Cambio climático

Tomado de la página de Francisco Capella - Inteligencia y Libertad

El clima
El clima es el tiempo atmosférico medio a largo plazo (varias décadas) de una región, la descripción estadística (medias, desviaciones, extremos, variabilidad) de parámetros relevantes del estado de la atmósfera (y otros elementos del sistema climático) como la temperatura, presión, humedad, nubosidad, precipitación (lluvia, nieve, granizo, escarcha, rocío), viento, corrientes marinas, frecuencia e intensidad de tormentas, frentes cálidos y fríos. El factor principal del clima de una región es su latitud. Factores secundarios son la posición relativa de masas de tierra y de agua, la altitud, la topografía, los vientos dominantes y las corrientes oceánicas.
El sistema climático es muy complejo. Está formado por la atmósfera, la hidrosfera (agua líquida en la superficie y subterránea: océanos, mares, ríos, lagos, corrientes y pozos subterráneos; corrientes termohalinas debidas a diferencias de temperatura y salinidad del agua), la criosfera (nieve, hielo y permafrost sobre y bajo la superficie de la tierra y el océano; glaciares, capas de hielo y nieve, icebergs), la superficie terrestre (litosfera, la capa superior de la Tierra sólida, continental y oceánica, con movimientos lentos horizontales tectónicos y verticales isostáticos) y la biosfera, y las interacciones entre ellos. La actividad volcánica no se considera parte del sistema climático sino un factor externo.
La biosfera es la parte de la Tierra constituida por todos los ecosistemas (organismos vivos interactuando y su entorno físico) en la atmósfera, sobre la tierra o en los océanos, incluyendo materia orgánica inerte (residuos, materia orgánica del suelo, detritus oceánico).
La atmósfera es el envoltorio gaseoso que rodea la Tierra. Los principales componentes de la atmósfera seca son nitrógeno (N2) y oxígeno (O2), más gases como argón (Ar), helio (He), y gases de efecto invernadero radiativamente activos como el dióxido de carbono (CO2), el metano (CH4), el óxido de dinitrógeno (N2O) y el ozono (O3). La atmósfera contiene también vapor de agua (H2O) radiativamente activo, cuya cantidad es muy variable (humedad), nubes, aerosoles (partículas líquidas y sólidas en suspensión) y polvo. Debido a la gravedad la densidad y la presión de la atmósfera decrecen con la altitud. La atmósfera protege la vida de radiaciones dañinas y residuos cósmicos: la mayor parte de la radiación fuera de la banda visible del espectro electromagnético se refleja de vuelta al espacio o es absorbida por las capas superiores, y los meteoritos pequeños se desintegran por el calor generado por la fricción con el aire.
La atmósfera está estructurada en capas. La troposfera es la capa inferior, desde la superficie hasta unos 10 Km. de altitud (algo menos en los polos, algo más en los trópicos), donde suceden los fenómenos meteorológicos: el aire está constantemente en movimiento, con corrientes horizontales y verticales; en general la temperatura decrece con la altitud (la fuente más importante del calor del aire es el suelo, calentado principalmente por la radiación solar); la condensación y la sublimación producen nubes o niebla, y los cristales de hielo o gotas de agua resultantes pueden caer a la superficie. La tropopausa es el límite entre troposfera y estratosfera. La estratosfera es la región estratificada (la temperatura aumenta con la altura) sobre la troposfera hasta unos 50 Km. de altitud; incluye la capa de ozono que intercepta la mayor parte de la nociva radiación ultravioleta procedente del Sol. Otras capas más externas son la mesosfera, la termosfera (ionosfera) y la exosfera.
Los procesos climáticos interaccionan unos con otros de formas muy complejas. El sistema climático contiene muchos procesos no lineales (no hay una proporcionalidad simple entre causa y efecto), resultando en un comportamiento potencialmente muy complejo. En algunos casos un factor inicial débil puede actuar como disparador o activador de un segundo mecanismo mucho más intenso con grandes efectos sobre el clima. El sistema climático tiene muchos mecanismos de respuesta o realimentación (interacciones entre procesos tales que un proceso inicial provoca cambios en otro proceso que a su vez influyen sobre el proceso original) tanto positivos (amplificación, tienden a intensificar el proceso inicial) como negativos (atenuación, tienden a debilitar el proceso inicial). Los mecanismos de realimentación negativa son estabilizadores del clima, y los mecanismos de realimentación positiva son desestabilizadores del clima. El clima terrestre incluye fenómenos físicos, químicos y biológicos a muy diferentes escalas de tamaño (moléculas, partículas, gotas de agua, patrones de viento y corrientes marinas) y tiempo.
El sistema climático evoluciona en el tiempo por su propia dinámica natural interna y por forzamientos o perturbaciones externas naturales (erupciones volcánicas, variaciones de la radiación recibida del Sol) o artificiales (influencias humanas o antropogénicas como cambios en la composición de la atmósfera y cambios de uso de la tierra). El clima es dinámico y variable en tiempo y espacio a todas las escalas. Los cambios pueden tener diferentes velocidades e intensidades. El cambio climático es una variación estadísticamente significativa del estado medio del clima o de su variabilidad que persiste durante un periodo extenso (décadas o más). La detección del cambio climático implica demostrar que el clima ha cambiado. La atribución de causas del cambio climático implica establecer las causas más probables del cambio con algún nivel de confianza.
El tiempo de respuesta o de ajuste es el tiempo que necesita el sistema climático o alguno de sus componentes para ajustarse y alcanzar un nuevo estado de equilibrio (dinámico y sólo parcialmente estable) después de un forzamiento o perturbación. Los diversos componentes del sistema climático tienen tiempos de respuesta muy diferentes. Para la troposfera es de días o semanas; para la estratosfera de unos pocos meses. Los océanos, debido a la gran capacidad calorífica del agua (capacidad de almacenar calor incrementando muy poco su temperatura) tienen un tiempo de respuesta largo, entre décadas, siglos o incluso milenios. El tiempo de respuesta del sistema fuertemente acoplado formado por la superficie terrestre y la troposfera queda determinado por los océanos y es lento en comparación con la estratosfera. La biosfera puede responder de forma rápida pero también de forma muy lenta.
