Usted no se lo cree

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Ingenuamente, yo crecí en el error de que la teoría de sistemas^[31] (y su dinámica y control), ubicua por todos los entornos académicos y profesionales por los que he transitado, era bien conocida por todas las especialidades científicas, desde luego las ingenierías y las físicas. También de las ciencias exactas, pues el bagaje matemático subyacente es muy considerable. Pues resultó ser que no. Entre los ingenieros, poco más que los telecos y algunos industriales (los ingenieros de control, también denominados automáticos), químicos y eléctricos, llegan a familiarizarse con la dinámica de sistemas y los problemas de control. Biólogos y economistas la emplean como de pasada y con poca riqueza formal, y los físicos no aprenden teoría general de sistemas a lo largo de su ciclo formativo principal (76). Los físicos de la atmósfera y meteorólogos han visto en su especialización alguna aplicación del asunto a través de los fenómenos convectivos (77), pero desde luego no desde el punto de vista del control.

Portada de la versión estadounidense de Los límites del crecimiento

La aportación de la dinámica de sistemas más conocida fuera del entorno de la ingeniería fue llevada a cabo en el terreno de las ciencias sociales, a principios de los años 70, por el prestigioso Massachusetts Institute of Technology de la mano de los entusiastas Jay Forrester y Donella Meadows.  Tuvo como resultado el famoso informe Los límites del crecimiento (78), cuyas predicciones se están cumpliendo razonablemente a día de hoy (79, 80). Dicho informe fue vapuleado de forma inmisericorde por la negacionía ultraliberal del momento, en una de las primeras muestras de lo que más tarde se convertiría en la negación permanente de toda ciencia cuyas averiguaciones no fueran culturalmente bienvenidas, o bien resultaran perjudiciales para algunos con poder para acallar. A este respecto muchas veces me he preguntado hasta qué punto la falta de popularización del denominado ‘pensamiento sistémico’ durante mi generación ha sido algo natural, una especie de fallo cultural, o bien si esta ignorancia generalizada ha sido culturalmente inducida, organizada a partir del informe de Meadows, en una de las primeras manifestaciones modernas de la agnotología^[32]. Este análisis daría probablemente para una tesis doctoral en ciencias sociales.

El ‘pensamiento sistémico’ es una herramienta de reflexión fundamental para comprender las leyes y los procesos, tanto físicos como sociales, que gobiernan el mundo, y es posible formularla en términos comprensibles para todas las condiciones, incluidos niños de 12 años en su formación básica.

Los físicos no estudian dinámica de sistemas

Darme cuenta de que los físicos no saben de dinámica de sistemas fue toda una sorpresa, para a continuación observar que una de sus especialidades, la climatología, que lidia con el sistema climático y cómo mantenerlo a raya (controlarlo), ignora, por tanto, la teoría de control, subsidiaria de la de sistemas. Este hecho resultó ser una de las mayores sorpresas de mi viaje climático.

Para confirmarlo inquirí a Andrew Jarvis, de la Universidad de Lancaster, uno de los pocos que emplean el control robusto, por su opinión acerca del motivo por el cual el clima no es estudiado mediante funciones de transferencia del sistema climático, regímenes transitorio y permanente de su dinámica tras una excitación, constantes de tiempo, márgenes de estabilidad, propiedades emergentes, diseño de controladores, etc. Es decir: funcionalmente, de arriba hacia abajo, y mediante la formulación matemática de la dinámica de sistemas, cuya aplicación a los sistemas físicos ha dado tan magníficos resultados en el campo de la tecnología.

‘Because they are atmospheric physicists^[33].’ (81)

Cosas del reduccionismo. El resultado es que la climatología actual, con pocas excepciones, efectúa sus cálculos de abajo hacia arriba, partiendo de las ecuaciones más fundamentales, incluida la espectrofotometría, las reacciones de los distintos gases entre sí y otras muchas ecuaciones, modelando la atmosfera. Hacen lo propio con los océanos, con el ciclo del carbono y con el sistema biológico. Dividen la Tierra, atmósfera incluida, en una enorme cantidad de elementos finitos, calculan lo que ocurre dentro de cada uno y aplican los resultados en su frontera  como condiciones de contorno de los elementos contiguos, etc. Es como si un ingeniero empleara las ecuaciones de la mecánica cuántica para diseñar un puente o un amplificador, en lugar de atender a las propiedades funcionales de cada componente, o como si un economista quisiera calcular el PIB de un país a base de sumar todas las facturas, existencias, etc. Una locura en necesidades de computación.

