Temas 26 El Clima 4j4tv

trimestre 2001

El clima

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P.V.P. 1000 PTA. 6,01 euro

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10 Ciclo climático. Variaciones en el Atlántico Norte Elsa Cortijo, Laurent Labeyrie y Laurence Vidal 12 Clima caótico Wallace S. Broecker 20 ¿Qué mecanismo gobierna los ciclos glaciales? Wallace S. Broecker y George H. Denton 30 Archivos subterráneos del clima cambiante Henry N. Pollack y David S. Chapman 38 El Niño Colin S. Ramage 47 Un clima cambiante Stephen H. Schneider 58 Dióxido de carbono y clima mundial Roger Revelle 69 Tendencias hacia el calentamiento global Philip D. Jones y Tom M. L. Wigley 78 Influencia del hombre sobre el clima Thomas R. Karl y Kevin E. Trenberth 84 La subida de los mares David Schneider 90 El clima que viene Thomas R. Karl, Neville Nicholls y Jonathan Gregory

Sumario

2 Evolución del clima en los planetas terrestres James F. Kasting, Owen B. Toon y James B. Pollack

Evolución del clima en los planetas terrestres

James F. Kasting, Owen B. Toon y James B. Pollack

Se creyó antaño que los planetas con climas templados, semejantes al de la Tierra, eran raros en nuestra galaxia. Los modelos matemáticos indican que, si hubiese planetas fuera del sistema solar, muchos podrían ser habitables­­­

¿P

or qué es Marte demasiado  frío para albergar la vida,  Venus demasiado cálido y la Tierra ideal? A primera vista, la respuesta al problema de Goldilocks, como se conoce esa cuestión en climatología, parece sencilla. El sentido común indica que la Tierra, con una temperatura media de 15 grados Celsius, se formó casualmente a la distancia correcta del Sol, mientras que ni Marte (–60 grados Celsius) ni Venus (460 grados Celsius) tuvieron la misma suerte. Sólo en la superficie de la Tierra se encuentra, pues, el agua en forma líquida, que es crucial para la vida. Pero no debemos atribuir a la casualidad toda la explicación de las temperaturas de estos planetas terrestres, o rocosos. En nuestra opinión, los tres vecinos, formados tras la colisión mutua de grandes cantidades de cuerpos conocidos como planetésimos, fueron antaño semejantes en muchos aspectos. Presentaban, en su superficie, minerales parecidos y, en su atmósfera, gases similares (entre ellos el dióxido de carbono y el vapor de agua); los tres, además, conocían un clima templado que les permitía mantener agua líquida en su superficie. Si adquirieron luego climas espectacularmente distintos, debióse, en gran parte, a su diferente capacidad para crear un ciclo de dióxido de carbono entre la corteza y la atmósfera. El dióxido de carbono, como el vapor de agua y otras substancias, es un gas “invernadero”: permite el paso de la radiación solar a través de él, pero absorbe la radiación infrarroja (calorífica) que procede del planeta y reemite de nuevo parte de este calor hacia su superficie. Los cálculos realizados por nosotros para la istración Nacional de



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Aeronáutica y del Espacio (nasa) y por otros investigadores indican que la Tierra ha gozado siempre de un clima moderado en virtud de la siguiente razón principal: su mecanismo cíclico aumenta la cantidad de dióxido de carbono atmosférico cuando la superficie del planeta se enfría y

reduce dicha cantidad cuando aumenta la temperatura superficial. Marte está helado porque ha perdido la capacidad de retornar el gas a su atmósfera; Venus es un infierno porque experimentó el problema opuesto: no tiene manera de extraer dióxido de carbono de su atmósfera. Mercurio, el otro

1. VENUS, LA TIERRA Y MARTE (de izquierda a derecha), representados apro­ ximadamente a escala. Los tres pudieron en su historia inicial gozar de un clima templado que les permitiera conservar la vital agua en fase líquida en

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planeta terrestre, carece de atmósfera; su temperatura está regulada exclusivamente por el Sol.

La paradoja de un Sol débil y joven

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uestro interés en el papel desem peñado por el dióxido de carbono en la evolución de la Tierra, Marte y Venus tiene su origen en otro rompecabezas cosmológico relacionado con el origen de la Tierra: la paradoja de un Sol joven y débil. En su inmensa mayoría, los modelos de evolución estelar indican que el Sol era entre un 25 y un 30 por ciento más débil cuando se formó el sistema solar, hace 4600 millones de años, de lo que es hoy. Desde entonces, la luminosidad, o intensidad solar, ha crecido, de forma bastante lineal según parece, con el tiempo. Como señalaron quince años atrás Carl Sagan y George H. Mullen, de la Universidad de Cornell, la paradoja surge del planteamiento siguiente: si la primitiva atmósfera terrestre tenía la misma composición que ahora, un Sol débil habría promovido una Tierra

recubierta de hielos hasta hace unos 2000 millones de años; pero nuestro planeta no se congeló. La verdad es que, de acuerdo con la información ofrecida por las rocas sedimentarias, la Tierra ha tenido océanos líquidos desde hace al menos 3800 millones de años, cuando comienza el registro geológico. Además, la vida ha estado presente durante 3500 millones de años, por lo menos, lo que demuestra que la superficie terrestre nunca ha estado enteramente helada durante ese tiempo. (El agua puede permanecer fluida mientras la temperatura esté comprendida entre cero y 374 grados Celsius; hierve y se evapora a 100 grados Celsius al nivel del mar, pero permanecería líquida a temperaturas más altas si aumentara la presión atmosférica.) Sagan y Mullen comprendieron que la paradoja desaparecía si se suponía que la atmósfera terrestre había ido cambiando en el curso del tiempo. Por ejemplo, si el joven planeta hubiera tenido menos nubes de las que hay hoy, habría reflejado de nuevo al espacio menos radiación solar incidente sobre el planeta, y éste se hubiera

su superficie. Los modelos de ordenador indican que la diferente capacidad para realizar el ciclo del dióxido de carbono entre la atmósfera y el suelo —y no solamente la



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mantenido, en consecuencia, más caliente. Alrededor de un 30 por ciento de la radiación solar que ahora llega a la cima de la atmósfera se devuelve al espacio, la mayor parte de ella por reflexión en las nubes. Una Tierra más fría habría tenido menos nubes, pero el registro geológico aboga por una Tierra primitiva más caliente que la que conocemos. Parte del planeta está hoy cubierta de glaciares; no hay ninguna señal de glaciaciones similares precedentes a 2700 millones de años atrás. La explicación más plausible es que el efecto de invernadero fuera más intenso en un pasado remoto. Sagan y Mullen sugirieron que el amoniaco (NH 3 ), absorbente eficaz del infrarrojo, pudo haber conducido a un clima más cálido si el gas hubiera constituido apenas 100 de cada millón de moléculas de aire. Pero estudios posteriores han demostrado que el Sol hubiera convertido rápidamente el amoniaco en nitrógeno e hidrógeno, que no contribuyen al invernadero, a menos que la superficie del planeta lo estuviera suministrando sin cesar a la atmósfera.

distancia al Sol— facilitó que Venus perdiera su agua y Marte se congelara, mientras la Tierra permanecía ha­ bitable.­­­

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RADIACION SOLAR

CO2 + H2O

RADIACION INFRARROJA (TERMICA)

2. EFECTO INVERNADERO, que se produce cuando ciertos gases, sobre todo el dióxido de carbono y el vapor de agua, calientan la superficie de un planeta consi­ derado. Tales gases permiten el paso de la radiación solar hasta la superficie del planeta, pero interceptan la radiación infrarroja (térmica) que el planeta emite hacia el espacio, y reenvían gran parte de esta energía hacia la superficie. Estos gases elevan la temperatura en la superficie terrestre unos 35 grados Celsius por encima de la temperatura que habría si faltaran.

El dióxido de carbono

O

tras investigaciones se han cen trado en el dióxido de carbono, que la radiación solar no descompone fácilmente. El dióxido de carbono abunda aquí; la cantidad ahora almacenada en el planeta, en forma de rocas carbonatadas, ejercería una presión de unos 60 bares si se desprendiera a la atmósfera. (Un bar equivale a la presión atmosférica al nivel del mar. La presión ejercida por el dióxido de carbono contenido en la atmósfera actual se cifra en unos 0,0003 bar.) Si sólo hubiera habido algunos decibares del dióxido de carbono almacenado en forma gaseosa, su efecto de invernadero hubiera producido un calentamiento capaz de compensar la disminución de radiación solar. La idea de que concentraciones mayores de dióxido de carbono pudieron haber protegido a la Tierra primitiva de su congelación dio pronto lugar a otra noción afín: si el nivel de dióxido de carbono disminuyese a una velocidad que compensase el aumento de la radiación solar con el tiempo, tal disminución podría explicar que la temperatura de la Tierra persistiera siempre dentro de límites razonables. Un investigador de la nasa, Michael H. Hart, emprendió el cálculo de tal velocidad compensadora. Hart obtuvo una solución en la que los niveles del gas disminuían de forma

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aproximadamente logarítmica con el tiempo. Su descubrimiento más interesante fue, sin embargo, que había acertado en muy pocos cálculos. Dicho de otra manera, si la composición de la atmósfera hubiera variado, en algún momento, a una velocidad diferente de su solución precisa, el planeta habría perdido su capacidad de prestar soporte a la vida. Si el nivel de dióxido de carbono hubiera disminuido con excesiva lentitud, la Tierra se habría convertido en un invernadero; si con excesiva rapidez, se habrían congelado los océanos. Hart realizó cálculos similares para casos en que la distancia entre la Tierra y el Sol variase ligeramente. Halló que si la Tierra se hubiera formado a una distancia del Sol un 5 por ciento menor, la atmósfera se habría calentado tanto que los océanos se habrían evaporado; se hubiera producido el efecto de invernadero descontrolado. Por el contrario, el planeta habría sufrido una glaciación sin control si se hubiera formado tan sólo un 1 por ciento más lejos del Sol. Unicamente en el estrecho dominio de órbitas que se desenvolviesen entre 0,95 y 1,01 unidades astronómicas podía evitarse una u otra de esas catástrofes climáticas. (Una unidad astronómica es la distancia media entre la Tierra y el Sol, es decir, 149,6 millones de kilómetros.) Hart denominó a esta banda de distancias orbi-

tales “zona de habitabilidad continua” (zhc). Las conclusiones de Hart nos ponían en un aprieto: daban a entender que la Tierra hubo de superar extraordinarias dificultades para evitar el sino de Marte o de Venus. Los investigadores no pudieron descubrir el fallo de esta hipótesis hasta hace poco. De acuerdo con un modelo matemático elaborado por James C. G. Walker y Paul B. Hays, de la Universidad de Michigan, y por uno de los autores (Kasting), las variaciones de la concentración de dióxido de carbono no se produjeron por mero azar, sino que fluctuaron en respuesta a determinadas variaciones experimentadas por la temperatura de superficie. Cuando la temperatura subía, los niveles de dióxido de carbono atmosféricos decrecieron, enfriando la superficie; cuando ésta se enfriaba, la concentración de dióxido de carbono atmosférico aumentaba y calentaba la superficie. La existencia de este bucle de realimentación negativa implica que la Tierra probablemente nunca corrió peligro de sufrir ni el efecto invernadero descontrolado, ni la glaciación ilimitada postulados por Hart. En el sistema de realimentación propuesto, el papel intermedio corresponde al ciclo geoquímico del carbonato-silicato, que da cuenta de alrededor de un 80 por ciento del dióxido de carbono que se ha intercambiado entre la parte sólida de la Tierra y su atmósfera durante un período de tiempo superior a los 500.000 años. El ciclo comienza cuando el dióxido de carbono de la atmósfera se disuelve en el agua y forma ácido carbónico (H2CO3). La lluvia erosiona rocas que contienen minerales de calcio y silicatos (compuestos de calcio, silicio y oxígeno). En tal proceso, el ácido carbónico reacciona químicamente con las rocas, liberando iones calcio y bicarbonato (Ca ++ y HCO 3 – ) en el agua contenida en el suelo. Esta transporta los iones hacia los arroyos, ríos y, en último término, hasta los océanos.

El ciclo del carbonato-silicato

E

n el mar, el plancton y otros orga nismos incorporan los iones en las conchas de carbonato cálcico (CaCO3). Cuando los organismos mueren, caen al fondo del océano, donde forman sedimentos de carbonato. Con el transcurso de los milenios, el fondo de los mares se expande, transporTEMAS 26

tando esos sedimentos a los márgenes de los continentes. Allí, el fondo de los mares se desliza bajo las masas terrestres y se pliega, hundiéndose hacia el interior del planeta. A medida que el sedimento queda sometido a este hundimiento o subducción, y a temperaturas y presiones más altas, el carbonato cálcico reacciona con el silicio (cuarzo), volviendo a formar rocas de silicatos (proceso conocido como metamorfismo de los carbonatos) y desprendiendo dióxido de carbono gaseoso. El gas vuelve entonces a entrar en la atmósfera por medio de fisuras del fondo de los océanos o, más violentamente, mediante erupciones volcánicas en la vecindad de los bordes de las placas tectónicas. Walker y sus colegas advirtieron que las variaciones de la temperatura superficial en el curso del tiempo deberían afectar a la cantidad de dióxido de carbono presente en la atmósfera, y ésta, a su vez, al calentamiento provocado por el efecto de invernadero. Supongamos que la temperatura en

superficie descendiera, por ejemplo a causa de una disminución de la energía emitida por el Sol. Cuando la temperatura del océano desciende, se evapora a la atmósfera menos vapor de agua, llueve menos y se produce, por tanto, menos erosión. Bajo tales circunstancias, disminuye la velocidad a la que el dióxido de carbono abandona la atmósfera, mas no la velocidad a la cual el dióxido de carbono se regenera por el metamorfismo de los carbonatos y se desprende a la atmósfera. El resultado neto es una acumulación del gas en la atmósfera, un aumento en el calentamiento de invernadero y, en consecuencia, un retorno a temperaturas de superficie más altas. Por el contrario, si aumentase la temperatura en la superficie, la velocidad de evaporación de los océanos aumentaría y, con ella, la cantidad de lluvia. Se intensificaría la erosión de las rocas silíceas y, por tanto, la eliminación del dióxido de carbono de la atmósfera. Disminuiría entonces el calentamiento de invernadero.

3. CICLO GEOQUIMICO DEL CARBONATO-SILICATO, que opera en una escala de tiempo superior a 500.000 años; elimina dióxido de carbono de la atmósfera, lo almacena en las rocas carbonatadas y después lo devuelve al aire. Los carbonatos se forman cuando el dióxido de carbono se disuelve en el agua de lluvia y reacciona químicamente con rocas que contienen sili­ catos minerales de calcio (compuestos formados por calcio, silicio y oxígeno). Tales reacciones liberan iones calcio y bicar­ bonato (Ca++ y HCO3–) en el agua contenida en el suelo, que



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Ilustraremos mejor la realimentación atendiendo a un caso extremo. Si los océanos se helaran por completo, cesaría la producción de lluvia y se acumularía el dióxido de carbono en la atmósfera. A la actual velocidad de desprendimiento del gas, en 20 millones de años, tiempo insignificante desde el punto de vista geológico, se alcanzaría en la atmósfera la presión de un bar de dióxido de carbono. Esta cifra elevaría la temperatura de superficie en unos 50 grados, más que suficiente para fundir los hielos y restablecer condiciones climáticas moderadas.

El papel de los organismos

L

os organismos desempeñan un  papel destacado en el intercambio de dióxido de carbono con la atmósfera. Apoyados en ello, algunos investigadores han sugerido que los seres vivos serían los primeros responsables de la modulación del clima terrestre. James E. Lovelock, de la Estación

transporta, a su vez, los iones a arroyos, ríos y océano. En el inte­rior de éste, el plancton y otros organismos usan los iones para construir caparazones de carbonato cálcico (CaCO3); al morir, depositan las conchas en los sedimentos del fondo del mar. Lentamente, el suelo marino se extiende, se desliza bajo los continentes y se dobla hacia abajo, transportando el sedi­ mento con él. Sometido a temperatura y presión crecientes, el sedimento desprende gas dióxido de carbono, que tornará luego a la atmósfera en las erupciones de los volcanes.

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carbonatados, pero es posible que las plantas terrestres tengan una función más importante aún. Cuando las plantas se descomponen, la oxidación de sus restos eleva la concentración de dióxido de carbono en el suelo. En consecuencia, las concentraciones de dióxido de carbono en el suelo son hoy probablemente más altas de lo que eran antes de la aparición de las plantas vasculares, hace unos 400 millones de años. Esta elevación acelera la conversión de silicatos minerales en sedimentos carbonatados. Expuesto todo lo anterior, creemos, no obstante, que los controles fundamentales de los niveles de dióxido de carbono atmosférico pertenecen al dominio de la física más que al de la biología. Podríamos argumentar, por ejemplo, que si no existieran los organismos dotados de concha que depositan carbonato cálcico en el fondo del mar, la concentración de iones calcio y bicarbonato en el agua del mar aumentaría. Una vez que las concentraciones de iones alcanzaran cierto nivel crítico, el carbonato cálcico se formaría sin intervención de organismos. Tal debió ocurrir hace más de 600 millones de años, cuando aparecieron los organismos portadores de caparazón.

25

1,0

0

0,9 CON LA ATMOSFERA ACTUAL 0,8

–25

SIN ATMOSFERA

–50

4,0

3,0

2,0

1,0

0

0,7

LUMINOSIDAD SOLAR RELATIVA AL VALOR ACTUAL

TEMPERATURA (GRADOS CELSIUS)

Experimental Coombe Mill, en Cornualles, y Lynn Margulis, de la Universidad de Boston, son los principales defensores de este punto de vista, que llaman hipótesis Gea (“Gaia”), en honor de la diosa griega de la Tierra. Estos autores sostienen que la disminución del dióxido de carbono atmosférico en el curso de la historia ha sido consecuencia directa de la intervención biológica y que, sin los organismos, el clima terrestre podría muy bien haber seguido los derroteros de Marte o Venus. El reino de lo vivo desarrolla una acción importante. La fracción de dióxido de carbono (en torno al 20 por ciento) que no participa en el ciclo del carbonato-silicato se elimina de la atmósfera por la fotosíntesis de las plantas. Cuando tales organismos mueren, depositan carbono orgánico en los sedimentos. El dióxido de carbono se regenera cuando los procesos tectónicos elevan las rocas sedimentarias y forman montañas, permitiendo que el carbono de las rocas reaccione con el oxígeno atmosférico del agua de lluvia. Los organismos condicionan también el ciclo del carbonato-silicato. Ya se ha explicado el papel del plancton oceánico en la formación de sedimentos

MILES DE MILLONES DE AÑOS ATRAS

4. LOS CALCULOS obtenidos mediante modelos climáticos indican que la Tierra se habría congelado durante la primera parte de su historia si su composición atmos­ férica hubiera sido la misma de hoy. La razón estriba en que el Sol era hasta un 30 por ciento más débil en el pasado (curva en color). La curva superior muestra la temperatura en superficie calculada mediante un modelo climático “monodimen­ sional” (promediado globalmente), suponiendo una concentración constante de dióxido de carbono. (Muchos de los cálculos explicados en el texto del artículo se basan también en un modelo monodimensional.) La curva inferior representa la temperatura en la superficie de una Tierra sin atmósfera. La región sombreada entre ambas curvas representa la magnitud del efecto de invernadero. Los niveles de dióxido de carbono eran, quizá, más altos en el pasado; la temperatura superfi­ cial de la Tierra era también mayor que la mostrada aquí. La curva de luminosidad solar se basa en un cálculo de Douglas O. Gough, de Cambridge.



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De manera análoga, los cálculos muestran que la caída en la descomposición de silicatos instada por la desaparición de las plantas terrestres podría quedar compensada con un aumento de temperatura de unos 10 grados, cambio que podría surgir del bucle de realimentación negativa del ciclo del carbonato-silicato. El aumento del efecto de invernadero produciría un clima semejante al de hace 100 millones de años, durante el Cretácico medio: cálido, aunque adecuado para muchas formas de vida, dinosaurios incluidos. De aquí que haya buenas razones para creer que la Tierra hubiera permanecido habitable, aun cuando nunca hubiera estado habitada. El ciclo del carbonato-silicato, por sí solo, habría producido el necesario mecanismo amortiguador. Cabría preguntar si el vapor de agua, responsable de buena parte de los 35 grados Celsius del efecto invernadero terrestre, fue responsable también de que el planeta se mantuviera templado en el curso de su evolución. La respuesta es negativa. La cantidad de agua de la atmósfera no contrarresta las variaciones de la temperatura en superficie, sino que las intensifica. La abundancia de agua en la atmósfera aumenta cuando lo hace la temperatura en superficie; disminuye cuando baja dicha temperatura. De ello se infiere, pues, que sólo una disminución global de los niveles de dióxido de carbono podría explicar el fenómeno siguiente: a medida que el Sol fue adquiriendo mayor luminosidad, no se registró ningún aumento paralelo en la temperatura de superficie de la Tierra, sino que se mantuvo dentro de unos límites habitables.

La compensación falla en Marte

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l ciclo del dióxido de carbono puede  haber mantenido el clima ter­ restre dentro de límites razonables mientras el planeta evolucionaba. Si en Marte hubo un proceso similar, fue incapaz de hacer lo mismo en ese planeta. La actual atmósfera está allí enteramente constituida por 0,006 bar de dióxido de carbono, cuyo efecto de invernadero produce un calentamiento de sólo unos 6 grados Celsius. ¿Cabe la posibilidad de que Marte fuera frío desde el principio y que su clima haya experimentado pocos cambios en los últimos 4600 millones de años? No parece verosímil. Las fotografías tomadas por los vehículos TEMAS 26

espaciales Mariner y Viking, de la nasa , muestran que la superficie marciana está surcada por muchos canales que fueron, casi con certeza, excavados por agua corriente. Aun­ que algunos canales pudieron haberse formado en un clima frío por brusca liberación de agua desde grandes profundidades, se cree que las redes de valles que surcan los terrenos más antiguos de Marte requirieron, para su formación, temperaturas más altas. Durante los primeros mil millones de años de su historia, el planeta presentó también una tasa de erosión más alta que la de ahora, según estima Peter H. Schultz, de la Universidad de Brown. Este descubrimiento indica también que Marte conoció, tiempo atrás, temperaturas suficientes para retener agua líquida. Los geólogos ignoran cuál fue el margen de temperaturas del planeta, pero su superficie pudo muy bien permanecer cálida bajo el efecto de invernadero de una densa atmósfera de dióxido de carbono. De acuerdo con nuestros cálculos, una atmósfera de entre uno y cinco bares de dióxido de carbono habría mantenido algunas partes de la superficie de Marte por encima de cero grados Celsius en la historia primitiva del planeta. La cifra más baja se aplica a las condiciones en el ecuador marciano, cuando el planeta se halla en la máxima proximidad del Sol; la más alta es un promedio que se aplica al planeta entero. Entra dentro de lo posible que Marte tuviera alguna vez todo ese dióxido de carbono, aun cuando esas cantidades representan de 150 a 800 veces más del que existe en su atmósfera actual. Si Marte, cuya masa viene a ser la décima parte de la terrestre, alcanzó a poseer una cantidad proporcional de dióxido de carbono, el planeta habría tenido una dotación total de dióxido de carbono equivalente a unos 10 bares. (Para llegar a esta cifra, hay que tomar en consideración la menor superficie y gravedad en superficie de Marte, comparadas con las de la Tierra.) Ello nos induce a pensar que Marte tenía una proporción adecuada de dióxido de carbono, pero se enfrió porque su mecanismo de reciclado se fue a pique. Creemos que el planeta conoció, tiempo atrás, un sistema eficaz de reciclado; pues sin él la erosión de las rocas hubiera eliminado todo el dióxido de carbono atmosférico en unos 10 millones de años. Ahora bien, todo indica que la atmósfera retuvo abundantes cantidades del gas durante un tiempo bastante más

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5. SUPERFICIE DE MARTE surcada por muchos canales. De ello se infiere que el planeta alcanzó, tiempo atrás, una temperatura suficiente para conservar líquida el agua. Los canales de escorrentía típicos, como el Nirgal Vallis (arriba), ofrecen una morfología distinta de los ríos de la Tierra porque sus tributarios son cortos y escasos; proceden del excavado o afloramiento del agua del suelo. Otras estructuras ramificadas (abajo), que se encuentran en suelos antiguos, parecen ser redes de valles; la excavación o la precipitación y ulterior escorrentía pudo haberlas forma­ do. El hecho de que las redes presenten cráteres superpuestos implica que se for­ maron antes del final del período de intenso bombardeo meteorítico, hace unos 3800 millones de años. Canales “aliviaderos” pudieron haberse formado en un clima frío mediante otros procesos.­­

largo. Las redes de valles suministran la clave: las tendidas por las antiguas tierras altas del sur se pueden datar contando el número de cráteres meteoríticos superpuestos. Apoyados en ello, los investigadores han llegado a la conclusión de que las redes persistieron hasta casi el final del período de máximo bombardeo meteorítico, es decir, hace unos 3800 millones de años. El sistema de reciclado eliminaba probablemente el dióxido de carbono de la atmósfera por los mismos procesos de erosión que en la Tierra. El mecanismo que devolvía el gas a la atmósfera podía haber diferido bastante, sin embargo, porque un planeta tan pequeño como Marte quizá nunca ha desarrollado tectónica de placas. Cabe la posibilidad de que la lava expulsada por los volcanes en la superficie de Marte cubriera sedimentos carbonatados, sepultándolos gradualmente hasta una profundidad donde la presión y la temperatura los obligasen a desprender dióxido de carbono gaseoso. Los modelos de ordenador indican que tal proceso podría haber sido suficiente para reciclar los carbonatos hasta unos

mil millones de años después de la formación del planeta. Al parecer, Marte no se enfrió porque recibiese menos energía solar que la Tierra, sino por su menor tamaño. Poseía también menos calor interno cuando se formó, y su alta relación de superficie a volumen le obligó a perder ese calor a mayor velocidad. Con el tiempo, el interior se hizo tan frío que no pudo ya liberar dióxido de carbono a partir de las rocas carbonatadas. Todo el dióxido de carbono que se eliminara de la atmósfera mediante la erosión quedó retenido en el suelo. La atmósfera marciana se adelgazó y el clima se fue acercando a su presente estado gélido. De haber alcanzado el tamaño de la Tierra, Marte hubiera gozado de grandes probabilidades de conservar suficiente calor interno para continuar reciclando el dióxido de carbono y compensar así el bajo nivel de energía solar recibida. De acuerdo con este supuesto, Marte encerraría considerables cantidades de rocas carbonatadas enterradas en su corteza. Hasta ahora, las exploraciones espectroscópicas realizadas desde la Tierra no han logrado descubrir tales materiales. Por otra parte, 7

James L. Gooding detectó pequeñas cantidades de carbonato cálcico en los llamados meteoritos SNC (Shergotty, Nakhala y Chassigny), que son fragmentos de roca originados, al parecer, en la superficie marciana.

