Usted no se lo cree

El sistema climático se ha encontrado en equilibrio en los últimos 10.000 años, a partir del inicio de la agricultura

Hemos visto cómo el sistema climático de la Tierra es sometido a perturbación, que en el caso presente consiste en un incremento de la concentración de gases de efecto invernadero en la atmósfera –suponiendo fijos los demás parámetros forzadores de clima, a saber, básicamente, la intensidad de la radiación solar (ahora en mínimos) y las erupciones volcánicas importantes (ahora inexistentes), y considerando la ‘variabilidad natural’ muy pequeña con respecto al nivel de perturbación. Y que este sistema presenta una respuesta, que medimos en forma de temperatura media de la Tierra.

Puesto que la respuesta es función de la perturbación, podemos considerar que el sistema es controlable mediante acciones diversas sobre esta perturbación^[1] en el caso de que no podamos alterar el propio sistema, como ocurre, en principio, con el climático. Estamos, pues ante un sistema de control, bien conocido en ingeniería.

En un sistema tal, la característica más importante es su equilibrio, es decir, que el sistema se mantenga estable y sea inmune a las variaciones de la perturbación (entrada), por lo menos dentro de unos límites. En ingeniería, de forma general se trata de una cuestión de seguridad, pues la pérdida de las condiciones de estabilidad puede resultar en la ruptura del sistema, sea éste una máquina o una central nuclear, por ejemplo. Sin embargo, no todos los sistemas, al desequilibrarse, se rompen, pues pueden tener más de un estado estable y pueden pasar del uno al otro si la perturbación supera determinado umbral^[1]2 (1, 2).

Representación metafórica de distintos estados estables (ver texto)

Como imagen sencilla del fenómeno podemos imaginar la bola que se desplaza por la línea de la figura. La bola se encuentra en equilibrio estable en la posición A. Una perturbación en forma de empuje la hace ascender por la primera cuesta. Si esta perturbación se reduce de forma que, en algún punto de la pendiente, sus efectos se igualan a los de la fuerza gravitatoria, la bola se quedará en ese punto. Si se reduce más, acabará volviendo al estado inicial  más o menos deprisa.

Pero si la perturbación capaz de hacer subir la bola por la cuesta se mantiene durante un tiempo suficiente, ésta se desplazará hasta el primer pico y, a partir de ese momento, ella sola, habrá adquirido ‘vida propia’ y descenderá hasta encontrar un nuevo equilibrio en el punto B, sin que la perturbación inicial pueda hacer nada por evitarlo. El sistema ha alcanzado un nuevo punto de equilibrio, distinto del anterior. Lo mismo ocurriría de nuevo si se la sigue forzando para subir por la cuesta siguiente.

También puede ocurrir que, en su impulso al descender por la primera pendiente, la bola consiga alcanzar el segundo pico y se estabilice en el tercer valle, pero la figura no está pensada para este caso.

Algo similar ocurre con el sistema climático de la Tierra. Mientras el aumento de la concentración de gases de efecto invernadero (perturbación, entrada) no supere determinado umbral, la temperatura (respuesta, salida) aumentará, pero si la concentración disminuye puede todavía volver a la situación de equilibrio anterior. En cambio, si esa perturbación alcanza intensidad suficiente y se mantiene durante el tiempo suficiente, la temperatura adquirirá ‘vida propia’, y se situará en un nuevo estado estable. Cuál sea esa intensidad perturbadora, el tiempo necesario para desequilibrar y la temperatura del nuevo estado de equilibrio a esa respuesta concreta dependerá de las características del sistema, el climático de la Tierra en este caso. Denominamos a esta evolución del sistema su comportamiento dinámico.

Pasemos al planeta. ¿Qué nos dice la ciencia con respecto a los estados de equilibrio del sistema climático de la Tierra?

(Por favor, no tome la curva del ejemplo metafórico como si fuera exactamente la evolución de la temperatura media de la Tierra provocada por la perturbación de los gases de efecto invernadero. Esto vale como imagen metafórica, para entender las perturbaciones, la robustez del sistema y los estados de equilibrio).

