El cambio climático que viene

El tema del cambio climático es una cuestión de moda, una preocupación para los tiempos que vivimos. En este artículo voy a recopilar y elaborar los datos y conclusiones sobre los cambios climáticos que probablemente tendrá el mundo durante el próximo siglo con el mayor rigor científico posible.

Empecemos por el CO2.

Es un hecho que los niveles de CO2 en la atmósfera han aumentado mucho durante los últimos 60 años.

CO2 en los últimos 60 años

Ha aumentado la concentración en cerca de un 30% (Actualización: en junio de 2020 ya llegamos a 415 partes por millón ). Y con bastante probabilidad ha sido por la quema masiva de petróleo, gas y carbón por parte de la humanidad. Es el CO2 antropogénico frente al geológico producido por los volcanes, por ejemplo.CO2

Si consideramos un periodo de 500 millones de años (desde que se supone existe vida en la Tierra), en nuestro planeta el CO2 fue disminuyendo hasta finales del periodo Carbonífero para luego subir durante el  Pérmico y Triásico probablemente por la gran actividad volcánica que dividió Pangea, y descender a partir del Jurásico. Sólo a finales del Carbonífero y en nuestra era hasta 2014 los niveles de CO2 ha estado por debajo de 400 ppm.

Evolución de la concentración de CO2 en partes por millón desde hace 500 millones de años según dos estudios, LOESS y GEOCARB III.

La correlación entre los niveles de CO2 y la temperatura del planeta es bastante aceptable al menos para los últimos 65 millones de años, desde la extinción de los dinosaurios (periodos Terciario y Cuaternario), periodos en los que tanto el CO2 (reduciéndose gracias a la fotosíntesis en un proceso lento de millones de años) como la temperatura del planeta han ido descendiendo hasta los niveles mínimos de los últimos 100 millones de años. 

CO2 y temperatura en el planeta tierra

El momento del pasado más cercano en que los niveles de CO2 eran similares a los actuales fue hace unos 15 millones de años, el Mioceno, cuando las temperaturas eran unos 5ºC superiores a las de 1980, y al paso que vamos en 50 años pasaremos al CO2 de hace 50 millones de años, en el pico del Eoceno, cuando las temperaturas eran 14ºC superiores a las de ahora.

CO2 400 millones años

CO2 en los últimos 500 millones de años con las últimas estimaciones de Witkowki y otros en puntos de colores. https://advances.sciencemag.org/content/4/11/eaat4556

Detalle del gráfico de CO2 durante los últimos 65 millones de años.
temperaturas de la Tierra desde hace 500 M de años.
Paleotemperaturas desde hace 500 millones de años comparadas con la media del periodo 1960-1990. Fuente: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:All_palaeotemps.png , recopilado a partir de diversos estudios indicados por colores.

Entonces, suponiendo que el efecto invernadero va a llevarnos poco a poco a temperaturas cercanas a las de épocas en las que el CO2 estaba en los mismos niveles que ahora, es interesante ver cuál era el clima en aquellos tiempos, o mejor en tiempos intermedios con una temperatura solo un par de grados superior a la actual.

Así el primer paso sería un cambio climático hacia un clima similar al del Plioceno, entre  2,5 y 7 millones de años atrás y unos 3 a 5ºC más de temperatura que en los años 80 del siglo XX, sería el primer espejo en el que tener que mirarnos, seguido posteriormente del Mioceno, Oloceno y Eoceno.

El clima en el Plioceno

desde hace 7 millones de años hasta hace 2,5 millones de años.

En este periodo de tiempo la temperatura era unos grados más alta que la actual de media, con poco hielo en la Antártida y Groenlandia y niveles del mar unos 30 metros superiores a los actuales, con temperaturas bastante más altas que ahora en las zonas frías (hasta 14 ºC más tal vez) de modo que había bosques donde ahora hay tundra pero más frescas en las zonas tropicales debido a una mayor nubosidad que reflejaría la luz solar. Según este estudio en las zonas templadas del oeste de Norteamérica se registra un mayor nivel de humedad y más bosques que ahora. Igualmente en un estudio portugués sobre el clima en el Plioceno en la península ibérica se informa de «cálidas temperaturas» y «clima húmedo» con bosques subtropicales, con periodos más fríos y secos sobre todo al final del Plioceno.

temperaturas Plioceno
Change in Northern Hemisphere surface air temperatures. Results of a Pliocene simulation minus a current climate «control» simulation. Units are °C. (chandler 1997)

Durante el Plioceno las temperaturas fueron bajando a lo largo de 3 millones de años pasando el clima cada vez más un clima más frío, seco y estacional y ampliándose entonces muchos de los actuales desiertos. Así es posible que a medida que la temperatura del planeta aumente el planeta viva un proceso inverso pasando de frío seco y estacional a más cálido, húmedo y más constante, y tal vez con menos desiertos, como ya sucedió en el último periodo interglaciar, el Eemiense o Interglaciar Riss-Würm, con temperaturas que alcanzaron unos 2 grados superiores a las actuales y época en la que el Sahara no era un desierto.

