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El Cambio Climático

Ciencia del clima 101

July 10, 2019

Los científicos coinciden en que la actividad humana está calentando el clima a un ritmo peligroso. Debemos confiar en ellos.

La ciencia del clima, como toda ciencia, se basa en recopilar, analizar e interpretar datos. Científicos de todo el mundo comparten datos para obtener una imagen precisa de cómo funciona el complejo sistema climático de la Tierra. Rastrean tendencias e investigan anomalías. Estos datos también les indican cómo era el clima en el pasado y cómo podemos esperar que se comporte en el futuro.

Pero, ¿cómo lo hacen? ¿Cuáles son las mediciones, eventos e indicadores cruciales? Y, ¿cómo sabemos qué está causando la actual tendencia del calentamiento global?

I

¿Qué es el clima y por qué cambia?

Lo que llamamos clima, se refiere al clima promedio durante un período de tiempo en un área determinada. El clima significa, por ejemplo, la temperatura promedio registrada en Utah durante la primavera; pero también cuántos huracanes ocurren, en promedio, en la costa del Golfo durante el verano. Si la primavera en Utah es más cálida de lo que era hace una generación, o si se registran más huracanes en la costa del Golfo que en las últimas décadas, es una señal de que el clima está cambiando.

El tiempo, por otro lado, es lo que sucede día a día. Una tormenta de nieve en el verano es un tiempo inusual, por lo que un patrón de tormentas de nieve tardías podría indicar un cambio en el clima.

El clima se refiere a patrones y promedios del estado del tiempo. Un incremento importante en tormentas y lluvias, en algunas partes del mundo, es una señal de un clima cambiante.

El clima se refiere a patrones y promedios del estado del tiempo. Un incremento importante en tormentas y lluvias, en algunas partes del mundo, es una señal de un clima cambiante.

NASA JPL

El clima de la Tierra cambia naturalmente, pero los cambios naturales ocurren mucho más lentamente de lo que hemos visto en las últimas décadas. Los científicos tienen datos detallados de núcleos de hielo, de hace 800 mil años, que muestran cómo se origina el cambio climático natural. Los científicos del clima han utilizado los mismos datos y metodologías para determinar que la tendencia actual al calentamiento solo puede ser causada por la actividad humana. Sabemos cómo debería ser el clima en este punto de los ciclos climáticos de la Tierra, en base a los datos sobre los factores naturales del cambio climático. Sabemos que el clima en la actualidad es mucho más cálido de lo que debería ser, y esto es solo el principio.

Causas naturales del cambio climático

Existen muchos factores que influyen en el clima de la Tierra, y la mayoría de ellos son fenómenos naturales. Pero ninguno de estos factores se aproxima a explicar los patrones de calentamiento que los científicos han observado en los últimos dos siglos.

Variaciones en los gases de efecto invernadero

Los niveles de dióxido de carbono y metano en la atmósfera tienen una relación directa con la temperatura global. Ambos gases de efecto invernadero actúan como mantas térmicas al reducir la cantidad de calor que se disipa desde la superficie de la Tierra hacia el espacio. Si bien el dióxido de carbono y el metano aparecen solo en cantidades mínimas en la atmósfera, estos son indicadores clave del clima global: las variaciones en sus concentraciones han coincidido con los últimos períodos cálidos y fríos. Las variaciones naturales en estos gases de efecto invernadero, por lo general, ocurren muy lentamente y se han mantenido dentro de un rango predecible durante los últimos cientos de miles de años, hasta la Revolución Industrial.

Atmospheric Carbon Dioxide

Una de las formas en que los científicos pueden medir los niveles de dióxido de carbono del pasado es mediante el análisis de muestras de hielo de la Antártida o Groenlandia. El hielo glacial atrapa burbujas de aire y luego se cubre de más nieve y hielo. Por tanto, las muestras tomadas desde lo profundo de la superficie contienen burbujas de aire antiguo que se conservaron hace miles o incluso cientos de miles de años. Las concentraciones atmosféricas más bajas de dióxido de carbono coinciden con los períodos glaciales o edades de hielo. Los niveles más altos de dióxido de carbono corresponden a los períodos cálidos entre las edades del hielo. Estos se llaman climas interglaciares (estamos en uno ahora). Durante el último millón de años, incluso durante los períodos interglaciares, la concentración de dióxido de carbono nunca fue más de 300 partes por millón (ppm). Hoy en día, está por encima de 400 ppm.