Análisis climatológico 'de abajo hacia arriba', mediante elementos finitos. Requiere gran potencia de computación

Pues así es como trabaja la climatología moderna. Ya tiene mérito, porque consiguen reproducir muy bien el pasado cuando se comparan los resultados de estos modelos matemáticos con las averiguaciones de la paleoclimatología. De esta forma estiman, y nos creemos, que estas representaciones son razonablemente correctas, que los distintos fenómenos están notablemente bien caracterizados, y que el conjunto se encuentra entonces en disposición de efectuar predicciones en función de las perturbaciones a las que el sistema pueda ser sometido dados distintos escenarios de futuro. Pero mediante este procedimiento hay preguntas que no se pueden responder, en particular algunas de las que más conciernen a la toma de decisiones.

Las preguntas pertinentes desde el pensamiento sistémico

Veamos cómo se plantean las cosas desde  la interrogación sugerida por el pensamiento sistémico. Definida la cuestión climática en términos de sistema aplican las leyes generales de la dinámica de sistemas retroalimentados.

Sabemos que los sistemas tienen distintos estados de equilibrio. Luego la primera pregunta pertinente a nuestros efectos es: ¿cuál es el umbral de estabilidad del sistema climático alrededor de las condiciones del Holoceno^[34]?  Este umbral nos informaría del límite infranqueable que deseamos conocer. ¿Podemos establecer este límite en términos de la temperatura media de la Tierra? Si así fuera: ¿son estos 2 ºC de más? Esto es lo que yo ingenuamente supuse al principio de mis averiguaciones climáticas, pues me era imposible concebir que alguien permitiera que ese umbral fuera superado. Pero ¿cómo iba a ser este valor un margen de estabilidad si la única forma de conocerlo es a través de la dinámica de sistemas y la climatología apenas ahora empieza a saber cómo aplicar su formulación?

Ya en 1980 el WBGU^[35] alemán publicó en la académica Climatic Change abogando por definir el problema mediante la aplicación de las técnicas analíticas de la dinámica de sistemas sobre un modelo del sistema climático planteado en estos términos^[36] (82). Pero los trabajos que he encontrado en este campo son muy pocos (83 a 89), salvo la iniciativa ‘Apollo-Gaia Project’ de David Wasdell, un (para mi) extraño personaje que parece haber desaparecido del mapa, psicólogo de formación básica. No ha publicado nunca en el entorno académico, pero sus planteamientos parecen correctamente orientados al objetivo que planteo (90,91). Mira que si se hubiera horrorizado con el resultado…

Justo antes de empezar el siglo XXI el alemán Hans Joachim Schellnhuber, probablemente el líder científico europeo de referencia en el terreno climático, declaró en sede tan noble como Nature, y momento tan simbólico como diciembre de 1999, la necesidad de algo tan fuerte como una nueva revolución copernicana en las ciencias naturales: la consideración de la Tierra como un sistema: The Earth System (92). En todo caso esta metodología sí está siendo empleada para la definición de las características que no puede obviar cualquier política que quiera abordar seriamente el problema climático (93 a 99). Espero no tardar en escribir una entrada específica sobre todo este asunto.

La humanidad ¿reguladora histórica del sistema climático?

Hasta aquí he venido dando por cierto que las condiciones climáticas de nuestra era preindustrial (el Holoceno) representan un punto de equilibrio del sistema climático. Pero esto no es necesariamente así; podría ser un prejuicio. El hecho de que se haya dado una situación de muy pequeña variación en las variables de estado del sistema (concentración de CO₂, temperatura media, nivel del mar, etc.) no significa necesariamente que este estado sea propiamente una situación de equilibrio intrínseco al sistema climático. Veámoslo de otra forma.

