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Archive for the ‘Divulgación’ Category

El retardo del sistema climático: calentamiento en la recámara

Posted in Ciencia, Divulgación, tagged , on 10/12/2009| 3 Comments »

“This is a great challenge for our democracy. We have the evidence, we see the train coming, but most ordinary Americans, in their day-to-day lives, cannot yet hear the whistle blowing.”[1] – Bill Clinton, 24/07/1997 (1)

Hal 9000Experimento (que no le aconsejo realizar): está usted dentro de un coche con cambio de marchas manual. El coche es de los antiguos o de los baratos: no dispone de ningún sistema electrónico de desconexión de la alimentación de carburante para el caso de régimen excesivo de revoluciones en el motor.

Tiene por delante una recta larguísima, no hay otos vehículos en el camino y no tiene limitación de velocidad. Usted pone la segunda. Arranca suavemente. Una vez el coche en movimiento, pulsa el acelerador a fondo. La aceleración que notará dependerá de la potencia del vehículo. Llega a 100 km/hora. Usted sigue igual. Más o menos a esta velocidad el motor se habrá ‘pasado de vueltas’: el cuentarrevoluciones estará en zona roja. Usted, impasible, sigue con el gas a fondo, hasta que el motor no dé más de si y la velocidad se haya estabilizado Llegará un momento en que oirá un extraño ruido, una vibración inusual. Habrá pasado un tiempo, mayor o menor según la ‘resiliencia’ del motor y su estado de mantenimiento (aceites, edad). Muy poco después, el motor se rompe. El vehículo ha quedado inutilizado. Acabará usted deteniéndose en otro lugar.

Esta analogía nos sirve para mostrar una característica de los sistemas, de aplicación al sistema climático de la Tierra y muy importante para comprender el fenómeno: el tiempo de retardo.

Cuando usted pisa a fondo el pedal del acelerador, al motor le llega el máximo de carburante, y esa cantidad se mantiene constante hasta el final. En cambio, el vehículo acelera, es decir, a pesar de recibir el mismo estímulo (la entrada al sistema es la cantidad de carburante) la respuesta (rpm, o velocidad) es variable, creciente. Y eso ocurre así hasta que, llegado determinado momento, la velocidad deja de aumentar y se mantiene constante.

Retardos intrínsecos del sistema climático

Pues bien. Al sistema climático de la Tierra le ocurre algo parecido: tiene retardos intrínsecos. La velocidad no alcanza de forma inmediata el nivel que corresponde al flujo de combustible que llega al motor, sino que transcurre cierto tiempo.  Análogamente, la temperatura media de la Tierra no alcanza el nivel de equilibrio que corresponde a la concentración de gases forzadores del clima, sino que transcurre cierto tiempo.

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Componentes del sistema climático de la Tierra

Posted in Ciencia, Divulgación, tagged , on 09/12/2009|

[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

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. (más…)

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¿Qué es un comportamiento exponencial de un sistema?

Posted in Ciencia, Divulgación on 22/11/2009|

El ritmo de crecimiento de las emisiones de gases forzadores del clima se ha triplicado en esta década con respecto a la anterior. Mientras que de 1990 a 1999 aumentaban a un ritmo promedio del 1,1% anual, de 2000 a 2004 han aumentado a un promedio del 3,4% [1] (1,2). Esto es lo que se conoce por comportamiento exponencial creciente.

Comportamiento exponencial simpleLa representación de una evolución proporcional, también llamada lineal, es una recta, y en su expresión más simple responde a la ecuación y = a.x. En cambio, la representación de una evolución exponencial es la de la figura, cuya expresión más simple es la que ahí se muestra. Sería erróneo completamente decir que el sistema climático se comporta de esta forma exactamente, pues su complejidad es enorme [2], pero se lo muestro para que se de cuenta de que se trata de un comportamiento acelerado. Un ejemplo cotidiano lo tenemos en retrasarse en el pago de un crédito, por ejemplo el hipotecario. Tiene que pagar la hipoteca y más intereses. Si se acumulan los intereses y el banco ‘se los presta’, tendrá que pagar intereses de los intereses, y así… hasta que le desahucien. El crash. Con el clima pasa lo mismo. (más…)

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Seis eslabones directos al infierno

Posted in Ciencia, Divulgación, Impactos, tagged on 02/11/2009| 4 Comments »

“Without a change in policy, the world is on a path for a rise in global temperature of up to 6°C… It is uncertain whether the scale of the transformation envisaged is even technically achievable[1]” – International Energy Agency, 2008

