La impredecible sensibilidad del clima

Son muchos los equipos de científicos que compiten incansablemente para obtener un dato que parece vital para preparar la lucha contra el calentamiento global: ¿cuánto subirá la temperatura media global si doblamos la concentración de CO2 en la atmósfera? Lo que estos científicos no se imaginan es que esta búsqueda ya no tiene sentido.

Esto es lo que Gerard H. Roe y Marcia B. Baker, dos científicos de la universidad de Whashington, en Seattle, afirman en su último artículo aparecido en la revista Science [1].

La sensibilidad del clima es una métrica muy usada en las investigaciones climatológicas. Esta se define cómo la diferencia de temperatura entre el clima actual y el clima que habría después de la estabilización del sistema al duplicar la concentración de CO2 en la atmósfera. Esta métrica no es una previsión, porqué la estabilización del sistema se produciría en un tiempo infinitamente largo. Según el último informe del IPCC, el panel intergubernamental establecido por Naciones Unidas para estudiar el cambio climático, la sensibilidad del clima se encuentra, probablemente, en un rango entre 2 y 4.5 °C, pero hay que tomar con cuidado este dato ya que es muy difícil establecer el límite superior del rango.

En general, se ha argumentado que esta dificultad tiene diversas causas, tales como las incertidumbres en la comprensión de los procesos físicos individuales (por ejemplo, aquellos relacionados con las nubes), las interacciones complejas entre los procesos o la naturaleza turbulenta de la atmósfera.

Pero Roe y Baker muestran que el problema es de naturaleza más fundamental. Muestran, que la dificultad en estimar el límite superior de la sensibilidad del clima radica en que las pequeñas incertidumbres en las retroacciones (feedbacks) provocan que la incertidumbre en la sensibilidad se vea amplificada siguiendo una distribución asimétrica como la de la figura (eje vertical).

Intentar reducir las incertidumbres en las grandes retroacciones no es suficiente, ya que, en la escala de tiempo implicada, las pequeñas incertidumbres se reforzarán lo suficiente como para hacer que el esfuerzo sea en vano. Así, es el propio funcionamiento del sistema lo que nos impide conocer bien la sensibilidad del clima; no solamente nuestra ignorancia. En consecuencia, los avances en el conocimiento del funcionamiento del sistema climático no se traducirán en una reducción de la incertidumbre sobre la sensibilidad del clima.

Lo interesante es preguntarse en qué se traduce esto a la hora de tomar decisiones sobre las emisiones de carbono. Hemos visto que, a largo término, no es posible conocer si el aumento de temperatura provocado por una duplicación de la concentración de carbono será, por ejemplo, de 4 o de 6 °C. La consecuencia es que, con esta información, parece difícil justificar una decisión que podría conllevar consecuencias económicas importantes.

Es por ello que, en otro artículo [2] publicado en el mismo número de Science, Myles R. Allen y David J. Frame, de la Universidad de Oxford, proponen mirar el problema de otra manera: En lugar de preguntarse cuál será el impacto sobre la temperatura de una duplicación de la concentración de CO2 en un tiempo infinitamente lejano (la sensibilidad), sería mejor indagar cual sería la concentración necesaria para que la temperatura subiera, por ejemplo, 2°C. Los autores argumentan que tal estrategia no padecería los problemas de incertidumbre que tiene la sensibilidad.

Este nuevo punto de vista permitiría establecer una política de toma de decisiones adaptativa. En lugar de fijar, ahora mismo y para siempre, un objetivo de concentración de carbono atmosférico, el cual tendría consecuencias inciertas sobre la temperatura, fijaríamos un objetivo de cambio de temperatura e iríamos adaptando las emisiones en función del impacto sobre la temperatura que estas hayan tenido en el pasado.

Pero, no es el detalle de los desarrollos matemáticos lo que más nos interesa. Lo importante es que una métrica que ha jugado un rol muy importante en el debate científico (la sensibilidad), no tiene sentido a la hora de tomar decisiones. Los científicos operan en un marco conceptual muy diferente del marco del decision maker. Por esta razón, es importante que toda persona que tenga que tomar decisiones que puedan tener algún impacto sobre el clima, esté bien informada sobre el proceso científico. Es esta labor de información, uno de los objetivos principales TemaTerra.

[1] Gerard H. Roe and Marcia B. Baker, “Why Is Climate Sensitivity So Unpredictable?,” Science 318, no. 5850 (October 26, 2007). [pdf]

[2] Myles R. Allen and David J. Frame, “ATMOSPHERE: Call Off the Quest,” Science 318, no. 5850 (October 26, 2007),

Viajando a Terra Incognita

Mucho se ha escrito y se escribe sobre el cambio climático en multitud de lugares, pero poco se comenta sobre números. ¿Aumentan o disminuyen las emisiones? ¿Que parte de estas quedan en la atmósfera? ¿Qué rol juegan el océano y la biosfera continental? ¿Hacia dónde viajamos?.

La evolución de la concentración de carbono (C) en la atmósfera depende del equilibrio entre las emisiones de origen humano y la capacidad que tienen la biosfera continental (la vegetación terrestre) y los océanos de absorber o emitir carbono. Las emisiones de carbono dependen de la actividad económica y de la cantidad de carbono que se necesita emitir para mantener esta actividad. La capacidad de los océanos y de la biosfera continental para absorber o emitir carbono depende de factores humanos, por ejemplo el cambio de los usos de los suelos, y de factures naturales: variabilidad propia del sistema, retroacciones, etc.