Evolución de la temperatura en el Ártico en los últimos 2000 años. La tendencia natural al enfriamiento ha resultado severamente invertida desde 1900

Uno de los auténticos estados de equilibrio de la Tierra parece ser la condición glacial [ver Los estados estables del sistema climático de la Tierra]. Las perturbaciones de la radiación solar capaces de llevar a la Tierra fuera del equilibrio glacial son debidas a los cambios en la posición relativa del planeta respecto al sol^[37], que resultan amplificadas por los cambios subsiguientes en las concentraciones de gases de efecto invernadero inducidos por estas perturbaciones. Tienen carácter cíclico. Estas perturbaciones apartan temporalmente al planeta de su equilibrio glacial, situación que denominamos interglacial. Sin embargo, el sistema tiende de forma natural hacia una nueva glaciación, que se mantiene una vez alcanzada hasta que el carácter cíclico de la perturbación se repite una vez más. La figura adjunta iría en favor de esta hipótesis: la temperatura del Ártico ha tenido una tendencia decreciente a lo largo de (casi) los últimos 2000 años, mientras que ha cambiado súbitamente su tendencia desde hace un par de siglos.

Últimamente va tomando cuerpo la hipótesis planteada en 2003 por William F. Ruddiman, de la Universidad de Virginia (100). Este climatólogo de ejercicio se preguntó por los motivos de la estabilidad climática de los últimos 10.000 años en las condiciones que conocemos. Como me ocurrió a mi cuando lo supe, le resultó bien extraño darse cuenta de que esta situación climática parece no haberse mantenido nunca durante tanto tiempo a lo largo de toda la historia geológica del planeta, incluidos los interglaciales anteriores. Ha sido durante este período de estabilidad climática cuando se han desarrollado todas las civilizaciones, lo que era difícil que se produjera con anterioridad dada la oscilación constante de las temperaturas y del régimen de lluvias, y las continuas variaciones del nivel del mar, del orden de decenas de metros en ambos sentidos. Todo ello obligaba a nuestros antepasados a una movilidad permanente.

¿Estuvimos manteniendo constante la concentración de CO2 sin saberlo, como sostiene Ruddiman (99)?

En esas estábamos cuando se produjeron situaciones de inseguridad alimentaria y ya habíamos aprendido a iniciar el fuego. Entonces nos dimos cuenta de que era fácil cazar las fieras por el expeditivo método de incendiar el bosque y situarse estratégicamente en la trayectoria de huida de los animales, más que ir tras ellos de forma activa. La emisión de gases de efecto invernadero que esa combustión produjo, según Ruddiman, detuvo temporalmente el proceso natural de re-enfriamiento, lo que permitió la sedentarización, la adopción de la agricultura y, con ella, el aumento de la población. Para ser alimentada, esta población adicional necesitó más campos de cultivo, lo que se conseguía a su vez incendiando más bosques. Algo más adelante, hace ahora unos 5.000 años, el inicio de los cultivos de arroz de China, con sus importantes emisiones de metano, siguieron manteniendo el clima en una situación estable. Desde entonces no hemos cesado en la deforestación ni en los cultivos lo cual, según la hipótesis, habría permitido mantener constante la temperatura media de la Tierra.

De modo que el sistema climático, hasta hace muy poco, habría sido controlado por la humanidad de forma totalmente inconsciente. Las pequeñas oscilaciones, generalmente regionales, pueden ser atribuidas a la variabilidad natural del sistema alrededor de esta situación. Recomiendo vivamente la lectura del libro de Ruddiman, que fue  traducido al español en 2008 por Turner (101).

Si esta verosímil hipótesis se acaba confirmando, nos informaría de un estado climático que no correspondería a punto de equilibrio alguno, sino a un sistema sometido a control. Nuestros antepasados se organizaron, sin saberlo, para mantener constante el forzamiento atmosférico del sistema climático. Para ello, diseñaron y ejecutaron políticamente, sin saberlo, un sistema de control cuyo objetivo era mantener constante la concentración de CO₂ en la atmósfera a un valor de 280 ppmv. Estará de acuerdo conmigo en que, de confirmarse que eso ha sido realmente así, la exactitud en la ejecución resulta realmente misteriosa.

Por las razones que conocemos, ahora el control se nos ha ido de las manos por lo menos respecto a la concentración de GEI en la atmósfera. El sistema estaría en las primeras fases de su cambio de su estado y es absolutamente necesario volver a él cuanto antes, contando con que todavía sea posible.