11 de julio de 2013. El profesor de la Universidad de Colorado, David Noone, usa una excavación de nieve para estudiar las capas de hielo en el Glaciar de Groenlandia.

11 de julio de 2013. El profesor de la Universidad de Colorado, David Noone, usa una excavación de nieve para estudiar las capas de hielo en el Glaciar de Groenlandia.

Joe Raedle / Getty

Variaciones en la órbita terrestre

Las variaciones en la órbita terrestre pueden causar un cambio climático masivo, en el transcurso de miles de años. Estos cambios se llaman ciclos de Milankovitch. Existen tres variaciones en la órbita de la Tierra: la forma en la que la Tierra oscila sobre su eje a medida que orbita; el grado de inclinación de la Tierra; y la forma de la órbita elíptica de la Tierra alrededor del Sol. Estos tres ciclos ocurren simultáneamente, pero en escalas de tiempo muy diferentes, lo que puede producir una influencia climática combinada que afecta, entre otras cosas, el momento en el que ocurren las edades de hielo. Una prueba más de que los ciclos de Milankovitch no explican el calentamiento global es que actualmente indican un clima frío, e incluso podrían hasta indicar el comienzo de una edad de hielo.

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Variaciones en la energía solar

La energía del Sol cambia a lo largo de décadas y siglos conforme a la cantidad de manchas oscuras (manchas solares) que se encuentran en su superficie. Las manchas solares aparecen y desaparecen en un ciclo de 11 años que se cree tiene un leve efecto sobre el clima. Pero a través de los siglos pueden ocurrir variaciones más grandes y explicarían la “Pequeña Edad de Hielo” que experimentó la Tierra hace unos cientos de años, cuando se registró en el Hemisferio Norte un clima inusualmente frío.

Esta pintura de 1608 del artista holandés, Hendrick Avercamp, muestra a los aldeanos en un canal congelado. Los inviernos fríos eran comunes en Europa entre los siglos XIV y XIX. En la actualidad, los canales de Holanda casi nunca se congelan.

Esta pintura de 1608 del artista holandés, Hendrick Avercamp, muestra a los aldeanos en un canal congelado. Los inviernos fríos eran comunes en Europa entre los siglos XIV y XIX. En la actualidad, los canales de Holanda casi nunca se congelan.

Hendrik Avercamp / Rijksmuseum Amsterdam

Erupciones volcánicas

Los volcanes pueden calentar o enfriar el clima, todo depende del período de tiempo. Las erupciones volcánicas más fuertes, en realidad, tienen un efecto de enfriamiento a corto plazo. Las nubes de ceniza de las erupciones oscurecen los cielos de las zonas aledañas. Los volcanes también arrojan dióxido de azufre en la estratosfera, que se combina con el vapor de agua para formar pequeñas gotas de ácido sulfúrico que bloquean la luz solar y causan un enfriamiento global temporal que, generalmente, dura entre dos y tres años. Pero los volcanes también incrementan la temperatura del clima al liberar gases de efecto invernadero. Hace millones de años, cuando se registró fuerte actividad volcánica, ello podría haber sido la causa de temperaturas globales muy cálidas. Es poco probable que los volcanes pudieran afectar significativamente las tendencias de la temperatura global durante el siguiente siglo.

12 de junio de 1991. El Monte Pinatubo expulsa una nube gigante de vapor y ceniza. La erupción causó más de 1,500 victimas y disminuyó la temperatura global por varios años.

12 de junio de 1991. El Monte Pinatubo expulsa una nube gigante de vapor y ceniza. La erupción causó más de 1,500 victimas y disminuyó la temperatura global por varios años.