Cómo se secó Venus

M

arte conserva una ingente pro visión de agua, aunque congelada; Venus, en cambio, está casi por entero deshidratado. La escasa cantidad que allí queda reside en la atmósfera en forma de vapor, o integrada en las densas nubes de ácido sulfúrico que rodean el planeta. Los climatólogos han propuesto dos teorías para explicar la sequedad de Venus. John S. Lewis y sus colaboradores, de la Universidad de Arizona, han sugerido que Venus nunca tuvo mucha agua, esto es, que la región de la nebulosa solar donde se formó Venus era

demasiado caliente para permitir la formación de minerales hidratados. Teoría ésta a la que puede planteársele una seria objeción: no tiene en cuenta el papel de la gravedad. De acuerdo con los modelos dinámicos elaborados por George W. Wetherill, de la Institución Carnegie de Washington, los planetas en formación, además de acumular los planetésimos que cruzan sus órbitas, perturban también las órbitas de tales cuerpos, dispersándolos por todo el sistema solar interno. Durante las últimas fases de su crecimiento, los protoplanetas Tierra y Venus tenían masas de tamaño suficiente para haber intercambiado planetésimos. Como los procedentes de la Tierra habrían sido ricos en agua, Venus habría recibido una dotación substancial de ella. La objeción nos lleva de la mano a la otra teoría: Venus tenía originariamente agua en abundancia, tal vez tanta como la Tierra, pero la perdió

6. TENDENCIA DEL VAPOR DE AGUA a escapar de la Tierra: es mínima. No puede decirse lo mismo del Venus primitivo. En la Tierra (a), el agua de la troposfera no puede penetrar en la estratosfera a causa de la trampa fría, la región donde la baja temperatura y la presión atmosférica relativamente alta se combinan para minimizar la concentración de vapor de agua. Cuando el vapor llega a la trampa, se condensa en su mayor parte. En el primitivo Venus, la baja atmósfera, aunque caliente en comparación con la de la Tierra, pudo haber esta­ do suficientemente fría para que el vapor se condensara y formase un océano. Pero éste habría desaparecido por culpa del “invernadero húmedo” (b): situación que se produce cuan­



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cuando llegó hasta la alta atmósfera. Allí, la radiación solar destrozó las moléculas de agua, liberando átomos de hidrógeno que escaparon al espacio. (Sólo el agua de la alta atmósfera está sometida al escape de hidrógeno; a altitudes menores, los átomos de hidrógeno, que son ligeros, se conservan en la atmósfera bajo la influencia de los gases de fondo, como el dióxido de carbono.) Esta segunda teoría ofrece distintas variaciones según permita o no que el agua permanezca fluida en la superficie durante un tiempo apreciable. La explicación clásica, la del efecto de invernadero descontrolado, sostiene que Venus nunca retuvo agua en su superficie. La noción de efecto invernadero sin control fue ya sugerida en 1955 por Fred Hoyle, de la Universidad de Cambridge, pero debemos muchos de sus pormenores a Andrew P. Ingersoll, del Instituto de Tecnología de California, y a uno de los autores (Pollack).

do, a causa de una alta temperatura superficial, el vapor de agua constituye más del 20 por ciento de la baja atmósfera. La trampa fría se traslada entonces a mayores alturas y se torna ineficaz para impedir que el vapor de agua llegue hasta la alta atmósfera. Aunque parte del vapor se condensa en forma de lluvia, el que no lo hace se disocia en las alturas y los átomos de hidrógeno que lo forman escapan al espacio. Venus pudo haber alcanzado una temperatura tal que, en vez de lo ante­ rior, se produjera un efecto invernadero descontrolado (c): el agua liberada por el planeta se convirtió en vapor y no se formó ningún océano. El agua sólo viajó en una dirección: hacia arriba.

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Según dichos investigadores, el agua de la superficie no puede mantenerse en estado líquido si, sobre un planeta, incide energía solar superior a un valor crítico. Si el flujo solar en la órbita de Venus excedió ese valor crítico desde el principio, el agua que hubiera emergido del interior se hubiera vaporizado al instante. Al menos en la parte más baja y cálida de la atmósfera, este vapor no se habría condensado en forma de lluvia y, por tanto, no se habrían formado océanos. La atmósfera habría perdido agua porque, en un ambiente tan cálido y húmedo, el aire se enfriaría de forma extraordinariamente lenta al ascender. En consecuencia, la “trampa fría” atmosférica habría subido hasta una altitud muy elevada (unos 100 kilómetros). La trampa fría es la región donde la baja temperatura y la alta presión ambiental se combinan para mantener el punto de saturación en un valor mínimo. Normalmente, la concentración relativa de vapor de agua (la fracción de volumen atmosférico representada por el vapor) es mucho más baja en la trampa fría que en la atmósfera subyacente; el agua se condensa en vez de ascender. Pero en una trampa fría a gran altura, la concentración relativa de vapor de agua sería semejante a la que hay en la atmósfera mucho más cerca de la superficie. Bajo estas condiciones, la trampa fría permitiría que una proporción apreciable de vapor de agua pasara a las partes altas, donde quedaría sometida a la fotodisociación y al escape de hidrógeno. Tal escape podría haber eliminado el equivalente a un océano en menos de 30 millones de años. En la presente atmósfera terrestre, por el contrario, la trampa fría se encuentra a alturas relativamente bajas (entre nueve y 17 kilómetros), en la frontera entre la troposfera y la estratosfera (frontera llamada tropopausa). Cuando el vapor de agua procedente de alturas menores asciende hasta la trampa fría, se condensa; ello explica que nuestra estratosfera sea muy seca y escape poco hidrógeno. Calculamos que el flujo solar necesario para desencadenar un efecto de invernadero descontrolado viene a ser de 1,4 veces la cantidad de energía solar que incide actualmente sobre la Tierra, siempre que el planeta en cuestión tenga una atmósfera saturada y libre de nubes. Esta cantidad de energía equivale al flujo solar estimado en la órbita de Venus en los albores de la historia del sistema solar, lo que indica que Venus

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SOL

MERCURIO

VENUS

TIERRA

MARTE

7. SE LLAMA ZONA DE HABITABILIDAD CONTINUA (azul claro) la región del espacio donde un planeta podría mantener, en teoría, un clima semejante al de la Tierra durante un tiempo suficiente para que proliferase la vida. Una primera estima sugirió que la zona era bastante estrecha, extendiéndose desde unas 0,95 unidades astronómicas hasta 1,01 U.A., a ambos lados de la órbita terrestre. Trabajos más recientes indican que el borde externo podría llegar hasta 1,5 unidades astronómi­ cas, allende la órbita de Marte.

estaba al borde de un efecto de invernadero descontrolado. Ello no obstante, si hubiera habido nubes capaces de reflejar una proporción substancial de la radiación solar incidente, es probable que se hubiera evitado un efecto de invernadero descontrolado en el Venus primigenio, permitiendo la existencia de océanos durante algún tiempo. Tales océanos no se hubieran salvado indefinidamente. Como hipótesis alternativa a la teoría del efecto de invernadero descontrolado, proponemos que Venus tuvo océanos, pero los perdió a causa de un “invernadero húmedo”; entendemos por tal una condición en la que la concentración relativa de vapor de agua cerca del suelo da cuenta de más del 20 por ciento del volumen. Para una atmósfera de un bar, como la de la Tierra, esta concentración se alcanza cuando la temperatura en superficie sube por encima de 70 grados C. (Si Venus hubiera tenido un océano y lluvia, la mayor parte de su dióxido de carbono habría quedado enterrado en las rocas carbonatadas y hubiera sido posible una atmósfera de un bar.) Nuestras simulaciones climáticas indican que el efecto de invernadero húmedo debe producirse cuando la radiación solar incidente sobre una atmósfera libre de nubes sea al menos 1,1 veces la cantidad de radiación solar incidente sobre la Tierra. Cuando la concentración del vapor de agua en la proximidad del suelo sobrepasa el 20 por ciento, la condensación del agua (que genera calor) calienta bastante la atmósfera y, como en el caso del efecto de invernadero descontrolado, eleva la trampa fría. El agua puede llegar entonces hasta la alta atmósfera. Podría existir océano en un planeta con un flujo solar de entre 1,1 y 1,4 veces el de la

Tierra, pero se vaciaría, por escape del hidrógeno, en escasos cientos de millones de años. Desde nuestro punto de vista, la teoría del invernadero húmedo explica mejor que la del invernadero descontrolado el motivo por el que Venus apenas si tiene agua líquida. Como la erosión reduciría los niveles de dióxido de carbono atmosférico en un invernadero húmedo, la presión atmosférica total sería más baja que en el caso del invernadero descontrolado. En virtud de ello, bastaría una pequeña cantidad de vapor de agua para constituir el 20 por ciento del volumen gaseoso total y, por tanto, una mayor fracción del agua total existente alcanzaría la atmósfera superior. Por ejemplo, si la atmósfera constase de un bar de vapor de agua y un bar de dióxido de carbono, el agua constituiría el 50 por ciento del volumen y mucha de ella escaparía. Pero si hubiera 99 bares de dióxido de carbono, el bar de agua constituiría el 1 por ciento del volumen y permanecería en la atmósfera del planeta. Con independencia de si la primitiva atmósfera de Venus se hallaba en estado de invernadero descontrolado o de invernadero húmedo, el planeta habría alcanzado con el tiempo su presente condición ardiente y seca. Una vez desaparecidos los océanos, cesaría la formación de carbonatos, provocando la acumulación del dióxido de carbono en la atmósfera. En consecuencia, la atmósfera actual del planeta, de 93 bares, sería, sobre todo, de dióxido de carbono. Los gases sulfurosos, escasos en un comienzo porque se disuelven fácilmente en el agua, se acumularon también y formaron las nubes de ácido sulfúrico que constituyen hoy una de las características más importantes de la atmósfera de Venus. 9

Es el dióxido de carbono, y no la distancia de Venus al Sol, lo que explica las altas temperaturas que hoy se encuentran en su superficie. Venus recibe 1,9 veces más radiación solar que la Tierra, pero sus nubes de ácido sulfúrico reflejan aproximadamente el 80 por ciento de la misma; Venus absorbe, pues, bastante menos energía solar que la Tierra. Sin el efecto de invernadero, Venus estaría más frío que la Tierra y sólo un poco más caliente que Marte.

La zona de habitabilidad continua

E

l descubrimiento de que un pla neta con 1,1 veces el flujo solar de la Tierra perdería su agua por fotodisociación concuerda con el cálculo de Hart según el cual la frontera interior de la zona de habitabilidad continua se encuentra a unas 0,95 unidades astronómicas. Ahora bien, se trata de una concordancia meramente casual: nosotros basamos nuestros cálculos en las tasas de escape del hidrógeno, mientras que él llegó a su previsión por otros medios. Ni que decir tiene que un planeta instalado en la frontera interna no sería habitable por mucho tiempo. El Sol aumenta actualmente su luminosidad en alrededor de un 1 por ciento cada 100 millones de años, lo que implica que la propia Tierra puede verse en dificultad para conservar su agua dentro de los próximos mil millones de años. Este desastre puede aplazarse cierto tiempo

mediante una disminución del dióxido de carbono atmosférico propiciada por el ciclo del carbonato-silicato. Tal disminución, sin embargo, podría ser perjudicial para los organismos, porque muchas plantas serían incapaces de realizar su fotosíntesis si recibieran menos dióxido de carbono del que hoy disponen. (Los lectores podrían recordar, a este propósito, que los niveles de dióxido de carbono aumentan en la atmósfera debido al consumo de combustibles fósiles. Pero ese proceder no puede continuar más allá de algunos cientos de años, porque las reservas de carbón y petróleo se agotarían. Tras el breve período de calentamiento, el nivel de dióxido de carbono volverá a caer de nuevo.) El límite exterior de la zhc debe quedar bastante más lejos de lo imaginado por Hart, tal vez hasta 1,5 unidades astronómicas, lo que colocaría dicho límite algo más allá de la órbita de Marte. Restringimos la frontera exterior a esa distancia, porque parece poco verosímil que un planeta terrestre se formara más lejos. El mecanismo de realimentación negativa que ha ayudado a estabilizar el clima de la Tierra durante los últimos 4500 millones de años actuaría, en líneas generales, en un planeta de tamaño similar y más lejano al Sol. Marte se congeló por la exclusiva razón de su tamaño, demasiado pequeño para continuar reciclando el dióxido de carbono. De acuerdo con nuestra teoría, un planeta del tamaño de la Tierra situado en la órbita de Marte debería tener varios bares de dióxido de carbono en su

atmósfera y una temperatura media en superficie por encima del punto de congelación. Esa atmósfera, irrespirable para los humanos, sería capaz de mantener algunas formas de vida. Cuando Hart determinó que la zhc era extraordinariamente estrecha, su conclusión implicaba una probabilidad pequeña de encontrar planetas semejantes a la Tierra alrededor de otras estrellas, aun cuando abundasen los otros sistemas planetarios. Nuestros cálculos señalan la conclusión opuesta. Si existen otros sistemas planetarios, algo muy verosímil, habrá también una buena probabilidad de hallar planetas habitables. Que alguno de ellos esté o no habitado es una cuestión abierta, que no se puede ya descartar apelando al clima, único, de la Tierra. Tal vez en planetas así haya una versión extraterrestre del problema de Goldilocks.

BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTARIA Atmospheres. Richard M. Goody y James C. G. Walker. Prentice-Hall, Inc., 1972. Climatic Change on the Terrestrial Planets. James B. Pollack en Icarus, vol. 37, n.o 3, págs. 479-553; marzo, 1979. A Negative Mechanism for the L ong -T erm S tabilization of Earth’s Surface Temperature. James C. G. Walker, P. B. Hays y J. F. Kasting en Journal of Geophysical Research, vol. 86, n.o C10, págs. 9776-9782; 20 de octubre de 1981.

Ciclo climático. Variaciones en el Atlántico Norte Elsa Cortijo, Laurent Labeyrie y Laurence Vidal

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n el transcurso de los últimos millones de años, el  clima de la Tierra ha oscilado entre épocas glaciales,  durante las cuales los casquetes polares alcanzaban una extensión máxima en las altas latitudes, y épocas interglaciales, semejantes a la que vivimos actualmente. Tales cambios climáticos tienen que ver con las variaciones de los parámetros orbitales de la Tierra (precesión de los equinoccios, oblicuidad del eje y excentricidad de la elipse terrestre en torno al Sol), que modulan la cantidad de



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energía solar recibida por nuestro planeta y que actúan en una escala temporal de varios millares a varias decenas de millares de años. Las variaciones climáticas resultantes han comportado fluctuaciones del volumen de hielo almacenado en los casquetes polares y, por tanto, del nivel de los mares. Las fluctuaciones han quedado archivadas en la proporción de isótopos de oxígeno que encontramos en los capara­ zones de los foraminíferos y otros organismos marinos. TEMAS 26

Los fenómenos de evaporación y precipitación, vinculados con la expansión y retirada de los hielos polares, provocan una peculiar proporción entre isótopos del oxígeno, a razón de O18 a O16. Los resultados obtenidos por los méto­ dos de geoquímica isotópica indican que el clima se man­ tenía bastante estable a lo largo de cada época glacial e interglacial. Pero esa regularidad acaba de ponerse en cuestión. Las cosas son mucho más complejas. En efecto, el análisis de muestras de sedimento oceánico y testigos de hielo de la última época glacial (ocurrida hace entre 70.000 y 15.000 años) pone de manifiesto que el Atlántico Norte ha sufrido importantes modificaciones climáticas durante períodos breves, de sólo varios siglos.

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Obser­vamos que la temperatura y la salinidad de las aguas superficiales del mar de No­ruega habían bajado brusca­ mente hace 123.000 años, en pleno Eemien­se, en tanto que el Atlántico Norte sólo revelaba una leve caída de temperatura (4 grados en el mar de Noruega frente a 1,5 grados en el Atlántico Norte). La bajada de la temperatura y salinidad en el mar de Noruega puede asociarse con una disminución de la inten­ sidad de la circulación termo­halina, producida a su vez por varia­ciones del balance hídrico. En el comienzo del Eemiense, las temperaturas eran de unos dos grados por encima del clima actual y el nivel del mar estaba entre 4 y 7 metros más alto. En consecuencia, el balance hídrico en el mar de Noruega pudo sufrir la influencia de la llegada de agua superficial del Pacífico por el estrecho de Bering, del aumento de las precipitaciones en las altas latitudes y de la fusión del hielo de mar. Aunque este cambio climático en el mar de Noruega representa una importante modificación climática que afecta las circulaciones oceánicas y atmosféricas, no tiene la amplitud de los acontecimientos evidenciados por el registro de hielo en el proyecto GRIP. Tampoco podemos avanzar ninguna conclusión definitiva sobre la estabilidad del clima durante las épocas interglaciales. El Eemiense, que constituye el período que tiene un clima más caliente que el actual, es una época clave para la comprensión de los cambios climáticos futuros.

urante la postrera época glacial, los hielos de las altas  latitudes del hemisferio norte se habían expandido por América del Norte (Laurántida), Groenlandia y Escan­di­ navia. Los hielos presentaban inestabilidades, provocadas en parte por la fusión de su base, y se fueron independi­ zando, más o menos cada 5000 a 10.000 años, en una multitud de icebergs. Estos últimos transportan, junto con el hielo, una gran cantidad de elementos detríticos arran­ cados a los continentes, devueltos al océano entre 45 y 50 grados de latitud norte durante el deshielo. Los deshie­ los masivos de los icebergs quedan así registrados en el sedimento a través del material detrítico depositado. Tales episodios transcurren en un intervalo tempo­ TESTIGO SU90-08 ral bastante corto, en menos de 1000 años, y dejan su 43oN 30oO % ELEMENTOS DETRITICOS (>150µm) im­pronta en la circulación oceánica global. En efecto, 100 la corriente del Golfo arrastra las aguas calientes y 90 a saladas ecuatoriales hacia el norte, donde se enfrían y aumentan de densidad. Por encima de los 60 grados 80 de latitud norte se forman las aguas profundas que 70 invaden después todas las cuencas oceánicas. La lle­ 60 gada súbita de agua dulce, procedente de los icebergs, provoca una disminución de la densidad de las aguas 50 superficiales, modifica sus características hidrológicas 40 (decaen los valores de temperatura, salinidad y den­ 30 sidad) y, en consecuencia, condicionan la formación de aguas profundas. Los análisis del polen realizados 20 de muestras lacustres en América del Norte y Europa 10 revelan que, durante estos episodios de deshielo, 0 sufrieron profundos cambios las temperaturas conti­ nentales y la pluviosidad. TEMPERATURA (oC) Creíase hasta ahora que esas variaciones climáticas 23 tan bruscas ocurrían sólo en las épocas glaciales. Idea 21 que acaba de desmentirse tras los análisis isotópicos b del oxígeno realizados en muestras de hielo de 19 Groenlandia (proyecto GRIP). De acuerdo con los mis­ 17 mos, el Eemiense, la última época interglacial que se extiende entre hace 128.000 y 113.000 años, experi­ 15 mentó también una variabilidad climática rápida 13 cuando sólo había en el hemisferio norte el casquete de hielo de Groenlandia. Estos episodios de cambio 11 en época interglacial, que pudieron durar de 70 a 5000 9 años, rebajaron las temperaturas, entre tres y 10 gra­ dos, por debajo de las que existían al principio del 7 Eemiense. Pero, según demostraba el proyecto GISP2, eso no se cumplía en muestras de hielo vecinas perte­ 5 0 10 20 30 40 50 60 necientes al Eemiense también. AÑOS ( 1000) Con el fin de dilucidar la cuestión, analizamos la última época interglacial en dos muestras de sedi­ VARIACIONES del contenido en material detrítico (A) y de la mento marino, procedentes una del mar de Noruega temperatura (B) en un testigo sedimentario del Atlántico Norte y otra del Atlántico Norte. Examinamos los cambios durante los últimos 60.000 años. Cada uno de los deshielos made composición isotópica del oxígeno de los sivos (zona punteada) se registra por un aumento del material fo­raminíferos y los registros micropa­leontológicos. detrítico y una bajada de temperatura

EL CLIMA

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Clima caótico

Wallace S. Broecker

La temperatura media de la Tierra ha experimentado a veces cambios notables en pocos decenios. ¿Nos hallamos en las puertas de uno de tales episodios?

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os últimos 10.000 años constitu yen una rareza en la historia  del planeta. Este período, du­rante el cual se desarrollaron las civilizaciones, se ha caracterizado por un tiempo más benigno y menos variable que cualquier otro intervalo si­milar transcurrido durante los últimos cien milenios. Los testigos, o cilindros de hielo, extraídos de diversos puntos del casquete helado de Groenlandia muestran una serie de bruscas olas de frío y períodos cálidos —de 1000 años o más de duración— que hicieron descender o subir la temperatura media invernal en Europa septentrional hasta 10 grados Celsius en el curso de intervalos temporales brevísimos, de sólo un decenio. Los signos de esas bruscas variaciones se hallan escritos en los archivos de polvo atmosférico, concentración de metano y precipitación conservados en las capas anuales de hielo. El último período frío duró un milenio. El Joven Dryas, así se le llama en referencia a una flor de la tundra que medró mucho por entonces, acabó hace unos 11.000 años. Dejó sus huellas en los sedimentos marinos del Atlántico Norte, en las morrenas glaciales de Escandinavia e Islandia y en los lagos y pantanos marítimos canadienses y de Europa septentrional. Abundan las pruebas del alcance global que adquirieron los efectos del Joven Dryas. El calentamiento posglacial de la meseta polar an­t ártica se detuvo hace 1000 años; al mismo tiempo, avanzaron de forma espectacular los glaciares de las monta­ñ as de Nueva Zelanda y cambiaron notablemente las proporciones de especies planctónicas de la porción meridional del mar de la China. El contenido de metano en la atmósfera bajó en un 30 por ciento. Sólo en los archivos de polen de distintas zonas de los EE.UU. no se aprecia el impacto del período.



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La gran cinta transportadora

¿Q

ué hay detrás de esta turbu lenta historia? ¿Podría ésta repetirse? Aunque no existe una certeza absoluta, cabe presumir que así será a tenor de los indicios. De acuerdo con diversos modelos, puede alterarse bruscamente la circulación de calor y sal a través de los océanos, lo que ejercería efectos drásticos sobre el clima global. Unas células de circulación, a manera de cintas transportadoras gigantes, abarcan la extensión de cada océano. En el Atlántico, las aguas cálidas superficiales viajan TEMAS 26

hacia el norte, llegando a la vecin­dad de Groenlandia, donde el aire ártico las enfría; se sumergen y forman una corriente que recorre el Atlántico hasta el océano Glacial An­tárti­co. Allí, esta corriente, al ser más cálida y por tanto menos densa que las frígidas aguas superficiales, asciende de nuevo, se enfría hasta el punto de congelación y se hunde nuevamente en el abismo. Algunas lenguas del agua antártica de fondo, la más densa del mundo, fluyen en dirección norte hasta los océanos Atlántico, Pacífico e Indico, aflorando de nuevo para repe-

tir el ciclo. En los océanos Pacífico e Indico, el movimiento hacia el nor­te de las aguas profundas que­da compensado por un movimiento hacia el sur de las superficiales. En el Atlán­ tico, esta contracorriente hacia el norte se incorpora rápi­damente en el seno de la corriente hacia el sur, mu­cho más vigorosa, de la cinta transportadora. Esta agua profunda se forma en el Atlántico Norte —pero no en el Pa­cífico— porque la salinidad de las aguas superficiales del Atlántico es mayor, en varios puntos porcentuales, que la de las aguas del Pacífico. La posición de las grandes cordilleras de ambas Américas, Europa y Africa genera circulaciones atmosféricas que hacen que el aire que abandona la cuenca atlántica esté más húmedo que al penetrar en ella; en consecuencia, la pérdida neta de agua de superficie conduce a un exceso de salinidad. La sal confiere mayor densidad a las capas superficiales de agua; por ello, éstas descienden en el Atlántico

Norte e inician un tipo global de circulación que redistribuye de manera efectiva la sal en todos los océanos del mundo. La circulación de la cinta transportadora atlántica, cuyo caudal centuplica el del río Amazonas, origina un enorme transporte de calor hacia el norte. El agua que fluye en esa dirección está, en promedio, ocho grados más caliente que el agua fría que avanza hacia el sur. La cesión de este calor a las masas de aire ártico sobre el Atlántico Norte explica el clima anómalo, por templado, de que disfruta Europa. Se trata, sin embargo, de un mecanismo vulnerable, que podría arruinarse con inyecciones de un exceso de agua dulce en el Atlántico Norte. A al­tas latitudes, la precipitación y la escorrentía continental exceden a la evaporación, por lo que la salinidad de las aguas superficiales del Atlántico Norte depende de la rapidez con que la cinta transportadora se lleva el exceso de agua dulce aportado por la lluvia y los ríos. Cualquier interrup1. LA CINTA TRANSPORTADORA global (flechas azules) acarrea agua fría y muy salina, originada en el Atlántico Norte, a todos los océanos del mundo (mapa pequeño). Cuando el agua caliente fluye hacia el norte para reemplazarla, el intercambio de calor resultante produce fuertes efectos climáticos (mapa grande). Europa septentrional debe sus moderadas temperaturas al calor que el agua superficial cede a las corrientes de aire ártico (flechas anaranjadas).

CORRIENTE DE AIRE ARTICO

AGUA FRIA Y SALADA

AGUA CALIDA



EL CLIMA

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LIBERACION DE CALOR 0

PROFUNDIDAD (KILOMETROS)

2. EL TRANSPORTADOR AUXILIAR (abajo) propuesto por Stefan Rahmstorf, de la Universidad de Kiel, operaría a la latitud de Europa meridional y, por tanto, no cedería calor a los vientos del Atlántico Norte. Las temperaturas reinantes en Europa durante los períodos glaciales, cuando funcionaría esa cinta auxiliar, eran en promedio hasta 10 gra­dos inferiores a las actuales. El transportador auxi­liar se caracterizaba por una circulación más somera (derecha).

