunas de las ecuaciones que describen los procesos no se pueden resolver de forma exacta, pero en cualquier caso las aproximaciones aportan una buena representación.

Proyecciones a futuro

Luego, ¿Qué podemos esperar de un AGW? Los hallazgos científicos publicados en revistas científicas sobre el tema se han recogido y estudiado en el informe del IPCC, que después presenta el escenario principal para el futuro.
De acuerdo con el AR4, un AGW muy probablemente llevará en un calentamiento general, con una repercusión más fuerte en el Ártico y sobre los continentes. En el sub-trópico, puede que haya más sequías, pero es de esperar que en latitudes mayores se produzcan más precipitaciones. El informe sugiere que habrá más inundaciones y hambrunas. Puede que se fundan los glaciares, reduciéndose el suministro de agua potable para una gran parte de la población del mundo. Un incremento del nivel del mar afectará a las áreas bajas de las zonas costeras, y en algunas regiones las personas pueden verse forzadas a trasladarse a terrenos más elevados.

La estación de huracanes de 2005 produjo un número de ciclones tropicales sin precedentes – al menos en tiempos modernos – en el Caribe/Atlántico Norte, algunos de los cuales produjeron muchas víctimas y daños severos. ¿Habrá huracanes/tifones más frecuentes o más potentes cuando el mundo esté más caliente? Y ¿Estamos presenciando ahora una nueva tendencia en la actividad de los ciclones tropicales? En el presente, no podemos estar seguros, aunque hay algunas indicaciones de que el potencial de intensidad de tormentas puede subir, y de que ha habido una tendencia alcista en la actividad asociada con los ciclones más intensos sobre zonas recogidas de los océanos.

Ensayos de condensación

Este MERIS (Espectrómetro representativo de media resolución) muestra buena parte de la Europa del noreste, incluyendo áreas de Alemania, Suecia, Polonia y Dinamarca.

Las nubes alargadas alrededor y hacia el este de Dinamarca, particularmente visibles sobre el mar, son de hecho condensaciones alargadas formadas por vapor de agua de los aviones. El número de huellas refleja el alto nivel de tráfico aéreo en los cielos. Se piensa que estas huellas pueden formar cirros (nubes) de alta altitud, las cuales podrían contribuir al calentamiento global.

El trabajo con ESA Data User Element (DUE) actualmente incluye estudios sobre senderos de condensación y cualquier efecto que puedan tener en el cambio climático.

Aspectos sociales

Adicionalmente a los problemas científicos entorno al AGW, hay también claramente aspectos éticos, tales como aquellos asociados a la realidad de que los países ricos soportan la mayor parte de la responsabilidad en el incremento de las emisiones de GHG pero son los menos afectados^w1. Hay también consideraciones energéticas, y la cuestión de si las fuentes de energía renovables pueden reemplazar las fuentes fósiles. Además, las consideraciones económicas y las elecciones políticas que conciernen al cambio climático están estrechamente relacionadas con las opciones energéticas y las emisiones de GHG.

El debate climático puede, en verdad, ser uno de los asuntos más profundos de nuestro tiempo. Sería una pena que el gran público no pudiera participar en este debate por falta de capacidad de comprensión. Así, es importante que en los colegios se enseñe a los estudiantes sobre el cambio climático, y que su información sea precisa y actualizada.

Download

Download this article as a PDF