Sahara en el periodo Interglaciar Riss-Würm o Eemiense, hace unos 14000 años.

Entonces este aumento de CO2 antropológico a partir de los combustibles fósiles si bien va a generar cambios que pueden afectar negativamente a algunos grupos humanos nos está llevando tal vez a sacarnos de esta era de glaciaciones en la que vivimos y en la que casual y felizmente nos ha tocado un periodo interglaciar, llevándonos a una nueva era más cálida y húmeda y por lo tanto favorecedora de la vida en la Tierra similar al Plioceno, a medio plazo, y tal vez al Mioceno a más largo plazo. Evitando de este modo una peligrosa y catastrófica vuelta a la glaciación que algunas predicciones auguraban y que podría acabar con nuestra civilización, el calentamiento global puede llevarnos a tal vez millones de años de clima benigno, hasta el punto de hacer habitable las costas de la Antártida.

glaciaciones

Vale, esto se calienta y con suerte hasta es bueno para la humanidad de modo genérico, salvo algunas zonas que se desertificarán y sobre todo una catástrofe para los habitantes de las llanuras costeras que quedarán inundadas por la subida del nivel del mar (por ejemplo Holanda acabaría bajo el agua como ya ocurrió en el último periodo interglaciar, el Eemiense), evidentemente, pero

¿Cuando va a llegar ese calentamiento? ¿A QUE RITMO SE CALIENTA EL PLANETA?

Veamos algún gráfico primero.

Está claro que el CO2 no es el único factor que influye en el aumento o disminución de temperatura y que por ejemplo las oscilaciones en los niveles de radiación solar tienen mucho que decir al respecto, pero como primera aproximación tomemos el dato del gráfico de arriba que indica que en un siglo la temperatura ha aumentado un grado y que este ritmo es una tendencia probable para los próximos siglos.

Entonces, a este ritmo, tardaremos un par de siglos en alcanzar niveles de temperatura típicos del Mioceno de hace unos 3 millones de años y otros dos siglos para alcanzar las «confortables» temperaturas del Mioceno medio, hace unos 5 millones de años.

Un ritmo de calentamiento que permitirá a la humanidad, espero, adaptarse e ir migrando desde zonas inundables a otras menos inundables. Tengamos en cuenta que en el Mioceno medio el nivel del mar estaba unos 30 metros por encima del nivel actual y muchos barrios y ciudades quedarán bajo el agua.

La subida del nivel del mar

es una gran preocupación para la humanidad y esta primera mirada nos da unos 30 metros de subida del nivel del mar en unos 400 años que son unos 7,5 cm por año de subida del mar como primera estimación. De momento no se está produciendo esa subida a ese ritmo y es de solo 3 mm al año, pero esto no significa que no pueda acelerarse en los próximos años pero no parece que vaya a ser pronto ese ritmo de 7,5 cm al año. Pueden pasar varias décadas antes.

subida del nivel del mar

Al hielo le cuesta derretirse pues solo recibe calor por su superficie y el agua tiene un calor específico alto. La Antártida y Groenlandia no se van a derretir de un año para otro. Veamos las estimaciones de los expertos. En su Quinto Informe de Evaluación (AR5, 2013), el IPCC (Grupo Intergubernamental de Expertos Sobre el Cambio Climático) prevé un metro de subida del nivel del mar para todo el siglo XXI en el peor de los casos.

y en otro informe de septiembre de 2019 predice un máximo de 5,5 m para 2300, 3 siglos. A un ritmo de 2 m por siglo tardamos 1500 años en subir los 30 metros típicos del Plioceno (ver mapa de inundaciones previstas).

proyecciones de aumento de nivel del mar IPCC
Aumento del nivel del mar según IPCC, en naranja proyecciones según RCP2.6 y en azul proyecciones según RCP8.5. Informe de septiembre de 2019 IPCC.

Por otro lado debemos tener en cuenta las oscilaciones climáticas debidas a otros fenómenos aparte del CO2 y como vemos en la figura siguiente en los últimos 2000 años el clima ha sufrido oscilaciones de medio grado cada 500 años y sería probable que en los próximos 400 años toque un descenso de medio grado que compensaría en parte el crecimiento de temperatura esperado. Esto claro suponiendo que las subidas de temperatura del último siglo se deba al incremento del CO2 y no a las variaciones en intensidad solar, actividad volcánica o radiación cósmica. En qué porcentaje se debe la subida al CO2 y en porcentaje al resto de factores es algo que está en estudio y que puede cambiar a la baja las estimaciones de ritmo de calentamiento.

temperatura y CO2, 2000 años

La variabilidad de la radiación solar.

Nuestro sol no calienta siempre con la misma intensidad. Es ampliamente conocido el ciclo de 11 años de las manchas solares pero hay más ciclos más largos que afectan a la intensidad con la que el Sol radia sobre la Tierra.

radiacón solar, ciclos.