¿Cual es el estado actual de todos estos procesos? La realidad es que, segun un artículo [1] publicado la semana pasada en los Proceedings of the National Academy of Sciences , en los últimos años ha habido cambios importantes, por un lado las emisiones siguen aumentando año tras año, siendo el ritmo cada vez más fuerte, por el otro, la capacidad del sistema climático para eliminar este carbono de la atmósfera ha disminuido.

En el año 2006, la concentración de carbono atmosférico era de 381 ppm (partes por millón), al inicio de la revolución industrial era de 280 ppm. Lo preocupante es que el ritmo de aumentación de las emisiones está también aumentado, siendo el de 2006, el mas fuerte desde el año en que se empezaron a tomar medidas (1959). Así, tenemos las concentraciones de carbono más altas de los últimos 650.000 años (y probablemente de los últimos 20 millones de años) y seguramente nunca hemos emitido tanto carbono como en 2006.

Veamos a que se deben estos aumentos.

En primer lugar, la actividad económica se ha intensificado, en segundo lugar, estamos emitiendo más carbono por unidad de actividad económica que en los tres decenios que van de el año 70 hasta el año 2000. Este dato es preocupante: a escala planetaria, nuestra dependencia del carbono va en aumento, lo que indica que los esfuerzos actuales no están dando frutos.

Otro dato preocupante es que el planeta está eliminando menos carbono de la atmósfera que antes. Durante el período que va del año 2000 hasta el 2006 la proporción de carbono emitido que quedó en la atmósfera fue del 45%, el resto fue absorbido por el océano (24%) y por las superficies continentales (30%), pero la parte de carbono absorbida por los sumideros naturales está disminuyendo a un ritmo de un 0.25% por año, lo que resulta en que un 35% del aumento de las emisiones entre los años 1970-1999 y 2000-2006 fue causado por la disminución de la eficiencia de estos sumideros.

Sabemos que el aumento de la concentración de carbono en la atmósfera es uno de los motores de cambio del clima (no es el único). Sin duda, este cambio tendrá consecuencias económicas, las cuales desconocemos en la actualidad. Con el aumento actual de la concentración de carbono en la atmósfera aceleramos el viaje hacia terreno desconocido. Abrochense el cinturón, pongan los asientos en posición vertical y mantengan la mesa plegada. Buen viaje.

1. Josep G. Canadell et al., “Contributions to accelerating atmospheric CO2 growth from economic activity, carbon intensity, and efficiency of natural sinks,” Proceedings of the National Academy of Sciences (October 25, 2007): 0702737104, http://www.pnas.org/cgi/content/abstract/0702737104v1.

Interesante artículo sobre el clima en "Investigación y Ciencia"

El número de este mes de la revista "Investigación y Ciencia" contiene un interesante artículo en el cual se resumen los principales puntos del último informe del Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático.

Retroacciones

Retroacción, feedback en inglés, es una palabra que conviene tener a mano a la hora de intentar comprender porqué es tan difícil evaluar el impacto que tendrá cualquier acción externa sobre el sistema climático. Cuando uno empieza a indagar, siempre tiene la sensación de que algo se le escapa de las manos, siempre hay alguna cadena de acontecimientos, que se activa de manera inesperada.

Un ejemplo típico para explicar el rol de las retroacciones, es el del la interacción entre el albedo (la porción de energía recibida que es reflejada por la superficie de la Tierra) y los hielos árticos. El hielo, al ser blanco, refleja una parte importante de la luz solar que recibe. Esta energía reflejada no contribuye al sistema. Así, si por alguna razón, subiera la temperatura de la atmósfera cercana a la superficie del océano, parte del hielo polar se fundiría, de manera que más energía solar podría ser absorbida por el mar. Esto contribuiría a la subida de la temperatura que, a su vez, reforzaría el proceso de fusión del hielo, y así sucesivamente. Esta retroacción, es llamada positiva, porqué que acelera el proceso. También existen otras retroacciones, llamadas negativas, que contribuyen a la estabilidad del sistema.


Este es un ejemplo ideal para los libros de texto, el problema, es que la realidad, va mucho más allá. Un buen ejemplo, es el artículo que un grupo de investigadores del Postdam Institute for Climate Impact Research, publicaron el pasado mes de agosto en el Journal of Climate. En él, los autores describen una inesperada retroacción negativa, es decir, estabilizadora, entre la corriente termohalina y los hielos árticos.


La corriente termohalina juega un rol muy importante en el clima actual, es debido a ella que, a pesar de estar a la misma latitud, dos ciudades como Nueva York y Madrid tienen climas tan diferentes. Esto es así porqué la corriente, una gran cinta transportadora global, transporta energía desde las calientes aguas tropicales hacia Europa. Uno de los motores de la corriente se encuentra en el Atlántico norte, en concreto, es el hundimiento de las aguas frías y saladas en esta región que mantienen la cinta transportadora en marcha. Si, de alguna manera, este mecanismo fuera afectado, el impacto sobre el clima sería serio. De aquí el interés en estudiar en detalle su funcionamiento.


El artículo mencionado desvela el descubrimiento de una retroacción negativa sobre la corriente termohalina. El mecanismo funcionaría de la siguiente manera: la capa de hielo que recubre el océano, actúa como un aislante, evitando que éste pierda energía hacia la atmósfera. Así, en caso de que parte del hielo se fundiera, el océano perdería más energía y se enfriaría, lo que reforzaría la corriente termohalina. Resultado que es bastante esperanzador.


Como podéis ver, todavía se nos escapan unos cuantos detalles sobre el funcionamiento de nuestro clima.