“For an evolutionary biologist to ignore extinction is probably as foolhardy as for a demographer to ignore mortality.” – David M. Raup
Ya comenzamos a entrar en materia y sabemos que los cambios climáticos como el que está en curso no son sólo progresivos sino, en general, súbitos, abruptos (35, 36, 37). Sabemos también que, por debajo de un incremento de la temperatura media de la Tierra de + 2ºC, ya se esperan consecuencias muy serias en cualquier parte del mundo en particular y en casi todos en general, con especial significación en la disponibilidad de agua potable entre 1º y 2 ºC (y en la productividad agrícola neta a partir de 2,5º 3 ºC) (38). Y sabemos que, hoy por hoy, estamos en la situación del ‘caso peor’, y en algunos parámetros peor todavía, que el peor de los escenarios de futuro considerados por el Panel Intergubernamental de Expertos sobre Cambio Climático (8), lo que nos llevaría a la nada deseable situación que describí en esta entrada. Sabemos también que, por encima de +1 ºC sobre el promedio preindustrial, el peligro de cambios súbitos de estado, que pueden producirse en el transcurso de muy pocos años (39), es ya a todas luces insoportable desde una perspectiva de riesgo mundial (40).
Ahora estamos a +0,8 ºC con respecto a la referencia estándar, que es el promedio de la era preindustrial. La inercia del sistema hace que, de forma inevitable, quede en la recámara, todavía por manifestarse, la respuesta a emisiones pasadas, estimada entre 0,5 y 0,6 ºC (41, 42). También aumentaría la temperatura, ahora de forma brusca, si no se quemara carbón o se hiciera de forma que se evitara la emisión de azufre a la atmósfera como subproducto indeseado (43). En estas condiciones no es de extrañar que la comunidad científica considere, casi por aclamación, que este umbral de +2 ºC, con el que se trabaja en las negociaciones internacionales, va a ser inexorablemente superado (10). Y ello sin contar con que, desde hace unos pocos años, a este valor se le considera claramente excesivo, arriesgado y peligroso (44).
Conviene ahora revisar primero, y completar después con nueva información, la entrada relativa a los estados estables del sistema climático. El análisis de estabilidad, como he insistido varias veces en este blog – y que me propongo profundizar en una próxima entrada de esta serie – es algo en lo que la comunidad científica trabaja desde hace muy poco tiempo (para mi gran sorpresa y pasmo). Sin embargo, es posible ya establecer cualitativamente, con suficiente verosimilitud, algunas de las características dinámicas de este sistema, es decir, su evolución en el tiempo y cómo responde a las perturbaciones[1]. Las cosas serán así grado más grado menos, pero así serán.
Podemos ver cuáles son los estados estables a partir de dos gráficos. El primero corresponde a David Wasdell, director del Apollo-Gaia Project, en su informe “Beyond the Tipping Point. Feedback Dynamics and the Acceleration of Climate Change: An Update of the Scientific Analysis[2]”. En él vemos las posiciones de equilibrio del sistema climático, donde podemos diferenciar los puntos de equilibrio estables e inestables.
Wasdell, el primero en emplear el análisis de equilibrio a partir de la dinámica de sistemas aplicada al sistema climático de la Tierra, defiende donde quieran escucharle que el cambio climático súbito, abrupto y desbocado es ya inevitable, que nuestros esfuerzos de mitigación son inútiles y que estos esfuerzos (léase dinero) deben orientarse a facilitar que el sistema climático encuentre otro punto de equilibrio antes de destruirse por completo. Le escuchan en sedes muy prominentes, como el mismísimo Club de Roma (45), y se hizo escuchar en un congreso titulado “Anthropogenic Climate Destabilization: A Worst-case Scenario[3]”, organizado en Washington por la elitista organización Foundation for the Future
Wasdell señala que:
“Esta situación requerirá una intervención mucho más drástica que la mera reducción de emisiones de gases de efecto invernadero… Se trata de un desafío masivo que constituye un estado de emergencia global” (46)
Bueno, esto también lo dijo el secretario general de Naciones Unidas, Ban Ki-Moon, a quien se le supone bien informado. En 2007, en plena visita a la Antártida, dijo:
“[Estamos frente] al mayor reto de la humanidad en el siglo XX … Esto es una emergencia y, para situaciones de emergencia son necesarias acciones de emergencia.” (47)
Pero los medios de comunicación parecen no haberse enterado, salvo el comentario que publicaron en Internet BBC News y ABC News, a partir de una nota de la agencia Reuters (48). Será que no lo consideraron relevante.