La variabilidad natural del sistema climático ocurre de forma predominante en patrones espaciotemporales repetitivos pero no perfectamente periódicos (regímenes, oscilaciones o modos) de circulación atmosférica y oceánica e interacciones con la superficie terrestre. La no linealidad del sistema climático hace que este sea potencialmente caótico, difícil de predecir con seguridad; los cambios pueden ser rápidos y abruptos (glaciaciones, desglaciaciones, reorganizaciones de las corrientes marinas) entre varias configuraciones metaestables del sistema climático. El tiempo atmosférico es esencialmente caótico, muy sensible a las condiciones iniciales e imposible de predecir a largo plazo. El clima no es lo mismo que el tiempo atmosférico, es su descripción estadística a largo plazo y puede estudiarse de forma diferente: un tipo de clima puede ser un atractor semiestable en el espacio de estados de los diversos parámetros meteorológicos.
Balance de energía y efecto invernadero
Los tres mecanismos físicos básicos de transmisión de energía son la radiación, la conducción y la convección. La conducción propaga calor entre cuerpos en contacto físico directo mediante colisiones microscópicas entre átomos y moléculas. La convección transmite energía en fluidos (gases y líquidos) mediante el desplazamiento (por gradientes de densidad normalmente debidos a diferencias de temperatura) y posterior mezcla de volúmenes macroscópicos calientes hacia zonas relativamente más frías. En la transmisión del calor entre suelo y aire son importantes los procesos de cambio de estado del agua como evaporación, condensación, congelación y fusión.
La mayor parte de la energía que llega a la superficie de la Tierra procede del Sol en forma de radiación electromagnética (emisión y absorción de fotones, ondas electromagnéticas). La energía que llega a la Tierra por unidad de tiempo y por unidad de superficie y cómo esta es absorbida, dispersada o reflejada depende de cuánta radiación emite el Sol por unidad de tiempo, de la distancia entre el Sol y la Tierra, del paso del sistema solar por zonas de alta o baja concentración de gas o polvo interestelar, y de la orientación del eje de rotación de la Tierra y de su campo magnético con respecto al Sol (para las partículas del viento solar).
La interacción entre la radiación y la materia depende de la frecuencia de la radiación y de las características físicas y químicas de la materia, que puede ser más o menos transparente y opaca. La materia puede simplemente dispersar la radiación (cambiando su dirección de propagación pero no su frecuencia) o absorberla y reemitirla (cambiando su dirección de propagación y su frecuencia, disminuyéndola).
Los diferentes gases y otros componentes de la atmósfera no interaccionan de igual forma con los distintos tipos de radiaciones. El oxígeno y el nitrógeno (moléculas de dos átomos) son transparentes a casi todas las radiaciones. El vapor de agua, dióxido de carbono, metano, óxidos de nitrógeno y otros gases (moléculas de tres o más átomos) son transparentes a las radiaciones ultravioletas y visibles, pero absorben las radiaciones infrarrojas y son responsables del efecto invernadero.
La radiación solar tiene un espectro (distribución en frecuencias) característico que interacciona con los gases atmosféricos de diversas maneras. La radiación que llega a la parte alta de la atmósfera es una mezcla de radiaciones ultravioleta, luz visible y radiación infrarroja. La atmósfera absorbe parte de la radiación solar. Casi toda la radiación ultravioleta y gran parte de la infrarroja son absorbidas por el ozono y otros gases en la parte alta de la atmósfera. El vapor de agua y otros componentes atmosféricos absorben en mayor o menor medida la luz visible e infrarroja. Las nubes absorben un porcentaje alto de radiación, especialmente en la zona del infrarrojo. La energía que llega a la superficie es básicamente radiación infrarroja y luz visible más una pequeña fracción de radiación ultravioleta.
El albedo de la Tierra es su capacidad de reflejar la radiación, de devolverla al espacio sin absorberla. Depende de las nubes, de la existencia de capas de hielo y nieve (los objetos blancos son muchísimo más reflectantes) y de la naturaleza del suelo. Parte de la radiación que llega a la superficie es reflejada directamente, otra parte es absorbida, calentando la superficie o transformándose en otros tipos de energía mediante la fotosíntesis (transforma energía radiativa en energía química).
La absorción de la radiación solar es mayor en las zonas ecuatoriales que en los polos (diferente ángulo de incidencia) y es mayor en la superficie de la Tierra que en la parte alta de la atmósfera. Esto origina diferencias de temperatura y presión que dan lugar a los fenómenos meteorológicos de convección, corrientes atmosféricas y marinas que transportan y redistribuyen la energía del ecuador hacia los polos y desde la superficie hacia arriba; este transporte convectivo de energía hacia zonas con menos cantidad de gases de efecto invernadero (especialmente vapor de agua) facilita la devolución de la energía al espacio. La circulación general es el sistema de movimientos a gran escala de la atmósfera y los océanos que transportan energía y momento como consecuencia del calentamiento diferencial de la Tierra en rotación.
El tipo de radiación que emite un cuerpo depende de su temperatura. La radiación de un cuerpo a elevadas temperaturas como el Sol está formada por ondas de frecuencias altas. La radiación emitida desde la Tierra hacia el exterior, al proceder de un cuerpo mucho más frío, está en forma de ondas de frecuencias más bajas. Los gases responsables del efecto invernadero dejan pasar la radiación de frecuencias altas pero bloquean la radiación de frecuencias bajas.
El efecto invernadero es un mecanismo físico natural que contribuye al calentamiento de la atmósfera terrestre a una temperatura adecuada para la vida al atrapar parte de la energía radiada por la superficie terrestre en forma de radiación infrarroja. Toda la Tierra (superficie sólida, líquida y atmósfera) emite radiación infrarroja que equilibra (en promedio) la radiación solar absorbida. Si no hubiera efecto invernadero la temperatura de la Tierra sería -18ºC. Mediante el efecto invernadero algunos gases absorben y dispersan por la atmósfera, calentándola hasta una temperatura media de 15ºC, parte de la radiación infrarroja emitida por la Tierra. El efecto invernadero no significa que la Tierra emita constantemente hacia el espacio menos energía de la que recibe, en cuyo caso tendería a calentarse indefinidamente; el efecto invernadero retrasa la emisión terrestre de radiación atrapándola temporalmente en la atmósfera.
