El eje del cambio climático

Fotografías tomadas desde el Discovery a su paso por México, en la Bahía Campeche, una zona estudiada por los científicos para determinar cómo el humo de cotas volcánicas afecta al reflejo de los rayos solares y e

España es el país europeo con mayor incremento de emisiones de CO2, de ahí que la Península se haya calentado un grado centígrado en el siglo XX, mientras que la temperatura mundial ha aumentado en 0,6 grados en el mismo periodo. Para establecer las bases que pongan freno a estos alarmantes datos, Madrid será el escenario el 29 de noviembre de de un simposio internacional sobre Cambio Climático. Uno de sus ponentes, el catedrático de Física Antonio Ruiz de Elvira, autor de Quemando el futuro: clima y cambio climático (Nivola), analiza las causas y efectos de este fenómeno.

Cada vez que quemamos un litro de gasolina en el motor del coche, cada vez que encendemos la calefacción y quemamos un litro de gasóleo, emitimos a la atmósfera unos kilos de gas carbónico (CO2). Cada kilo de arroz, cada kilo de carne de vaca o de oveja que nos comemos, significa la emisión a la atmósfera de unos kilos de metano (CH4). Bien, siempre ha habido CO2 y CH4 en la atmósfera. De hecho la vida sobre la Tierra depende de que esos gases estén en la atmósfera. La Luna está a la misma distancia del Sol que nuestro planeta, pero como no tiene ni CO2 ni CH4, su temperatura es de 18 grados bajo cero, mientras la temperatura media de la Tierra está entre los 4 y los 22 grados, de unas épocas geológicas a otras: estos gases, con el vapor de agua, forman una manta que eleva la temperatura del planeta. Los llamaré gases manta.

Las moléculas poliatómicas, como las de estos últimos, pueden vibrar y rotar en torno a su centro de gravedad. Las vibraciones y rotaciones de estas moléculas absorben energía en el rango del infrarrojo. La energía que entra desde el Sol atraviesa la atmósfera sin interaccionar con ésta (salvo con las nubes). Calienta solamente la superficie del mar y del suelo. Todos los cuerpos del universo emiten energía electromagnética. La longitud de onda de esta energía depende de la temperatura del cuerpo. Para las temperaturas de la superficie de la Tierra la longitud de onda está en el rango del infrarrojo. Las moléculas de los gases manta absorben esta energía infrarroja y la vuelven a emitir: parte hacia el espacio, parte de nuevo hacia la Tierra.

El argumento detallado acerca de por qué la existencia de gases manta produce un calentamiento está relacionado con la dependencia de la temperatura del suelo como una potencia fraccionaria negativa del coeficiente de absorción de estos gases, que a su vez depende de forma exponencial de su concentración. La concentración de CO2 era de 300 partes por millón (ppm) en 1900 y es ahora de unas 370 ppm. Esto implica una subida de la temperatura media del planeta de 0.6 grados, que coincide, por supuesto, con las medidas que acaba de publicar la NASA. Una duplicación de la concentración, a 600 ppm, llevará a un aumento de temperatura de 4.5 grados.

La temperatura media global del planeta (TMG) depende de la concentración de gases manta en la atmósfera de manera secundaria. La variación de la TMG de unas etapas geológicas a otras depende esencialmente de la distribución espacial de los continentes. La temperatura en la época de los dinosaurios, en la época en que se hizo el carbón y el petróleo era muy fría en casi toda la tierra, y un infierno en el ecuador, porque todos los continentes estaban pegados y las aguas del océano no circulaban.

Desde hace un par de millones de años los continentes están mas o menos en la misma situación actual y el agua circula del ecuador al polo. El agua tiene mucha mas capacidad calorífica que el suelo, y transmite el calor a toda su masa por convección. El océano es así el acumulador de calor del sistema climático. Cuando las aguas circulan, como ahora, el clima es más uniforme y templado que en las etapas geológicas en las que el agua no puede circular. En la presente etapa geológica el sistema de acumulador no varía, de manera que si cambia el clima la razón hay que buscarla en otras causas.

Estas son la mencionada variación de la concentración de gases manta, la variación de la actividad solar, la variación de la excentricidad de la órbita terrestre y de la inclinación del eje rotación de la Tierra. Las dos últimas actúan como un excitador periódico de un oscilador aleatorio que es el sistema hielo-no hielo en las zonas boreales. En estos 2 millones de años ha habido una serie de glaciaciones. Los periodos glaciares han durado unos 100.000 años mientras que los periodos interglaciares han durado unos 18.000 años.

El último óptimo climático, la etapa pico de deglaciación, ocurrió hace unos 8.000 años, y desde entonces la temperatura media de la Tierra ha ido disminuyendo poco a poco camino de la siguiente etapa glacial, que debería ocurrir de aquí a 2.000 o 3.000 años.

La disminución es visible en los registros fósiles e históricos de temperatura, pero en estos registros, de repente, hacia 1880, la curva deja bruscamente de bajar y empieza a subir de manera muy rápida: La curva de temperaturas había bajado más o menos un cuarto de grado en 900 años y ha subido 0.6 grados en 120 años. El ritmo de subida coincide con el ritmo de emisión de gases manta, como es de esperar, ya que el ritmo de las variaciones orbitales es del orden de decenas de miles de años, y la influencia del Sol se limita a un par de décimas de grado.

La temperatura está subiendo de manera muy rápida, y si no eliminamos la emisión de gases seguirá subiendo. Los modelos matemáticos actuales, en los ordenadores más potentes del mundo, confirman una y otra vez esta teoría. Pero los detalles faltan. Estos potentísimos ordenadores permiten saber lo que pasará en una España con forma de meseta, pero no nos dicen nada de la España real, con sus cordilleras y su forma de península. Pero son estos detalles los realmente interesantes. Para alcanzarlos necesitamos modelos matemáticos nuevos, con una ecuación adicional, la de la velocidad vertical, con nuevas parametrizaciones de las nubes y de la química atmosférica, y con datos de detalle acerca del océano, datos que sólo pueden aportar los satélites. Estos nuevos modelos y datos solo pueden tratarse en ordenadores cien veces más capaces que los actuales, diseñados para funcionar en paralelo sobre una red también cien veces más rápida que la actual. El proceso está en marcha y los americanos dispondrán de estos ordenadores en unos tres años. Entonces empezarán a dar respuestas de detalle las preguntas importantes que sigue planteando el cambio climático.