El segundo gráfico corresponde a una presentación de Hans-Joachim Schellnhuber (probablemente, el mejor climatólogo europeo, asesor directo de Angela Merkel), del Potsdam Institute for Climate Change Research, en el simposio “4 degrees and Beyond[4]” que reunió una vez más a la flor y nata de la climatología, preocupada por intentar ver más de cerca lo que se avecina, sin confundir deseos con realidades. En un gráfico de la presentación que tituló Terra Quasi-Incognita: Beyond the 2°C Line vemos que, si una cantidad que él define como ‘intensidad de retroalimentación’ no llega a superar los 4,5 W/m2/grado, el sistema climático habrá experimentado el cambio climático desbocado, pero de una forma limitada y se detendrá en un nuevo estado a partir de cierto tiempo. Por el contrario, si ese valor fuera superior, el cambio climático, en su desbocamiento, proseguiría (49). Eso es lo que Wasdell nos dice que estamos a tiempo de evitar, pero no el cambio de estado.
No somos los únicos en emitir gases de efecto invernadero
Así pues, el escenario de futuro es el que nos muestra Marc Lynas en su libro ‘Seis Grados’, premiado, en un gesto inusual, por la Royal Society británica, la institución científica más antigua del mundo y, junto a la Nacional Academy of Sciences de los Estados Unidos, las dos instituciones científicas más respetadas (50), y que describimos con cierto detalle en esta entrada.
Vaya por delante que la ciencia sabe lo suficiente, y desde hace tiempo, como para que se hayan encendido todas las luces rojas, pero no lo sabe todo. Lo advierto porque la secuencia de cambio climático desbocado (en inglés, runaway) que ahora mostraré, a partir de los ‘tipping elements’ y componentes complementarios que describí en la entrada anterior de esta serie está, salvo en sus primeros pasos (amplificación polar y deshielo del Ártico), todavía sometida a debate en la comunidad científica. No se ha alcanzado todavía un acuerdo suficiente, en particular en el orden en que caerían los tipping elements, ni en qué punto preciso se podría detener el proceso antes de que ocurra como en Venus. Yo le mostraré aquí lo que se considera más probable.
Para comprender bien la secuencia, conviene antes recordar lo siguiente:
- El ritmo de decaimiento del CO2 en exceso en la atmósfera es muy lento, y se mide en siglos o en milenios[5] (51).
- El gas metano tiene un poder invernadero de 25 veces el del CO2 cuando se considera un período de tiempo de 100 años (72 veces a 20 años), aunque su interacción con los aerosoles eleva este valor a 33 (52, 53)
- El vapor de agua es el gas natural atmosférico con mayor poder invernadero. Cuando la temperatura media de la Tierra es constante, a nivel global, la concentración de vapor de agua es constante porque, cuando hay más de la que corresponde, llueve. Así, el vapor de agua contribuye a que la temperatura media de la Tierra sea la que es, pero no contribuye a su variación. Esto es muy importante, pues uno de los argumentos falaces más empleados por el negacionismo organizado es que en la atmósfera hay mucho más vapor de agua que CO2, y por tanto influye más. Es verdad que contribuye al efecto invernadero en mayor magnitud que el CO2. Pero como, a temperatura constante, la cantidad que hay es siempre la misma, aunque se añada no pasará nada, porque ese exceso será llovido. La atmósfera dispone así de un mecanismo de regulación de la cantidad de vapor de agua que contiene.
En cambio, cuando la temperatura media aumenta por efecto de los demás gases de efecto invernadero (cuya concentración en la atmósfera no dispone de ningún mecanismo de regulación), la atmósfera, al estar más caliente, admite un mayor contenido de vapor de agua. Y, por tanto, ahora si, el efecto invernadero global aumenta, y por tanto aumenta más la temperatura que con el solo efecto del CO2. Tenemos aquí un mecanismo de retroalimentación positiva (54)
Debemos saber también que no sólo los humanos emitimos CO2, metano y otros gases o partículas de efecto invernadero. También la propia naturaleza los emite como respuesta a un aumento de la temperatura. Las fuentes de CO2 y metano naturales que pueden activarse bajo determinadas condiciones de temperatura son:
- La arboleda, los bosques y las selvas en caso de incendio, cuya frecuencia aumenta con la temperatura y su extensión es función del poder ignífugo de cada tipo de vegetación. Por ejemplo, en los últimos 30 años los incendios forestales en los Estados Unidos se han multiplicado por cuatro (55)
- La materia orgánica de los suelos se descompone más, y más deprisa, lo que constituye una fuente adicional de CO2 y metano. Entre 1989 y 2008, la contribución de este fenómeno se ha producido a un ritmo medio de 0,1 GtC/a (56)
-
La inmensa cantidad de CO2 y metano contenido en el permafrost y la tundra heladas de las costas árticas de Rusia y Canadá (57, 58), y cuya extensión hacia latitudes menores es muy considerable (ver figura)
- La inmensa cantidad de hidratos de metano contenidos en el fondo marino (59, 60), que también emerge cuando la temperatura del mar supera cierto valor, en función de su profundidad (61). El metano de la región Ártica es especialmente sensible, pues la profundidad de este océano cerca de las plataformas continentales es muy reducida, de sólo 100 m (62).