El vídeo en español de National Geographic

El vídeo en español de National Geographic

Algunos científicos consideran muy verosímil que ya en el año 2050 la Tierra se haya calentado alrededor de 4 ºC con respecto a la era preindustrial (1). Muchos, la inmensa mayoría, están convencidos de que estos 4 ºC se habrán desde luego alcanzado en 2100. Hay cierta controversia sobre este valor, pero no hacia abajo. Y los modelos que, por motivos que se examinan en otros textos de esta serie, siempre se han quedado cortos, atribuyen probabilidades nada despreciables a que, de seguir todo igual, a finales del siglo XXI se haya llegado a esos 6 ºC (2, 3, 4). Es la Agencia Internacional de la Energía (IEA), hasta entonces negacionista contumaz que esperó a 2008 para convencerse finalmente de la realidad[2]. Decía la IEA en 2008 que era difícil saber si la magnitud del cambio necesario es tecnológicamente posible. Lo cual, viniendo de quien ha estado siempre a la defensiva, no resulta demasiado esperanzador. En 2009 se presenta como salvación, pero se instala en un escenario en el que, como las bombas de desagüe del Titanic que ya no llegaron ni a instalarse, nos harían ganar ‘sólo minutos’.

Si a alguien le disgusta que se hable de catástrofe, de devastación extrema, de semi-extinción o de drástica reducción de la población mundial a unos pocos ejemplares de humanos residuales es que necesita todavía prepararse para ver la realidad de las cosas como son.

O como serán, según Marc Lynas, uno de los autores británicos sobre cambio climático de mayor prestigio y cuyo libro ‘Six degrees’ (5, 6) ha sido premiado (por sorpresa, dice él) por la Royal Society británica, una de las instituciones científicas más eminentes del mundo. Basándose en la obra de Lynas y con entrevistas a los mejores climatólogos mundiales, National Geographic rodó un espeluznante documental cuya versión en español ‘Seis Grados que podrían cambiar el mundo’ fue distribuida el pasado otoño junto a un ejemplar de su conocida revista. Curiosamente, ninguna editorial ha traducido el libro al español. (más…)

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La certeza matemática del 5º C del Titanic

Posted in Ciencia, Comunicación, Divulgación, tagged , , , on 02/11/2009| 4 Comments »

[Actualización 11/03/2011: Esta entrada ha obtenido el primer premio de la Fundación Biodiversidad, categoría blogs. Noticia y otros premiados aquí]

[Esta entrada ha sido publicada como artículo en la revista Ecologista, nº 66 – Otoño 2010. Artículo publicado aquí] – Versión en inglés aquí.

Titanic

El Sistema Titanic a punto de sufrir una perturbación superior a su robustez

El clima de la Tierra es el resultado de la interacción de unos pocos componentes que no sólo se ven afectados por el efecto invernadero sino también por la influencia que este efecto tiene en sus distintos componentes. Estamos frente a un sistema formado por subsistemas, cada uno de los cuales tiene su propia forma de responder a las perturbaciones a las que está sometido. Si somos capaces de conocer matemáticamente las leyes (ecuaciones) de comportamiento de esos subsistemas, y también las ecuaciones (matemáticas) de cómo se interrelacionan e influencian mutuamente esos subsistemas entre si, la aplicación de las leyes (matemáticas) de la teoría de sistemas nos permite conocer (matemáticamente) el comportamiento del sistema completo.

Estos efectos de un componente que, a su vez, suponen perturbaciones de otro componente con el que están relacionados (por ejemplo, la disminución de la capa de hielo blanca deja al descubierto océano o área terrestre de un color más oscuro: por tanto, refleja mucho menos la radiación solar al espacio y la superficie liberada se calienta más que lo que lo haría si sólo existiera el efecto invernadero pero no este efecto añadido) son característicos de los sistemas realimentados, y puede demostrarse (matemáticamente) que las leyes matemáticas de comportamiento de un sistema de este tipo tienen unas características de funcionamiento que no resultan en absoluto evidentes:

  • Retardo de los efectos con respecto a la causa
  • Comportamiento de tipo exponencial (no proporcional)

Una característica bien propia del sistema climático es, además, su lenta evolución con respecto a nuestros sistemas atávicos de planificación y reacción.

La analogía «sistémica» de la dinámica del clima terrestre con el famoso buque Titanic me parece muy adecuada para comprender el comportamiento de un sistema retroalimentado sometido a una perturbación que supera su robustez. Esta película, dirigida por James Cameron en 1997, tiene además la virtud de haber sido la más taquillera de la historia y, por tanto, esta metáfora puede resultar significativa para un gran número de personas.

Algunas de las analogías que pueden establecerse se describen a continuación:

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