Como fuere, aún sin acudir a hipótesis todavía en curso de confirmación, la mención de esta posibilidad nos ilustra sobre el hecho de que estamos frente a un problema de control. No hay escapatoria a este argumento. Sea como fuere el pasado, hoy hemos alterado colectivamente el sistema climático de la Tierra sin que la mayoría fuéramos conscientes de los impactos de nuestros actos de la misma forma que tampoco, de ser cierta la hipótesis, habríamos sabido que lo controlábamos correctamente en el pasado. Lo importante ahora es (re)tomar el control, para intentar después arreglar el estropicio.

Planteado en estos términos, deberemos analizar el sistema 1) identificando qué variables son observables 2) cuáles con controlables, y 3) actuar en consecuencia diseñando un controlador, siempre en el caso de que el espacio de controladores posibles para el sistema no nos lo encontremos vacío. Este controlador deberá traducirse, en la práctica internacional, en autoridad de política climática implementadora de leyes sociales que deben superar una primera prueba del algodón: no contradecir las leyes de la física. Todo ello con el fin de impedir que sea superado el umbral de estabilidad propio del sistema y, por tanto, evitar su desestabilización irreversible. Esto último equivaldría nada menos que a su disrupción y, en todo caso, a un cambio hacia un estado de equilibrio ^[38] bien distinto al de la glaciación: mucho más caliente.

Basta de rodeos. Quiero saber ya cuál es el umbral de estabilidad del sistema climático

En un intento de sustituir la búsqueda del umbral de estabilidad del sistema la comunidad climática ha desarrollado el concepto de tipping points, o puntos de ruptura [ver: Entender la gravedad del cambio climático: 2. ¿Qué es el cambio climático ‘desbocado’? (Una introducción a los ‘tipping points’)] de distintos componentes en que se ha descompuesto el sistema climático. Son sistemas a su vez, subsistemas del conjunto, definidos como tipping elements. Estos distintos tipping elements, cada uno con su respectivo umbral de estabilidad, irían cayendo (desestabilizándose) sucesivamente [ver: Seis eslabones directos al infierno] hasta que, en su dinámica, se activara algún fenómeno de compensación suficiente capaz de detener el camino hacia la destrucción total. Sin embargo, el umbral de estabilidad del conjunto del sistema climático, es decir,  del conjunto de subsistemas y de sus interrelaciones, es un dato, por ahora, y que yo sepa, desconocido.

Los subcomponentes del sistema climático susceptibles de disrupción, cada uno con su propio umbral de estabilidad (4,68)

En su defecto, es posible emplear los procedimientos habituales de la climatología para buscar este umbral desde abajo, buscando en qué circunstancias se produciría un punto de ruptura de detalle suficientemente significativo desde el punto de vista del impacto que puede producir.

En la próxima entrada veremos cómo la comunidad científica se ha ido aproximando al límite infranqueable, y propondré el límite que, a mi entender, habría que atender a día de hoy.

Examinar referencias

Próximas entradas

6. Determinación el umbral de estabilidad “desde abajo”
7. Elección de la cifra objetivo
8. Viabilidad de la consecución del objetivo
9. Herramientas a disposición
10. Conclusiones

Notas

[31] Recordemos siempre que el término teoría, en clave científica, no tiene el significado popular de suposición o hipótesis, sino que significa algo bien establecido. O sea, que funciona siempre. De hecho, la dinámica de sistemas está presente en gran parte de nuestros elementos cotidianos, comenzando por un regulador de temperatura ambiente hasta el control del tráfico aéreo, pasando por muchos de los subsistemas de un automóvil, como la servodirección, los frenos ABS o los estabilizadores automáticos.
[32] Agnotología: Generación de ignorancia culturalmente inducida
[33] Porque son físicos de la atmósfera
[34] Holoceno: período geológico de los últimos 10-12.000 años caracterizado por unas condiciones climatológicamente estables similares a las actuales
[35] Consejo Asesor del Cambio Global
[36] Desde luego mucho menos complejo que los actuales, que requieren una capacidad de computacón siemopre en el límite de la tecnología.
[37] Son los denominados Ciclos de Milankovitch
[38] En efecto, los sistemas pueden tener varios estados de equilibrio.

[Actualización 12:45. Un lector me recuerda que una forma de percibir el pensamiento sistémico es mediante la metáfora del Titanic en La certeza matemática del 5º C del Titanic.]