En una atmósfera sin nubes los principales gases de efecto invernadero son (todas moléculas de tres o más átomos) por orden de importancia (considerando su cantidad y su capacidad de dispersar radiación infrarroja) el vapor de agua, el dióxido de carbono, el metano (producido por flatulencias del ganado, arrozales, vertederos y humedales), los halocarbonos (moléculas artificiales que además atacan la capa de ozono), el ozono y los óxidos de nitrógeno.
El efecto invernadero marginal de cada molécula de gas radiativamente activo es decreciente (cuantas más moléculas haya que bloquean el mismo rango del espectro de radiación menos efecto bloqueador tiene cada unidad adicional): el calentamiento directo (sin efectos de realimentación) decrece logarítmicamente con la concentración del gas. La concentración de vapor de agua (humedad) en la atmósfera es muy variable en el tiempo y en el espacio y tiende a ser mayor en el aire caliente que en el aire frío (a mayor temperatura hay mayor evaporación y el aire es capaz de retener más humedad sin saturarse). La concentración de dióxido de carbono en la atmósfera es muy uniforme en el espacio, la variación temporal es relativamente pequeña frente a la cantidad total, de modo que es un gas bien mezclado: sus efectos son globales, no dependen de dónde se emita a la atmósfera. El incremento de la concentración atmosférica de dióxido de carbono tiene efectos directos mayores en las masas de aire frío y seco de los polos (y en el aire caliente pero seco de los desiertos) que en el aire caliente y húmedo del ecuador, y el calentamiento es en general mayor en invierno y de noche que en el verano y de día.
Un forzamiento radiativo es un factor que influye sobre el balance energético del clima terrestre, alterando la cantidad de energía recibida o emitida. Los forzamientos radiativos positivos tienden a calentar la superficie de la Tierra y la atmósfera inferior; los forzamientos radiativos negativos tienden a enfriarlas. Los principales forzamientos radiativos son el Sol, el albedo terrestre, los gases de efecto invernadero, los aerosoles y las nubes.
Los seres humanos influyen sobre el clima con la agricultura (cambio del uso de la tierra), la actividad industrial (emisiones de gases de efecto invernadero) y las ciudades (efectos de isla urbana y acumulación de calor). El incremento de población está cambiando las relaciones entre áreas de cultivo y bosques, lo cual altera el albedo o coeficiente de reflexión de la superficie terrestre; la construcción de presas, con la consiguiente disminución del flujo de agua dulce al mar, aumenta la salinidad de los mares y altera la circulación de las corrientes marinas.
Carbono y clima
El carbono es un elemento relativamente poco abundante en la naturaleza, pero es el elemento esencial de la vida, está presente en todas las moléculas orgánicas fundamentales: ácidos nucleicos, proteínas, azúcares y lípidos. El dióxido de carbono es imprescindible para la fotosíntesis que posibilita el desarrollo de las plantas. Los animales ingieren carbono al alimentarse de plantas o de otros animales. El dióxido de carbono no es contaminante, ni nocivo para la salud, ni tóxico. Las plantas se desarrollan mucho más y aprovechan mejor el agua en una atmósfera más rica en dióxido de carbono (teniendo en cuenta otros factores limitantes como disponibilidad de nutrientes).
El carbono se encuentra en diferentes depósitos: en moléculas orgánicas en los seres vivos en la biosfera; en el dióxido de carbono y el metano de la atmósfera; en la materia orgánica de los suelos; en la litosfera como combustibles fósiles (petróleo, gas natural, carbón) y rocas sedimentarias (caliza, creta, dolomita); en los océanos como dióxido de carbono disuelto en el agua, como metano en clatratos (celdillas heladas) y como carbonato cálcico en las conchas de organismos marinos; atrapado en el permafrost.
Un depósito es una fuente si libera carbono, y un sumidero si lo absorbe. Las transferencias de carbono entre los diferentes depósitos son constantes: las plantas y algunas bacterias toman dióxido de carbono atmosférico y mediante la fotosíntesis integran el carbono en moléculas orgánicas; mediante la respiración animales y plantas generan dióxido de carbono; la combustión de materia orgánica (madera) y su descomposición generan dióxido de carbono; el dióxido de carbono pasa de la atmósfera al agua (y viceversa) mediante difusión; en el agua el dióxido de carbono puede transformarse en carbonatos, especialmente en carbonato cálcico que pasa a formar parte de muchos organismos marinos, cuyos restos orgánicos caen al fondo y forman depósitos sedimentarios que tras procesos físicos y químicos se transforman en rocas sedimentarias; los volcanes liberan dióxido de carbono de la litosfera a la atmósfera.
La vida ha existido sobre la Tierra durante miles de millones de años en un margen relativamente estrecho de temperaturas a pesar de un gran incremento de la luminosidad solar en tiempo geológico, tal vez porque la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera ha ido decreciendo paulatinamente (el carbono se ha incorporado a la biosfera y a la litosfera): mediante procesos orgánicos e inorgánicos el planeta ha regulado de forma automática la temperatura media de la atmósfera en un rango adecuado a la vida (de aproximadamente cinco grados más o menos que la temperatura actual); el clima y la vida han coevolucionado, influyéndose mutuamente.
La utilización humana de combustibles fósiles, la quema de plantas (para combustible o como deforestación), la transformación de ecosistemas naturales en tierras agrícolas y algunos otros procesos químicos (producción de cemento) añaden dióxido de carbono a la atmósfera. Desde la revolución industrial, y más especialmente desde mediados del siglo XX, la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera ha crecido un 30%, desde unas 270 partes por millón (ppm) hasta unas 370 ppm en la actualidad, probablemente debido a las actividades humanas.
La atmósfera terrestre se ha calentado ligeramente en este mismo periodo, en parte debido al efecto invernadero más intenso debido al incremento del dióxido de carbono antropogénico. Incrementos futuros de la concentración de dióxido de carbono podrían producir más calentamiento, pero conectar ambos fenómenos no es trivial. Una correlación débil en un plazo de tiempo relativamente corto (unos cien años) no prueba una relación causal; es necesario que la causa preceda al efecto, y es conveniente comprobar la relación durante un tiempo suficientemente largo que incluya varios ciclos de aumento y disminución, si es posible con otros factores constantes (prácticamente imposible por la compleja estructura de relaciones de los elementos del sistema climático).