Vemos pues que estas emisiones son de origen natural, y no directamente antropogénicas debidas a los combustibles fósiles o la deforestación activa. Pero si son indirectamente antropogénicas, pues no se producirían de no aumentar primero la temperatura debido a las emisiones generadas por los humanos. Se trata pues de nuevas materializaciones del temido fenómeno de retroalimentación positiva.
Secuencia del ‘desbocamiento’ climático (runaway warming)
Comienza la película más horripilante jamás imaginada[6], que describe un efecto dominó (63):
Forzamiento (perturbación) originario del sistema climático, iniciador del fenómeno: Emisiones antropogénicas de gases defecto invernadero, a un ritmo rampante o exponencial, que provocan un aumento persistente de la concentración de estos gases en la atmósfera.
Punto de ruptura 1: Debido al fenómeno de la amplificación polar – que veremos en la próxima entrada – la masa de hielo del Ártico se funde hasta llegar a quedar virtualmente sin hielo durante cierto tiempo, alrededor del equinoccio de otoño.. En consecuencia, debido al ‘efecto gin tonic’, la temperatura del Océano Ártico (que ya no será perpetuamente ‘glacial’) aumenta ostensiblemente (64).
Punto de ruptura 2: Este aumento de temperatura de los mares del norte provoca dos efectos, sin que por el momento esté claro cuál va a producirse primero, o bien va a tener una influencia mayor o más rápida:
- En las zonas de la tundra y el permafrost, la temperatura supera el punto de congelación cada vez a menor latitud. De modo que se descongela una cantidad cada vez mayor, y de esta forma se produce la emisión del CO2 y el metano que se encuentra atrapado en su subsuelo por congelación.
- El fondo oceánico se inestabiliza en las zonas de menor profundidad, aumentando la emisión del metano atrapado en el fono marino en forma de hidratos de metano.
Punto de ruptura 3: Esta emisión adicional de gases de efecto invernadero en la zona norte del planeta va provocando un aumento mayor todavía de la temperatura media de la Tierra. Esto altera la distribución de precipitaciones en todo el mundo y, en particular, en las selvas tropicales y subtropicales, amazónica y de Indonesia. La primera arde en casi la mitad de su extensión (el 40% es muy sensible a la ignición) a lo largo de un período de tiempo relativamente breve, lo que constituye una fuente adicional de emisión masiva de dióxido de carbono a la atmósfera.
Punto de ruptura 4: La concentración de gases de efecto invernadero ha alcanzado tal nivel que la temperatura media de la Tierra sigue aumentando. Es posible que la corriente termohalina del Atlántico norte se haya detenido o su velocidad haya disminuido considerablemente. Este hecho puede compensar parcialmente el aumento de la temperatura en algunas zonas de Europa y la costa este de los Estados Unidos, así como en el propio Océano Ártico. Pero el aumento de la temperatura media habrá calentado a muchos océanos hasta el punto de que, a partir de cierto nivel crítico, la emersión del metano del fondo marino sería ya masiva.
Es posible que el proceso se detenga antes de este punto, o a lo largo del mismo, cuando la temperatura media de la Tierra sea ya superior a 5 ºC y, en los polos, el promedio anual esté por encima de los cero grados. Eso es garantía de fusión total del hielo de la Antártida y de un aumento del nivel del mar de 72 m (65), que se iría produciendo progresivamente durante los siglos siguientes, con ocasionales incrementos bruscos muy difíciles de predecir.
El mecanismo de compensación que podría evitar que el proceso continuara estaría constituido por un aumento enorme de la nubosidad, como resultado de la mayor cantidad de agua en la atmósfera. Así, la parte superior de las nubes, al ser casi siempre blanca, evitaría la llegada de buena parte de la radiación solar a la superficie, equilibrándose el sistema. Desde luego, no se pueden descartar otros mecanismos, sobretodo los de tipo biológico, que son los menos conocidos (66).