1 2 3 4 5

60

40

20 20 0 LATITUD (GRADOS)

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ATLANTICO ATLANTICO DE HOY GLACIAL CARBONO 14 CINTA TRANSPORTADORA

CORRIENTES DE AIRE ARTICO

AGUA FRIA Y SALADA

AGUA CALIDA

ción del sistema transportador tendería a perpetuarse. Si el mecanismo transportador se detuviera, la temperatura del Atlántico Norte y tierras aledañas caería bruscamente cinco grados o más. Dublín sufriría el clima de Spitzberg, enclave siberiano situado a sólo 1000 kilómetros del círculo polar. Además, el cambio se produciría en 10 años, como mucho. (Los testigos de hielo y otros archivos indican que la temperatura media en toda la cuenca del Atlántico Norte descendió unos siete grados en pretéritas olas de frío.) Según los modelos sobre el comportamiento del océano, la cinta transportadora tornaría a ponerse en funcionamiento, aunque habrían de transcurrir antes cientos o miles de años. El calor cedido hacia abajo desde

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las capas cálidas de la superficie del mar y la difusión de la sal marina desde el fondo hasta la superficie reducirían con el tiempo la densidad del agua profunda rebalsada hasta el punto en que las aguas superficiales de una u otra de las regiones polares podrían de nuevo penetrar hacia el abismo, restableciendo la circulación de calor y sal. La configuración de esta circulación rejuvenecida no tendría, sin embargo, por qué ser la misma que existía antes del paro. Dependería, por contra, de la forma peculiar en que se desarrollara la aportación de agua dulce en cada región polar. En un modelo más reciente, Stefan Rahmstorf, de la Universidad de Kiel, propone que a la detención del sistema transportador primario po­dría seguir la creación de un sistema distinto de

circulación que operase a profundidades menores, y en el que las aguas profundas no se formarían cerca de Groenlandia sino al norte de las Bermudas. Semejante alteración provocaría que el calor libera­do resultara mucho menos eficaz en el proceso de calentamiento de Europa septentrional. El trans­portador su­perficial de Rahmstorf se bloquearía con una entrada brusca de agua dulce, lo mismo que el primario, aunque su modelo predice una reactivación espontánea al cabo de sólo algunos decenios. No está claro, sin embargo, el mecanismo mediante el cual la circulación oceánica podría retornar desde el transportador superficial al más profundo, tal como está funcionando hoy día. Dos propiedades del modelo de Rahmstorf han llamado la atención de los paleoclimatólogos. En primer lugar, la corriente superficial del transportador auxiliar reproduce la distribución de isótopos de cio y carbono del período glacial que ha quedado aprehendida en las conchas de foraminíferos del bentos. Las aguas de la cinta transportadora del Atlán­ tico Norte son hoy pobres en cio y ricas en carbono 13, mientras que las aguas más profundas en el resto del océano son ricas en cio y po­bres en carbono 13. Este contraste refleja que la respiración de los organismos marinos retrae carbono 13 y favorece la concentración de cio (y otros componentes cuya historia no queda re­gistrada en las conchas bénticas). Du­rante los episodios de frío, los niveles de cio descendieron en las aguas atlánticas de profundidades TEMAS 26

intermedias y subieron espectacular- superficie y las profundidades oceá- por radiocarbono, contemporáneas de mente en las aguas de fondo; la rela- nicas, la tasa de carbono 14 en el las muestras correspondientes al peción de carbono 13 a carbono 12 mos- océano superficial y la atmósfera ríodo cálido, que vivieron más de 1000 tró una variación opuesta, acor­de con aumentaría a razón de un 5 por ciento años después. la conclusión de Rahmstorf de que la cada siglo porque se iría añadiendo Aunque la concentración atmosfécinta transportadora funcionaba a carbono 14, pero no se arrastraría rica de carbono 14 ha variado algo a menores profundidades y cortocircui- hacia las profundidades oceánicas. lo largo del tiempo, las secuencias de taba las aguas abisales. Después de un milenio de aisla- fechas mediante radiocarbono relatiEn segundo lugar, el transportador miento, la concentración atmosférica vas a sedimentos marinos que se han auxiliar mantiene el movimiento del de carbono 14 habría aumentado en ido acumulando a velocidad casi consradiocarbono hacia las profundidades un tercio de su valor original. tante demuestran que no se produjo marinas. Si este intercambio hubiera Tal suceso conduciría a una altera- tal perturbación brusca durante los cesado, los métodos de datación radio- ción radical del registro de da­tación últimos 20.000 años. Además, contaquímica basados en la desintegración por radiocarbono. Los paleon­tólogos mos con las mediciones realizadas en del carbono 14 mostrarían enormes determinan la edad de los materiales corales cuyas edades absolutas se han distorsiones. Y es cierto que el reloj orgánicos midiendo su contenido establecido mediante el método de de radiocarbono se ha calibrado por re­sidual de carbono 14. La cuantía datación por uranio-torio; nos in­dican otros medios y se ha comprobado que, asimilada por un vegetal depende de que, durante el final del últi­mo pepese a su imperfección, mantiene la proporción de radiocarbono atmos­ ríodo glacial, cuando el transportador bá­sicamente su validez. debería haber reanudado su Sólo alrededor de una cuarta funcionamien­to e iniciado su RAYOS COSMICOS parte del carbono mundial extracción de carbono 14 de la re­s ide en las capas super­ atmósfera, aumentó la concenATMOSFERA ficiales del océano y en la tración at­mosférica de radioNITROGENO 14 at­mósfera. El resto está en el carbono. abis­m o. La distribución del CARBONO 14 carbono 14 ra­diactivo, que se Una flota forma en la at­mósfera por la CARBONO 14 PENETRA EN EL MAR de grandes témpanos acción de los rayos cósmicos, COMO CONSECUENCIA depende de la intensidad de la DEL INTERCAMBIO DE GAS ué nos dicen todas esas circulación oceánica. En el  indicaciones del regisocéano, la ma­y or parte del AGUA tro? Dos cosas: todas las radiocarbono que alcanza las OCEANICA SUPERFICIAL pa­radas de la cinta duraron profundidades abisales lo hace Y CALIENTE po­co, no más de un siglo, y esas por medio de la circulación del EL CARBONO 14 ALCANZA in­terrupciones se vieron comtransportador atlántico. LAS PROFUNDIDADES AGUA OCEANICA pensadas por in­t ervalos Du­r ante su via­j e Atlántico OCEANICAS POR MEDIO PROFUNDA Y FRIA DE LA CIRCULACION in­termedios de rápi­da mezcla. arriba, las aguas del brazo DEL TRANSPORTADOR En particular, el Joven Dryas superior y cálido de la cinta EL CARBONO 14 SE DESINTEGRA EN NITROGENO 14 fue, al parecer, una época en transportadora ab­s orben (1 POR CIENTO CADA 82 AÑOS) que la circulación general oceá­ radiocarbono del aire. La cinta nica aumentó y no disminuyó, transportadora lo acarrea como sería de esperar si la ola luego hasta las profundidades de frío la hubiera provocado oceánicas. Aun­que el agua prouna parada completa del trans­ funda vue­lve bre­vemente a la superficie en la vecindad del 3. EL PROCESO DE FORMACION de las aguas profun- portador atlántico. Si éste realdas extrae carbono 14 radiactivo, formado por los rayos continente an­tártico, allí ape- cósmicos, de la atmósfera y capa superficial del océa­no mente se paró, debió entrar en fun­c ionamiento algún otro nas se disuelve radiocarbono. para transportarlo hasta profundidades abisales. La De todo ese cuadro cabe infe- datación por el método del radiocarbono mide indirec- me­canismo capaz de arrastrar rir que basta una ligera dece- tamente el estado del transportador oceánico; en efec- carbono 14 hasta las profundileración en la marcha de la to, cualquier paro prolongado causa un enriquecimien- dades oceánicas. Suponiendo que las variaciocinta para producir un efecto to de carbono 14 en la atmósfera y trastorna las edades nes experimentadas por el significativo en la concentra- aparentes de los residuos orgánicos. mecanismo transportador proción de carbono 14 en la dujeron los bruscos cambios at­mósfera y en el océano. La proporción de carbo­no 14 a carbono férico (u oceánico) en esa época; cuanto hallados en los testigos de hielo de 12 estable en las profundidades oceá- menos carbono 14 quede, tanto más Groenlandia y en otros archivos climánicas se cifra hoy en torno a un 12 antigua debe ser la muestra. Las plan- ticos, ¿de dónde saldría el exceso de por ciento menor que el promedio tas que crecieron durante una agua dulce necesario para interrumpir para la superficie oceánica y la atmós- in­t errupción de la operación de la el transporte de agua hacia las profunfera; culpable de ello es la desinte- cinta incorporaron el carbono 14 extra didades? Los casquetes de hielo polares gración radiactiva que tiene lugar y pa­recen más modernas de lo que en son las fuentes obvias de las cataratas mientras circula el agua profunda. realidad son. Después, cuando el de agua dulce necesarias para alterar Paralelamente, los rayos cósmicos transportador arrancó de nuevo y aca- la circulación oceánica. Además, las reponen un 1 por cien­to de las exis- rreó el carbono 14 atmosférico hasta va­riaciones bruscas parecen estar contencias de radiocar­bono en el mundo cerca de su nivel actual, la anomalía finadas a épocas en que grandes capas cada 82 años. Por consiguiente, si se desvaneció. Así, las plantas de épo- de hielo cubrían el Canadá y cesaran los intercambios entre la cas frías parecen, según la datación Es­candinavia. Desde el final de los

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EL CLIMA

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DIFERENCIA DE TEMPERATURA MEDIA RESPECTO AL PRESENTE (GRADOS CELSIUS)

COMIENZA LA AGRICULTURA 0

–10 100

80

60 40 EDAD (MILES DE AÑOS)

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0

4. LOS TESTIGOS DE HIELO (arriba, a la izquierda) muestran la variabilidad del clima en los últimos 100.000 años. Se han realizado perforaciones hasta el lecho rocoso en la vecindad del centro del casquete de hielo groenlandés (arriba) y se ha medido la concentración relativa de oxígeno 18 y oxígeno 16. (Las muestras por analizar se ven en una cámara refrigerada a la derecha.) La cantidad de oxígeno 18 en el vapor de agua atmosférico depende de la temperatura del aire: cuanto más frío sea el clima, menos agua habrá que contenga el isótopo pesado. La imagen obtenida al microscopio de una sección del testigo (arriba, a la derecha) saca a la luz los distintos cristales de hielo mediante su diferente transmisión de la luz polarizada; las burbujas de aire aprisionadas registran la composición de la atmósfera (centro, derecha). El movimiento del casquete de hielo sobre un suelo irregular distorsiona las capas inferiores (abajo, derecha), lo que dificulta la obtención de mediciones precisas.

pe­ríodos glaciales, el clima mundial ha permanecido encerrado en su modo actual. De acuerdo con los datos disponibles, hubo por lo menos ocho invasiones de agua dulce en el Atlántico Norte: siete flotas de témpanos desprendidos del margen oriental de la capa de hielo de la bahía de Hudson y una inundación de agua de fusión de hielos procedente de un lago enor­me que delimitaba el borde meridional de la capa de hielo durante la retirada de ésta. A principios de los años ochenta, siendo alumno de se­gundo ciclo en la Universidad de Göttingen, Hartmut Heinrich descubrió un curioso conjunto de capas en los sedimentos del Atlántico Norte.

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Las capas se extienden desde el mar del Labrador hasta las Islas Britá­ nicas. Según la explicación más plausible de sus características, débense a la fusión de numerosísimos témpanos desprendidos en el Canadá. Los residuos procedentes de esta flota pierden potencia en dirección Este; su grosor de medio metro en el mar del Labrador se reduce a centímetros en el Atlántico oriental. La mayoría de las macropartículas de los sedimentos están constituidas por fragmentos característicos de arcillas sedimentarias y lechos de rocas ígneas procedentes de la bahía de Hudson y aledaños. Escasean las conchas de foraminíferos en estas capas, señal de que nos hallamos ante un océano

cubierto de hielo marino; la baja relación de oxígeno 18 a oxíge­no 16 en las conchas ofrece una inequívoca indicación de que los animales vivían en aguas mucho menos saladas de lo usual. (La lluvia y la nieve de grandes latitudes son po­bres en oxígeno 18 porque el agua “pesada” que lo contiene se condensa preferentemente en la atmósfera al enfriarse las masas de aire.) La octava invasión de agua dulce procedió del lago Agassiz, aprisionado en la depresión topográfica producida por el peso de la masa de hielo en regresión. Inicialmente, el agua del lago inmenso vertía desde una terraza rocosa a la cuenca del río Mississippi y de allí al golfo de México. Hace unos TEMAS 26

12.000 años, la retirada del frente de hielos abrió un canal hacia el este, desencadenando una caída del nivel del lago catastrófica. El agua liberada inundó el sur del Canadá hasta el valle ocupado hoy por el río San Lorenzo y desembocó directamente en la región donde ahora se forman las aguas profundas. La vinculación de estos sucesos con los cambios climáticos locales no ite dudas. Cuatro de ellos acontecieron en épocas de cambios importantes en el clima de la cuenca del Atlántico Norte. Una de las capas de Heinrich señala el final del ciclo glacial que fue el segundo en duración y otra la del ciclo más reciente. Una tercera capa parece coincidir con el

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comienzo de las condiciones glaciales del Atlántico Norte; por su lado, la invasión catastrófica de agua dulce procedente del lago Agassiz data del inicio del Joven Dryas. Cada uno de los cuatro pulsos restantes da fin a un subciclo climático. Gerard C. Bond, del Observatorio Terrestre LamontDoherty de la Universidad de Co­lum­ bia, correlacionó las capas de Heinrich con el archivo del testigo de hielo de Groenlandia y halló que los episodios fríos de un milenio de duración aparecen en grupos caracterizados por olas de frío de intensidad creciente, culminando en un suceso de Heinrich tras el cual se observa un calentamiento considerable que inicia un nuevo ciclo.

Las variaciones climáticas del pe­ríodo del Joven Dryas dejaron su huella por doquier. ¿Podemos decir lo mismo de la quincena de episo­dios si­m ilares que le anteceden en el ar­chivo del testigo de hielo? Aunque só­lo tenemos dos pruebas que apun­ tan en esa dirección, ambas son sólidas. Jerome A. Chappellaz, del Labo­ ra­torio de Glaciología y Geofí­si­ca del Medio Ambiente de Greno­b le, que analizó las burbujas de aire aprisionadas en los testigos de hielo de Groenlandia, descubrió que los pe­ríodos fríos iban acompañados de descensos en la concentración atmos­ férica de metano. Este gas se produ­ce en ciénagas y pantanos. Ahora bien, en la zona templada septentrional tales 17

5. EL IMPACTO SOBRE EUROPA de una desorganización de la formación de aguas profundas traería consecuencias catastróficas. El verano de Dublin (arriba, izquierda) se

lugares estaban congelados o enterrados bajo el hielo durante las épocas glaciales; por consiguiente, el metano presente en la atmósfera debió de proceder de los trópicos. Las fluctuaciones en el archivo del metano revelan que los trópicos se secaban en los períodos fríos del norte. La segunda prueba la recabaron James P. Kennet y Richard J. Behl, de la Universidad de California en Santa Bárbara, de un testigo de sedimento extraído de una profundidad de 500 metros bajo el nivel del mar en la cuenca de Santa Bárbara. Ob­ser­ varon bandas de sedimento sin perturbar en el que se distinguían capas anuales, alternando con secciones perturbadas por gusanos formadores de túneles. La presencia de tales organismos indica que el agua de fondo de aquella zona contenía una cantidad apreciable de oxígeno, suficiente para conservar la vida. Dichos períodos presentan una invariable correlación con épocas frías de Groenlandia, lo que implica que las variaciones experimentadas en la circulación oceánica abarcaban el planeta.

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parecería al que hoy vive Spitzberg, en el Artico lejano, y el invierno de Londres (abajo, izquierda) recordaría los actuales fríos del siberiano Irkutsk.

Mayor sorpresa reviste el comprobar que los episodios de Heinrich pu­dieron tener también alcance mundial. El grupo de Eric Grimm, del Mu­seo estatal de Illinois, observó en muestras de polen extraídas de los sedimentos del lago Tulane, en Florida, un máximo destacado en la relación de pino a roble estudiada para cada episodio de Heinrich. Los pinos prosperan en climas húmedos, mientras que los robles prefieren entornos más secos. Aunque la relación exacta entre los intervalos ricos en pinos y los sucesos de Heinrich está pendiente de una datación más exacta mediante radiocarbono, el archivo del lago Tulane respalda la tesis de un intervalo hú­medo por ciclo. El grupo de George H. Denton, de la Universidad de Maine, descubrió una vinculación entre fenómenos más alejados: cada uno de los cuatro episodios de Heinrich que caía dentro del dominio de la datación por radiocarbono correspondía a un má­ximo realzado de la extensión de los glaciares andinos. La observación de que la creación y destrucción masiva de los glaciares canadienses afectó al globo entero

plantea una paradoja. De acuerdo con los modelos atmosféricos, los cambios de clima relacionados con variaciones de la cantidad de calor cedida a la atmósfera en el Atlántico Norte afectarían sólo a las regiones circundantes. Pero las pruebas recogidas demandan un mecanismo que generalice esos efectos a los trópicos, las regiones templadas meridionales e incluso la región antártica. La distribución simétrica de esos cambios climáticos alrededor del ecuador apunta a los trópicos. Los cambios operados en la dinámica de la atmósfera tropical podrían producir efectos de vasto alcance. Las células convectivas de gran altura que se forman en la atmósfera tropical, donde se enfrentan los vientos alisios, alimentan la atmósfera con su gas de invernadero predominante: el vapor de agua. Pese a la levedad de la relación entre la circulación oceánica y la convección tropical, parece plausible que las variaciones en las características de la circulación alterasen la cantidad de agua fría que aflora en superficie a lo largo del Pacífico ecuatorial. Este TEMAS 26

afloramiento es una parte importante del balance de calor de la región y, por tanto, de su clima general. La reducción de este afloramiento ecuatorial, como ahora sucede durante los episodios de El Niño, pueden producir sequías en unas regiones e inundaciones en otras.

Cambios globales

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al supuesto viene apoyado no sólo  por los datos de Chappellaz, que atestiguan la sequía en los trópicos, sino también la humedad en Nevada, Nuevo México, Texas, Florida y Vir­ ginia. La prueba más contundente proviene de la región de la Gran Cuen­ca del oeste de los EE.UU.: inmediatamente después del último episodio de Heinrich, hace 14.000 años, el lago Lahontan de Nevada alcanzó su máxima extensión, un orden de magnitud superior al actual residuo. El mantenimiento de semejante masa de agua requiere cantidades ingentes de precipitación, del orden de las que se dieron durante el episodio cumbre de El Niño en el invierno de 1982-1983. Podríamos, pues, imaginarnos aquellos sucesos anteriores a la ma­nera de cambios en la configuración de la circulación oceánica que originaron episodios de El Niño de 1000 años de duración. Los descubrimientos recientes de Lonnie G. Thompson, de la Univer­ sidad estatal de Ohio, refuerzan la idea de que el tiempo tropical difirió drásticamente durante los períodos glaciales. Los antiguos testigos de hielo de más de 6000 metros procedentes de los Andes tropicales contienen 200 veces más polvo fino que las muestras más modernas: polvo probablemente transportado por vientos que soplaban desde la Amazonia, árida entonces. El hielo más antiguo es también pobre en oxígeno 18, si lo comparamos con el hielo formado hace menos de 10.000 años, lo que implica una temperatura 10 grados inferior a la actual. Junto con la observación de que la línea de nieves andina llegaba 1000 metros más cerca del nivel del mar durante los períodos glaciales, esos datos indican que los trópicos de las eras glaciales resultaban al propio tiempo más fríos y secos. La conclusión de que el sistema climático de la Tierra saltó en ocasiones de un modo de operación a otro es, pues, sólida como una roca. Deben los investigadores identificar las causas de esos bruscos cambios. Aunque las reorganizaciones de la circulación oceá­nica en gran escala parecen el



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mecanis­mo verosímil, quizá po­drían salir a la palestra mecanismos atmosféricos.

Un balance frágil

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al situación nos deja a extramu ros de la predicción climática. ¿Podría el actual aumento de la concentración de gases de invernadero instar otra reorganización de la cinta transportadora de aguas profundas y las situaciones meteorológicas de gran escala que de ella dependen? Por una parte, el archivo paleográfico indica que los saltos se dieron en épocas en que el Atlántico Norte estaba ro­deado de enormes capas de hielo, circunstancia de la que ahora nos ha­l lamos alejadísimos. Por otra parte, el impulso del invernadero promete ser mucho mayor que cualquier otro estímulo experimentado durante un intervalo interglacial, y no hay certeza de que el sistema permanezca encerrado en su modo actual, bastante benigno. No hay razón para que se produzca ahora un paro de la cinta transportadora o un cambio radical de magnitud pareja. Pero si ello ocurriera, el impacto resultaría catastrófico. La probabilidad de un tal suceso será máxima de aquí a 50 o 150 años, cuando la población del planeta sufra la amenaza del hambre y las enfermedades, mientras se debate por conservar un entorno su­jeto a una atosigante presión ambiental. Nos conviene tomar esta posibilidad en serio. No deberíamos ahorrar esfuerzo en el intento de comprender mejor el comportamiento caótico del sistema climático global.

BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTARIA ¿Qué Mecanismo Gobierna los Ciclos Glaciales? Wallace S. Broecker y Geor­ ge H. Denton en Investigación y Ciencia, vol. 162, páginas 48-57; marzo, 1990. Evidence for General Instability of Past Climate from A 250-Kyr IceCore Record. W. Dansgaard et al. en Nature, vol. 364, páginas 218-220, 15 de julio, 1993. A Low-Order Model of the Heinrich Event Cycle. D. R. MacAyeal en Pa­ leoceanography, volumen 8, n.o 6, pági­ nas 767-773; diciembre, 1993. ­e Synchronous Changes in Atmospher ­ een CH4 and Greenland Climate betw 40 and 8 KYR BP. J. Chappellaz, T. Blunier, D. Raynaud, J. M. Barnola, J. Schwander y B. Stauffer en Nature, volumen 366, páginas 443-445; 2 de diciembre, 1993.

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¿Qué mecanismo gobierna los ciclos glaciales?

Wallace S. Broecker y George H. Denton

Vastas reorganizaciones del sistema océano-atmósfera constituyen acontecimientos decisivos para ligar los cambios cíclicos de la órbita terrestre con el avance y retroceso de la capa de hielos

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or ocho veces en el último millón  de años, algo cambió en la ecua ción climática de la Tierra, que permitió que la nieve permaneciera en montañas y latitudes septentrionales donde anteriormente no cuajaba. La nieve se comprimió hasta convertirse en hielo y éste se acumuló formando glaciares y barreras. En el transcurso de decenas de miles de años, las capas de hielo alcanzaron espesores de varios kilómetros; aplanaron las tierras, las pulimentaron y dejaron sus huellas, incluso en Europa Central y el Medio Oeste de los EE. UU. De repente acaba el ciclo glacial. Apenas unos miles de años, y los hielos se retiraron de nuevo hasta sus límites actuales. A lo largo de los últimos treinta años, se han ido acumulando pruebas que atribuyen a factores astronómicos la razón última de esos ciclos glaciales: lentas variaciones cíclicas de la excentricidad de la órbita terrestre y de la inclinación y orientación del eje de rotación del planeta. Al alterar la intensidad de las estaciones, los ciclos astronómicos inclinan el fiel hacia la expansión, o retirada, de los glaciares. Pero, ¿cuál es la relación entre los ciclos astronómicos y los períodos glaciales? ¿Cómo revierten los cambios estacionales en cambios globales del clima? Cualquier respuesta que se dé deberá enfrentarse con el cúmulo de indicaciones que se han ido recogiendo sobre la naturaleza, la pauta temporal y la magnitud de las variaciones climáticas que acompañaron los avances y las retiradas de los hielos. Muchos investigadores han propuesto la hipótesis de que las variaciones estacionales actúan directamente sobre las masas de hielo del hemisferio norte. Una reducción de la radiación solar en verano permite el crecimiento de las masas de hielo, mientras que el

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incremento de la misma las funde; los hielos, a su vez, alteran el clima terrestre. Nosotros, por el contrario, creemos que las glaciaciones fueron una consecuencia de sucesos climáticos más amplios. Al alterar las distribuciones de pluviosidad y evaporación, los cambios de intensidad de las estaciones parecen haber provocado que el océano y la atmósfera (un sistema único acoplado) salte de un modo de operación a otro muy diferente. Con cada salto, cambió la circulación oceánica, el transporte de calor alrededor del globo tuvo lugar de manera diferente, se alteraron las propiedades de la atmósfera, cambió el clima y, como consecuencia, las masas de hielo se expandieron o retrajeron.

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uestra propuesta no supone un  rechazo de la teoría astronómica de los períodos glaciales, sino una ampliación de la misma. La hipótesis fue avanzada en 1842, a los pocos años de que el naturalista suizo-americano Louis Agassiz sostuviera que las rocas pulidas y estriadas y los montones de detritus de los Alpes registraban una antigua edad de glaciares. El matemático francés Joseph A. Adhémar propuso por la misma época que las variaciones de intensidad de las estaciones provocadas por factores astronómicos quizá desencadenaran glaciaciones periódicas. El astrónomo yugoslavo Milutin Milankovitch refinó y formalizó la hipótesis en los decenios de 1920 y 1930. El mecanismo astronómico que él proponía constaba de tres componentes; dos alteran la intensidad de las estaciones y el tercero afecta a la relación entre aquéllos. El primero es la inclinación del eje de rotación de la Tierra. Actualmente desviado unos 23,5 grados respecto a la vertical, fluctúa desde 21,5 grados hasta 24,5 grados con un período de 41.000 años.

Cuanto mayor sea la inclinación, tanto más extremas resultarán las estaciones en ambos hemisferios: los veranos se hacen más cálidos y los inviernos más crudos. El segundo factor que acentúa las variaciones estacionales, más débil, es la forma de la órbita terrestre. Con un período de 100.000 años, la órbita se estira, haciéndose la elipse más excéntrica y retornando después a una forma más circular. Cuando aumenta la excentricidad orbital, también aumenta la diferencia de distancia entre la Tierra y el Sol en sus puntos más próximo y más lejano, intensificándose las estaciones en un hemisferio y moderándose en el otro. (En la actualidad, la Tierra alcanza su punto más alejado del Sol durante el invierno del hemisferio sur; en virtud de ello, los inviernos del hemisferio sur son un poco más fríos y los veranos un poco más cálidos que sus homólogos septentrionales.) Una tercera fluctuación astronómica rige la relación entre los efectos de la inclinación y la excentricidad. Nos referimos a la precesión; así se llama el bamboleo del eje de rotación de la Tierra, que describe una circunferencia completa respecto a las estrellas fijas aproximadamente cada 1. CAMPO DE HIELO EN PATAGONIA. Termina en un profundo lago glacial. Los glaciares del hemisferio sur se han extendido y retirado al unísono con las grandes masas de hielo septentrionales, según la datación mediante radiocarbono de la vegetación que fue arrasada por el avance de los glaciares o que creció tras su retirada. (Los árboles que aparecen en primer plano podrían ser objeto de esa medida en el futuro.) El calendario es un rompecabezas, porque la intensidad de la insolación en verano, que se cree influye sobre el crecimiento de los hielos, cambia según pautas completamente diferentes en las latitudes medias de los dos hemisferios.