La historia del clima en los últimos cientos de miles de años no proporciona evidencias irrefutables a favor de una relación causal directa simple entre dióxido de carbono y temperatura atmosférica, en parte debido al desconocimiento de otros factores climáticos. El aumento de dióxido de carbono atmosférico puede contribuir al incremento de la temperatura, y el incremento de la temperatura puede incrementar el dióxido de carbono atmosférico al alterar las transferencias entre diversos depósitos de carbono.
En algunas de las mayores transiciones climáticas (comienzos y finales de glaciaciones) la concentración de dióxido de carbono no fue anterior sino posterior al cambio de temperatura por cientos o miles de años. Durante largos periodos de tiempo la concentración de dióxido de carbono permaneció constante mientras que la temperatura caía; en otros periodos la concentración de dióxido de carbono disminuyó mientras que la temperatura permanecía constante o incluso crecía. En el último milenio la concentración de dióxido de carbono se mantuvo prácticamente constante hasta la revolución industrial pero la temperatura subió (óptimo climático medieval) y bajó (pequeña edad de hielo). Durante el siglo XX la concentración de dióxido de carbono creció mientras que la temperatura subió, bajó y volvió a subir.
Ha habido glaciaciones con altos niveles de dióxido de carbono. Las fluctuaciones climáticas resultan ser mayores en épocas de bajos niveles de dióxido de carbono, luego niveles altos de esta sustancia pueden promover la estabilidad climática y evitar cambios drásticos y peligrosos. Algunos científicos afirman que concentraciones más altas de dióxido de carbono pueden evitar una nueva glaciación.
Los incrementos de concentración de dióxido de carbono en el aire favorecen el crecimiento de plantas y bacterias fotosintetizadoras (terrestres y marinas), las cuales tienden a consumir más dióxido de carbono (eliminándolo parcialmente de la atmósfera) y a producir compuestos de azufre que actúan como núcleos de condensación de nubes que reflejan radiación solar.
Los incrementos de la concentración de dióxido de carbono pueden ser beneficiosos para la vida (siempre que no crezca demasiado la temperatura y que otros nutrientes esenciales no sean factores limitadores): más plantas que crecen más con temporadas de crecimiento más largas y se extienden por mayores áreas geográficas y que utilizan el agua disponible con más eficiencia, más alimentos para animales y seres humanos. Periodos geológicos de concentraciones de dióxido de carbono mayores que las actuales tenían una biosfera poderosa y floreciente, con gran cantidad de vegetación y de animales de gran tamaño.
Agua, Sol y aerosoles
El agua es una sustancia indispensable para la vida y uno de los factores fundamentales que controlan y determinan el clima terrestre (la precipitación es agua y la temperatura depende fuertemente del agua). Los cambios en el clima pueden alterar el ciclo hidrológico (transferencias entre depósitos de agua sólida, líquida y gaseosa), el mecanismo de realimentación más importante del sistema climático. El agua puede amplificar o atenuar cambios de otros factores (insolación, movimientos tectónicos, gases de efecto invernadero).
Los océanos acumulan calor y lo transportan por toda la Tierra mediante las corrientes marinas termohalinas. El vapor de agua atmosférico es el gas de efecto invernadero más importante, sobre todo por su abundancia, aunque la humedad atmosférica es muy variable en el espacio y en el tiempo. Las nubes reflejan radiación solar de vuelta al espacio pero también atrapan radiación infrarroja emitida desde la superficie. El impacto radiativo de una nube depende de su altura y de su espesor óptico: las nubes altas y finas tienden a producir calentamiento (forzamiento radiativo positivo); las nubes bajas y espesas producen enfriamiento (forzamiento radiativo negativo); las nubes nocturnas sólo producen calentamiento. El efecto neto de las nubes en el balance radiativo es de enfriamiento. La formación y destrucción de capas de hielo cambia el albedo terrestre y el nivel y la salinidad del mar.
El Sol es el factor externo fundamental del clima terrestre. La radiación emitida por el Sol es variable a diferentes escalas de tiempo; a escalas relativamente cortas de tiempo (ciclos de unos once años) depende de la actividad solar (manchas solares). La distancia entre el Sol y la Tierra no es constante, cambia a lo largo del año porque la Tierra se mueve respecto al Sol en una trayectoria elíptica en el plano de la eclíptica. Debido a diversas perturbaciones gravitatorias los parámetros de la órbita de la Tierra pueden cambiar: precesión o cambio de la orientación del eje de rotación respecto de la eclíptica, nutación o cambio de la inclinación del eje de rotación respecto de la eclíptica, cambio de la excentricidad. Estos cambios alteran la distribución espacial y temporal de la radiación solar recibida, y cómo ésta es absorbida, reflejada o reemitida. Los cambios orbitales de la Tierra parecen ser los responsables de glaciaciones y periodos interglaciares, ciclos climáticos de decenas de miles de años. El Sol emite también diversas partículas (viento solar) que alcanzan la Tierra y pueden afectar al clima.
Las variaciones de la cantidad de radiación emitida por el Sol debidas al ciclo de actividad solar son demasiado pequeñas como para explicar directamente cambios climáticos de origen solar, pero algunos científicos afirman que la actividad solar puede tener efectos importantes sobre la formación de nubes y en consecuencia sobre el clima de la Tierra. Los rayos cósmicos ionizan partículas de la atmósfera terrestre que sirven como núcleos de condensación para la formación de nubes. La actividad solar implica intensos campos magnéticos y mayor intensidad del viento solar que bloquean y disminuyen el flujo de rayos cósmicos que llega a la atmósfera terrestre: mayor actividad solar implica menos rayos cósmicos, menos nubes y más calentamiento.
Los aerosoles son pequeñas partículas sólidas o líquidas en suspensión en el aire que pueden sobrevivir en la atmósfera al menos durante unas horas; pueden tener un origen natural (volcanes, residuos biológicos) o antropogénico (partículas contaminantes, hollín). Los aerosoles pueden tener influencia en el clima directamente por dispersión y absorción de la radiación (en general causan enfriamiento, salvo los aerosoles oscuros, como el hollín, que provocan calentamiento), e indirectamente como núcleos de condensación para la formación de nubes o modificando las propiedades ópticas y el tiempo de vida de las nubes. Los aerosoles no suelen estar bien mezclados por toda la atmósfera y su tiempo de vida es relativamente escaso, por lo cual sus efectos climáticos son locales.
