[Nota. El texto presente y este otro son complementarios. El lector interesado debería examinar ambos.]
“The predominance of positive feedbacks explains why Earth’s climate has historically undergone large swings: feedbacks work in both directions, amplifying cooling, as well as warming forcings. In the past, feedbacks have caused Earth to be whipsawed between colder and warmer climates, even in response to weak forcings, such as slight changes in the tilt of Earth’s axis.[1]” – James Hansen, climatólogo jefe de la NASA 2009 (1)
Componentes y subcomponentes del sistema climático de la Tierra (Fuente: IPCC, 4AR)
El sistema climático de la Tierra se compone de un conjunto de entidades o subsistemas que condicionan el clima de la Tierra. Cada uno de ellos, si estuviera aislado, evolucionaría individualmente, a igualdad de perturbación, de forma distinta en el tiempo (tienen dinámicas diferentes).
Éstos son (2):
- La atmósfera
- La hidrosfera (océanos, ríos y lagos)
- La criosfera (hielos): glaciares, Ártico, Antártida y Groenlandia
- La litosfera (elementos terrestres, terrosos y rocosos)
- La biosfera (elementos vivos): humanos, otras especies, vegetación terrestre y marina
En la mayoría de los casos se puede describir matemáticamente su comportamiento, en base a las leyes de la física y la química o bien, si éstas no son suficientemente conocidas desde la base, examinando su respuesta a distintos forzamientos en el presente o en el pasado y estimando matemáticamente sus propiedades.
No sólo cada uno tiene su dinámica propia, sino que también se influencian entre si. Interactúan (3). Si además de conocer matemáticamente cada comportamiento individual es posible describir, también matemáticamente, sus relaciones de interacción, obtendremos unas expresiones matemáticas que serán reflejo del comportamiento del conjunto, con lo que podremos, bajo determinadas condiciones, predecir su comportamiento futuro en caso de cambio de alguna de sus variables. Por ejemplo, una perturbación en forma de aumento en la concentración de algunos gases atmosféricos, y una respuesta del sistema en términos de temperatura media en la superficie.
Para conocer (matemáticamente) el comportamiento individual de cada subsistema, cada uno de ellos puede, a su vez, dividirse en otros subsistemas que les son propios, y así sucesivamente. Por ejemplo, el subsistema criosfera del sistema climático puede dividirse en otros cuatro sub-subsistemas: los glaciares, Groenlandia, el Ártico y el continente Antártico, cada uno de ellos con su propia dinámica. Y así sucesivamente.
Pero lo importante ahora es saber que estos cinco subsistemas son los principales con los que trabajan los climatólogos y otros muchos científicos, y que no pueden sacarse conclusiones del conjunto sólo a partir de su comportamiento particular, debido a sus interacciones y a los lazos de retroalimentación (feedback loops) que forman. Y que todo ello puede convertirse en expresiones matemáticas que, adecuadamente ordenadas, configuran un modelo.
Inclusión del sistema socio-económico en los sistemas físico-químico-biológicos (Fuente: Javier Martín-Vide, Universitat de Barcelona, ref3)
[Cabe también destacar que, a los cinco subsistemas señalados al principio y en los que se basa el Panel de Expertos sobre Cambio Climático (IPCC), Javier Martín Vide, catedrático de geografía física de la Universidad de Barcelona, ha incorporado el sistema socio-económico, como reflejo de la actividad humana. Esta incorporación lleva a una figura que expresa bien gráficamente la complejidad de las interrelaciones (4).]
Para conocer el comportamiento de un sistema a partir de sus componentes y sus interacciones, la ciencia ha desarrollado la denominada teoría de sistemas que, al aportar una estructura matemática estándar permite estudiar, entre otras muchas cosas, la robustez de un sistema y sus condiciones de estabilidad. Además, estimo que un conocimiento, siquiera mínimo, de las posibilidades de esta metodología resulta fundamental para que el público pueda comprender el funcionamiento del sistema climático de la Tierra de forma cabal. Ello es debido a que, de forma general, el funcionamiento de los sistemas interrelacionados no es en absoluto intuitivo.
En cambio, razones históricas que se mencionan aquí (5) hacen que la comunidad científica de las ciencias de la Tierra y la climatología apenas comience ahora a emplear las herramientas de la dinámica de sistemas (6, 7, 8), con lo que el conocimiento que tenemos de la evolución del clima terrestre, aún siendo ya importante, es mucho más limitado de lo que podría ser. Entre otras limitaciones, el enfoque actual se queda siempre corto en sus previsiones (9). El programa de medio ambiente de Naciones Unidas (UNEP) ha editado muy recientemente una actualización de las ciencias del clima en la que parece señalar una tendencia hacia este camino (10).
Por ello en entradas sucesivas presentaremos algunas nociones básicas de dinámica de sistemas. No se asuste, que ha habido iniciativas para llevar esta comprensión a la enseñanza básica, sobre los 12 años de edad (11).
Por último, es importante mencionar aquí la teoría Gaia (12, 13). A diferencia de la ciencia ‘tradicional’, que considera al sistema climático de la Tierra como una interacción de los sistemas químicos, físicos y biológicos que la constituyen, la teoría Gaia[2] considera que la Tierra actúa como si fuera un ser vivo, de tal forma que, quien en realidad domina la situación, son los seres vivos, hasta el punto de que obran para mantener su temperatura dentro de unos márgenes que la hagan habitable. Cuidado: habitable por seres vivos, no necesariamente por humanos. Ésta si que está, de veras, a favor de la vida.
La teoría Gaia, cuyo desarrollo apenas se ha iniciado a pesar de haber sido formulada como hipótesis en los años 1970[3], si emplea extensivamente, por el contrario, la teoría de sistemas, y su consideración de las leyes de la termodinámica es muy superior.
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Notas
[1] La predominancia de los lazos de realimentación positiva explica por qué el clima de la Tierra ha experimentado históricamente grandes balanceos: las retroalimentaciones [positivas] actúan en ambas direcciones: amplifican tanto los forzamientos hacia el frío como hacia el calor. En el pasado, estas retroalimentaciones han provocado que la tierra basculara entre climas más cálidos y más fríos, incluso como respuesta a forzamientos tan débiles tales como leves cambios en la inclinación del eje de la Tierra – James Hansen, climatólogo jefe de la NASA
[2] Esta teoría alcanzó finalmente tan alta distinción dentro del siglo XXI, tras superar el conservadurismo de las estructuras científicas. Abandonó así el término ‘hipótesis Gaia’ que hasta entonces la acompañaba para adquirir el rango de ‘teoría’ (14).
[3] James Lovelock, científico británico muy respetado pero un outsider de los circuitos académicos, fue ferozmente atacado por los antropocentristas radicales por haber sostenido esta hipótesis. La hipótesis Gaia fue calificada de ‘hippy’ y de ‘totalitaria’, en un ejercicio extremo de desconocimiento o de desinformación del papel de la ciencia en la sociedad (15, 16).
Usted no se lo cree 