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ciento, la irradiancia solar recibida en las altas latitudes septentrionales durante el verano, lo que, según argumentaba, basta para permitir que las grandes masas de hielos se extiendan sobre los continentes del hemisferio boreal en las épocas de veranos frescos e inviernos suaves. Durante muchos años, sin embargo, la falta de un registro independiente que indicara los momentos en que habían tenido lugar los períodos glaciales impidió someter a prueba la hipótesis.

A

2. CICLOS ASTRONOMICOS (arriba), reguladores del desarrollo de la glaciación. Los ciclos —de entre 23.000 y 100.000 años de duración— influyen en la excentricidad de la órbita terrestre, la orientación de su eje de rotación (que describe lentamente un cono en el espacio) y la inclinación del eje (que afecta a la abertura del cono). El efecto ejercido por los cambios sobre la intensidad de la insolación estival en las altas latitudes del hemisferio norte se representa a la izquierda. La curva de la derecha indica el volumen de las masas de hielo terrestres, determinada a partir de estudios isotópicos de sedimentos de los fondos marinos. El volumen de los hielos aumenta gradualmente durante unos 100.000 años, después de lo cual desciende bruscamente en los episodios del final de los períodos glaciales, que corresponden a períodos de creciente insolación estival en latitudes septentrionales. (La estacionalidad varía de manera diferente en el hemisferio sur, señal de que debe ser la del hemisferio norte la que rija los períodos glaciales.)

23.000 años. La precesión determina si el verano en un hemisferio dado cae en un punto cercano o lejano de la órbita; dicho de otra manera, si la inclinación y la distancia se oponen mutuamente o colaboran entre sí para reforzar las estaciones. Cuando esos

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dos factores que influyen en la estacionalidad se apoyan entre sí en un hemisferio, se contraponen en el hemisferio opuesto. Milankovitch calculó que esos tres factores actúan conjuntamente haciendo variar, hasta en un 20 por

principios de los años cincuenta,  Cesare Emiliani, que trabajaba en el laboratorio de Harold C. Urey en la Universidad de Chicago, presentó la primera historia completa que mostraba el avance y retroceso de los hielos durante las últimas glaciaciones. La obtuvo de un lugar insólito: el fondo del océano. Los foraminíferos, organismos marinos unice­lulares, se alojan en conchas formadas por carbonato cálcico. Cuando mueren se hunden y pasan a engrosar los sedimentos de los fondos oceánicos; el carbonato de sus conchas sigue conservando ciertas características del agua de la zona que habitaban. En particular, la razón de un isótopo pesado del oxígeno (oxígeno 18) al oxígeno ordinario (oxígeno 16) en el carbonato registra el cociente de los dos oxígenos en las moléculas de agua. Se sabe ahora que la relación de los isótopos en las aguas marinas guarda estrecha relación con la proporción global de agua encerrada en forma de glaciares y capas de hielo. La relación se explica por una especie de destilación meteorológica. Las moléculas de agua que contienen el isótopo más pesado tienden a condensarse y caer en forma de precipitación un poco más fácilmente que las moléculas que alojan el isótopo más ligero. De aquí que, a medida que el agua se evaporaba de los océanos calientes y el vapor se alejaba de su fuente, su oxígeno 18 retornó preferentemente a los océanos en forma de precipitación. La que terminaba por caer en forma de nieve sobre los campos de hielo y glaciares se halla relativamente empobrecida en oxígeno 18. Al acumularse el hielo pobre en oxígeno 18, los océanos quedaron enriquecidos en el isótopo. Cuanto más crecieran las masas de hielo, tanto más subiría la proporción de oxígeno 18 en el agua del mar y, por tanto, en los sedimentos. Analizando testigos extraídos de los sedimentos de los fondos marinos, Emiliani halló que la relación isotópica ascendía y descendía, en buen acuerdo con los ciclos que Milankovitch había predicho. Desde aquel trabajo pionero, TEMAS 26

3. MASAS DE HIELO y glaciares de montaña: avanzaron en ambos hemisferios durante la última glaciación. El mapa (una proyección equiárea poco corriente) muestra la extensión de los hielos terrestres (rojo) y marinos (amarillo) en los continentes durante el máximo de la glaciación, hace 19.500 años. (Los hielos terrestres se prolongaban más allá de algunas de



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las actuales costas porque el nivel del mar era más bajo.) La gráfica representa la altura media de la línea nival en las montañas de la Cordillera americana, señaladas a lo largo del corte norte-sur indicado en el mapa. Las líneas nivales del período glacial (azul) estaban 1000 metros por debajo de las líneas nivales de hoy (rojo), con independencia de la latitud.

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4. CALENDARIO de la retirada de los hielos; siguió idénticas pautas en el hemisferio norte (izquierda) y en el hemisferio sur (centro). Las gráficas dan la extensión de los glaciares de montaña y de las masas de hielo desde su región de origen (en kilómetros) y muestran que, en todos los casos, la espectacular

se han tomado mediciones de relación isotópica del oxígeno en cientos de testigos. Una cronología del registro combinado permitió a James D. Hays, de la Universidad de Columbia, John Imbrie, de la Brown, y Nicholas Shackleton, de Cambridge, demostrar en 1976 que el registro muestra precisamente las mismas periodicidades que los procesos orbitales. A lo largo de los últimos 800.000 años, el volumen global de hielo ha alcanzado un máximo cada 100.000 años, concordando con el período de la variación de la excentricidad. Además, las “arrugas” superpuestas a cada ciclo —reducciones o aumentos a menor escala del volumen de hielo— se han sucedido a intervalos de unos 23.000 y 41.000 años, en concordancia con las frecuencias de la precesión y la inclinación. Más tarde, Imbrie, trabajando con el grupo SPECMAP, reforzó todavía más la defensa de la teoría astronómica cuando mostró que la amplitud de las señales de período más corto había variado exactamente según cabía esperar si estuvieran moduladas por la estacionalidad debida a la distancia. Quedaban cabos sueltos. La variación de cada 100.000 años ejerce un efecto mucho más débil sobre la insolación estacional que los ciclos cortos, y, sin embargo, establece, al parecer, la frecuencia fundamental de la glaciación. Los ciclos más cortos aparecen sólo en las pequeñas oscilaciones (arrugas) del archivo isotópico. Es más, los ciclos de variación estacional calculados suben y bajan de forma suave, pero la curva del hielo presenta contornos con dientes de sierra: el hielo aumenta episódicamente durante casi 100.000 años y después

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retirada comenzó hace 14.000 años. Los cambios de intensidad estacional no pudieron haber impulsado directamente la retirada, porque, aun cuando los veranos del hemisferio norte se iban haciendo más intensos, los del hemisferio sur se iban, por contra, debilitando (derecha).

se desintegra en pocos miles, en la época de veranos septentrionales extremos. Los investigadores han buscado la respuesta a ambas cuestiones en la física de las capas de hielo y del fondo rocoso subyacente, que se hunde bajo el peso del hielo. Así, William L. Peltier y William T. Hyde, de la Universidad de Toronto, han elaborado un modelo teórico que incluye hipótesis sobre el hundimiento del fondo rocoso y que reproduce muy de cerca el predominio del ciclo de 100.000 años y la pronta retracción de los hielos. Según el modelo, la masa de hielo tarda casi 100.000 años en alcanzar un tamaño crítico, punto en el cual la roca dúctil que subyace a la corteza terrestre comienza a fluir rápidamente y deja que la corteza sobrecargada se hunda. La superficie de la capa de hielo desciende; a menor altura, el hielo se calienta más y puede fundirse con rapidez cuando los ciclos de período más corto traen el próximo episodio de intensos veranos septentrionales.

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l modelo de Peltier y Hyde, como  muchos otros, supone que son los cambios de estacionalidad en el hemisferio norte los que rigen directamente el avance y retroceso de los hielos, dando forma a cada cielo la respuesta del fondo rocoso y estableciendo su duración. No obstante, la hipótesis adolece de un fallo crucial: los glaciares también se extendieron y se retiraron en el hemisferio sur. Estudios realizados por varios geólogos, entre ellos John H. Mercer, de la Universidad de Ohio, y Stephen C. Porter, de la de Washington, muestran que, durante la última glaciación,

el clima cambió al mismo tiempo y en cuantía comparable en las latitudes medias del hemisferio sur, aun cuando allí la estacionalidad varía de acuerdo con un calendario completamente diferente. Estos y otros autores han descubierto, por ejemplo, que, durante la última edad del hielo, los glaciares de las zonas montañosas también se expandieron. Las pruebas —deducidas de las morrenas, montones de restos rocosos arrojados por los glaciares a su paso— son tan claras en los trópicos (Nueva Guinea, Hawai, Colombia y Africa Oriental) y en las latitudes templadas meridionales (Chile, Tasmania y Nueva Zelanda) como en las latitudes templadas septentrionales (las Cascadas, los Alpes y el Himalaya). En todas las montañas estudiadas hasta ahora, con independencia de su configuración geográfica o de la intensidad de las precipitaciones, bajó alrededor de un kilómetro la línea nival, lo que corresponde a un descenso de temperatura de unos cinco grados Celsius. Donde las morrenas aprisionaron materia orgánica, la datación mediante radiocarbono muestra que los glaciares avanzaron y se retiraron con la misma pauta temporal. Fluctuaron en torno a su máxima extensión entre 19.500 y 14.000 años atrás, aproximadamente al mismo tiempo en que pasaba por su máximo la glaciación de los continentes septentrionales. Después, justo al mismo tiempo que la banquisa septentrional comenzó a retroceder, los glaciares montañosos sufrieron una espectacular mengua que redujo bruscamente su tamaño, hace aproximadamente 12.500 años. ¿Cómo podrían las variaciones de TEMAS 26

la insolación estival en Islandia haber provocado el avance y retroceso de los glaciares en los Andes meridionales o en Nueva Zelanda? Si los ciclos orbitales gobiernan los ciclos glaciales actuando directamente sobre las masas de hielos septentrionales, la repuesta a las variaciones de estacionalidad en las altas latitudes del hemisferio norte debe adquirir suficiente intensidad para prevalecer sobre los efectos, totalmente diferentes, de las variaciones en el hemisferio sur. Una posibilidad es que las propias masas de hielo septentrionales traduzcan la estacionalidad del hemisferio norte en cambios climáticos globales. Se han propuesto dos razones de enlace entre las masas de hielo septentrionales y el avance mundial de los hielos, pero ninguna de ellas resiste el envite de un examen minucioso. Una invoca el nivel del mar, que debió descender cuando el crecimiento de los hielos septentrionales se llevó buena parte del agua existente en el mundo. Como los glaciares pueden crecer solamente en tierra, el descenso del nivel del mar pudo haber permitido la expansión de los glaciares meridionales hasta cubrir las plataformas continentales, ahora expuestas, incluso sin cambio global alguno de temperatura. Más tarde, cuando se fundieron las masas de hielo septentrionales, el aumento del nivel del mar debió erosionar los bordes de los glaciares del hemisferio sur, obligándolos a retirarse. La explicación, sin embargo, sólo es plausible para la Antártida, porque la mayoría de los glaciares de montaña ni siquiera se acercan al mar. La segunda propuesta se basa en el alto albedo, o reflectividad, de las vastas masas de hielo septentrionales. Al reducir la absorción de la radiación solar del planeta, los hielos podrían haber provocado un enfriamiento global que permitiese el crecimiento de los glaciares en las latitudes meridionales. Pero los modelos climáticos de ordenador muestran que los efectos de los hielos del hemisferio norte sobre el albedo deben confinarse a las latitudes septentrionales. Además, si el efecto de los hielos sobre el albedo rigiera el cambio climático, lo lógico sería encontrar un pronunciado gradiente de norte a sur en el registro de los glaciares montañosos, de modo que las montañas adyacentes a las masas de hielo septentrionales registraran el máximo descenso de la línea nival, y los Andes, por poner un ejemplo, mostraran muy poca variación. No se encuentra tal gradiente.

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Cualquier relación causal entre el cambio climático global y los hielos debe también explicar la pauta temporal de la retirada de los glaciares de montaña. Las masas de hielo septentrionales y los glaciares de montaña iniciaron su retroceso desde el último máximo glacial en la misma época, hace unos 14.000 años. Los glaciares continentales tardaron unos 7000 años en fundirse, mientras que los glaciares de montaña se retiraron mucho más rápidamente. La disparidad indica que los hielos septentrionales no son los que llevan la batuta de los cambios climáticos sobre el resto de la Tierra.

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i los hielos por sí solos no pueden  enlazar los ciclos astronómicos con los cambios climáticos, ¿qué puede hacerlo? Hay indicaciones procedentes de testigos obtenidos perforando hasta dos kilómetros de profundidad los hielos que cubren todavía Groenlandia y la Antártida. Lo primero que ofrecen los testigos de hielo es la confirmación del carácter global y sincrónico de los cambios climáticos de las edades de hielo. Aunque el hielo glacial es en general pobre en oxígeno 18, el contenido exacto registra la temperatura local en la época en que se formó el hielo. (Cuanto más se enfría una burbuja de aire, tanto mayor es la probabilidad de que buena parte de su vapor haya caído ya en forma de precipitación,

reduciendo el contenido en oxígeno 18 del vapor restante.) Los estudios isotópicos de los testigos de Groenlandia y la Antártida muestran que, durante la última glaciación, ambos polos se enfriaron —llegando hasta 10 grados Celsius por debajo de su temperatura actual— y se calentaron al unísono. El hielo reveló también algo mucho más intrigante. Grupos dirigidos por Hans Oeschger, de la Universidad de Berna, y Claude Lorius, del Laboratorio de Glaciología y Geofísica del Medio Ambiente, en Grenoble, midieron el contenido en dióxido de carbono de las diminutas burbujas de aire que habían quedado aprisionadas en el hielo. Hallaron que, durante la última glaciación, el contenido en dióxido de carbono de la atmósfera era de unos dos tercios de su nivel interglacial. La curva del dióxido de carbono descubría un ingrediente que faltaba en la receta climática: el océano. Sólo una alteración drástica del comportamiento del océano podría explicar cambio tan espectacular de la composición atmosférica. Después de todo, los océanos contienen una cantidad de dióxido de carbono 60 veces superior a la de la atmósfera; como el gas se difunde fácilmente a través de la superficie de separación océanoatmósfera, su concentración en las aguas superficiales regula la concentración atmosférica. A su vez, los organismos controlan la concentración de las aguas super-

5. CORRIENTE SALINA PROFUNDA, que recorre los océanos, compensando el transporte de vapor de agua por la atmósfera. (Las flechas de color azul claro indican la corriente superficial de retorno.) La corriente se origina en el Atlántico Norte, donde el agua caliente que avanza hacia el norte, y es anormalmente salina (y por tanto densa), se enfría en virtud del exceso de evaporación; con ello, su densidad aumenta todavía más. El agua se hunde en el abismo y corre hacia el sur, hasta salir del Atlántico. La mayor parte del agua salada suministrada por este mecanismo de cinta transportadora atlántica se mezcla, en el Pacífico, con la de encima y compensa allí el exceso de precipitación. El mecanismo de transporte atlántico quedó desorganizado durante el período glacial.

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ficiales; actúan de bomba biológica que transporta dióxido de carbono desde la superficie hasta las profundidades oceánicas. En el curso de la fotosíntesis, las diminutas plantas verdes de la superficie oceánica iluminada captan dióxido de carbono disuelto para formar tejidos orgánicos. Parte de la materia que constituye las plantas, así como la materia animal que se alimenta de ellas, se hunde con el tiempo en las profundidades oceánicas, donde las bacterias la oxidan de nuevo a dióxido de carbono. De esta manera, el gas sufre un bombeo continuo hacia el abismo, junto con fosfatos y nitratos, entre otros nutrientes. La eficacia de este bombeo no depende sólo de la población y especies del plancton, sino también de la mezcla vertical. La relación exacta entre la eficacia de la bomba y la circulación oceánica es una cuestión debatida, pero cabe imaginar, por ejemplo, que, si se hace más lenta la mezcla de las aguas profundas con las superficiales, el fitoplancton tendrá más tiempo para empobrecer en dióxido de car-

bono las aguas superficiales, antes de que la agitación aporte nuevo gas de las profundidades. Durante la época glacial, la combinación que conjugara alteraciones en la mezcla con cambios en la ecología hubo de aumentar la eficacia de la bomba biológica.

L

as primeras señales de que el océa no de la edad de hielo operaba de manera diferente las aportó el registro fósil: cambios en las poblaciones de microorganismos que habitan en masas de agua de temperatura y salinidad específicas, estudiados por William E. Ruddiman y Andrew McIrnyre, de la Universidad de Columbia, y por Detmar F. Schnitker, de la de Maine. Más recientemente, una técnica geoquímica iniciada por Edward A. Boyle, del Instituto de Tecnología de Massachusetts, proporcionó una confirmación espectacular y directa de que el océano circulaba de forma distinta durante la última glaciación. Boyle descubrió que, por razones desconocidas, la distribución de cio en los océanos actuales reproduce

6. TESTIGO DE SEDIMENTOS (izquierda) del Atlántico Norte, que da fe de un brusco cambio en la circulación al final de la penúltima glaciación, hace 128.000 años. La transición (descubierta por Gerard C. Bond, de la Universidad de Columbia) abarca algunos milímetros y representa unos 50 años. La micrografía, con microscopio electrónico de barrido, del material grueso de los sedimentos oscuros (abajo) revela abundantes fragmentos rocosos, ricos en silicio (azules en la fotografía de rayos X), presumiblemente provenientes de témpanos en fusión. Los sedimentos de color claro (arriba) apenas contienen roca y están constituidos sobre todo por conchas ricas en calcio (rojo) de los organismos marinos que habitan las aguas cálidas. (Las conchas de los sedimentos oscuros provenían de especies de aguas frías.) La brusca puesta en marcha del mecanismo de cinta transportadora atlántica debió haber calentado la superficie, eliminando los témpanos y alterando la ecología.



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fielmente las de los nutrientes fosfatados y nitratados. Habida cuenta de que el ion cio tiene la misma carga y tamaño que el calcio, Boyle supuso que aquél podría sustituir a éste en el carbonato cálcico de las conchas de los foraminíferos. Si así fuera, las mediciones de cio en las conchas de los testigos de sedimentos podrían revelar la distribución de nitratos y fosfatos en los océanos glaciales. La intuición de Boyle demostró ser correcta cuando él mismo halló que los foraminíferos del océano actual incorporan cio en proporción constante a su abundancia en el agua del mar. Midió entonces el cio en los testigos de sedimentos. El resultado fue emocionante: una característica clave de la circulación del Atlántico en nuestros días faltaba en la época glacial, hasta hace 14.000 años. Las aguas profundas de nuestro Atlántico contienen sólo alrededor de la mitad de fosfatos y nitratos que las aguas profundas de los océanos Pacífico e Indico. El bajo contenido de nutrientes revela el recorrido reciente del agua cerca de la superficie (donde la actividad biológica la empobrece en nutrientes). Cada invierno, a la latitud aproximada de Islandia, asciende agua de salinidad relativamente alta que se mueve hacia el norte a profundidades intermedias (tal vez a 800 metros), al empujar lateralmente el viento a las aguas superficiales. Expuesta al aire frío, el agua libera calor, enfriándose desde 10 grados C hasta dos grados. La alta salinidad del agua, junto con el bajón de temperatura, le confiere una densidad insólita y se hunde de nuevo, esta vez hasta el fondo del océano. La formación de agua profunda del Atlántico Norte desprende una enorme cantidad de calor: representa un 30 por ciento de la energía solar recibida anualmente en la superficie del Atlántico Norte. Este calor adicional explica los inviernos sorprendentemente templados de Europa occidental. (El calentamiento se atribuye, con frecuencia y de manera equivocada, a la corriente del Golfo, que termina mucho más al sur.) La magnitud de la circulación vertical es también ingente, pues su caudal es 20 veces mayor que la suma de todos los ríos del mundo. De hecho, gran parte de las aguas profundas de los demás océanos del mundo proviene en último término de aquí. Desde su fuente, el agua fluye por las profundidades del Atlántico, dobla el cabo de Buena Esperanza y se une a la corriente abisal que rodea la Antártida y disTEMAS 26

7. DESVIO DE AGUA DULCE procedente de la fusión de los hielos durante la retirada de la capa de hielo norteamericana hace 11.000 años; ese fenómeno podría explicar el período frío de 1000 años de duración conocido como Joven Dryas. El lago Agassiz, alimentado por agua de fusión, había estado vertiendo en el Golfo de México a través del río Mississippi. Pero cuando la retirada de los hielos abrió un canal hacia el este, el agua

tribuye el agua profunda a los demás océanos. A medida que las aguas profundas envejecen y se alejan de su lugar de formación, van recogiendo los fosfatos y nitratos que caen, lo que da por resultado un gradiente de niveles crecientes de nutrientes. Midiendo el contenido de cio en foraminíferos que vivieron cerca del fondo, Boyle descubrió que, durante la época glacial, los nutrientes mostraban una distribución más uniforme con la profundidad en todos los océanos del mundo. Además, la concentración en el Atlántico glacial era máxima en las partes más profundas, y no en las intermedias como ocurre hoy. Estas conclusiones confirmaban las implicaciones de investigaciones anteriores sobre microfósiles. La “cinta transportadora” atlántica, que libera enormes cantidades de calor en el Atlántico Norte y envía inmensos volúmenes de agua al abismo, estuvo fuera de servicio hasta que terminó el último período glacial, hace 14.000 años. En ausencia de este componente crucial, la circulación oceánica mundial ofreció un aspecto muy distinto del que hoy presenta.

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fluyó inundando la región de los Grandes Lagos hasta el río San Lorenzo (flecha). La entrada de agua dulce en el Atlántico Norte diluyó la salinidad del agua superficial, rebajando su densidad e impidiendo que se hundiera. El mecanismo de cinta transportadora atlántica quedó inutilizado: el agua caliente ya no podía fluir hacia el norte y una amplia región alrededor del Atlántico Norte se enfrió entonces (región sombreada).

Las pruebas, oceánicas y continentales, apuntan a un cambio simultáneo del comportamiento de los océanos y la atmósfera hace 14.000 años. La configuración de la circulación oceánica cambió drásticamente; en ambos hemisferios, los glaciares comenzaron a retirarse, augurando un calentamiento global; y el contenido en dióxido de carbono de la atmósfera inició su ascenso hasta niveles interglaciales. Creemos que todos esos sucesos indican una importante reorganización del sistema conjunto atmósfera-océano: un salto del comportamiento glacial al interglacial. La verdad es que pensamos que los saltos bruscos de un comportamiento a otro pueden ser la causa fundamental de los ciclos glaciales en general.

P

ara nosotros, los cambios de esta cionalidad constituyen la causa última de esas alteraciones de comportamiento. Aunque no podemos sugerir mecanismos sencillos que relacionen la estacionalidad, el sistema océano-atmósfera y el clima global, sí podemos ofrecer algunas ideas. La atmósfera, que sufriría los cambios de estacionalidad, influye de

manera poderosa en la circulación de los océanos. El acoplamiento guarda relación con la distribución de salinidad. Los vientos dominantes transportan agua evaporada de una parte del océano a otra región, donde cae en forma de precipitación. El transporte de vapor deja su impronta: aumenta la salinidad en la primera región y la diluye en la segunda. Ahora bien, la tendencia de las aguas superficiales a hundirse en las profundidades y propiciar un mecanismo de cinta transportadora vertical, como el del Atlántico Norte, depende de sus densidades. La densidad refleja tanto la temperatura como la salinidad, pero esta ultima es el factor decisivo. (El agua superficial se enfría hasta llegar casi al punto de congelación en todas las altas latitudes en invierno, si bien sólo la anormalmente salina se hunde en el abismo.) El sistema tiene de por sí un carácter no lineal: un cambio gradual en la circulación atmosférica, que alterase la salinidad en regiones tales como el Atlántico Norte, podría transformar radicalmente la configuración de la circulación global. De hecho, el mecanismo de transporte atlántico 27

Amazonas. Al principio, casi toda el agua fundida del borde meridional de la inmensa capa de hielo fluyó Mississippi abajo hacia el Golfo de México. No obstante, hace 11.000 años, algún acontecimiento provocó que gran parte del agua de fusión se desviara por el río San Lorenzo hacia el Atlántico. En la depresión de fondo rocoso al borde de la capa de hielo en retirada, en lo que ahora es Manitoba meridional, el acopio del agua de fusión había dado lugar a un enorme depósito conocido por lago Agassiz. Hasta hace 11.000 años, el lago, mayor que ninguno de los actuales Grandes Lagos, había sobrepasado un reborde rocoso que cerraba el camino del Sur y desaguaba en el río Mississippi. Después, la retirada de los hielos dejó libre un canal hacia el este. El nivel del agua en el lago Agassiz bajó 40 metros conforme desaguaba a través de la región de los Grandes Lagos hasta el río San Lorenzo. 8. EL FINAL DE LA ULTIMA EDAD GLACIAL trajo consigo cambios globales, resumidos aquí. Empezaron al mismo tiempo (hace unos 14.000 años), aun cuando su ritmo fue diferente. La circulación del Atlántico Norte saltó bruscamente de las condiciones glaciales a las interglaciales (con una breve recaída durante el período frío del Joven Dryas), al reanudarse la producción de agua profunda. Disminuyó la cantidad de polvo en la atmósfera y comenzó a aumentar la concentración de CO2. Las variaciones formarían parte de una reorganización más drástica del océano y la atmósfera, que calentó el planeta e hizo que los glaciares de montaña y las capas de hielo se retiraran.

parece ser el elemento más vulnerable del sistema, lo que puede explicar por qué la estacionalidad del hemisferio norte rige los cambios climáticos globales. Un acontecimiento climático llamado Joven Dryas, que tuvo lugar varios miles de años después de que los glaciares iniciasen su retirada, aporta una prueba fehaciente en favor de esta parte de la teoría que proponemos. Ilustra vívidamente la ligazón entre el transporte de agua dulce —en este caso, agua líquida y no vapor— y la circulación oceánica. Hace unos 11.000 años, la retirada de los glaciares estaba bastante avanzada y las temperaturas habían subido hasta niveles interglaciales. De repente, en sólo 100 años, Europa septentrional y el noroeste de América retornaron a las condiciones glaciales. El polen recogido muestra que los bosques que habían tomado posesión de la Europa posglacial dieron paso a pastos y arbustos árticos, entre ellos la flor dryas (que presta su nombre al período), y el testigo de hielo de Groenlandia registra un enfriamiento local de unos 6 grados Celsius. Unos 1000 años más tarde, este período frío