Controversia científica
En las ciencias naturales las principales controversias científicas sobre el cambio climático se refieren a la historia climática reciente (últimos cientos y decenas de años) y a la predicción del clima futuro mediante modelos informáticos.
La historia del clima terrestre en los últimos miles de millones, millones y miles de años muestra muchos cambios climáticos naturales más o menos grandes y rápidos, reflejados en indicadores indirectos como los casquetes de hielo (quedan atrapadas burbujas de aire con la composición de la época en la que se formaron), los anillos de los árboles (su crecimiento, grosor y densidad dependen del clima), los sedimentos de mares y lagos (con fósiles y polen que revelan la flora y la fauna de una época), los corales, estalactitas y estalagmitas (anillos de crecimiento). En los últimos 2 millones de años ha habido unas 17 extensas glaciaciones alternándose con interglaciaciones o épocas de clima más benigno, similar al actual. Los eventos de calentamiento o enfriamiento más bruscos e intensos han ocurrido en periodos glaciales o en periodos de transición; los periodos cálidos son más estables.
Durante los períodos templados de la Edad Media (período cálido medieval entre los años 800 y 1200) se podía cultivar vino en las islas británicas y los vikingos colonizaron la costa meridional de Groenlandia (la Tierra Verde). Entre 1450 y 1850 se produjo la Pequeña Edad de Hielo. Hubo un claro calentamiento de origen natural entre 1880 y 1940 (antes de que aumentaran notablemente las emisiones de dióxido de carbono), un enfriamiento global entre 1940 y 1975 (que llevó a algunos alarmistas a temer un enfriamiento global catastrófico y una nueva edad de hielo) y un calentamiento hasta la actualidad. El siglo XX tuvo un incremento neto de la temperatura global superficial de unos 0.6 grados.
Se discute si el calentamiento global del siglo XX es anómalo en magnitud, extensión y rapidez, comparándolo con el clima de los últimos cientos y miles de años. El famoso estudio del palo de hockey, uno de los fundamentos oficiales de la ciencia del cambio climático que afirma que el calentamiento del siglo XX ha sido muy grande y sin precedentes, ha sido fuertemente criticado (por la calidad de algunos datos y su tratamiento estadístico) y nuevos estudios muestran una mayor variabilidad climática durante el último milenio.
Los datos atmosféricos independientes de los satélites meteorológicos (los únicos auténticamente globales) y de instrumentos en globos sonda de las últimas dos décadas no mostraban apenas calentamiento, en contra de las predicciones de los modelos climáticos; se han propuesto diversas posibles explicaciones (pérdida de altura de los satélites, captación de señales de la estratosfera en enfriamiento, problemas de calibración, errores en el procesamiento de datos), que tienden progresivamente a resolver la discrepancia entre las mediciones superficiales y las de la troposfera.
Los datos procedentes de las mediciones en superficie de las estaciones terrestres son problemáticos por múltiples razones: faltan datos de grandes porciones del Hemisferio Sur y de la mayor parte de la superficie de los océanos; se producen perturbaciones e interferencias locales como el crecimiento urbano cerca de las estaciones meteorológicas, lo cual produce una apariencia ficticia de tendencia al calentamiento (presuntamente ya corregida); se combinan diferentes técnicas para producir un valor global, pero la intercalibración es problemática; la composición relativa de fuentes de datos cambia con el tiempo, lo cual probablemente introduce tendencias de variación de temperatura que son resultado de errores sistemáticos.
Un modelo computacional o simulación informática del clima (modelos de circulación general) es una representación numérica del sistema climático basada en las propiedades físicas, químicas, y biológicas de sus componentes, sus interacciones y procesos de respuesta, que incluye todas o algunas de sus propiedades conocidas (millones de variables y sus interacciones, muchas no bien conocidas, abundan las incertidumbres). Existen modelos más o menos sofisticados (varían en el número de dimensiones espaciales, en la resolución espacial y temporal, cómo se representan de forma explícita o mediante parámetros empíricos los procesos físicos, químicos o biológicos), y los más complejos requieren más capacidad de procesamiento informático. Los modelos más avanzados acoplan atmósfera, océanos y criosfera e incluyen algo de química y biología activas.
Algunos modelos incluyen ajustes de flujo de calor y humedad entre atmósfera y océano (en teoría no correlacionados con las anomalías climáticas que se producen durante el cálculo) para evitar que las simulaciones se desvíen hacia estados climáticos no realistas. Estos ajustes arbitrarios, sin relación con la física de la atmósfera, se realizan simplemente para que el modelo produzca algo parecido a un clima plausible. Con un número suficiente de parámetros ajustables puede conseguirse casi cualquier resultado deseado.
Los modelos climáticos requieren una gran precisión y corrección para detectar forzamientos radiativos relativamente pequeños frente a los valores estacionarios del balance energético. Sin embargo diversos modelos producen resultados diferentes (incrementos de entre 1.5 y 4.5 grados en los próximos cien años) para las mismas condiciones iniciales y no tiene sentido físico hacer estadísticas entre ellos.
El clima es un fenómeno muy complejo que aún no se comprende bien. Los efectos de múltiples factores no se conocen con precisión: composición de la atmósfera, nubes, usos y configuración del terreno. Los actuales modelos matemáticos del clima son defectuosos e incompletos. Estos modelos aún no incluyen correctamente algunos factores del clima: incluso los modelos más sofisticados tienen una pobre resolución espacial, y no son capaces de representar adecuadamente las nubes, cuyos procesos físicos no son suficientemente bien conocidos (ni teórica ni empíricamente); los modelos no calculan adecuadamente la distribución del vapor de agua, el principal gas de efecto invernadero.
La confianza en los modelos depende de su validación con datos independientes, pero esta es muy problemática. Las predicciones de rápidos y pronunciados aumentos globales de las temperaturas no son plenamente fiables. Los científicos del clima producen proyecciones (resultados que creen probables en diferentes escenarios), no hablan de predicciones. Sin embargo, son el principal fundamento de las políticas medioambientales erróneas referidas al cambio climático.