Un elemento clave de un sistema en equilibrio es su margen de estabilidad, que está relacionado con su robustez o resiliencia (3). En el ejemplo propuesto, una medida del margen de estabilidad nos la ofrece la altura de las cuestas, de forma que se requerirá más perturbación (fuerza sobre la bola) y/o durante más tiempo cuanto más alto esté el primer pico.

En el caso del sistema climático podemos indicarlo de distintas formas, Veamos las dos que más se manejan.

Puesto que a una concentración de gases de efecto invernadero (perturbación) le corresponde un incremento de temperatura (respuesta), podemos referirnos a este margen mediante la primera variable (concentración, o su incremento perturbador máximo) o mediante la segunda (temperatura, o su incremento máximo tolerable).

¿Cuáles son estos valores? Está comúnmente aceptado que, respecto a la concentración de dióxido de carbono equivalente, el valor de seguridad se encuentra por debajo de las 350 ppmv (partes por millón en volumen) (4, 5). Y que, en términos del incremento de la temperatura media, se encuentra por debajo de +2 ºC (6, 7, 8). Se considera que a partir de este valor de temperatura se produciría ya el denominado cambio climático abrupto, pues la entrada en acción de fuertes mecanismos de realimentación positiva genera procesos no lineales (exponenciales). Nota. Lo de abrupto pueden ser meses (9), como ocurrió hace ahora unos 11.800 años en la anomalía denominada ‘Dryas reciente’, que se mantuvo durante 1.300 años.

En este punto el lector puede creer que a una concentración de 350 ppmv le corresponde una incremento de la temperatura media de +2 ºC. Esto no cuadraría, pues actualmente la concentración es de 386 ppm y la temperatura ha aumentado sólo en 0,8 ºC.

Puede también razonablemente pensar que, si la concentración es ya superior al valor umbral, es que el sistema ya se ha desestabilizado definitivamente.

Al mezclarse con el aire, el mar almacena calor en las profundidades para radiarlo años después

Con respecto a la primera cuestión, es preciso recordar la entrada denominada ‘calentamiento en la recámara’. Allí se indicaba que el sistema climático, debido a los océanos, incorpora un retardo (en inglés lo denominan time lag). Para simplificar, supongamos que la perturbación al sistema, en forma de concentración de gases de efecto invernadero pudiera haber aumentado, de forma brusca, desde su estado casi constante de 280 ppmv correspondiente a la era preindustrial al estado actual de 386 ppmv. La respuesta del sistema, en forma de incremento de la temperatura media, no consiste en aumentar bruscamente al nivel que correspondería a esa concentración, sino que transcurre un cierto tiempo, que denominamos tiempo de respuesta del sistema. Durante este tiempo el sistema se encuentra en régimen transitorio, y a los niveles actuales se mediría en años o en décadas, no en siglos. Por este motivo se habla de calentamiento en la recámara, todavía no realizado.

La segunda cuestión, sobre si el sistema ya ha sido definitivamente desestabilizado (y Dios nos coja confesados), es imposible de responder en el conocimiento actual de la ciencia climática, y es previsible que transcurra bastante tiempo antes de poder anunciarlo con certidumbre suficiente. De hecho, es mucho más probable que, caso de que la respuesta sea que si, nos encontremos antes con las manifestaciones visibles de los impactos climáticos que corresponden a esta situación, en forma de aceleración exponencial de la temperatura. ¿Entonces?

La explicación reside, una vez más, en el retardo del sistema, que juega ahora a nuestro favor. En el ejemplo de la bola hemos dicho que la perturbación debe mantenerse a una intensidad suficiente, y también durante el tiempo suficiente. Así pues, reduciendo la concentración lo suficiente, es posible que todavía estemos a tiempo de limitar el incremento de temperatura, de forma que el nivel actual pueda ser considerado un overshoot, un exceso, si, pero temporal. E impedir así superar el listón de seguridad medido en la respuesta del sistema, que ha sido establecido en un incremento máximo de +2 ºC (valor que por otra parte es fuertemente cuestionado desde la misma comunidad científica, por excesivo(10)).