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terminó de forma brusca: en sólo 20 años, según propone el reciente trabajo de Willi Dansgaard, de la Universidad de Copenhague. Las mediciones de cio tomadas por Boyle, junto con el registro de foraminíferos de aguas superficiales en el Atlántico Norte, explican lo que ocurrió. Ambos indicadores retornan a los valores glaciales al comienzo del Joven Dryas. La cinta transportadora había dejado de funcionar otra vez. Se había detenido la formación de aguas profundas, con lo que el agua caliente de las profundidades intermedias que suministra a Europa el aporte adicional de calor no podía ya fluir hacia el norte. El período frío que azotó la zona sólo cesó cuando la cinta transportadora volvió a ponerse en marcha, 1000 años después. Una inmensa entrada de agua dulce procedente de las masas de hielo norteamericanas en fusión parece haber atrancado el mecanismo transportador, desencadenando con ello el Joven Dryas. La capa de hielo comenzó a retirarse hace 14.000 años; durante los 7000 que tardó en fundirse, debió liberar agua dulce aproximadamente al mismo ritmo que el actual del río

L

os foraminíferos de las aguas  superficiales del Golfo de México registran este cambio de dirección. Su contenido en oxígeno 18 había sido anormalmente bajo, en respuesta al agua de fusión rica en oxígeno 16 que fluía por el Mississippi. Hace unos 11.000 años, la relación isotópica aumentó bruscamente, cuando la desviación de la salida del lago Agassiz cortó el aporte de agua de fusión al Golfo. El agua de fusión, mientras tanto, desembocaba en el Atlántico Norte en las cercanías del lugar de formación de las aguas profundas. Allí redujo la salinidad de las aguas superficiales (y, por consiguiente, su densidad) en tal cuantía que, pese al fuerte enfriamiento invernal, no podían hundirse en el abismo. La cinta transportadora permaneció fuera de uso hasta 1000 años más tarde, cuando un enorme lóbulo de hielo avanzó a través del extremo occidental del lago Superior y cerró, de nuevo, la salida hacia el este. El lago Agassiz volvió a subir 40 metros, vertiendo otra vez el agua de fusión río Mississippi abajo. La cinta transportadora oceánica se reactivó y Europa se templó de nuevo. El Joven Dryas pone en relación el flujo de agua dulce, la circulación oceánica y el clima; pero sólo el clima regional. Alrededor del Atlántico Norte, el episodio provocó un enfriamiento brusco y notable; en los otros lugares, sus efectos fueron débiles o inexistentes. A diferencia de las glaciaciones, el Joven Dryas afectó sólo al transporte de calor (desde las bajas latituTEMAS 26

des hasta el Atlántico Norte) y no al clima global. ¿Cómo pudo un cambio de comportamiento del sistema océano-atmósfera durante los períodos glaciales haber enfriado el planeta entero? Los testigos de hielo de Groenlandia y la Antártida abonan una respuesta parcial. El bajo nivel de dióxido de carbono atmosférico que registran durante la última glaciación debió contribuir al enfriamiento: el dióxido de carbono es un gas de invernadero que calienta la superficie de la Tierra aprisionando la energía solar. Las simulaciones informáticas del clima indican, sin embargo, que el enfriamiento global causado por el dióxido de carbono habría sido, a lo más, de 2 grados Celsius: menos de la mitad de lo que se registra en los glaciares de montaña. Intervinieron también otros dos cambios que registran los testigos de hielo. El aire de la edad del hielo contiene la mitad del nivel posglacial de metano. Este es, asimismo, un gas de invernadero, aunque el enfriamiento del período glacial atribuible a la disminución del metano importaría sólo unas décimas de grado. Además, el polvo abunda, en los hielos del período glacial, unas treinta veces más que en las capas de hielo recientes, lo que confirma lo aportado por otras fuentes, en el sentido de que la atmósfera del período glacial era extremadamente polvorienta. El polvo pudo también haber contribuido al enfriamiento mediante su reflexión de la luz solar. Por desgracia, este efecto es difícil de cuantificar. El carácter polvoriento y el bajo contenido en metano del aire de la época glacial indican que el modo glacial de funcionamiento del sistema océano-atmósfera había impuesto un clima seco. El polvo, después de todo, es arrastrado por el viento desde regiones donde la vegetación es rala, mientras que el metano se produce en los pantanos. El clima seco (registrado asimismo en formas del relieve terrestre de la edad de hielo, las dunas de arena por ejemplo, y en depósitos de polen) habría dejado su impronta en las temperaturas globales. La temperatura baja más deprisa con la altitud en una atmósfera más seca; de aquí que la sequedad pudo haber participado en el descenso de la línea nival de las montañas. Ahora bien, incluso sumados, los efectos del dióxido de carbono, metano, polvo y sequedad podrían quedar cortos para dar cuenta de la diferencia de temperatura entre el

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planeta glacial y el interglacial. ¿Qué otro factor pudo haber intervenido? Cabría que la reorganización del océano-atmósfera cambiase las características de las nubes y las tornara más reflectoras. Reconocemos que nuestra explicación del modo en que los cambios en el comportamiento del sistema océanoatmósfera enfriaron el planeta resulta inacabada. Además, puesto que apelamos a la estacionalidad del hemisferio norte para regular esos cambios de comportamiento, topamos con la misma dificultad con que otros teóricos se las vieron: ¿por qué es el ciclo astronómico de 100.000 años el dominante, cuando se trata del más débil de los tres? Tal vez el crecimiento de las masas de hielo ejerce un efecto de realimentación sobre la circulación atmosférica. El sistema océano-atmósfera podría volverse sumamente susceptible a un cambio de comportamiento en cuanto las masas de hielo hubieran alcanzado un tamaño crítico, cosa que podría tardar 100.000 años en suceder. Pese a ello, muchas indicaciones recientes apoyan nuestra propuesta básica: las transiciones entre las condiciones glacial e interglacial representan saltos entre dos modos de comportamiento, estables pero muy diferentes, del sistema océano-atmósfera. Si el sistema climático terrestre salta entre estados discontinuos, como los electrones alrededor del átomo, todos los indicadores climáticos deberán registrar una transición simultáneamente. A este respecto, las indicaciones desde el final del último período glacial son de lo más impresionante. El calentamiento de las aguas superficiales del Atlántico Norte, el inicio de la fusión de las masas de hielo septentrionales y de los glaciares de montaña en los Andes, la reaparición de los árboles en Europa y los cambios en la ecología del plancton en la vecindad de la Antártida y en el mar Meridional de la China, tuvieron lugar todos ellos entre 14.000 y 13.000 años atrás.

BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTARIA El océano. Wallace S. Broecker en Investigación y Ciencia, n.o 86; págs. 90-101; noviembre de 1983. Ice Ages: Solving the Mistery. John Imbrie y Katherine O. Imbrie. Harvard University Press, 1986.

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Archivos subterráneos del clima cambiante

Henry N. Pollack y David S. Chapman

Con las perforaciones de la roca continental se recuperan temperaturas fósiles que revelan el clima de eras pasadas. Los resultados requieren una cuidadosa interpretación

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e está haciendo más cálido  el clima terrestre? No fal tan pruebas que lo avalan. Según los registros meteorológicos, la temperatura media de la Tierra ha aumentado poco más de medio grado durante los últimos cien años. Las muestras preservadas de aire, entre otras fuentes de datos, indican que durante ese período ha subido también el nivel de los gases que impiden que el calor terrestre escape. La proporción de dióxido de carbono en la atmósfera se ha elevado en más de un 20 por ciento; la de metano se ha doblado, más o menos. Correlación que nos indica dónde yace la causa del fenómeno observado: parece razonable pensar que la culpa la tienen los gases de invernadero. Pero el caso no está cerrado. Nada impide que el crecimiento simultáneo de la temperatura y de los gases de invernadero sea mera coincidencia estadística, sin que exista relación a largo plazo entre una y otra magnitud. ¿Cómo podrían los climatólogos resolver la cuestión? Tienen ya en sus manos la mitad de los datos ne­cesarios: las burbujas de aire aprisionadas en los casquetes polares y en los glaciares archivan los cambios que la composición de la atmósfera ha sufrido durante milenios. La otra mitad, la que se refiere al registro de temperaturas, presenta más difi­cultades: hasta hará unos 150 años no se generalizó la toma de datos me­teorológicos, el registro exhaustivo de los concernientes al hemisferio sur hubo de esperar a nuestro siglo y, por último, no hace todavía muchos años, los datos de las regiones polares adolecían de importantes lagunas [véa­se “Tendencias hacia el calentamiento global”, por Philip D. Jones y Tom M. L. Wigley en este mismo número]. Hay, no obstante, un archivo que es, si se sabe dar con él,



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legible. A imagen de las capas anuales de hielo ártico y antártico, que conservan di­minutas burbujas de aire, el suelo retiene temperaturas fósiles, cuyo origen se remonta al clima de otros siglos. El archivo está, en principio, por todas partes. Para leerlo basta con abrir una perforación en el suelo por cuyo hueco descienda un termómetro sensible; de esa forma se obtendrá un perfil de la temperatura en función de la profundidad. Aunque habrá que superar muchos obstáculos antes de que los testigos subterráneos proporcionen una reconstrucción inequívoca de las temperaturas que había antaño en la superficie terrestre, se confía en ellos para descifrar la historia enterrada de la Tierra. Los geofísicos, que llevan más de treinta años tomándole la temperatura al subsuelo, están leyéndolo ya; eso sí, han empezado a hacerlo más bien por accidente. Les interesaba conocer el gradiente geotérmico (el ritmo al cual la temperatura aumenta con la profundidad) y medir el flujo de calor desde la corteza terrestre a él asociado [véase “Flujo de calor desde el interior de la Tierra”, por los autores, I nvestigación y C iencia , octubre de 1977]. Hasta que, por fin, cayeron en la cuenta, y no hace mucho, de que el “ruido” que perturbaba los datos de temperatura correspondientes a los primeros cientos de metros bajo la superficie era la huella de factores externos —el cambio climático entre ellos— que modifican la temperatura de la parte superior de la corteza.

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n 1986 se atisbó ya que las per foraciones ofrecen indicaciones útiles sobre el clima. Arthur H. La­chen­bruch y B. Vaughn Marshall, del Servicio de Inspección Geológica

de los Estados Unidos, hallaron que los perfiles de temperatura de ciertas perforaciones en el permafrost de Alaska mostraban, cerca de la superficie, perturbaciones que obedecían a un mismo patrón. Concordaba éste con un calentamiento de la superficie del permafrost entre dos y cuatro grados durante el siglo. No fueron Lachenbruch y Marshall los pri­meros en sugerir que los perfiles de temperatura de las perforaciones con­tenían información sobre las condiciones cambiantes de la superficie, pero su descubrimiento coincidió con un mo­mento de especial revuelo entre los geofísicos ante la posibilidad de que se estuviese produciendo un calentamiento global. Apenas transcurrido un año, en una reunión de la Unión Geofísica Americana, nos dijimos el uno al otro que también nosotros habíamos visto muchos registros de temperatura, procedentes de perforaciones, que presentaban perturbaciones similares. Desde entonces, hemos venido explotando esa mina de las temperaturas del subsuelo para determinar la variación regional de la temperatura de la superficie terrestre durante los últi1. GRADIENTE TERMICO en una lá­ mina de aluminio calentada por un ex­ tremo y enfriada por otro, visible gra­ cias a cristales líquidos sensibles a la temperatura (arriba). Este gradiente es, en su idea básica, similar al que suele observarse en el interior de la cor­ teza terrestre. Si, en analogía con el calentamiento y el enfriamiento climá­ ticos, el lado derecho se calienta ligera­ mente, la perturbación térmica resul­ tante se propaga a través del material (imágenes sucesivas). Los autores han hallado anomalías parecidas en la me­ dición de perfiles de temperatura del subsuelo; les sirven para reconstruir el clima del pasado.

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2. PERFILES DE TEMPERATURA correspondientes a una turbera marismeña. Ilustran la propagación descendente de las variaciones estacionales hasta acabar por amortiguarse.

mos siglos; otros investigadores han procedido igual.

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ara entender cómo retiene la  Tierra la sucesión de temperaturas de su superficie, conviene recordar las nociones fundamentales de la teoría de la propagación del calor. El calor tiende a propagarse a través de las rocas de la corteza por conduc­ción. (Dado que las aguas sub­t errá­n eas transportan calor también, los climatólogos deben evitar las zonas de sondeo donde el fenómeno tenga ya cierta entidad.) Cuando la superficie de un material conductor experimenta una variación de temperatura, la alteración se propaga hacia el interior a medida que las moléculas de mayor energía chocan con sus vecinas y les ceden calor. Puede mostrarse este fenómeno aplicando una lámpara de soldar al extremo de una varilla metálica: además de volverse incandescente el extremo, se pondrán



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Por debajo de los 15 metros de profundidad, desaparecen las variaciones anuales y sólo son visibles las de largo período, climáticas.

rojas también, pasado algún tiempo, las porciones adyacentes de la varilla. Sumerjamos, luego, el extremo incandescente de la varilla en hielo: la recorrerá, cuan larga es, una onda de enfriamiento subsiguiente a la ola de calentamiento. Lo mismo su­cede aquí; las fluctuaciones de tempe­ ratura en la superficie de la Tierra se propagan hacia abajo a través de las rocas. Mientras no ahondemos mucho bajo la superficie, las fluctuaciones térmicas del subsuelo se retrasarán se­manas o meses con respecto a las variaciones de la temperatura superficial; los labriegos tienen un dicho que expresa su conocimiento de este hecho: “En primavera la helada va por dentro”. En primavera, la superficie está ya más caliente que en invierno, pero las bajas temperaturas de éste han ido a parar al subsuelo: se las encontrará algunos metros por debajo de la superficie.

En su propagación hacia abajo, las oscilaciones de la temperatura de la superficie se van amortiguando progresivamente hasta anularse. Pero las fluctuaciones de período más corto se atenúan antes que las de período más largo. El ciclo diurno de días cálidos y noches frescas perturba sólo el primer metro de suelo o roca; por su parte, la oscilación estacional no penetra más que unos 15 metros antes de que se pierda la señal. Frente a ello, un ciclo de un siglo de duración se detectará a profundidades de unos 150 metros, y un período de un milenio, a 500. De esta manera, la Tierra retiene selectivamente las tendencias a largo plazo y excluye del archivo las desviaciones de período corto. Esta propiedad viene muy bien para el registro del clima. Además, se accede con suma faci­ lidad a los archivos subsuperficiales del cambio climático. Debido a la len­ta propagación de las señales térmicas, TEMAS 26

todas las variaciones de la temperatura de la superficie producidas du­rante el último milenio han quedado registradas en los 500 metros superiores de la corteza terrestre, profun­didad a la que se llega sin dificultad mediante perforaciones poco costosas. Conocido ya el mecanismo por el cual las perturbaciones térmicas dejan, al propagarse, huellas de climas pretéritos, podemos ahora re­correr el camino inverso para extraer de las perforaciones el registro histórico escrito en esas huellas. Con­viene empezar por identificar la marca térmica del calor que se abre paso hacia arriba, a través de la corteza, para separarla de la señal debida al clima. En las regiones donde la roca es de un mismo tipo, este flujo de calor de las profundidades se caracteriza por el aumento térmico a razón constante con la profundidad; este gradiente constante suele manifestarse a escasos centenares de metros bajo la superficie.

forados en 1978 para mediciones térmicas, estaban situados en puntos donde las perturbaciones causadas por la topografía, arroyos, lagos, acumulación de nieve o actividad humana eran mínimas. Y lo que es aún más importante, estaban diseminados entre siete estaciones me­teorológicas donde se registraba la temperatura del aire desde 1891.

De los resultados de Chisholm se desprende que la región se ha estado calentando. Cinco perforaciones presentan perfiles de temperatura co­herentes con un aumento medio de 0,4 grados centígrados durante los últimos decenios; la sexta nos muestra un enfriamiento de 0,9 grados. El archivo del subsuelo en cada punto guarda una estrecha correlación con

S

i el clima terrestre no cambiase  nunca, tal perfil lineal se extendería hasta la misma superficie. Por consiguiente, extrapolando la parte lineal del perfil de temperatura hacia arriba, sería posible determinar cuál habría sido la temperatura a profundidades someras de no haberse producido la anomalía térmica. La diferencia entre el valor en superficie del gradiente geotérmico extrapolado y la temperatura real en la superficie indica la cantidad total de calentamiento, o de enfriamiento, que ha tenido lugar. Además, la profundidad a la que el perfil medido se separa del gradiente geotérmico imperturbado está relacionada con la época en que comenzó el cambio climático. Podemos desentrañar las características del perfil entre la superficie y la zona sin perturbar de más abajo para conocer el ritmo y variabilidad de los cambios. Por dar un ejemplo: un episodio de calentamiento seguido de un largo intervalo frío estaría representado por temperaturas anormalmente altas en la perforación cerca de la superficie y anormalmente bajas a mayor profundidad. Cuando las condiciones meteo­ rológicas, topográficas y edáficas son favorables, las temperaturas de las perforaciones siguen el curso de los cambios climáticos mucho mejor de lo que pudiera esperarse. En 1990, Timothy J. Chisholm, alumno entonces de doctorado en la Universidad de Utah, analizó los perfiles de temperatura de seis perforaciones en el desierto occidental del estado. Los pozos, per

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3. LA HISTORIA CLIMATICA RECIENTE se refleja tanto en los registros meteo­ rológicos (gráfica de arriba) como en las temperaturas del subsuelo a diversas profundidades (gráficas de abajo). Las gráficas muestran las temperaturas del aire en la superficie en Nueva Inglaterra durante los últimos cien años y las desviaciones operadas en el subsuelo, conforme la variación en la superficie se propaga hacia abajo. La tendencia hacia el calentamiento se ha percibido a 150 metros de profundidad, pero las temperaturas allí seguirán mostrando el calen­ tamiento de este siglo durante muchos años, suceda lo que suceda en la super­ ficie.

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4. MEDICIONES EFECTUADAS EN PERFORACIONES, que revelan una estrecha concordancia con las temperaturas en el subsuelo sintetizadas a partir de los re­ gistros de dos estaciones meteorológicas situadas en lugares distintos de Utah oc­ cidental (arriba se muestra una fotografía de las Montañas de Terranova). Las temperaturas de subsuelo no siempre guardan, en otros lugares, idéntica correla­ ción con las del aire: la cubierta de nieve —y otros factores— aíslan el suelo de las temperaturas extremas.

las temperaturas del aire en las estaciones meteorológicas más próximas; de hecho, la perforación con la mar­ca de reciente enfriamiento es la más cercana a la única estación meteorológica de la región donde la tem­pe­ ratu­r a media del aire disminuyó du­r ante los últimos cien años. Chisholm construyó también perfiles de temperatura basados en el flujo de calor desde el interior de la Tierra, conocidos de antemano, y en los datos meteorológicos; estas curvas teóricas prueban una notable semejanza con las curvas reales de los sondeos más pró­ximos. Tan estrecha coincidencia es alentadora; mas, por desgracia, se trata de la excepción, no de la regla. Los perfiles de temperatura de los pozos y los datos meteorológicos no suelen concordar en sus pormenores. Las temperaturas del interior de la Tierra registran fielmente la historia tér

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mica de la superficie sólida, pero a los meteorólogos les interesa la temperatura del aire. El acoplamiento térmico de la atmósfera con la superficie no es un proceso sencillo, y la señal de temperatura que el suelo recibe es con frecuencia una versión filtrada de lo que en la atmósfera sucede.

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n las regiones donde se acumula  la nieve durante el invierno, la capa protectora que se forma aísla el suelo de las fases más frías del ciclo anual. En el Canadá central, la tem­ peratu­ra del aire puede caer hasta los –20 grados a mediados del invierno, pero la temperatura del suelo oscila alrededor del punto de congelación. Por el contrario, el calor del verano no encuentra barreras, y se transmite al subsuelo. Esta protección invernal puede dar lugar a una diferencia de varios grados entre las temperaturas

medias anuales del suelo y las del aire; el efecto es menor donde los inviernos no son tan rigurosos. A latitudes todavía mayores, la parte superior del suelo permanentemente helada está separada del aire por la nieve y por una capa activa que se deshiela y congela cada año. En consecuencia, aunque el per­ mafrost registra muy bien las desviaciones de la temperatura de la superficie, sólo se descubrirán los efectos del cambio climático si se desenmaraña la complicada distribución del intercambio de calor a través de esas capas. En las regiones templadas y tropicales intervienen otros factores que inducen a confusión. Los cultivos o la sombra de los árboles, que aíslan el suelo de los calores estivales, no impedirán que se enfríe en invierno. Los cursos de aguas subterráneas pueden también perturbar las temperaturas del subsuelo. Donde la obra humana media, el cuadro es todavía más complicado. La deforestación y el avance de los campos de labor dejan el suelo más expuesto a la radiación solar. La desecación o la inundación de marismas elimina el efecto de enfriamiento propio de la evaporación y causa el calentamiento de la superficie. La urbanización también conduce al calentamiento: carreteras y edificios absorben energía solar, que transmiten al suelo; incluso el calor que se filtra desde nuestros sótanos en invierno perturba la relación entre las temperaturas del aire y del subsuelo. Muchas de esas modificaciones del ambiente se han hecho generales durante los últimos cien años, y podrían exagerar o velar el calentamiento global archivado en el suelo. Además, algunos aspectos de la topografía, hidrología y vegetación locales provocan enfriamientos o calentamientos del subsuelo que po­drían tomarse erróneamente por cambios climáticos regionales. El gradiente geotérmico suele aumentar bajo los valles y disminuir bajo las colinas. Ambos efectos decrecen con la profundidad bajo la superficie irregular, pero a pequeñas profundidades producen distorsiones de temperatura iguales a las que generarían las variaciones de temperatura en la superficie. Por otra parte, hay muchos lagos que no se hielan del todo en invierno, y por ello sus fondos calientes influyen en las temperaturas de los subsuelos próximos. Los cursos freáticos que condicionan la temperatura de superficie dejan una huella que en ocasiones se parece bastante a la que provoca TEMAS 26

un cambio de temperatura en la propia superficie.

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unque estas perturbaciones tér micas de origen geológico frustrarán a quienes busquen una correlación inmediata entre los archivos de las perforaciones y el cambio climático, la verdad es que se pueden hacer modelos de muchas de aquéllas, así como estimar sus magnitudes. En muchos casos, se puede corregir el perfil de temperatura descontando esos efectos. Además, el archivo geotérmico no consta de una única perforación. Una variación será real si los perfiles de temperatura de perforaciones que estén distribuidos por cientos de kilómetros de terreno continental muestran unas mismas perturbaciones. Es muy improbable que todos los pozos presenten condiciones y perturbaciones idénticas debidas a la topografía, la vegetación y la estructura geológica e hidrológica: una configuración térmica común se debe con seguridad al clima. Se han analizado ya varios conjuntos de datos geotérmicos de Nor­teamérica, en busca de indicios de cambios de temperatura superficiales. Las investigaciones en el Artico de Alaska, llevadas a cabo por La­chenbruch y su equipo del Servicio de Inspección Geológica, han aportado una brillante prueba de la realidad del calentamiento. Los perfiles de temperaturas de perforaciones desperdigadas por el norte de Alaska, a lo largo de 500 kilómetros, muestran un calentamiento anómalo en los 100 a 150 metros superiores del permafrost y la roca. La duración del episodio de calentamiento parece variar en diferentes lugares, pero en casi todas partes se inicia en el siglo xx. El calor adicional requerido para que se produzca el calentamiento observado en los 100 metros superiores del suelo en Alaska septentrional es pequeño: equivale a sólo un 0,2 por ciento, más o menos, de la radiación solar recibida por año en la región. Esta anomalía, demasiado pequeña para su medición directa, aparece con toda nitidez en los archivos geotérmicos. Además, aunque el aumento de entre dos y cuatro grados es sustancialmente mayor que el calentamiento global medio del si­glo xx, concuerda con los datos de los registros meteorológicos polares. Los sondeos acometidos en Ontario, Quebec y las Grandes Llanuras del Norte dan fe de un calentamiento menos espectacular, aunque perceptible. Las investigaciones han sido llevadas a cabo, independientemente,

EL CLIMA

por Hugo Beltrami y Jean-Claude Mareschal, de la Universidad de Que­ bec en Montreal, Kelin Wang, Trevor Lewis y Alan Jessop, del Ser­vicio de Inspección Geológica del Canadá, y Paul Shen y Alan E. Beck, de la Universidad de Ontario Occi­dental. Todos ellos han observado un calentamiento que en parte parece ser la recuperación siguiente a una tendencia al enfriamiento que se prolongó

durante uno o dos siglos y que tocó fondo entre 1850 y 1900; sus resultados muestran unas elevaciones medias de temperatura de entre uno y dos grados en los últimos 100 o 150 años. Además, William D. Gos­nold, de la Universidad de Dakota del Norte, ha deducido del dato que el aumento de la temperatura de la superficie fue de un par de grados en Dakota del Norte y Wyoming.

5. LAS ANOMALIAS DE TEMPERATURA EN LAS PERFORACIONES (arriba) mues­ tran la diferencia entre las temperaturas medidas en tres puntos y las que serían de esperar a tenor del gradiente geotérmico. El calentamiento parece haber comen­ zado hace unos 100 años en el Canadá oriental y Alaska septentrional; el cambio climático en el oeste de los Estados Unidos es más reciente y menos pronunciado. Las reconstrucciones de climas más remotos mediante perforaciones llevadas a cabo en Groenlandia y Canadá (abajo) indican no sólo la actual tendencia al calen­ tamiento, sino también la existencia de la Pequeña Era Glacial, que comenzó en el siglo xv y terminó en el xix.

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Los datos de Dakota del Sur y Nebraska, sin embargo, indican poco cambio durante los últimos 100 años; lo mismo ocurre con nuestro propio trabajo en el desierto de Utah occidental. La falta de una señal clara de calentamiento en estos casos coincide con las predicciones de los mo­delos del clima existentes, en los que el calentamiento global es intenso a altas latitudes, pero mínimo o inclu­so inexistente en algunas regiones templadas.