Casi todos los modelos del clima pronostican calentamiento global intenso porque asumen que la respuesta del vapor de agua es positiva respecto al incremento de la concentración de dióxido de carbono y la temperatura, pero la formación de nubes podría hacer que la respuesta del agua fuera mucho menor o incluso negativa. Otros procesos de realimentación negativa que tienden a estabilizar el clima e impiden cambios catastróficos no están representados adecuadamente en los modelos climáticos o ni siquiera se tienen en cuenta (incremento de la actividad biológica de las bacterias del suelo terrestre).
La sensibilidad del clima (cambio de temperatura debido a un forzamiento radiativo, normalmente se considera doblar el dióxido de carbono atmosférico) calculada por medios semiempíricos independientes (como la respuesta del clima a erupciones volcánicas, o la consideración de mecanismos de realimentación negativa) es menor que la predicha por los modelos.
Posibles efectos del cambio climático
Algunos indicios y consecuencias del calentamiento global son: contracción de glaciares; reducción de la cubierta estacional de nieve; fusión del permafrost; congelamiento tardío y ruptura prematura del hielo en ríos y lagos; pérdida del hielo marino ártico; prolongación de la época de cultivos en latitudes medias y altas; desplazamientos en altitud y hacia los polos, cambios en la progresión estacional y en las migraciones, y disminución o aumentos de la población de algunas especies de animales y plantas; daño a los arrecifes de coral.
Un calentamiento global moderado tiene efectos positivos y negativos (dependiendo de los climas locales), pero en general el calentamiento es mejor que el enfriamiento (salvo en climas ya cálidos y secos). El calentamiento moderado puede ser mejor para la agricultura (menos heladas, épocas de cultivo más largas, mayor crecimiento de las plantas, más lluvias, menor necesidad de agua), para el crecimiento de los bosques, disminuye los extremos climáticos (el calentamiento se produce principalmente en las zonas más frías, en invierno y de noche), permite ahorros energéticos en calefacción (puede implicar mayor consumo de energía para aire acondicionado) y es mejor para la salud: los periodos fríos en la historia de la humanidad son desastrosos por las hambrunas y las enfermedades.
El lento y pequeño aumento del nivel del mar (decenas de centímetros en cien años) debido a la expansión térmica del agua oceánica no tiene por qué ser catastrófico. Algunas islas y zonas costeras podrían verse inundadas si no se protegen de forma adecuada. El nivel del mar lleva varios siglos ascendiendo levemente: no se sabe con seguridad por qué (tal vez influyan los movimientos tectónicos que reconfiguran los fondos oceánicos); el cambio del nivel del mar es muy variable según las regiones, y en muchas partes desciende. El aumento de la temperatura produce varios efectos contrarios sobre el nivel del mar, y el resultado neto no es claro: por un lado, el nivel del mar tiende a aumentar debido a la dilatación del agua causada por el aumento de su temperatura, y a la recepción de agua procedente de la fusión parcial del hielo de glaciares y masas de hielo continental; por otro lado el nivel del mar tiende a disminuir por el aumento de la evaporación seguido de más lluvias sobre las regiones polares que aumentan la acumulación de hielo en las mismas. La fusión de grandes masas de hielo terrestre sí elevaría varios metros (hasta cien) el nivel del mar, pero no es probable en los próximos cien años.
El avance y retroceso de los glaciares es un fenómeno complejo que no sólo tiene que ver con los cambios climáticos globales sino sobre todo con condiciones locales como precipitaciones. Algunos glaciares se funden sin que haya variación de temperaturas medias: se derriten en verano por el calor, se reconstituyen en invierno por las precipitaciones de nieve aunque no lo suficiente como para mantenerse igual, y el proceso de decrecimiento puede llevar mucho tiempo. Muchos glaciares comenzaron a derretirse antes de que los efectos de la actividad humana sobre el clima pudieran ser apreciables, y algunos continuaron decreciendo durante décadas de enfriamiento global. El actual retroceso generalizado (pero no universal) de los glaciares puede ser consecuencia del leve calentamiento de los últimos cien años pero no es necesariamente un problema.
No hay evidencia que indique que el calentamiento produce más fenómenos meteorológicos extremos como sequías, lluvias torrenciales e inundaciones, huracanes o tornados. En el último siglo con un calentamiento global pequeño el número y la intensidad de los fenómenos meteorológicos extremos han permanecido prácticamente constantes. La percepción social de los mismos se ha incrementado por la cada vez mayor disponibilidad de sistemas de detección y de medios de comunicación de masas, y el coste de los daños ha crecido enormemente debido al crecimiento demográfico y económico: cada vez hay más riqueza acumulada que puede ser destruida. Los estados promueven la construcción en zonas sensibles al subvencionar la reparación de los daños causados. Las compañías aseguradoras pueden querer incrementar la percepción del riesgo para poder subir las primas de los seguros.
El calentamiento global puede contribuir a la expansión de insectos portadores de enfermedades infecciosas tropicales, pero en realidad el factor dominante de la transmisión de enfermedades es el aumento de los contactos humanos causado por el incremento del transporte aéreo, marítimo y terrestre. Las epidemias de malaria y fiebre amarilla han ocurrido en zonas frías, y no ocurren en algunas zonas ricas tropicales.
Un posible efecto del cambio climático es la extinción de especies de seres vivos al encontrarse con climas fuera de su rango de adaptación posible. Los más alarmistas hablan de la desaparición de millones de especies, pero la metodología que utilizan es inadecuada (los modelos informáticos son tan buenos como las suposiciones sobre las cuales se basan) y empíricamente equivocada (ya ha habido múltiples cambios climáticos suficientemente intensos sin las extinciones masivas calculadas; muchas especies son capaces de sobrevivir fuera de sus entornos habituales). Los ecosistemas terrestres con mayor diversidad biológica están en las regiones calientes y húmedas, y los modelos climáticos predicen más calor y más precipitaciones: un calentamiento global moderado puede ser beneficioso para la biodiversidad. Los seres humanos pueden resolver la situación si fuera problemática (la valoración de la existencia o desaparición de algo es subjetiva) mediante la conservación en zoológicos, jardines botánicos y reservas naturales y la aplicación de técnicas de ingeniería genética.