Muy importante. He dicho que es probable, pero no es seguro. De hecho, no hay nada que nos asegure que esto vaya a ocurrir así. Nada. Lo más cierto es que estamos jugando a la ruleta rusa, y alguna medida de emergencia habrá que tomar para limitar el número de balas en el cargador.

Para el caso de que ya se haya desestabilizado, la pregunta clave es: ¿cuál sería el siguiente estado estable? El correspondiente a +3 ºC, +4 ºC, +5 ºC, +6 ºC, más todavía?

Tampoco se sabe con certidumbre suficiente. La comunidad científica trabaja ahora con la hipótesis de los +4ºC (11) y solicita al mundo político que se vaya ya preparando para ello. Simulaciones basadas en la teoría de sistemas indican +5 ºC de forma todavía tentativa (12). Cómo es un mundo 4 ºC más caliente que el actual se lo mostraré en una entrada posterior, no apta para menores.

La opinión experta del climatólogo mundial de más prestigio, James Hansen (NASA), es que, de llegar a quemar todas las reservas de combustibles fósiles ‘convencionales’ (carbón, petróleo, gas natural) es bien probable que … y que si quemamos además los combustibles ‘no convencionales’ (petróleo a partir de las arenas bituminosas del Canadá) es prácticamente seguro que… ¿Que qué? Que el impulso de la bola sea tal que no se detenga en el primer valle, y pase al segundo. ¿Qué ocurre en el segundo?

Columnas de metano ascendiendo desde el fondo del océano Ártico

Eso si que se sabe. La concentración de carbono equivalente en la atmósfera habrá aumentado en extremo no ya por nuestras emisiones, sino debido a los fenómenos naturales provocados por el incremento de la temperatura: fusión de la tundra del Ártico y liberación de la gran cantidad de metano que contiene primero, para continuar después con más dióxido de carbono inyectado a la atmósfera por incendios forestales, en particular en el Amazonas, y llegar a un punto en que el calentamiento de los mares provoque la emersión de las imponentes cantidades de metano que almacena en su lecho (13).

La temperatura podría aumentar  tanto que llega a provocar la ebullición de los mares. El vapor de agua también es un potente gas de efecto invernadero. Hierven todos los océanos. Es el ‘síndrome de Venus’ (14), el estado de equilibrio final. Ahí si que no hay vuelta atrás.

Con todo, el estado estable más conveniente para la vida en la Tierra parece ser, según James Lovelock, el que corresponde a las edades de hielo, alrededor de 11 ºC de temperatura media, de modo que los períodos interglaciales como el actual serían debidos a un fallo en la regulación cada vez que la intensidad y la distribución de la radiación solar debidos a la posición relativa de la Tierra respecto al Sol superaban cierto umbral cada 100.000 años (15).

Todo esto de los sistemas y los equilibrios se sabe desde hace muchísimos años. No con tanto detalle, no con tantas certezas, sin tantísimas mediciones precisas como se han realizado hoy por un gran número de equipos de investigación. Pero las suficientes como poder haber tomado cartas en el asunto a tiempo y haber evitado llegar hasta aquí. En lugar de jugar a la baraja, ahora lo hacemos a la ruleta rusa, y no sabemos con cuántas balas.

Todo esto, ni usted ni yo lo sabíamos. Pero ellos, si. Ellos lo sabían.

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Notas

[1] También podríamos controlarlo cambiando las demás variables que ahora consideramos fijas, como la intensidad solar que llega a la Tierra mediante espejos, aerosoles o mediante un aumento significativo de la reflectividad (albedo).

[1] La propia ruptura puede considerarse a efectos teóricos un nuevo estado estable, aunque en general poco atractivo

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