E

stos resultados provisionales,  correspondientes en su mayoría a Norteamérica, nos dicen que podemos descubrir, apoyándonos en los datos térmicos del subsuelo, las líneas generales de las variaciones térmicas (temporales y regionales) sufridas por la superficie de la Tierra durante los últimos cien años, por lo menos. Otros trabajos más recientes indican que se puede descifrar incluso el archivo climático subterráneo de épocas anteriores, y eso en gran parte de la superficie terrestre. Las perforaciones realizadas en numerosos lugares de Europa, Norte­ américa y Groenlandia muestran la marca característica de varios siglos de temperaturas bajas. El período frío empezó en distintos momentos de los siglos xv y xvi, y concluyó en el siglo xix. Estos datos concuerdan con las

descripciones que los cronistas de aquellos días nos han legado y con otras pruebas de la existencia de una Pequeña Era Glacial, en la que los glaciares avanzaron en muchos puntos del globo. Los datos de los pozos proporcionan información incluso sobre períodos anteriores, pero estas épocas se pueden ver hoy sólo “a través de un velo oscuro”. Los historiales de temperaturas de superficie reconstruidos con los datos subterráneos muestran una pérdida progresiva de detalle: se hacen más genéricos. Pero la pérdida queda compensada con creces por la evaluación más y más fidedigna de la temperatura media a largo plazo para cada región. Animados por los resultados obtenidos, los geofísicos han emprendido un proyecto concertado cuya finalidad es la obtención de más datos climáticos del subsuelo. La primera fuente a explotar son los propios registros geofísicos. En el otoño de 1991, la Comisión Internacional de Trans­misión del Calor, asociación de investigadores geotérmicos organizada bajo los auspicios de la Aso­cia­ ción Internacional de Sismología y Física del Interior de la Tierra, estableció un nuevo grupo de trabajo, que habrá de reunir los datos recogidos en los miles de pozos perforados para investigación o explotación de los minerales durante los últimos treinta

6. DESIGUAL DISTRIBUCION MUNDIAL de datos proce­ dentes de perforaciones aptos para el análisis. La realiza­ ción de un número mayor de perforaciones y mediciones



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años. El grupo desarrollará una base de da­tos unificada con las temperaturas del subsuelo y otras informaciones pertinentes. Ese acopio de documen­tación, pensada para estudiar los procesos tectónicos globales, será la ba­se del análisis global de las tendencias de la temperatura a lo largo de la historia. Como cabría esperar, no existe una distribución uniforme del registro. Se han sondeado más los continentes septentrionales, y se ha recopilado mayor información de ellos que de los meridionales. Hay vacíos notables en los datos de regiones de la importancia de la cuenca amazónica, el desierto de Sahara y la Antártida. Para sacar el mayor partido posible de la información existente habrá que perforar en esas zonas y aprovechar los datos climáticos que se obtengan.

S

e está considerando la posibilidad  de volver a trabajar en pozos ya perforados, para así determinar directamente el cambio térmico operado en el subsuelo durante los últimos decenios. El localizar de nuevo antiguas perforaciones en zonas remotas y reseguir su trayectoria viene a ser como buscar una aguja en un pajar, pero no es una tarea imposible. En colaboración con Edward R. Decker, de la Universidad de Maine, hemos vuelto

en Sudamérica, Africa, Asia y la Antártida reforzaría nota­ blemente el cuadro de la historia climática global que aquéllos generan.

TEMAS 26

a encontrar y explorar, hace poco, una serie de perforaciones que fueron realizadas en Nueva Ingla­­te­r ra para investigaciones geotérmicas en los años sesenta. El análisis de los datos que hemos recogido nos permitirá establecer la evolución del campo térmico del subsuelo durante los 28 años que han transcurrido entre una medición y otra. La tarea más importante que ha­brán de afrontar quienes deseen extraer datos climáticos globales de las temperaturas del subsuelo es la de integrar datos procedentes del máximo número posible de fuentes, diseminadas por todo el globo. Los archivos meteorológicos dan fe de una apreciable variabilidad regional en las temperaturas atmosféricas duran­te el siglo xx: unas zonas revelan un calentamiento que excede el promedio global, otras muestran calen­ tamientos que quedan por debajo de él y las hay que incluso se han enfriado. Ninguna región por sí sola —excepto por coincidencia— proporciona una señal que represente el promedio global.

A

demás, la reconstrucción com pleta de la historia reciente del clima requerirá, en último término, algo más que el conocimiento de las temperaturas de superficie. El clima es una realidad compleja donde convergen la temperatura, la precipitación, el viento y otras variables. Se puede obtener información sobre algunos de esos factores a partir de fuentes dispares: la cronología y la quími­ca de los anillos de los árboles, las pautas de crecimiento de los corales, la estratigrafía de los testigos de hie­lo, los sedimentos de lagos y océanos, los archivos históricos, comerciales y agrícolas. Compete a los climatólogos formar con todas estas observaciones regionales de distinto cuño un cuadro global.

BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTARIA Changing Climate: Geothermal Evidence from Permafrost in the Alaskan Arctic. Arthur H. Lachenbruch y B. Vaughn Marshall en Science, vol. 234, páginas 689-696; 7 de noviembre de 1986. Climatic Change Inferred from Underground T emperatures . Número especial de Global and Planetary Change, dirigido por Trevor Lewis, vol. 6, números 2-4, diciembre de 1992.



EL CLIMA

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El Niño

Colin S. Ramage

Este calentamiento anómalo de la superficie del mar en el Pacífico ecuatorial está asociado a una vasta fluctuación de la presión atmosférica. Algunos cambios generales del tiempo se hallan ligados a esas anomalías ecuatoriales

D

e todas las ciencias del medio  ambiente, la meteorología es la  que produce un impacto más inmediato en la sociedad. Y a la in­ver­sa, la demanda social de buenas predic­ ciones del tiempo ejerce una influencia orientadora sobre la investigación meteorológica. Buen ejemplo de ello son las predicciones estacionales, por las que el público ha mostrado un notable interés, por más que los resultados no hayan sido hasta ahora mejores de lo que podría esperarse de una estima razonable. A na­die debiera sorprender ese fracaso. La llegada de una depre­ sión, por citar un suceso meteorológico común, se puede predecir con sólo tres a cinco días de antelación. ¿Por qué, pues, se iba a esperar predecir el tiempo de una estación, que es un producto de múl­ti­ples sucesos, con meses de ante­ la­ción? Pese a ello, la demanda de ta­les predicciones se torna apremiante, y los meteorólogos perseveran. Pero, al hacerlo, procuran eludir su incapacidad escudándose en predic­ ciones a largo plazo de sucesos me­teorológicos individuales. Y se cen­ tran en las variaciones a gran escala, in­c luso globales, en la circulación general atmosférica que condicionen el tiempo a escala regional. Se parte de la hipótesis de que si se conocieran y comprendieran las causas y los efec­ tos de las variaciones a gran escala, tendríamos una guía aproximada del futuro meteorológico. Con mucha diferencia, el punto de referencia más sólido (y prometedor) de cuantos conocemos es El Niño; se trata de un calentamiento anómalo del agua superficial en el Pacífico ecua­ torial. El Niño se produce a intervalos irregulares, en conjunción con la Oscilación Meridional, fluctuación ésta de gran amplitud de la presión atmosférica entre el Pacífico tropical sudoriental y el occidental. Los me­teo­ rólogos y oceanógrafos conocen ambos fenómenos desde hace decenios. Pero como se producían en una de las regio­ nes más despobladas del globo, du­rante mucho tiempo sólo interesaron a muy pocos investigadores.

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Esos fenómenos habrían permane­ cido en la sombra de no haberse des­ cubierto su relación con el tiempo reinante en otras regiones, entre ellas los Estados Unidos. Durante el episo­ dio de El Niño y la Oscilación Me­ridional de 1982-83, por ejemplo, hubo una plaga de inundaciones en Ca­lifornia y se endureció la sequía en Africa. El descubrimiento de esta conexión global indujo a suponer que las anomalías oceánicas y atmosféri­ cas producidas en el Pacífico ecuato­ rial podrían encerrar la clave para establecer predicciones estacionales bien fundadas del tiempo en otros lugares. Aunque todavía no se ha cum­ plido esa esperanza, el tesón puesto en las predicciones ha conducido ya a ciertos progresos en el conocimiento de las anomalías.

Definición de las anomalías

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esde hace más de un siglo, los  pescadores vienen llamando El Niño, en honor del Niño Jesús, a la aparición anual, hacia Navidad, de agua caliente mar adentro de las cos­ tas de Ecuador y norte del Perú. La superficie del océano es allí más bien fría, si la comparamos con las aguas ecuatoriales típicas; se mantiene así a causa de la corriente del Perú, que avanza hacia el norte y aleja de las costas el agua superficial, permitiendo que el agua más fría aflore de las pro­ fundidades. El agua fresca es rica en nutrientes, principalmente fosfatos y nitratos, que alimentan al fitoplanc­ ton y mantiene en último término el caladero peruano de an­choas, la región pesquera más exten­s a del mundo. Hacia Navidad, una corriente cálida que avanza rumbo al sur desplaza al agua fresca, empobreciendo el aflora­ miento de nutrientes; la pesca baja entonces, aunque no mucho. El calen­ tamiento no trasciende la zona sep­ tentrional de Perú y suele terminar en marzo o abril. Pero en alguna ocasión, El Niño llega con redoblada intensidad y se

extiende allende esos límites espaciotemporales citados. En vez de volver a su valor normal en marzo o abril, las tempera­turas en la superficie del mar suben a lo largo de toda la costa del Perú y en la parte central y orien­ tal del Pacífico ecuatorial. Las tem­ peraturas se mantienen altas durante más de un año. Así fueron las apari­ ciones correspondientes a los años 1953, 1957-58, 1965, 1972-73, 1976-77 y, la más reciente, en 1982-83, cuando la temperatura de la superfi­cie del océano ante las costas pe­ruanas subió más de siete grados Celsius. El impacto acumulativo sobre las pesquerías de anchoas de los sucesos posteriores a 1972 ha sido catastrófico: el total de capturas anuales cayó desde un máximo de 12 millones de toneladas métricas en 1970 a menos de medio millón de toneladas en 1983. En los círculos científicos, la expresión El Niño suele reservarse a esos episodios intensos, excluyendo el calentamiento anual y bastante suave (entre uno y dos grados) de la superficie. El primer paso importante hacia la explicación de El Niño fue dado, en 1966, por Jacob Bjerknes, de la Uni­ ver­sidad de California en Los Angeles. Mostró que el calentamiento anómalo del océano está asociado a la Osci­la­ción Meridional. Esta, observada por pri­ mera vez, en 1924, por Sir Gil­bert Walker, es un enlace transpacífico de sistemas báricos. Cuando la presión sube en el sistema de altas presiones centrado en la isla de Pascua, descien­de en el sistema de baja presión si­tuado sobre Indonesia y el norte de Australia, y viceversa. Para cuantificar el fenó­ meno, Walker definió el índice de Oscilación Meridional, que se calcula restando la presión en el Pacífico occi­ dental de la presión en el Pacífico oriental. El índice es po­sitivo cuando la diferencia entre este y oeste es más alta de lo normal, y negativo cuando es inferior a lo ha­bitual. Se desconocen las causas de la Os­cilación Meridional. Desde el punto de vista de la predicción estacional, cabe reseñar las notables fluctuacio­ TEMAS 26

180o

15o N VIENTOS ALISIOS 0o 40 cm 0

0 AFLORAMIENTO

50 m

TERMOCLINA

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0o 30 cm 0

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1. EL NIÑO es una manifestación de la Oscilación Meridional, una fluctuación de la presión atmosférica entre un centro de altas presiones del Pacífico sudoriental y un centro de bajas presiones centrado sobre Indonesia y norte de Australia. En condiciones habituales (arriba), la diferencia de presión entre esos centros da origen a vientos alisios del este a lo largo del ecuador. Los vientos acumulan agua caliente y elevan, en unos 40 centímetros, el nivel del mar en el Pacífico occidental. También ahondan la termoclina, el intervalo de separación entre la capa de agua cálida y superficial y las capas subyacentes más frías, hasta una profundidad de unos 200 metros. Frente a América del Sur, donde los alisios impulsan las aguas mar adentro, la termoclina es somera y el agua fría aflora a la superficie.



EL CLIMA

Cerca de Indonesia, los vientos alisios convergen con los vientos del oeste, provocando el ascenso del aire y desencadenando lluvias torrenciales. El aire se mueve hacia el este en altura y desciende en el Pacífico central y oriental, donde el tiempo es seco. Durante un episodio de El Niño (abajo), la diferencia de presión este-oeste se hace tan pequeña que los alisios colapsan en el Pacífico occidental. El agua caliente allí acumulada reanuda su curso hacia el este; al mismo tiempo, unas ondas subsuperficiales, llamadas de Kelvin, se propagan a lo largo del Pacífico y hunden la termoclina frente a Sudamérica, donde el agua que aflora se vuelve caliente. Ambos efectos calientan la superficie del mar. Durante el último episodio registrado, las características del tiempo se invirtieron.

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H

acia mediados de los años setenta  se había elaborado ya una for­ mulación, ampliamente aceptada, de la sucesión de acontecimientos que preceden y acompañan a El Niño. Esta sucesión, llamada hoy El Niño típico, se basaba en la descripción de Bjerknes de la Oscilación Meridional y en un modelo de la circulación oceá­nica de­ sarrollado por Klaus Wyrtki, de la Universidad de Hawai en Ho­­no­lulú. Los modelos se obtuvieron a partir de promedios mensuales de de­terminadas variables: presión atmosférica, direc­ ción y velocidad del viento y tempe­ ratura en la superficie del mar, medi­ das en diversos puntos del Pa­cífico durante los Niños de 1957-58, 1965 y 1972-73. La descripción de El Niño típico se apoya en el comportamiento de los vientos alisios sobre el Pacífico tropi­ cal. En el Pacífico central y oriental, los alisios forman parte de la circula­ ción alrededor de dos sistemas persis­



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DIFERENCIA DE PRESION (MILIBARES)

El Niño típico

tentes de alta presión: el anticiclón del Pacífico Sur, centrado cerca de la isla de Pascua, y el del Pacífico Norte, centrado frente a la costa de California. En torno a los centros de alta presión, la circulación es anticiclónica, es decir, horaria en el hemisferio norte y anti­ horaria en el meridional. En conse­ cuencia, los vientos alisios soplan hacia el ecuador a lo largo de las cos­ tas norteamericanas y sudamericanas. Los alisios del nordeste y del sudeste se encuentran en la llamada zona de convergencia intertropical, que oscila generalmente en­tre las latitudes de cuatro grados norte en abril y ocho grados sur en septiembre. Por nacer El Niño cerca del ecuador (aunque no se sabe a ciencia cierta por qué razón), los alisios del sudeste revisten una particular importancia en el ciclo de El Niño. A lo largo de la costa de América del Sur, los alisios del sudeste impulsan la Corriente del Perú, forzando el agua superficial mar adentro y permitiendo que el agua fría y rica en nutrientes aflore a la superficie. El impulso hacia el oeste de los vientos alisios se man­ tiene sobre el Pacífico central y orien­ tal. Según el modelo de Wyrtki, el es­fuerzo de rozamiento resultante sobre la superficie del mar eleva el

nivel de éste en el Pacífico occidental. El agua se acumula hacia el oeste. El agua acu­mulada incrementa el espesor de la capa superficial caliente del océano; dicho de otra manera, deprime la termoclina, o intervalo de separación entre la capa superficial bien mezclada y las capas más frías y profundas. (La termocli­na no constituye ninguna fron­ tera estanca, sino una zona estable con un notable gradiente vertical de tem­ pe­ratura.) Frente a la costa de Amé­ri­ca del Sur, la termoclina comienza ya a los 50 metros de profundidad, lo que explica por qué el agua que aflo­ra es fría; en el Pacífico occidental, sin embargo, no se inicia hasta los 200 metros. Los propios alisios del sudeste se deben, en último término, al gradien­te de presión entre el sistema de alta presión del Pacífico Sur y el sistema de baja presión sobre Indonesia y Aus­ tralia. De aquí que el índice de Os­ci­ lación Meridional, que describe la di­ferencia de presión de estos dos sis­ temas, sea también una medida de la intensidad de estos vientos. Cuando el índice es alto, el gradiente de presión es grande y los vientos intensos. El Niño viene anunciado por un brusco descenso en el índice y el correspondiente colapso de los vientos

6 4 2 0 –2 –4 –6

8

GRADOS (CELSIUS)

nes que experimenta durante pe­ríodos de varios años, fluctuaciones que van asociadas a extensas desviaciones de las condiciones normales de tempera­ tura y precipitación. El propio Wal­ker había señalado, por ejemplo, que las lluvias monzónicas de verano en la India tendían a faltar cuando el ín­dice de Oscilación Meridional era bajo y abundar cuando era alto. Cua­tro dece­ nios más tarde, Bjerknes se dio cuenta de que también El Niño estaba aso­ ciado con un índice bajo: iníciase cuando el índice desciende desde un valor alto normal y alcanza su má­xima intensidad cuan­do el índice llega a su mínimo. Así, El Niño de 1972-1973, que devastó las pesquerías peruanas de anchoas, se produjo en una época en que el índice había caído a uno de los valores más bajos nunca registra­ dos, y se vio acompaña­do de una per­ tinaz sequía que sufrió la India. Además, la sequía azotó también la Unión Soviética, Nueva Gui­n ea y Hawai, en tanto que Perú, las islas Filipinas y California experimentaron graves inundaciones. Los efectos de un episodio El NiñoOscilación Meridional (que por razón de brevedad llamaré simplemente El Niño) se dejan sentir allende el Pa­cífico ecuatorial. Como el episodio de El Niño de 1972-73 se identificó con amplio consenso al poco de su co­mien­zo, los investigadores se animaron a pensar en futuras previsiones, con meses de antelación, de otras apariciones y sus efectos meteorológicos globales.

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2. ARCHIVOS HISTORICOS de la Oscilación Meridional (arriba) y de la temperatura en la superficie del mar frente a la costa del Perú (abajo). Nos ponen de manifiesto que las dos variables están relacionadas, aunque no se trata de una asociación perfecta. La Oscilación Meridional se caracteriza mediante un índice calculado restando la presión atmosférica en superficie de Darwin, Australia, de la presión en la isla de Pascua. Cuando el índice es positivo, el gradiente de presión en el sentido este-oeste es mayor de lo normal, y más fuertes los vientos alisios; inversamente, un índice negativo refleja alisios flojos. El gráfico que se presenta aquí se basa en promedios mensuales de la presión en superficie y se ha “suavizado” esta-

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alisios en el Pacífico occidental. El co­lapso comienza generalmente en oc­tubre o aledaños. El agua ca­liente acumulada en el Pacífico occidental, que los vientos ya no retienen, fluye de vuelta ha­cia el este, y el nivel del mar sube al este de la Línea Internacional de Cam­bio de Fecha (que, en la proximidad del ecuador, sigue el meridiano 180o). La corriente adquiere forma de olas por debajo de la superficie, conocidas como ondas de Kelvin, que se propagan a lo largo del ecuador, al­canzan­do las costas de América del Sur en dos o tres meses. Las ondas de Kelvin producen dos efectos: generan corrientes anómalas hacia el este y deprimen la termo­ clina. Ambos efectos tienden a calentar la superficie del mar, el primero aportan­do agua caliente del oeste y el segundo impidiendo el afloramiento de agua fría procedente de la termo­ clina o subyacente a ésta. El aflora­ miento, que reviste mayor importan­ cia, aparece muy destacado frente a Sudamérica, donde la termoclina suele ser poco profunda. La superficie del mar co­m ienza a calentarse allí en diciem­bre o enero, cuando las prime­ ras ondas de Kelvin llegan a la costa. En ese momento, no está to­davía claro,

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en general, si el calentamiento forma parte del ciclo anual o si está comen­ zando un verdadero Niño. A medida que este último se va de­ sarrollando, los vientos alisios conti­ núan debilitándose cerca de In­d o­ nesia, para acabar sustituidos por vientos superficiales del oeste; las ondas de Kelvin intensificadas que desencadenan éstos deprimen todavía más la termoclina a la altura de Amé­ rica del Sur. Aunque los vientos alisios del sudeste que barren la costa sud­ americana no colapsan y, por tan­to, continúan impulsando el aflora­ miento, el agua que aflora ya no es fría, sino caliente (pobre en nutrien­ tes). En consecuencia, la corriente del oeste frente a la parte ecuatorial de América del Sur no sólo queda debi­ litada por el impulso hacia el este de las ondas de Kelvin, sino que, además, es mucho más caliente que antes. El calentamiento de la superficie del mar, por tanto, comienza a extender­se en dirección al oeste a lo largo del ecuador. En el Pacífico oriental y cen­ tral, cuya superficie va enfriándose con el afloramiento impulsado por el viento, el calentamiento se intensifica cuando remite el afloramiento ante el debilitamiento manifiesto de los vien­ tos alisios.

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dísticamente. La gráfica de la temperatura en la superficie del mar en Puerto Chicama, Perú (7,7 grados sur), muestra la desviación respecto a las temperaturas medias mensuales normales. Según un análisis de esas y otras variables, realizado por William H. Quinn, de la Universidad del estado de Oregón, se produjeron episodios intensos en 1957-58, 1972-73 y 1982-83. En 1953, 1956 y 1965-77 se produjeron otros moderados. Salvo El Niño de 1982, de comienzo tardío, el calentamiento anómalo de la superficie del mar frente al Perú ha



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La circulación normal de vientos a lo largo del ecuador puede invertir su curso durante un episodio de El Niño. Cuando los alisios del este alcanzan el ecuador, lo atraviesan y transportan aire progresivamente más cálido y húmedo hacia el sistema de bajas pre­ siones situado sobre Indonesia. Allí convergen con los vientos superficiales del oeste. El aire caliente as­ciende, la humedad se condensa y se producen copiosas precipitaciones. El aire, des­ provisto de su humedad, avanza hacia el este en la alta tropos­fera (a alturas de entre 9 y 12 ki­ló­metros), se enfría y desciende lue­go sobre el Pacífico ecuatorial en sus regiones central y oriental, don­de suele reinar un tiempo seco y so­leado. Según el modelo de Wyrtki, la dirección del flujo en esta celda de circulación se invierte durante El Niño por una relación de realimen­ tación positiva entre la atmósfera y la superficie del mar. Los vientos del oeste que se desarrollan al este de Indonesia desencadenan ondas de Kelvin que calientan el Pacífico cen­ tral; como el aire asciende cuando está sobre agua caliente, la superficie del mar, anormalmente caliente, impulsa la rama ascendente de la celda de circulación hacia el este. Los

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tendido a producirse hacia marzo, una vez que el índice de Oscilación Meridional ha caído desde valores positivos y los alisios han amainado. Hacia finales de año, la superficie se enfría; se reanuda entonces el calentamiento, que alcanza su máximo a principios del siguiente año. Algunos episodios, tales como el de 1972-1973, vinieron precedidos por una intensificación de los alisios; sin embargo, en 1974, la intensificación en cuestión no anunció ninguno, y, en 1982, el episodio comenzó sin que hubiera intensificación de los alisios.

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vientos del oeste vienen detrás, inten­ sificando y desencadenando nuevas ondas de Kelvin. Finalmente, la rama ascendente se desvía hacia el Pacífico central y oriental, produciendo copio­ sas lluvias en esa región normal­ mente seca. (En el episodio extre­ mado de El Niño de 1982-83, la región de aire ascendente se extendió hasta la costa de América del Sur.) El aire se mueve hacia el oeste, y no hacia el este, en la alta troposfera y des­ ciende sobre Indonesia; y sobreviene entonces allí un tiempo seco, lo que no es habitual. De junio a agosto, El Niño se debi­ lita transitoriamente, y la superficie del mar ante la costa sudamericana se enfría dos o tres meses más tarde. Hacia el final de año, se produce otro calentamiento. Poco después, el índice de la Oscilación Meridional sube y los alisios del este se refrescan. Lle­gado marzo o abril, unos 15 meses después del comienzo de El Niño, las condicio­ nes reinantes en el Pacífico ecuatorial han retornado en su mayor parte a la situación normal.

Predicciones

T

odos los episodios de El Niño se  han separado, en un aspecto u otro, de la secuencia típica. Los que recibieron una atención mas detenida parecían, al principio, presentar sufi­ cientes semejanzas y signos precur­ sores para hacer previsibles futuros episodios. En particular, Wyrtki sugi­

rió que el índice de Os­c ilación Meridional había de ascender y los alisios debían intensificarse, acumu­ lando más agua en el Pacífico occiden­ tal, antes de que un colapso de los vientos pudiera desencadenar El Niño. El modelo de Wyrtki se basaba principalmente en el episodio de 197273, que satisfacía las condiciones espe­ cificadas. La idea de que los alisios más fuertes de lo normal constituían una predicción fidedigna de El Niño se corroboró con el trabajo de Eugene M. Rasmusson y T. H. Carpenter, del Centro de Análisis Climático de la istración Nacional Atmosférica y Oceánica (NOAA) de los Estados Unidos. Ellos prepararon mapas compuestos de ano­ malías para los seis Niños entre 1949 y 1973. Supusieron que, promediando observaciones para períodos compara­ bles de episodios diferentes, las señales precursoras comunes destacarían con mayor ni­tidez por encima del ruido de fondo de las diferencias accidentales entre un suceso y otro. Los intensos vientos alisios en el Pacífico occidental duran­te los meses que preceden al Niño fueron uno de los rasgos precursores que con más claridad emergieron del análisis. Ahora bien, antes incluso de que Rasmusson y Carpenter hubieran construido sus mapas compuestos, El Niño de 1976-77 (mejor dicho, la ausencia del correspondiente a 1975) había rebajado la intensificación de los alisios desde el grado de condición suficiente al de condición necesaria

3. INFLUENCIA ATMOSFERICA GLOBAL de la Oscilación Meridional. Dicha incidencia resulta evidente en este mapa que nos ilustra la correlación existente entre la presión atmosférica media anual en superficie en Yakarta (Indonesia) y la presión en otros lugares. Un valor de 1 o de –1 en una región dada re-



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para El Niño. En 1974, el índice de Oscilación Meridional subió y los vien­ tos alisios se reforzaron. Se esperaba, pues, el episodio de 1975, pero no se formó anomalía alguna. Antes bien, tras un descenso inicial, el índice vol­ vió a subir. Descendió por último en 1976, y hubo un Niño moderado. El siguiente Niño, en 1982-83, fue todavía más dañino para la reputación de precursores de los vientos alisios fuertes. Después de 1976, la termoclina permanecía deprimida frente a la costa sudamericana. Los nutrientes persis­ tieron en un nivel de escasez cerca de la superficie del mar; la población de anchoas no pudo recuperarse. Al mismo tiempo, el índice de Oscilación Meridional permaneció en torno al valor normal. Dicho de otra manera, los vientos alisios no se intensificaron, lo que implicaba, según el modelo de Wyrtki, que no había que esperar nin­ gún Niño. En consecuencia, todos los observadores quedaron sorprendidos cuando el índice empezó a caer en marzo de 1982. En junio había alcan­ zado el valor más bajo registrado y se iniciaba El Niño más importante al menos en un siglo. En la costa del Pa­cífico de ambos con­tinentes ameri­ canos se desenca­denaron inundaciones catastróficas, Australia sufrió una penosa sequía y la del Sahel, en Africa, se agravó en su pertinacia. Mientras tanto, sobre las islas de la Polinesia sa, en la parte central del Pa­cífico Sur, cayeron lluvias torrenciales como nunca se habían visto. Y si, en prome­ dio, se abate sobre Polinesia un ciclón

presentaría una correlación perfecta: la presión en esa región variaría siempre en la misma cuantía relativa que la presión en Yakarta. La presión cerca de Indonesia señala una fuerte correlación negativa con la presión en la vecindad de la isla de Pascua, que se encuentra en el otro extremo de la fluctuación.