Arlan Naeg / Getty

El clima cambia de forma natural, pero es importante distinguir entre los tipos de cambios que ocurren durante largos períodos de tiempo y los cambios acelerados que hemos visto, y que seguiremos viendo, desde el inicio de la Revolución Industrial. El consenso científico es que ninguna de estas fuerzas explica la época actual del cambio climático. ¿Cómo podemos saberlo? Los científicos recopilan gran cantidad de información y la utilizan para comprender mejor el clima de nuestro planeta.

II

¿Cómo medimos el clima?

Los científicos han recolectado información sobre el clima—temperatura, lluvias, nevadas y gases atmosféricos—durante siglos. Esta información se usa en modelos climáticos: algoritmos matemáticos que simulan climas futuros.

Las mediciones meteorológicas originadas en todo el mundo se pueden incorporar en modelos climáticos para producir una representación tridimensional y global de las condiciones climáticas globales. Los modelos climáticos que se utilizan para pronosticar se evalúan cuidadosamente para garantizar su precisión. Una forma en que los científicos lo hacen es difundir el pasado reciente: se alimenta al modelo climático con un conjunto limitado de información de entrada y luego se comparan los resultados de salida con la información real que se observa.

Los científicos se concentran en tres variables principales cuando estudian el clima: temperatura, precipitación y gases de carbono.

Temperatura

Los científicos miden la temperatura de la Tierra de dos formas: mediante los registros de la temperatura tomada en la superficie de la Tierra y por medio de mediciones satelitales. Miles de estaciones meteorológicas—colectivamente conocidas como la Red Global de Climatología Histórica (GHCN)—cubren regiones terrestres de todo el mundo, registrando las temperaturas locales. Algunas de estas estaciones ha monitoreado el clima por más de 150 años. Los barcos y las boyas miden la temperatura del océano y esos datos se combinan con los termómetros terrestres para obtener una imagen precisa de la temperatura promedio de la superficie de la Tierra. Los científicos pueden usar este conjunto de datos para estudiar las variaciones del clima a través del tiempo.

Los satélites también miden la temperatura de la Tierra y pueden cubrir áreas en donde no existen termómetros. También proporcionan lecturas de cada nivel de la atmósfera terrestre. Si bien su alcance es mayor, las lecturas satelitales son menos precisas que las mediciones realizadas en la superficie y sus datos solo se remontan a algunas décadas.

Lluvia y nieve

La mejor manera de calcular la precipitación es recolectarla en un pluviómetro y medirla directamente. Los datos de decenas de miles de pluviómetros, distribuidos en cada continente, nos dan una imagen clara de la precipitación sobre la superficie de la Tierra.

Los pluviómetros pueden ser los más precisos, pero solo funcionan en tierra (no en los océanos). Por ello, de nuevo, recurrimos a los satélites. Los satélites pueden medir la precipitación en la superficie de todo el planeta. Una nueva misión satelital llamada Medición de la Precipitación Global observa las precipitaciones y las nevadas, en todo el mundo, cada tres horas. Los satélites nos brindan la imagen más amplia de las precipitaciones, pero sus registros no son tan antiguos como los medidores terrestres y tampoco son tan precisos.

10 de julio de 2005. Un pluviómetro vacío en el poste de una cerca en una granja de Illinois.

10 de julio de 2005. Un pluviómetro vacío en el poste de una cerca en una granja de Illinois.

Greg D. Hess / Bloomberg / Getty

Gases de carbono: dióxido de carbono y metano

El dióxido de carbono y el metano desempeñan un papel crucial en la dinámica del clima. Los niveles de dióxido de carbono no varían mucho en todo el mundo debido a que el gas viaja y se mezcla en la atmósfera. Desde 1958, la Red de Referencia Global de Gases de Efecto Invernadero mantenida por la Administración Nacional del Océano y de la Atmósfera de los Estados Unidos (NOAA) ha medido el dióxido de carbono en el Observatorio Mauna Loa, en Hawaii. Previamente, las mediciones de dióxido de carbono eran aleatorias. Según las mediciones del Mauna Loa, el dióxido de carbono ha aumentado en más del 25% desde la década de 1950.