Así habríamos llegado, yendo hacia delante, a un punto parecido a aquél en que se encontraba la Tierra hace 55 millones de años, en el denominado Máximo Térmico del Paleoceno-Eoceno. Por aquél entonces la temperatura en el polo norte era de entre 18º y 23 ºC (67), momento en que los cocodrilos medraban por Groenlandia (12) porque, más abajo, era un infierno habitable sólo por ánimas condenadas. Este estado correspondería al intervalo entre 5 y 10 ºC que ha estimado Schellnhuber en la figura 2.
Rumbo a Venus (¿o a Marte?)
Supongamos ahora que el forzamiento adicional debido a la realimentación es superior a los 4,5 W/m2/grado que propone Schellnuher.
Punto de ruptura 5: La cantidad de metano existente en la atmósfera, unida al dióxido de carbono, provoca una aumento tan elevado de la temperatura que ésta, llegado a un punto crítico, provoca una evaporación del agua del mar a ritmo exponencialmente creciente. Así, la atmósfera se convierte en un gas altamente bochornoso.
Punto de ruptura 6: La concentración de CO2, metano y vapor de agua en la atmósfera es de tal magnitud que genera un efecto invernadero tan potente como para que la temperatura media de la Tierra llegue a superar los 100 ºC. A partir de ese momento, cuanto más vapor de agua, mayor temperatura y, por tanto, más cantidad de agua evaporada. Los océanos hierven, y acaban desapareciendo. ¿Adónde ha ido el agua? A la atmósfera.
El infierno ha desaparecido, y el cielo se ha convertido en un mar vaporoso. Los espíritus medran vacilantes, sin encontrar su lugar en el universo. Es el síndrome de Venus (68).
Por lo que se sabe, en Venus las cosas no debieron de suceder exactamente así, pero sí de forma parecida (69). También había océanos, pero entre ambos planetas, en beneficio de la Tierra (a nosotros ya nos daría igual), existe una diferencia importante: Venus tiene un campo magnético muy débil, que no le protege del viento solar y, además, su atmósfera gira a gran velocidad, centenares de veces más deprisa que la parte sólida del planeta. Así, este ‘viento’, al impactar en su atmósfera altamente energética, debió hacer que el hidrógeno del agua escapara hacia el espacio sideral. Así, sin apenas agua, el CO2 emitido por los volcanes no puede formar piedra caliza por lo que, ahora, la atmósfera de Venus está formada casi exclusivamente por CO2. Todo esto se sabe a partir de la sonda de exploración soviética de 1986 y de la misión Venus Express de la Agencia Espacial Europea (70).
En cambio, en la Tierra es previsible que las enormes cantidades de vapor de agua y CO2 de la atmósfera acabaran convertidas en rocas que, a lo sumo, alojarían alguna forma celular de vida, la denominada extremófila. Salvo por su temperatura, muy superior, el planeta Tierra se asemejaría ahora, en su superficie, más a Marte que a Venus. Da lo mismo: a los dos planetas se les considera muertos.
No parece probable que este cambio desbocado pueda producirse en la Tierra aunque, de hacerlo, lo más seguro es que fuera según la secuencia simplificada que he descrito aquí. Sin embargo, hay autores que no consideran este peligro despreciable, mientras otros lo reducen a una mera posibilidad teórica (71). En todo caso, y más allá del desconocimiento preciso que todavía se tiene de estos fenómenos, parece que la única forma de evitar la muerte de la Tierra sería no consumiendo todas las reservas de combustibles fósiles del planeta. Dicho de otro modo, según James Hansen, el climatólogo jefe de la NASA y, probablemente, el mejor climatólogo del mundo:
“El syndrome de Venus es la mayor amenaza para el planeta y para la continuidad de la existencia humana… La Tierra ha sucumbido varias veces hacia la dirección del frío, de modo que el hielo y la nieve llegaron hasta el ecuador. La Tierra puede escapar de esta condición porque la meteorización [generación de piedra caliza] se ralentiza y el CO2 se acumula en el aire hasta que hay el suficiente como para fundir rápidamente el hielo y la nieve, pues las retroalimentaciones funcionan en dirección opuesta. La Glaciación Global tuvo lugar hace 640 millones de años. Pero ahora el riesgo con el que nos enfrentamos es el Síndrome de Venus. No hay escapatoria al Síndrome de Venus. Venus no volverá a tener océanos nunca más.” (72)
Hansen nos dice lo que NO hay que hacer:
“Existe también el peligro de que los humanos puedan causar la liberación de los hidratos de metano, tal vez en algunos casos más rápidamente que en los registros geológicos. En mi opinión, si quemáramos todo el carbón, existe una buena posibilidad de iniciar el cambio climático desbocado. Si además quemáramos todas las arenas betuminosas y las arenas de alquitrán, creo que eso ocurriría con una terrible certeza.”