Ciencia y política del clima
El ecologismo y la preocupación por el medio ambiente son muy populares. Está muy extendida la opinión de que los seres humanos consumistas, irracionales, egoístas e irresponsables son un peligro para la naturaleza e incluso para sí mismos. Uno de los asuntos claves del ecologismo es el cambio climático que puede producir un calentamiento global provocado por el incremento antropogénico del efecto invernadero. Según muchos políticos alarmistas y fanáticos activistas a quienes parece no importar el rigor intelectual, se trata del mayor problema al que se enfrenta la humanidad (tal vez olvidan el hambre, la pobreza, la violencia, el terrorismo, la guerra).
No hay evidencia científica firme de que vaya a ocurrir un calentamiento peligroso como resultado de la actividad humana; las consecuencias de un calentamiento moderado serían básicamente positivas, aunque la valoración de cualquier hecho es siempre fundamentalmente subjetiva. La base científica del calentamiento global es demasiado débil como para tomar medidas políticas coactivas drásticas, enormemente costosas y de dudosos beneficios. El racionamiento energético (asignación política de recursos) y los impuestos sobre la energía (confiscación y redistribución de riqueza) causarían graves perjuicios económicos y empobrecimiento generalizado, especialmente a los pobres y a los países menos desarrollados: menos uso de energía, menos transporte, menos actividad industrial, menos calefacción, menos aire acondicionado.
La evidencia científica sobre el cambio climático y sus consecuencias no es definitiva, indiscutible, concluyente e indudable. Algunos científicos muestran fuertes desacuerdos y escepticismo acerca de la evidencia, tanto teórica como observacional. El consenso científico sobre el cambio climático no es universal (aunque sí mayoritario), y de todos modos el conocimiento científico no depende de votaciones democráticas u opiniones mayoritarias. Históricamente en ocasiones unos pocos han tenido razón en contra de muchos pero también ha sucedido lo contrario. La verdad está en la correspondencia con la realidad, y no en ser mayoría o minoría. Es normal y saludable que en la ciencia haya debate y controversias. Entre los propios científicos pueden silenciarse dudas o críticas que podrían ser aprovechadas por los escépticos y dañar a la causa ecologista: se acepta el dramatismo como una herramienta de concienciación ciudadana pero se rechaza la crítica de la exageración como políticamente inconveniente.
Muchas personas están a favor de actuaciones colectivas contra el cambio climático: algunas pueden estar sinceramente preocupadas (o incluso histéricas) y mejor o peor informadas; la mayoría simplemente acepta de forma acrítica lo que aparece en los medios de comunicación donde abundan los activistas obsesionados con la toma de conciencia de la sociedad. Es muy difícil y costoso adquirir el conocimiento científico necesario para llegar a conclusiones fundamentadas sobre temas tan complejos como el clima, es imposible ser experto en todos sus aspectos y en última instancia es necesario confiar o no en el conocimiento de otros.
La ciencia es frecuentemente distorsionada para promover agendas políticas. Quienes realmente promueven las actuaciones políticas pertenecen a distintos grupos: los propios políticos que persiguen popularidad y votos; los burócratas oportunistas que con la creación de problemas buscan avances profesionales, dinero, privilegios, poder; los ecologistas y sus grupos de presión cuyos ingresos dependen de asustar a la gente (hace décadas temían los riesgos de un enfriamiento global inminente; siempre alarman con los riesgos de la energía nuclear, de la sobrepoblación, del fin del crecimiento, del agotamiento de los recursos naturales…); los socialistas que buscan un gobierno mundial centralizado de burócratas y ven en el control de la energía un paso adelante para eliminar las soberanías locales; los ideólogos fanáticos irracionales que consideran al ser humano como inherentemente malvado y destructivo y que pretenden equiparar los derechos humanos con los de animales, plantas y objetos inorgánicos.
Respecto al tema del medio ambiente muchos periodistas muestran su ignorancia científica, su poco rigor y su superficialidad: repiten tópicos, se limitan a transmitir pasivamente los comunicados oficiales, y llegan a identificarse con los intereses de políticos y burócratas en contra de la libertad individual. Se recurre al dramatismo, a las exageraciones apocalípticas, al sensacionalismo efectista; a menudo no se comprueba lo que se cree cierto, y se niega lo que va en contra de las propias creencias; se ignora o descalifica a quien critica las versiones comúnmente aceptadas.
La ciencia consiste en construir teorías que expliquen la evidencia. Lo importante en la ciencia son los argumentos, las ideas, los datos, pero los científicos son seres humanos con intereses particulares, preferencias personales, prejuicios y múltiples limitaciones. Los institutos científicos estatales, dependientes de los subsidios recibidos de sus respectivos gobiernos, suelen apoyar las tesis que interesan a los políticos. Requiere valor para un científico oponerse a las versiones oficiales y arriesgar su financiación y su carrera profesional. Los recursos económicos dedicados a la investigación son finitos y los científicos de los distintos ámbitos deben competir por ellos llamando la atención sobre la gravedad del problema que pretenden estudiar. Si los científicos del cambio climático quieren seguir recibiendo dinero tal vez tengan que hacer propaganda, presentar la situación de forma alarmista y catastrofista, como si se tratara de graves amenazas para la salud y el bienestar de la humanidad, ya que deben competir duramente con otras áreas de investigación que tratan graves problemas reales (enfermedades como el cáncer o el sida). Nadie recibe grandes cantidades de dinero y atención afirmando que lo que pretende estudiar no es un problema grave.
Los científicos que no dependen de ayudas estatales pueden ser más independientes, aunque los críticos de las versiones oficiales son acusados de recibir financiación de grandes empresas del sector de los combustibles fósiles que intentan ocultar la verdad para defender sus beneficios económicos. Estas empresas proporcionan bienes y servicios a los consumidores que desean adquirirlos, mientras que los estados imponen sus políticas de confiscación y redistribución de riqueza mediante la coacción.