Un científico cerca de una torre de observación meteorológica en Hilo, Hawaii.

Un científico cerca de una torre de observación meteorológica en Hilo, Hawaii.

Jonathan Kingston / National Geographic / Getty

Las mediciones globales de metano comenzaron a hacerse en 1983. La concentración global de metano también está mezclada en la atmósfera, pero varía más de un lugar a otro, en comparación con el dióxido de carbono. Desde que comenzamos a medirlo, el metano ha aumentado en más del 10%.

Pistas de climas remotos

Para entender el cambio climático contemporáneo es importante saber cómo y por qué el clima ha cambiado en el pasado. Existen muchas pistas, o "proxys climáticos", que los científicos utilizan para entender cómo se comportaron las temperaturas y las precipitaciones en el pasado, incluso antes de que existieran los termómetros y los pluviómetros.

Registros históricos

Durante los últimos cientos de años, los documentos históricos han sido valiosas fuentes de información. Las bitácoras de navegación, los registros agrícolas y las historias de los diarios sobre días de clima excepcional son buenas fuentes de información sobre el clima. Los registros de la formación y derretimiento de hielo en los lagos son particularmente útiles. Estos nos ayudan a identificar las tendencias de calentamiento que comenzaron antes de la puesta en marcha de la red global de termómetros.

Registros de vegetación

Las plantas son excelentes indicadores de climas remotos. A diferencia de los registros escritos, las plantas pueden contarnos sobre el clima de hace decenas de miles de años. La mayoría de las plantas solo prosperan en un clima determinado. Si se encuentran rastros de polen de un árbol de clima frío, como el abeto, en un área en la que ahora crecen árboles de clima más cálido, como el roble, es un indicio de que el área solía ser más fría. Los propios árboles también podrían darnos pistas importantes. Si el crecimiento anual de los anillos de un árbol varía de un año a otro, durante un período de tiempo, los científicos pueden saber si la temperatura local o la lluvia había cambiado.

Capas de hielo

Las burbujas de aire atrapadas en los glaciares y las capas de hielo proporcionan otro registro natural del clima. Cada año, la nieve cae sobre las capas de hielo y glaciares existentes, pero no se alcanza a derretir por completo. Este ciclo nos da un registro de la precipitación de cada año que se remonta a cientos de miles de años. Las bolsas de aire dentro de la nieve se comprimen en pequeñas burbujas de aire que retienen la composición química de la atmósfera, tal como era cuando cayó la nieve. Estas burbujas de aire les indican a los científicos cuál era la temperatura local, la precipitación y las concentraciones de gases de efecto invernadero. Los científicos del clima recolectan este precioso registro congelado, que se remonta a 800 mil años, en un proceso llamado extracción de hielo, por lo general en Groenlandia y la Antártida.

25 de agosto de 2016. Los miembros del “Proyecto de Memoria de Hielo” (Ice Memory Project) extraen una pieza de hielo cerca del Mont-Blanc, en Francia.

25 de agosto de 2016. Los miembros del “Proyecto de Memoria de Hielo” (Ice Memory Project) extraen una pieza de hielo cerca del Mont-Blanc, en Francia.

Philippe Desmazes / AFP / Getty

Confianza en los datos

En el mundo científico muy poco se considera como un hecho rígido. El método científico se basa en hipótesis y las hipótesis deben probarse continuamente con nueva información. Los científicos del clima (al igual que los astrofísicos, los genetistas o los paleontólogos) no aseguran saber toda la verdad sobre nuestro clima y mucho menos sobre nuestro clima en el futuro. Sin embargo, la evidencia muestra de manera abrumadora que la actividad humana ha causado un rápido cambio climático y continúa haciéndolo. Los científicos continuarán recopilando información y aprendiendo más sobre la situación. En cuanto al resto de nosotros, debemos tomar nuestras decisiones con base en la mejor información que se encuentre a nuestro alcance. Esta información nos dice que es necesario tomar medidas.

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Este contenido fue desarrollado en colaboración con la Universidad de Wisconsin, el Centro de Investigación Climática, el Instituto Nelson para Estudios Ambientales.

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