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4. CALENTAMIENTO DE LA SUPERFICIE DEL MAR durante un episodio de El Niño; la elevación térmica se concentra en la parte central y oriental del Pacífico ecuatorial. El mapa muestra las diferencias de temperatura de la superficie del mar (en grados Celsius) entre agosto de 1972 (año de Niño) y agosto de 1979 (año normal). Esta comparación ilustra la dificultad que encierra pretender establecer predic-

tropical cada tres años, en 1983 no menos de seis ciclones produjeron estragos en las islas entre febrero y mediados de abril. El desastre de 1982-83 mostró que, además de ser una condición insufi­ ciente para El Niño, los fuertes vientos alisios no constituyen ni siquiera una condición necesaria. Se ve hoy claro que los intentos de predecir el episodio apoyándose en señales precursoras fracasaron porque se basaban en un conjunto de datos que no representaban todos los posibles Niños. El episodio de 1982-83, de ex­traordinaria intensidad, puede haber tenido algún precedente; Geor­ge Ki­ladis y Henry Diaz, del Instituto Coo­p erativo para la Investigación de Ciencias del Medio Ambiente, orga­nis­mo mixto de la NOAA y la Uni­versidad de Colorado, han recuperado datos con los que se muestra que El Niño de 1877-78 se asemejó mucho al de 1982-83. Des­gra­ ciadamente, los datos que se remontan a más de un siglo escasean y difícil­ mente se pueden incorporar en los mapas compuestos de anomalías o en otras estadísticas detalladas.

Naturaleza atípica

E

l fracaso en la predicción del epi sodio subraya nuestra ignoran­ cia del proceso que desencadena la



EL CLIMA

ciones del tiempo atmosférico basándose en un episodio de ésos. En las regiones donde se produjeron las máximas diferencias de temperatura, la lluvia fue escasa, tanto en el mes del episodio como en el mes sin él, mientras que los modelos predicen copiosas lluvias sobre un mar anormalmente caliente. La situación general fue también semejante en ambos meses.

anomalía. Lo que se creyó un ciclo sencillo, que repetía en cada caso la misma secuencia de sucesos, resulta ser un fenómeno muy variable. El modelo de Wyrtki suponía que el sis­ tema océano-atmósfera del Pacífico ocupaba uno de los dos únicos estados estables, el primero representado por El Niño y un bajo índice de Oscilación Meridional, y el segundo represen­ tado por un “anti-Niño” y un alto índice. Se creía que, una vez iniciado el episodio, una realimentación posi­ tiva entre atmósfera y océano re­f orzaba y prolongaba el ciclo; cerrado éste, el propio tipo de rela­ ción aceleraba el retorno a las con­ diciones contrarias al Niño. Esa tajante distinción entre los dos esta­ dos se ha ido desdibujando en los últimos años a medida que, entre ambos, se ha ido descubriendo un espectro de estados. Por ejemplo, la sequía estival de la India y la lluvia por encima de lo considerado normal en el Pacífico central se reputaban señales de la aparición de El Niño, pero la grave sequía que en 1979 azotó la India y la imprevista, por lo extraordinaria, lluvia mensual de la isla de Cantón (2,8 grados sur, 171,7 grados oeste), en di­ciem­bre de 1977, se produjeron en años en que no hubo tal episodio. Todo indica que la variabilidad del ciclo de El Niño ha quedado enmasca­

rada por los propios métodos empleados en su estudio. Un grave defecto del que adolece la inmensa mayoría de las investigaciones ha sido el énfasis puesto en los episodios, entendidos como suce­ sos individuales o como sucesos com­ plejos. Los intervalos de un Ni­ño a otro, mucho más largos, se han dejado de lado. Y sin embargo, un mo­delo teórico que ligue una superficie del mar anor­ malmente caliente en el Pacífico ecua­ torial con la falta del monzón en la India debería también explicar por qué no se producen las lluvias torrenciales cuando la temperatura de la superficie del mar se halla en valores normales o por debajo de los mismos. Los modelos actuales no lo hacen. Los modelos se resienten de un segundo fallo: se fundan en valores medios mensuales o estacionales de las variables atmosféricas y oceá­­ni­ cas. Este enfoque enmascara las des­ viaciones a corto plazo de las condi­ ciones normales: es decir, las situaciones meteorológicas que for­ man parte de los promedios. Según Roger B. Lukas y sus colegas, de la Uni­ver­sidad de Hawai en Manoa, el ciclo meteorológico de cinco a siete días, y no sólo el aspecto mensual, pueden ejercer un influjo importante en el desarrollo de El Niño. De acuerdo con Lucas y su grupo, El Niño se desencadenaría por brotes de vientos del oeste, de alrededor de 43

10 8 GRADOS (FAHRENHEIT)

6 4 2 0 –2 –4 –6 –8 –10

1900

1910

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5. TEMPERATURAS INVERNALES en Illinois. No revelan signo alguno de asociación con El Niño. Se ilustra la desviación de la temperatura media en un invierno con respecto a la temperatura media para una larga serie de inviernos. Los años de Niño (puntos de color) han coincidido con los inviernos fríos (1977) y con los templados (1983). La mayoría de los inviernos anormales se han producido en años sin episodio.

una semana de duración, sobre una porción de algunos cientos de kilóme­ tros en el Pacífico occidental. Sostienen que los vientos anómalos del oeste se generan frecuentemente por ciclones tropicales. En los comienzos de la mayoría de los años con Niño, se for­ man ciclones en dos vaguadas de pre­ sión en superficie, una a cada lado del ecuador, que pertenecen al gran sis­ tema de bajas presiones de Indonesia. Como los vientos de un ciclón circulan en sentido contrario al de las agujas del reloj en el hemisferio norte y en el mismo sentido que ellas en el sur, los vientos del lado ecuatorial de las depresiones soplan siempre de oeste a este. Esos fuertes vientos desenca­ denan ondas de Kelvin que impulsan las aguas calientes hacia el este, pro­ vocando su acumulación en el Pacífico central. Las ondas de Kelvin calientan también la costa de América del Sur al deprimir la termoclina. Las vaguadas de presión y los ciclo­ nes que ellas engendran se sitúan sobre las regiones más cálidas de la superficie marina, porque el agua caliente reduce la presión atmosférica al calentar el aire y producir su dila­ tación. En virtud de lo anterior, las depresiones siguen al Sol, aunque ligeramente retrasadas, en las excur­ siones estacionales que las alejan del ecuador. Desde junio hasta agosto, la vaguada del Pacífico Sur desaparece; los ciclones generados por la vaguada del Pacífico Norte están demasiado al norte del ecuador para generar ondas de Kelvin, que son un fenóme­no neta­ mente ecuatorial. (La amplitud de una onda de Kelvin decrece rápidamente a medida que se aleja del ecuador por­ que es inversamente proporcional a

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la fuerza de Coriolis, y ésta es un efecto de la rotación terrestre cuya intensidad crece con la distancia al ecuador.) La ausencia de ondas de Kelvin que emanen del Pacífico occi­ dental en verano se reflejará, meses más tarde, en el descenso de las tem­ peraturas en la superficie del mar a lo largo de la costa de América del Sur. A partir de septiembre, la vaguada del Pacífico Norte sigue al Sol hacia el sur. Al hacerlo, se mueve sobre la región de aguas calientes que ha que­ dado en el Pacífico central en virtud del anterior brote primaveral de ondas de Kelvin. La zona de aguas calientes intensifica la vaguada. Los ciclones tropicales se forman de nuevo y des­ encadenan ondas de Kelvin que impul­ san las aguas calientes más hacia el este. Estas aguas tienden a arrastrar consigo la vaguada y los ciclones que en ella se desarrollan. Durante El Niño, los ciclones se forman mucho más al este que de ordinario. En

noviembre de 1957 y 1982, por ejem­ plo, los ciclones se formaron en una región cerca de las islas de la Línea (a una longitud aproximada de 160 grados oeste), una zona que normal­ mente se caracteriza por su absoluta inactividad. De acuerdo con este guión, los ciclo­ nes tropicales resultan decisivos en la iniciación y en el mantenimiento de El Niño. Los vientos anómalos del oeste que generan en el Pacífico occi­ dental desencadenan la anomalía oceá­n ica; no se requiere ninguna intensificación previa de los vientos alisios. Apenas iniciado, El Niño se amortigua con facilidad de no mediar el impulso sostenedor de vientos ulte­ riores del oeste. A finales del verano del hemisferio norte, cuando la va­guada en superficie se mueve de nue­vo hacia el ecuador, asistimos a un mo­mento crucial en la evolución de El Niño. El agua caliente allí existen­te favorece la formación de ciclones; en caso de no desarrollarse ninguno, El Niño se extingue. Si el esquema es correcto, la pre­ dicción del comienzo, la intensidad y la duración del episodio se convierten en otro problema: pronosticar la for­ mación de ciclones tropicales. En otras palabras, se convierte en algo tan difícil como predecir el tiempo. Una vaguada en superficie sobre el océano constituye, casi siempre, una condición necesaria para la ciclogé­ nesis tropical; pero no es, en manera alguna, condición suficiente. Si lo fuera, se formarían alrededor del mundo unos 5000 ciclones tropicales por año, en lugar del promedio obser­ vado que se cifra en 80. Los influjos de circulación necesarios para des­ encadenar un ciclón tropical son raros y poco conocidos, y los influjos que desencadenan ciclones en el sitio y tiempo convenientes para mantener o provocar El Niño son todavía más raros. No dependen del propio episo­

6. CICLONES TROPICALES; pueden desencadenar y afianzar el desenvolvimiento de un episodio de El Niño al generar brotes de vientos del oeste de semanas de duración a lo largo del ecuador. De enero a mayo, en los años de episodio (1), los ciclones se forman a ambos lados del ecuador en las vaguadas de presión (zona sombreada) pertenecientes al gran sistema indonesio de bajas presiones. Los vientos del oeste de los ciclones impulsan ondas de Kelvin subsuperficiales que atraviesan el Pacífico. Las ondas de Kelvin empujan el agua caliente hacia el Pacífico central y hunden la termoclina frente a América del Sur, con lo que la superficie del agua se calienta en ambas regiones (en color). De junio a agosto (2), a medida que se extiende el calentamiento, desaparece la vaguada en el Pacífico Sur; la del Pacífico Norte y sus ciclones, que siguen al Sol, están demasiado al norte para generar ondas de Kelvin cerca del ecuador. De aquí que la superficie del mar ante las costas sudamericanas se enfríe desde septiembre hasta noviembre (3). Para entonces, la vaguada septentrional se ha vuelto a acercar al ecuador y quizá situado encima e intensificado por la zona de aguas calientes que quedaba de la primavera. Si, pese a ello, no origina ciclones, El Niño se extingue. Si se forman nuevos ciclones, nuevos brotes de ondas de Kelvin impulsan las aguas calientes más hacia el este, y éstas, a su vez, arrastran con ellas a la vaguada (4). Cuando las ondas de Kelvin inciden sobre Sudamérica, de diciembre a febrero, la superficie del mar se calienta allí.

TEMAS 26

dio. Por ejemplo, puede haber, entre ellas, interacciones de vientos tropi­ cales con sistemas meteorológicos de latitudes medias, cuya predicción, como se recordará, fue una de las primeras y principales razones para estudiar el fenómeno.



EL CLIMA

Efectos en latitudes medias

S

ea o no posible predecir el comienzo  de El Niño, cabría aún la espe­ ranza de aventurar sus efectos fuera de los trópicos, una vez comenzado.

Una manera de predecir tales efectos es recurrir a las leyes de la física atmosférica, usando ordenadores de alta velocidad para resolver numéri­ camente las ecuaciones que rigen sus movimientos. Muchos investigadores han formulado modelos numéricos

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para simular el impacto sobre la atmósfera provocado por los vientos del oeste anómalos y un prolongado calentamiento de la superficie del mar en el Pacífico ecuatorial. Todos los modelos predicen que las lluvias torrenciales del Pacífico central y oriental calentarán la alta troposfera. (Cuando el vapor de agua se condensa para formar lluvia, libera el calor latente que ganó al evaporarse de la superficie del mar.) La energía agre­ gada a la alta troposfera en el ecuador se transporta a latitudes más altas mediante una intensificación de la lla­ mada circulación de Hadley, en la cual el aire avanza del ecuador a los polos en altura y retorna al ecuador en super­ ficie. La circulación de Hadley, a su vez, transfiere energía a las corrientes en chorro del oeste que impulsan los grandes sistemas depresionarios en latitudes medias. John M. Wallace y John D. Horel, de la Universidad de Washington, han sugerido que los efectos sobre el tiem­po que se registre en América del Norte serían más pronunciados en el invierno subsiguiente al co­mien­zo de un episo­ dio. Desafor­tu­na­damente, no se ha detectado todavía un cuadro cohe­ rente. Según Thomas R. Karl, del Centro Nacional de Datos Climáticos de los EE.UU., el episodio moderado de 1976-77 coincidió con un invierno anormalmente frío en Norteamérica; en cambio, el de 1982-83, muy intenso, coincidió con un invierno anormalmen­te templado. Otros cuatro inviernos (de 1975 a 1982), asimismo anormales, no tuvieron correspondencia con el fenó­ meno que nos ocupa.

Una ojeada a los registros de la temperatura del aire en Illinois du­rante los inviernos de 1894 a 1983 aviva aún más nuestro pesimismo. Hubo 17 episodios moderados o intensos durante ese período; en diez ocasiones, el invierno de Illinois fue algo más templado de lo normal; en sie­t e, más frío. De los 90 inviernos, siete se desviaron bastante de los rigores habituales, pero sólo uno de ellos (1976-77) coincidió con un Niño. Un análisis estadístico realizado por Tim P. Barnett, de la Institución Scripps de Oceanografía, ha confir­ mado que la temperatura en la superficie del Pacífico no sirve para predecir la temperatura del aire, en invierno, sobre la parte central de los Estados Unidos. La correlación con la temperatura del aire en las costas del sur de California y del golfo de México es más representa­ tiva, según Barnett; pero, incluso en esas regiones, los efectos de un Pacífico caliente interaccionan con las condiciones locales de una forma todavía imprevisible. El invierno de 1972-73, en que hubo Niño, fue excepcionalmente lluvioso en el sur de California; los meteorólogos, que esperaban lo mismo en 1976-77, que­ daron desconcertados ante una sequía histórica.

Perspectivas

N

o trato de quitar la esperanza de  que, algún día, El Niño sirva de referencia para acometer predicciones estacionales del tiempo. Continúa la

INVESTIGACION Y CIENCIA

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búsqueda de sus precursores y sus consecuencias. ¿Se convertirá El Niño en guía útil para los pronósticos estacionales del tiempo? La pregunta sigue abierta. Pero su impacto en meteorología, ya que no sobre el tiempo, ha sido deci­ didamente favorable. Urgidos por la demanda pública de predicciones, los investigadores se han visto en la situación infrecuente, aunque salu­ dable, de tener que so­meter a prueba sus hipótesis casi inmediatamente. Cuando las predic­ciones fallan, como ha ocurrido invariablemente en este caso, las hipótesis se han de modifi­ car antes de lo que se haría en otras circunstancias, y el trabajo progresa a paso más rápido. Si las prediccio­ nes diarias del tiempo se incorpora­ ran en la investigación meteoroló­ gica, ambas disciplinas, predicción e investigación, saldrían ganando.

BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTARIA R esource M anagement and E nvi ­ ronmental U ncertainty : L essons from Coastal Upwelling Fisheries. Dirigido por Michael H. Glantz y J. Dana Thompson en Advances in Environmental Science and Technology, volumen 11; 1981. E quatorial P acific O cean C limate Studies: Progress and Plans, Octo­ ber , 1985. Stanley P. Hayes. NOAA Environmental Research Laboratories Technical Report, 1986.

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TEMAS 26

Un clima cambiante

Stephen H. Schneider

Dentro de no muchos años el calentamiento del clima será un fenómeno patente. Saldremos de ese arriesgado experimento planetario si acometemos una inmediata reducción de las emisiones de dióxido de carbono y otros gases

E

n 1957, Roger Revelle y Hans   E. Suess, de la Institución   Scripps de Oceanografía, observaron que la humanidad estaba realizando “un gran experimento geofísico”. No lo acometía en ningún laboratorio, ni lo simulaba por ordenador; lo desarrollaba en nuestro propio planeta. Los resultados del experimento, que comenzó con la revolución industrial, se verán con toda claridad dentro de unos decenios. Desde aquellas fechas, los seres humanos han incrementado el contenido de dióxido de carbono en la atmósfera en aproximadamente un 25 por ciento a través de la quema de carbón, petróleo y otros combustibles fósiles y de la tala de bosques; se desprende dióxido de carbono cuando arden o se pudren la leña y la hojarasca. Aunque el contenido de dióxido de carbono en la atmósfera no llega al 0,33 por ciento en volumen, sumado al vapor de agua y otros gases presentes en cantidades mucho menores en la atmósfera, así el metano y los clorofluorcarburos (cfc), desempeña un papel principal en la determinación del clima de la Tierra. Ya a principios del siglo xix, se reconoció que el dióxido de carbono de la atmósfera producía un efecto de invernadero. El vidrio de un invernadero permite el paso libre de la luz solar, pero evita que escape el calor, al impedir, sobre todo, que el aire caliente del interior del invernadero se mezcle con el aire del exterior. De manera análoga, el dióxido de carbono y otros gases de invernadero muestran una relativa transparencia a la luz solar, pero aprisionan de forma eficaz el calor al absorber la radiación infrarroja de mayor longitud de onda emitida por la Tierra. Hoy conocemos bien la capacidad de la atmósfera para retener el calor. Vista desde el espacio, la Tierra radia energía a longitudes de onda e in

EL CLIMA

tensidades características de un cuerpo a –18 grados Celsius. No obstante, la temperatura media en la superficie es unos 33 grados más alta: el calor queda aprisionado entre la superficie y el nivel medio, en la parte alta de la atmósfera, desde donde escapa la radiación. Entre los científicos dedicados a la atmósfera, no hay casi nadie que ponga en duda que el aumento de la concentración de dióxido de carbono y otros gases consolidará el aprisionamiento y hará el clima más cálido.

¿C

uál es, pues, la cuestión que el  experimento geofísico en curso se encargará de resolver? Aun cuando casi nadie discute el efecto de invernadero como proposición científica, su comportamiento sí es motivo de controversia. ¿Aumentarán las crecientes concentraciones de gases de invernadero la temperatura de la Tierra en uno, cinco u ocho grados Celsius? ¿Tardará el aumento 50, 100 o 150 años en notarse? ¿Se hará el clima más seco en Iowa o más lluvioso en la India? Las discrepancias se agrandan cuando se debate la política a adoptar. ¿Deben tomarse medidas para reducir el efecto de invernadero o para anticipar sus efectos? ¿Qué medidas y cuándo? Frente a tanta disputa, importa acotar bien qué dominamos, qué conocemos poco y qué ignoramos del todo acerca del efecto de invernadero. Las pruebas circunstanciales del pasado geológico e histórico apoyan una relación entre el cambio climático y las fluctuaciones de los gases de invernadero. Se cree que, hace entre 3500 y 4000 millones de años, la luminosidad solar era alrededor de un 30 por ciento más débil que ahora. Pese a ello, la vida se desarrolló y se formaron las rocas sedimentarias bajo aquel joven Sol: al menos, parte de la

superficie terrestre estaba por encima del punto de congelación del agua. Para algunos investigadores, la primitiva atmósfera alojaría 1000 veces más dióxido de carbono que la actual, con lo que la débil radiación se compensaría con el aprisionamiento de calor por la atmósfera. Más tarde, un efecto de invernadero intensificado pudo haber causado el calor excepcional que reinó durante la era Mesozoica —la edad de los dinosaurios—, cuyas huellas fósiles indican una Tierra con 10 o 15 grados Celsius por encima de la temperatura actual. En aquella época, hablamos de hace más de 100 millones de años, los continentes ocupaban posiciones diferentes de las de hoy, alteraban la circulación de los océanos y, quizás, incrementaban el transporte de calor desde los trópicos hasta las altas latitudes. Otros, sin embargo, entre ellos Eric J. Barron, de la Universidad del estado de Pennsylvania, estiman que la geografía paleocontinental no puede explicar más que la mitad del calentamiento del Mesozoico. El aumento de dióxido de carbono puede justificar fácilmente un calentamiento adicional, según propusieron Aleksandr B. Ronov, del Instituto Hidrológico del Estado, y Mikhail I. Budyko, del Observatorio Geofísico Principal (ambos en Leningrado), y calcularon Barron, Starley L. Thompson, del Centro Nacional de Investigación Atmosférica (ncar), y el autor. Un modelo geoquímico construido por Robert A. Berner y Antonio C. Lasaga, de la Universidad de Yale, y Robert M. Garrels, que se desempeñó en la Universidad del Sur de Florida, aboga por la idea de que el dióxido de carbono pudo haberse desprendido a raíz de una actividad volcánica de insólita violencia que se produjo en las crestas centro-oceánicas, donde el magma que aflora crea nuevos fondos 47

oceánicos [véase “Modelización del ciclo geoquímico del carbono”, por Robert A. Berner y Antonio C. Lasaga; Investigación y Ciencia , mayo de 1989]. Una prueba directa que relaciona los gases de invernadero con los espectaculares cambios climáticos de la edad de Hielo nos la ofrecen las burbujas de aire aprisionadas en los hielos antárticos; derivan de las antiguas nevadas que se acumularon para formar los bancos de hielo. Un grupo dirigido por Claude Lorius, del Laboratorio de Glaciología y Geofísica del cnrs en Grenoble, examinó más de 2000 metros de testigos de hielo —un archivo de 160.000 años— extraído en un proyecto de perforación ruso en la base Vostok, en la Antártida. Los análisis de laboratorio de los gases aprisionados en el testigo mostraron que los niveles de metano y dióxido de carbono de la atmósfera de entonces variaban al unísono, y lo que era más importante, lo hacían también con la temperatura local (determinada a partir de la relación entre isótopos del hidrógeno de las moléculas de agua del hielo).

D

urante el período interglacial en  que nos encontramos (los últimos 10.000 años) y el anterior, otro período de 10.000 años transcurrido 130.000 años atrás, la temperatura local alcanzó, en promedio, unos 10 grados Celsius por encima de la temperatura en el momento álgido de las edades del hielo. (La Tierra en su conjunto era unos 5 grados Celsius más cálida.) Al mismo tiempo, la atmósfera contenía alrededor de un 25 por ciento más de dióxido de carbono y un 100 por ciento más de metano que durante los períodos glaciales. No está claro si los gases de invernadero produjeron los cambios climáticos, o viceversa. Lo más probable es que los períodos glaciales vinieran inducidos por otros factores: cambios en los parámetros orbitales de la Tierra y dinámica interna de la acumulación y retracción del hielo; ahora bien, los cambios biológicos y las variaciones de la circulación oceánica condicionaron, a su vez, el contenido de gases traza en la atmósfera, ampliando las oscilaciones climáticas. 1. CAMPOS AGOSTADOS y convertidos en arenal durante la sequía que padeció Texas en 1983. Imagen que podría multiplicarse si, como varios modelos predicen, el calentamiento reduce la humedad en las partes centrales de los continentes, donde se concentra la producción de cereales.



EL CLIMA

Más preciso es el archivo, de los gases de invernadero y el clima, correspondiente a los últimos 100 años; centuria que ha registrado no sólo un ulterior incremento de un 25 por ciento en el dióxido de carbono, sino también otra duplicación del contenido del metano atmosférico. Dos grupos, uno dirigido por James E. Hansen, del Instituto de Estudios Espaciales Goddard, de la istración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (nasa), y el otro por T. M. L. Wigley, de la Unidad de Investigación Climática de la Universidad de Anglia oriental, han construido archivos de la temperatura media global en superficie durante el último siglo. Los investigadores se apoyaron en datos que, en muchos casos, provenían de las mismas estaciones de observación en torno al globo (la Unidad de Investigación Climática incluyó también lecturas tomadas en el mar), si bien emplearon técnicas distintas para analizar los registros y compensar sus limitaciones. Ciertas estaciones de observación cambiaron de emplazamiento en el curso del pasado siglo y las lecturas tomadas en el centro de las ciudades pudieron quedar sesgadas como consecuencia del calor desprendido por las máquinas o almacenado por edificios y pavimento. Es probable que este efecto de “isla térmica urbana” haya adquirido proporciones desmesuradas en los Estados Unidos y otros países desarrollados; pero, aun cuando se aplicase al conjunto global de datos la misma corrección calculada para los datos de los EE.UU. (por Thomas R. Karl, del Centro Nacional de Datos Climáticos en Asheville, Carolina del Norte, y P. D. Jones, de Anglia oriental), queda aproximadamente medio grado Celsius de calentamiento “real” por explicar en ambos archivos. En concordancia con esa tendencia, el decenio de 1980 parece ser el más cálido registrado hasta la fecha, y los años más cálidos los de 1988, 1987 y 1981, en ese orden.

¿E

s ésta la señal del calentamien to causado por el efecto de invernadero? Nos tienta aceptarlo, pero no hay prueba definitiva. Por un lado, en vez del calentamiento continuo que cabría esperarse de una acumulación continuada de gases de invernadero, el registro muestra un rápido calentamiento hasta el final de la segunda guerra mundial, un ligero enfriamiento durante mediados del decenio de 1970 y otro período de rápido calentamiento desde entonces.