Podemos ver claramente que desde los mínimos de 1700, tras la etapa de la llamada «pequeña edad de hielo», el mínimo de Maunder, la intensidad con la que el Sol calienta a la Tierra ha ido aumentando coincidiendo con bastante correlación con el aumento de temperatura que ha habido en ese mismo periodo de tiempo. También se aprecia un aumento considerable de intensidad solar desde 1900 hasta nuestros tiempos que puede explicar al menos parcialmente el aumento de casi un grado de temperatura vivido desde entonces. Pero observemos otro gráfico desde 1880.

Se puede apreciar en los últimos gráficos que el aumento de temperatura desde 1700 hasta 1960-70 puede ser argumentado en base al aumento de actividad solar, pero a partir de esta fecha la actividad solar disminuye ligeramente mientras que la temperatura de la Tierra sigue subiendo. Así podemos asumir que tal vez el efecto de la radiación solar es aproximadamente de 0,7ºC desde 1700 y de unos 0,3ºC desde 1900, y a pesar del ligero enfriamiento solar, en las últimas décadas la temperatura está subiendo a un ritmo de 0,7ºC en 50 años, es decir 1,4ºC cada siglo, con bastante probabilidad a causa del aumento de CO2 . Un enfriamiento solar durante las próximas décadas podría recortar ese aumento en 0,5º C ayudando a contener el aumento de temperatura pero solo sería un aplazamiento del problema a la segunda mitad del siglo, claro que para entonces puede que la curva de Hubbert y el peak oil vengan en nuestra ayuda provocando el inevitable descenso de la producción de CO2 o tal vez ya sea tarde y bajar el nivel de CO2 le lleve siglos o milenios a la naturaleza.

Por último mostrar un gráfico con estimaciones de modelos y datos reales sobre temperaturas troposféricas de la atmósfera.

Vemos que los modelos climáticos no coinciden con los datos reales de la temperatura troposférica y, lo más importante, que la temperatura del aire en la troposfera no aumenta a un gran ritmo. Los más escépticos con el cambio climático exponen que lo que se debe mirar es la temperatura de la troposfera, que es mucho más uniforme y no se ve afectada por la nubosidad y poco afectada por la diferencia entre el día y la noche ye entre diferentes latitudes, dando una información más fiable, y esa temperatura está subiendo solo a 0,3ºC cada 50 años. Así, con este modelo, la Tierra necesitaría unos 500 años en subir su temperatura 3 grados y esto ayudaría a explicar el lento aumento del nivel del mar.

y ¿Podemos revertir el calentamiento?

Como hemos comentado la naturaleza ha tenido la tendencia durante los últimos 65 millones de años a ir acumulando carbono en la corteza terrestre e ir eliminando el CO2 de la atmósfera poco a poco.

CO2 10000 años

CO2 de los últimos 10000 años versus otros periodos interglaciares recientes. (Ruddiam et Al 2016)

 

en este gráfico podemos ver en rojo como ha variado el CO2 en los últimos 10000 años y en amarillo como ha variado en otros periodos interglaciares similares. Vemos que la naturaleza tiene la capacidad para reducir el CO2 a ritmo de una 20 partes por millón cada 10000 años, un ritmo muy lento para reducir los más de 400 ppm actuales o las 500 ppm que nos acechan. 

Salvo grandes innovaciones tecnológicas de captura de CO2 que probablemente necesitarían grandes cantidades de energía el CO2 parece que tardará más de cien mil años en volver a valores «normales». El CO2 ha aumentado, seguirá aumentando mientras quede petróleo y carbón en la Tierra y el efecto que tiene y vaya a tener va a durar muchos milenios probablemente.

Hasta aquí te he mostrado los datos pero tuyas han de ser las conclusiones.

REFERENCIAS:

National Oceanic and Atmospheric Administration https://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/

Witkowski, C. R., Weijers, J. W., Blais, B., Schouten, S., & Damsté, J. S. S. (2018). Molecular fossils from phytoplankton reveal secular Pco2 trend over the PhanerozoicScience advances4(11), eaat4556.

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:All_palaeotemps.png

Chandler, M. 1997. The Climate of the Pliocene: Simulating Earth’s Last Great Warm Period.

Vieira, M. 2019. The late Pliocene palaeoenvironments and palaeoclimates of the western Iberian Atlantic margin from the Rio Maior flora.

Encyclopedia of Deserts, Michael A. Mares

Dynamics of Green Sahara Periods and Their Role in Hominin Evolution Juan C. Larrasoaña (2013).

https://www.metoffice.gov.uk/weather/climate-change/what-is-climate-change

https://www.epa.gov/climate-indicators

IPCC (Grupo Intergubernamental de Expertos Sobre el Cambio Climático) https://www.ipcc.ch/

GISS Surface Temperature Analysis (GISTEMP v4) https://data.giss.nasa.gov/gistemp/

Ruddiman et Al, 2016 https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/2015RG000503

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