Muchos expertos en ciencias naturales son muy capaces dentro de su ámbito de especialización pero completamente ignorantes (típicamente colectivistas, intervencionistas, ingenieros sociales) en materias de ciencias humanas como economía, ética y política (campos en los cuales muchos presuntos expertos están gravemente equivocados). El que algo sea un problema o no va más allá de los conocimientos de las ciencias naturales ya que depende de valoraciones y actuaciones humanas. Muchos científicos que estudian temas relacionados con el medio ambiente no son imparciales y objetivos, mezclan su conocimiento con sus valoraciones personales y hablan sistemáticamente de degradación ambiental en lugar de cambio ambiental.
Mitigación o adaptación
Ante una circunstancia futura potencialmente problemática, una persona inteligente y sensata verifica, incrementa y utiliza su conocimiento acerca de la realidad para poder prever los acontecimientos futuros y actuar de forma efectiva y eficiente. Tal vez el presunto problema no exista, quizás no sea urgente ni importante, o incluso el cambio podría resultar beneficioso. Una actuación precipitada y equivocada hace que el falso remedio sea peor que la enfermedad no demostrada.
Muchos activistas insisten en las posibles consecuencias negativas del cambio climático y obvian las posibles consecuencias positivas. Es como si casualmente la humanidad hubiera tenido la suerte de disfrutar de un clima óptimo respecto al cual cualquier alteración sería perjudicial. La humanidad está adaptada a muchos climas diferentes en los muy diversos lugares de la Tierra y las personas al viajar cambian de clima sin grandes problemas. Los seres humanos están adaptados al clima actual en cada lugar, pero eso no implica que cualquier cambio climático sea nocivo o que sea más costoso adaptarse a un cambio que impedir o mitigar ese cambio.
Los problemas medioambientales pueden resolverse mediante el conocimiento científico, el avance tecnológico y el desarrollo económico. El mercado libre fomenta la eficiencia de los medios de transporte y plantas de energía, y la correcta asignación y defensa de derechos éticos de propiedad impide las agresiones contaminantes. El fanático ecologista suele aceptar que la intervención humana es siempre mala para la naturaleza, pero las naciones más ricas disfrutan de mejores condiciones ambientales. El auténtico problema de muchos grupos humanos no es su clima o sus condicionamientos ambientales sino la pobreza provocada por instituciones sociales contrarias a la libertad humana.
El cambio climático es un problema ético complejo muy interesante. Algunas personas pueden resultar beneficiadas y otras perjudicadas por consecuencias no intencionadas, indirectas (muy difíciles de demostrar de forma concreta), lentas y graduales de acciones de prácticamente todos los seres humanos (cercanos y lejanos tanto en el espacio como en el tiempo). Es problemático aplicar derechos de propiedad sobre sistemas gaseosos como la atmósfera terrestre.
La estimación de los posibles beneficios y perjuicios del cambio climático es muy compleja: las valoraciones humanas son subjetivas y no tiene sentido sumarlas ni compensar las pérdidas de unos con las ganancias de otros. Los costes monetarios de la mitigación mediante medidas coactivas sí son directos y estimables. Para que la mitigación fuera preferible a la adaptación sería necesario que los daños del cambio climático fueran mucho mayores que sus ventajas y que la tasa de preferencia de los individuos fuera muy pequeña (los costes seguros se asumen ahora y los presuntos daños se evitan en el futuro lejano).
El cambio climático está ocurriendo, no tiene por qué ser catastrófico, no importa demasiado si la humanidad es responsable o no, y la mejor respuesta es la adaptación espontánea mediante mercados libres y flexibles que permiten acumulación de riqueza y desarrollo tecnológico. El cambio es normal en el mundo: las economías fuertes y adaptables pueden hacer frente a cambios diferentes en diferentes lugares. La interferencia antropogénica con el sistema climático y sus efectos de calentamiento global no se conocen bien, pero no se espera ninguna catástrofe. No se sabe cuál es el nivel adecuado o peligroso de gases de efecto invernadero, y por lo tanto resulta arbitrario intentar estabilizar o reducir a un nivel dado de los mismos.
Los ecologistas insisten en que la reducción de emisiones de dióxido de carbono es fácil mediante las nuevas tecnologías y las mejoras de eficiencia y ahorro energético (que el mercado produce de forma espontánea sin necesidad de intervención estatal destructiva), pero están enamorados de energías alternativas renovables ineficientes como la solar y la eólica (sólo sobreviven gracias a fuertes subsidios) y odian profundamente la energía nuclear, una de las más eficientes y limpias.
Algunas tendencias actuales muestran que las previsiones de aumentos futuros de gases de efecto invernadero no son realistas: la población humana tiende a crecer menos de lo previsto e incluso decrece en países ricos donde se consume más energía; el consumo de energía es más eficiente y cada vez se utilizan combustibles que contienen más hidrógeno y menos carbono.
Un problema ambiental grave que puede verse agravado en algunos lugares por el cambio climático (si reduce las precipitaciones) es la escasez de agua potable. Los problemas de falta de agua se agravan cuanto este recurso esencial para la vida es gestionado de forma política por los gobiernos con la excusa de que el acceso al agua es un derecho humano fundamental. Sólo un mercado libre con derechos de propiedad bien definidos y precios no controlados ni subvencionados puede resolver el problema del agua mediante la aplicación de las soluciones económicamente más eficientes: embalses, trasvases, desaladoras.
El impacto de los seres humanos sobre el medio ambiente y el clima depende de cambios impredecibles de estilos de vida, tecnologías, instituciones, preferencias humanas, formas de trabajar. El futuro de la sociedad humana será muy diferente del presente igual que el presente es muy diferente del pasado y además los cambios tienden a acelerarse. No tiene mucho sentido estudiar los efectos futuros de la actividad humana sobre el medio ambiente en función de lo que los seres humanos hacen en el presente.
Las incertidumbres sobre la evolución futura del clima pueden gestionarse mediante mecanismos de mercado. Los pronósticos del futuro pueden mejorar si se utilizan sistemas de apuestas que aglutinan el conocimiento y las expectativas de una gran cantidad de personas que arriesgan su propio dinero: los científicos especialistas en clima podrían así objetivar la confianza de sus predicciones. La evolución especulativa de los precios en zonas potencialmente afectadas (de forma positiva o negativa) por los efectos del cambio climático reflejará no sólo la información científica objetiva sino también la valoración subjetiva y cambiante de las personas afectadas.