James Lovelock, el nonagenario científico que estableció la hipótesis Gaia, convertida ya en teoría, tampoco cree que sea inevitable convertirse en Venus, si bien hace uso de su propia formulación para recordar que, una vez la Tierra se da cuenta de que hemos superado su capacidad de carga, si no se la reducimos pronto, ella se reorganiza para reducirnos a nosotros:
“Parece que podremos sobrevivir bastantes de nosotros como para mantener la especie, pero existe la necesidad primordial de que la Tierra reduzca todavía más su capacidad de carga, relacionada con la propia Gaia. Hay mucho donde elegir supervivientes fuera de las solas necesidades humanas… De otra forma, nuestro planeta se movería inexorablemente hacia un estado de equilibrio insoportablemente caliente y totalmente estéril, algo que al final acabaría siendo un promedio entre Marte y Venus.” (73)
Esta misma reflexión sobre la capacidad de carga se la hizo el Pentágono ya en 2003, según vimos en esta entrada a propósito de la preocupación militar por el cambio climático (74).
Los fenómenos descritos en este artículo se conocen a partir de las mediciones realizadas sobre la evolución presente, pero también, y sobretodo, en base a los que conocemos que han tenido lugar en el denominado ‘tiempo geológico’. Esta magnitud se asocia habitualmente a un mínimo de algunos siglos, hasta muchos millones de años. Pero… ¿y si ya estuviéramos dentro? Además ¿y si, debido a la especial intensidad y rapidez del forzamiento (unos 150 años, con la mitad del forzamiento en los últimos 30), desconocida en la historia geológica de la Tierra, los tiempos se comprimieran hasta el punto de producirse solamente en una, dos, o tres generaciones? ¿Qué nos dice la dinámica de sistemas?
En la próxima entrada de esta serie veremos qué cosa es la amplificación polar, que constituye el primer mecanismo indeseado de respuesta del sistema climático y que inicia todo el proceso en cadena. También examinaremos qué probabilidades hay de que el proceso se inicie efectivamente. O de que, de hecho, esté ya en marcha.
Entradas anteriores de la serie:
Entender la gravedad del cambio climático: 1. Introducción
Entender la gravedad del cambio climático: 2. ¿Qué es el cambio climático «desbocado»? 2.1 ¿Qué son los ‘tipping points’ del sistema climático?
Entrada siguiente de la serie:
Entender la gravedad del cambio climático: 3. La amplificación polar, el elemento clave
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Notas
[1] En lo sucesivo la expresión ‘forzamiento’ del sistema climático debe entenderse de forma equivalente a ‘perturbación’ del sistema. Nos referimos al forzamiento del estado estable del sistema climático y, por tanto, puede considerarse una perturbación de esta situación de equilibrio
[2] Más allá del umbral de estabilidad. Realimentación dinámica y aceleración del cambio climático: Actualización del análisis científico
[3] Desestabilización climática antropogénica: Escenario del Caso Peor
[4] Cuatro grados, y por encima
[5] La expresión matemática que relaciona la evolución en el tiempo de la cantidad de CO2 en la atmósfera tras un pulso instantáneo de amplitud 100 es:
CO2(t) = 18 + 14e-t/420 + 18e-t/70 + 24e-t/21 + 26e-t/3,4 (75)
[6] National Geographic realizó un espeluznante documental del libro ‘Seis Grados’ de Mark Lynas, que fue incluso distribuido en 2008 junto a la revista, en edición española. Poco después recibió una inyección publicitaria enorme de ExxonMobil, que todavía se mantiene. Usted observará cómo el tratamiento del cambio climático en National Geographic, por ejemplo en su canal televisivo, se ha reducido drásticamente en intensidad y enfoque
Magnífico post, como siempre…y terrorífico. Gracias por ayudarnos a entender el problema en toda su magnitud.
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Gracias a ti por seguirme Víctor.
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Una vez más gracias por tu información repleta de referencias e ideas inspiradoras. Espero que este blog sirva para convencer a los no convencidos de que es tiempo de actuar pq sino va a ser demasiado tarde. Un saludo cordial.
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Gracias a ti por seguirme. Un abrazo,
Ferran
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