¿Qué trayectoria seguirá ahora la curva de temperatura? Tres son las cuestiones fundamentales que deben contestarse en toda predicción del futuro del clima. A saber, ¿cuánto dióxido de carbono y otros gases de invernadero se emitirá? ¿En cuánto aumentarán los niveles atmosféricos de esos gases en virtud de las emisiones? Y ¿qué efectos climáticos producirán las acumulaciones resultantes, después de tomar en consideración los factores humanos y naturales que podrían dilatar o mitigar esos efectos? La previsión de las emisiones futuras exige un tortuoso ejercicio de ciencias sociales. La cantidad de dióxido de carbono que emita en el futuro la humanidad en su conjunto dependerá sobre todo del consumo global de combustible fósil y de la tasa de deforestación (presumible responsable de la mitad de la acumulación desde 1880 y del 20 por ciento de las emisiones actuales). Cada factor de ésos está condicionado, a su vez, por otros muchos. El mayor uso de combustibles fósiles, por ejemplo, reflejará el aumento de la población, el ritmo al que se adopten fuentes diferentes de energía, de las medidas de conservación y del estado de la economía mundial. Las previsiones típicas aceptan que el consumo de combustibles fósiles proseguirá sin cambios con la misma intensidad actual —es decir, mucho más lentamente de lo que crecía antes de las crisis energéticas de los años setenta— para registrar un aumento de las emisiones de dióxido de carbono de entre 0,5 y 2 por ciento anual durante al menos los próximos decenios. Otros gases de invernadero, tales como el metano, los cfc, los óxidos de nitrógeno y el ozono de la baja troposfera, podrían aportar una contribución conjunta al efecto de invernadero de igual proporción que la del dióxido de carbono, aun cuando se emiten en cantidades mucho menores: absorben, con eficacia mucho mayor, la radiación infrarroja. Pero predecir las futuras emisiones de esos gases resulta todavía más complicado que para el dióxido de carbono. Las fuentes de algunos gases, la del metano es una, no se conocen bien; la producción de los cfc y del ozono de baja atmósfera, podría elevarse o caer bruscamente según se tomen o no medidas políticas y técnicas. Ante un cuadro plausible de emisión futura de dióxido de carbono, ¿con qué rapidez aumentará entonces su concentración en la atmósfera? El dióxido de carbono atmosférico se halla sujeto a la absorción continua por 49

25

100

70 INFRARROJA SALIENTE

5 25 ABSORBIDA REFLEJADA

GASES DE INVERNADERO

29 PROCESOS ATMOSFERICOS

104 RADIACION EMITIDA POR LA TIERRA

45 ABSORBIDA

88 EFECTO DE INVERNADERO

2. APRISIONAMIENTO DEL CALOR por la atmósfera; ese fenómeno domina el balance energético de la Tierra. Alrededor del 30 % de la energía solar incidente es reflejada (izquierda) por las nubes y partículas en la atmósfera o por la superficie terrestre. El 70 % restante se absorbe. La energía absorbida

parte de las plantas verdes y en procesos biológicos y químicos de los océanos. La velocidad de almacenamiento del dióxido de carbono cambiará probablemente al hacerlo la concentración atmosférica; esto es, habrá procesos de realimentación que entrarán en la ecuación. Por ser materia prima de la fotosíntesis, un aumento de la concentración atmosférica del dióxido de carbono podría acelerar su absorción por las plantas, contrarrestando parte de la acumulación en la atmósfera. De manera análoga, como el contenido de dióxido de carbono en las aguas superficiales oceánicas se mantiene aproximadamente en equilibrio con el de la atmósfera, un aumento en la absorción por parte del océano podría frenar hasta cierto punto la acumulación. (Cuanto más lenta sea ésta, tanto más efectiva, proporcionalmente, sería la absorción oceánica.)

P

ero cabe también que el aumento  de la concentración del dióxido de carbono y otros gases de invernadero desencadene realimentaciones positivas que incrementaran la carga de la atmósfera. Un rápido cambio del clima podría desbaratar ecosistemas forestales y otros, minando su capaci-



50

se reemite en longitudes de onda infrarrojas por la atmósfera y la superficie. Como la mayor parte de la radiación emitida por ésta es aprisionada por las nubes y los gases de invernadero y devuelta a la Tierra, la superficie está 33o más caliente de lo que lo estaría sin ese aprisionamiento.

dad para extraer de la atmósfera dióxido de carbono. Además, el calentamiento climático podría provocar una descomunal liberación de la cantidad ingente de carbono contenido en los suelos en forma de materia orgánica muerta. Esta reserva de carbono —al menos el doble de la almacenada en la atmósfera— sufre una incesante descomposición en dióxido de carbono y metano por la acción de los microorganismos del suelo. Un clima más cálido podría acelerar el trabajo de éstos y liberar más dióxido de carbono (de los suelos secos) y metano (de los arrozales, marismas y zonas pantanosas), que reforzarían, a su vez, el calentamiento. Hay también grandes cantidades de metano apresado en los sedimentos de las plataformas continentales y bajo el permafrost ártico en forma de clatratos, que son retículos moleculares de metano y agua. El calentamiento de las aguas someras de los océanos y la fusión del permafrost podría liberar parte del metano. A pesar de tanto cabo por atar, muchos investigadores confían en que la absorción por las plantas y por los océanos modere la acumulación de dióxido de carbono, al menos durante los próximos 50 o 100 años. Las

estimaciones típicas, que parten de las actuales tasas de emisión, o algo mayores, cifran la fracción de nuevo dióxido de carbono inyectado que quedará en la atmósfera en aproximadamente una mitad. Bajo tal supuesto, la concentración atmosférica alcanzará las 600 partes por millón, el doble del nivel de 1900, entre los años 2030 y 2080. Se espera, sin embargo, que otros gases de invernadero se acumulen antes que el dióxido de carbono. ¿Qué efecto producirá sobre el clima la duplicación del dióxido de carbono atmosférico? Cuantitativamente hablando, el registro histórico no nos saca de dudas. Ni se nos permite la reproducción física del clima —resultado de complejas relaciones entre la atmósfera, los océanos, la superficie terrestre, la vegetación y los hielos polares— en un experimento de laboratorio. Para explorar el futuro del clima terrestre, mis colegas y yo fiamos en modelos matemáticos. Se han elaborado modelos en el Laboratorio de Dinámica de Fluidos Geofísicos de la Universidad de Princeton, el Instituto Goddard de Estudios Espaciales, el ncar y en otros lugares. Modelos que consisten en expresiones y en ecuaciones; las priTEMAS 26

ATMOSFERA 740 (EN 1988) +3 POR AÑO

110 (FOTOSINTESIS)

5 (USO DE COMBUSTIBLES FOSILES)

1-2 (DEFORESTACION)

93 (PROCESOS BIOLOGICOS Y QUIMICOS)

55 (RESPIRACION)

90 (PROCESOS BIOLOGICOS Y QUIMICOS)

54-55 (DESCOMPOSICION)

COMBUSTIBLES FOSILES 5000-10.000 1720 SUELO, DETRITUS, TURBA

3

3. INTERCAMBIO DE CARBONO entre la atmósfera y sus depósitos en la Tierra. Las cifras dan los flujos anuales aproximados de CO2 y la cantidad, también aproximada, almacenada en cada depósito en miles de millones de toneladas métricas. Los ciclos existentes —uno sobre tierra firme y otro sobre los

meras son de las componentes en interacción del sistema océano-atmósfera; las ecuaciones representan las leyes físicas que rigen el comportamiento de las componentes: ley de los gases ideales y leyes de conservación de la masa, energía y cantidad de movimiento. Por ejemplo, conocidos los valores de la energía recibida del Sol y la composición de la atmósfera, el modelo calcula el “clima”, la temperatura y, en los modelos muy complejos, la presión, velocidad del viento, humedad del aire y del suelo, amén de otras variables. Para mantener dentro de límites manejables el trabajo de cálculo, éste se realiza sobre puntos discretos en una versión simplificada del mundo real. En los modelos más complicados —modelos de circulación general (MCG), que se desarrollaron en un comienzo para predicción del tiempo a largo o medio plazo—, la atmósfera está representada en una malla tridimensional con una separación horizontal media de varios centenares de kilómetros y un espaciado vertical de varios kilómetros; el clima se calcula sólo en los nudos de la malla. Pese a esta simplificación, hacer correr un MCG durante un año simulado requiere varias horas de traba

EL CLIMA

OCEANO 38.500

océanos— eliminan de la atmósfera casi tanto carbono como le aportan, pero la actividad humana —deforestación y combustión de carburantes fósiles— está en la actualidad aumentando la cantidad de carbono atmosférico en unos 3000 millones de toneladas métricas al año. (Datos de Bert Bolin.)

jo de los superordenadores más rápidos existentes. Para estudiar los efectos de la acumulación de un gas traza, el experto se limita a especificar la cantidad de gases de invernadero y comparar los resultados del modelo con una simulación testigo del clima actual, basada en la presente composición de la atmósfera. Los resultados de los MCG más recientes concuerdan en líneas generales: la duplicación del dióxido de carbono, o un incremento equivalente de otros gases traza, elevaría la temperatura media de la superficie terrestre de 3,0 a 5,5 grados Celsius. Tal cambio no tendría precedente en la historia humana; sería comparable al calentamiento de cinco grados producido desde el punto álgido del último período glacial hace 18.000 años, con la particularidad de que se desarrollaría de 10 a 100 veces más deprisa. Los defectos de los modelos de ordenador limitan el grado de confianza de tales pronósticos. Muchos procesos que afectan al clima global, demasiado pequeños, no se aprecian en la tosca resolución de los modelos. La turbulencia atmosférica, la precipitación o la formación de nubes, cuya importancia climática es superfluo

resaltar, no acontecen a escalas de cientos de kilómetros (la escala de la malla en un MCG), sino de contados kilómetros, o menos. Puesto que tales procesos se escapan a una simulación directa, los climatólogos deben hallar una manera de relacionarlos con las variables que sí iten simulación en la grosera escala en que se mueve el modelo. Lo hacen introduciendo un parámetro —un coeficiente de proporcionalidad— que relaciona, por ejemplo, la nubosidad media dentro de una celda de la malla con la humedad relativa y la temperatura media (factores que el modelo puede calcular).

E

sta estrategia de parametriza ción, así se llama, agrega fenómenos en pequeña escala que podrían actuar de focos de realimentación del cambio climático, bien amplificándolo o bien moderándolo. Las nubes, por ejemplo, reflejan la luz solar devolviéndola al espacio (lo que tiende a hacer el clima más frío) y absorben también radiación infrarroja de la Tierra (tendiendo a hacerlo más cálido). Que un efecto u otro predomine dependerá de la reflectividad de las nubes, de su altura, distribución y extensión. Recientes medidas tomadas 51

300

2,5

280

0

260

–2,5

240

–5,0

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–7,5

200

–10,0

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160

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100

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40

20

CONCENTRACION DE DIOXIDO DE CARBONO (PARTES POR MILLON)

CAMBIO DE TEMPERATURA RESPECTO AL PRESENTE (GRADOS CELSIUS)

5,0

0

0,4 370 360

0,2

350 0

340 330

–0,2 320 310

–0,4

300 290

–0,6

280 –0,8 1860

1880

1900

1920

1940

1960

1980

CONCENTRACION DE DIOXIDO DE CARBONO (PARTES POR MILLON)

VARIACION DE TEMPERATURA RESPECTO A LA MEDIA DE 1950-1979 (GRADOS CELSIUS)

MILES DE AÑOS ATRAS

2000

MILES DE AÑOS ATRAS

4. CORRELACION DEL DIOXIDO DE CARBONO Y LA TEMPERATURA, muy estrecha durante los últimos 160.000 años (arriba) y, menos, durante los últimos 100 años (abajo). El registro de larga duración, basado en datos obtenidos en la Antártida, muestra cómo la temperatura local (en color) y el dióxido de carbono atmosférico ascendieron casi al unísono al terminar un período glacial hace unos 130.000 años, cayeron casi en sincronía al comienzo de un nuevo período glacial y de nuevo ascendieron al retirarse los hielos hace unos 10.000 años. El registro de temperatura reciente muestra un ligero calentamiento global (en color) descubierto por los investigadores de la Unidad de Investigación Climática de la Universidad de Anglia oriental, en el Reino Unido. Se debate si la acumulación de dióxido de carbono en la atmósfera que lo acompaña ha sido o no la causa última del calentamiento de medio grado.



52

por satélite han confirmado cálculos de veinte años de antigüedad y muestran que las nubes producen hoy un efecto de enfriamiento neto: la Tierra, considerada en su conjunto, sería mucho más cálida bajo cielos despejados. Pero el cambio climático podría causar pequeñas variaciones en las características de las nubes, alterando la naturaleza y cuantía de la realimentación. Los modelos diseñados, que sólo reproducen de forma grosera la nubosidad media, apenas pueden afirmar algo que ofrezca garantía acerca de la realimentación debida a las nubes, ni de otras muchas realimentaciones que dependen de procesos parametrizados. Otro defecto de los actuales modelos reside en su tosco tratamiento de los océanos. Esas masas de agua ejercen poderosos efectos sobre el clima actual e influirán, sin duda, sobre los climas futuros. Su enorme capacidad calorífica actuará de “esponja térmica”, frenando cualquier aumento inicial de la temperatura global mientras los propios océanos se calientan. La magnitud del efecto dependerá, a su vez, de la circulación oceánica, que en sí misma puede cambiar al paso que se calienta la Tierra. En principio, un modelo climático debería acoplar la atmósfera recreada con océanos cuya dinámica se simule con igual detalle. El problema calculatorio, sin embargo, es agobiante, y en la mayoría de los MCG aplicados al cálculo del calentamiento por efecto de invernadero se simplifica, se trata con resolución muy grosera o se ignora. Además de limitar el grado de garantía de las predicciones globales, el tratamiento simplificador de los océanos impide también que los modelos den un cuadro definido sobre la variación del clima con el tiempo en regiones específicas. En una situación ideal, a uno le gustaría saber no sólo cuánto se calentará globalmente la Tierra, sino también si habrá mayor sequía en Almería, lloverá más sobre la India o aumentará la humedad de Buenos Aires. Pero mientras los océanos no estén en equilibrio con la atmósfera, sus efectos térmicos se sentirán de manera diferente en distintos lugares. La región donde haya poca mezcla entre las aguas superficiales y las aguas frías y profundas podría calentarse rápidamente; las regiones de altas latitudes, en las que las aguas profundas están mezcladas hasta la superficie, podría calentarse más lentamente. Estos efectos térmicos podrían, a su vez, afectar el régimen TEMAS 26

general de vientos, alterando con ello otras variables regionales, entre ellas la humedad y la precipitación. (Las predicciones regionales quedan comprometidas en muchos modelos por culpa, asimismo, de las representaciones simplificadas de la vegetación, que ignoran procesos de tanto interés climático como el desprendimiento de vapor de agua por las plantas y su efecto sobre el albedo de la superficie, o reflectividad.)

N

o obstante, los climatólogos tie nen razones sólidas para recabar la confianza en las predicciones de la variación de la temperatura media global en superficie que nos ofrecen sus modelos. Los distintos elementos del modelo se pueden someter a prueba comparándolos con los resultados de un submodelo más detallado —simulación a escala menor y más fina— o con datos reales. Así, la parametrización de las nubes se cotejaría con mediciones reales de la relación de temperatura y humedad con nubosidad, en el marco de una superficie correspondiente a una celda del modelo. La potencia de un modelo y, en particular, su capacidad para dar cuenta de procesos bastante rápidos (verbigracia, cambios en la circulación atmosférica o en la nubosidad media) se comprueba investigando su idoneidad para reproducir el ciclo estacional: variación semestral del clima hemisférico que es mayor que cualquier calentamiento de invernadero supuesto. Pese a la parametrización, la mayoría de los MCG reproducen muy bien el ciclo estacional de la temperatura en superficie; no se ha estudiado tan a fondo su capacidad para simular las variaciones estacionales de otras variables climáticas, piénsese en la precipitación o la humedad relativa. En un intervalo de decenios (escala temporal que importa en un calentamiento global inequívoco), entran en juego otros procesos más lentos que no afectan al ciclo estacional; nos referimos, por ejemplo, a las variaciones en las corrientes oceánicas o en la extensión de los glaciares. Las simulaciones de climas pasados —los períodos glaciales o el agobiante mesozoico— sirven de prueba para comprobar la exactitud a largo plazo de los modelos climáticos. A tales pruebas de validez global se pueden añadir simulaciones de los climas de otros planetas; en Venus, una densa atmósfera-invernadero mantiene una temperatura en superficie de unos 450 grados Celsius.

EL CLIMA

5. TESTIGO DE HIELO: segmento de un cilindro de dos kilómetros extraído por perforación de la capa de hielo en la base soviética Vostok, en la Antártida. Contiene encerradas burbujas de aire antiguo. El análisis de las burbujas y de la relación entre dos isótopos de hidrógeno en el hielo, que varía con la temperatura local, permitió a Claude Lorius y sus colegas del Laboratorio de Glaciología y Geofísica del Medio Ambiente de Grenoble reconstruir un archivo de gases traza y temperatura de 160.000 años.

El registro de los últimos 100 años proporciona la única comprobación directa de la capacidad de los modelos para simular los efectos del calentamiento de invernadero que se está produciendo. Cuando un modelo climático se hace operar con una atmósfera con la composición de hace 100 años y luego con el histórico 25 por ciento de aumento del dióxido de carbono y la duplicación del metano, ¿predice el calentamiento de medio grado observado? La verdad es que la mayoría de los modelos predicen un calentamiento algo mayor, un grado cuando menos. Si el aumento de temperatura observado es un calentamiento de invernadero y no mero “ruido” —una fluctuación aleatoria— habría varias maneras de explicar la discrepancia. Tal vez los modelos poseen una sensibilidad doble de la que deberían para pequeños aumentos de gases de invernadero, o, quizá, la red termométrica, incompleta y heterogénea, ha subestimado el calentamiento global. Cabe pensar que algún otro factor, no tenido en cuenta en los modelos, esté retrasando o compensando el calentamiento. O quién sabe si la capacidad calorífica de los océanos es mayor que la que los actuales modelos calculan, si la energía emitida por el Sol ha descendido ligeramente o si los volcanes han inyectado en la estratosfera más cenizas de las conocidas, reduciendo así la energía solar que llega al suelo. Quizá valga la pena resaltar que el enfriamiento transitorio que interrumpió la tendencia al calentamiento comenzó alrededor de 1940 y pre-

sentó su máxima intensidad en el hemisferio norte, coincidiendo en tiempo y lugar con un brusco aumento de las emisiones de azufre por parte de las fábricas y centrales térmicas que funcionaban con carbón y petróleo. El azufre, una de las causas principales de lluvia ácida, se emite en forma de gas dióxido de azufre, pero, una vez en la atmósfera, se transforma en finas partículas de sulfato. Las partículas llegan muy lejos y sirven de núcleos de condensación para la formación de gotículas de nube; con ello, las nubes adquieren mayor densidad y brillo, reforzando su efecto de enfriamiento. Además, si no hay hollín unido al sulfato, éste forma una bruma reflectora incluso con cielo sin nubes. Las emisiones de azufre podrían constituir uno de los factores que han frenado algo el efecto de invernadero en el hemisferio norte, sobre todo desde la segunda guerra mundial. La discrepancia entre el calentamiento predicho y lo que se ha observado vuelve cautos a la mayoría de los climatólogos, que se guardan de asegurar (por ejemplo, con un 99 por ciento de confianza) que el efecto de invernadero está ya aquí. Pero se trata de una discrepancia tan pequeña, se hallan tan comprobados los modelos y es tan sólida la prueba de los efectos de los gases de invernadero sobre el clima, que la mayoría creemos que los aumentos de temperatura media superficial predichos por los modelos para los próximos 50 años son probablemente válidos con una incertidumbre entre la mitad y el doble. (Al decir “probable53

6. INSTANTANEAS DE UN MUNDO DE INVERNADERO. Se han extraído de un modelo climático usado por el autor y Starley L. Thompson en el norteamericano Centro Nacional de Investigación Atmosférica ( ncar ). El modelo en cuestión

mente” se quiere indicar que su probabilidad es superior al 50 por ciento.) De aquí a unos diez años, se habrá de apreciar un calentamiento de la magnitud predicha, incluso en el ruidoso registro global de temperatura. Ahora bien, esperar a tal prueba concluyente y directa no es algo exento de riesgo: para entonces, el mundo puede estar ya implicado en un cambio climático mayor de lo que sería si se tomaran medidas desde ahora encaminadas a frenar la acumulación de gases de invernadero. Por supuesto, la obligación de actuar o no pertenece al ámbito de los juicios de valores, pero no al terreno de los problemas científicos.

¿P

or qué preocuparse por cam bios climáticos de la escala predicha por los modelos? Las variaciones de la temperatura y la precipitación podrían amenazar los ecosistemas naturales, la producción agrícola y las características de la habitación humana. Ciertas clases de bosques, por ejemplo, se dan en zonas geográficas definidas en gran parte por la temperatura. El cinturón de pícea y abeto que ahora ocupa el Canadá medraba mucho más hacia el sur a finales del último período glacial, hace 10.000 años, siguiendo el borde de la capa de hielos. A medida que el clima se fue calentando en uno o dos grados cada 1000 años y los hielos retirándose, el cinturón de bosques emigró hacia el norte, a razón tal vez de un kilómetro por año. Los bosques no

54

siguió la evolución de las temperaturas en superficie, durante un año, en una atmósfera con doble nivel de dióxido de carbono que la actual (arriba); los resultados se compararon con los de otra simulación de un año en la atmósfera

resistirían una migración más acelerada urgida por el calentamiento previsto. Muchos ecosistemas no pueden emigrar en absoluto: sólo existen en zonas protegidas, que podrían quedar aisladas en una región climática que, de repente, se tornara inhóspita. La actividad humana se resentiría directamente si el calentamiento acelerase la evaporación, con merma de la escorrentía. En la parte occidental de los EE.UU., un aumento de temperatura en varios grados Celsius reduciría sustancialmente la escorrentía en la cuenca del Colorado, aun cuando la precipitación se mantuviese constante. A medida que el agua fuese escaseando, una mayor evaporación incrementaría la demanda de irrigación, forzando todavía más la ya precaria situación de agua disponible. Al propio tiempo, se degradaría la calidad de ésta, pues el mismo volumen de aguas residuales se diluiría en un menor caudal de corrientes fluviales. Peor aún. Varios modelos climáticos predicen que la precipitación estival disminuiría en las zonas interiores de los continentes, sin excluir las llanuras centrales de los EE.UU. Dean F. Peterson, Jr., que enseñó en la Universidad del estado de Utah, y Andrew A. Keller, de la compañía Keller-Bliesner Engineering, estimaron los efectos, sobre la productividad de las cosechas, de un calentamiento de tres grados combinado con una pérdida de un 10 por ciento en la precipitación. Hallaron que, basándose en el

aumento de los requerimientos hídricos para las cosechas y la disminución del agua disponible, la extensión viable de cultivo en las regiones áridas de los estados del oeste y las Grandes Llanuras descendería en casi un tercio. (La sequía del oeste podría también traducirse en una mayor frecuencia de incendios rurales.) Por su lado, las zonas costeras habrían quizá de hacer frente a la elevación del nivel del mar. La mayoría de los investigadores esperan que un aumento global de temperatura de algunos grados Celsius durante los próximos 50 a 100 años suba el nivel del mar entre 0,2 y 1,5 metros como consecuencia de la dilatación térmica de los océanos, la fusión de los glaciares en las montañas y la posible retracción del borde meridional del casquete de hielo de Groenlandia. (Los hielos aumentarían en la Antártida porque los inviernos, menos fríos, promoverían la aparición de nevadas.) El mayor nivel del mar, amén de poner en peligro ciertas poblaciones y ecosistemas costeros, podría salar las reservas de aguas freáticas. Pese a los muchos factores locales que se oponen a cualquier esfuerzo de aislar un indicio global inequívoco, un grupo de investigadores afirmó recientemente haber hallado un aumento mundial del nivel del mar de unos dos milímetros por año en series de mareogramas de muchos años. El aumento, sin embargo, es algo mayor de lo que cabría esperar a tenor del calentamiento experimentado hasta ahora. TEMAS 26

presente (abajo). Las regiones en rojo estaban a más de seis grados Celsius por encima de la normal calculada con el modelo para la misma época del año en las condiciones presentes; las zonas en azul claro estaban más de seis gra-

A nadie se le escapa que esos efectos directos del cambio climático acarrearían importantes consecuencias económicas, sociales y políticas. Una caída de la producción agrícola del Medio Oeste y las Grandes Llanuras, por ejemplo, resultaría desastrosa para los agricultores y la economía de los EE.UU. Al disminuir también los excedentes de grano de los EE.UU., sus consecuencias, muy serias, afectarían hasta la misma seguridad internacional. No todo el mundo saldría perdiendo. Si el cinturón cereal se limitara a correrse hacia el norte unos cientos de kilómetros, por ejemplo, las pérdidas de miles de millones de dólares en el estado de Iowa se convertirían en ganancias de miles de millones de dólares para los agricultores de Minnesota. Pero, ¿cómo compensar a los perdedores y hacer pagar a los ganadores? El problema de la equidad se tornaría más espinoso si atravesase las fronteras: si el desprendimiento de gases de invernadero provocado por la actividad económica de un país o grupo de países dañase a otras naciones con menos responsabilidad en la acumulación de tales gases.

F

rente a esa gavilla de amenazas,  podrían considerarse tres clases de respuestas. En primer lugar, algunos investigadores han propuesto medidas técnicas para contrarrestar el cambio climático. Se ha hablado, por ejemplo, de dispersar polvo en la alta atmósfera para reflejar la luz solar. Pero si no se pueden pre

EL CLIMA

dos por debajo. Las anomalías meteorológicas cambiaban de tamaño, forma y posición, pero el calentamiento predominaba siempre en la simulación de un mundo sometido al efecto de invernadero.

decir con certeza los cambios climáticos naturales, los efectos de tales contramedidas resultarían más imprevisibles. Tales “reparaciones técnicas” correrían un riesgo real de salir mal o de que se les echara la culpa de fluctuaciones climáticas desfavorables que acontecieran al mismo tiempo. Muchos economistas tienden a primar una segunda clase de acciones: la adaptación; a menudo la entienden con poco o ningún propósito de anticiparse a los daños o impedir los cambios climáticos. Los estrategas de la adaptación arguyen que las graves limitaciones de las previsiones climáticas hacen imprudente gastar grandes cantidades para impedir resultados que quizá no se produzcan nunca. Por contra, dicen, la adaptación es barata: las infraestructuras que hubieran de modificarse para hacer frente al cambio climático —sistemas de distribución de agua y obras costeras— tendrán que sustituirse en cualquier caso antes de que ocurran los grandes cambios climáticos. Las infraestructuras se irán reconstruyendo conforme lo exijan los cambios operados en el entorno. La adaptación pasiva se decanta por ir reaccionando al paso de los acontecimientos. Podrían establecerse, sin embargo, algunas medidas de adaptación activa para facilitar la acomodación futura. Una comisión sobre cambio climático de la Asociación Americana para el Progreso de las Ciencias hizo una llamada exi-

gente, quizá discutible, aunque convincente en la opinión del autor, en pro de la adaptación activa: los gobiernos, en todas sus instancias, deberían reexaminar las características técnicas de los sistemas de traída y distribución de aguas y los aspectos económicos y legales de dicho servicio al objeto de incrementar la flexibilidad y el rendimiento de los sistemas implicados. Al ir haciéndose el clima más cálido y variar la precipitación y la escorrentía, la escasez de agua se convertirá en fenómeno frecuente y se complicará la necesidad de transvases regionales. Aun cuando el clima no cambiase, una mayor flexibilidad de los sistemas de traída y distribución de aguas facilitaría abordar mejor el problema de las oscilaciones extremas del tiempo normal. La tercera categoría de respuesta, la más activa también, reside en la prevención: evitar la acumulación de gases de invernadero. Las medidas para la conservación de la energía, el recurso a otras fuentes y el paso del carbón al gas natural u otros combustibles con menor contenido de carbono podrían todas reducir las emisiones de dióxido de carbono, como también lo haría el cese de la deforestación. Si se detiene la producción de los cfc, de dudosa fama por su capacidad para erosionar la capa estratosférica de ozono, se eliminaría otro componente de la acumulación. Margaret Mead y William W. Kellogg, del ncar, presentaron en 1976 una propuesta de gran alcance para reducir las emisiones: una “ley del ai55

7. LAS NUBES CONDICIONAN LAS TEMPERATURAS en superficie porque reflejan al mismo tiempo la luz solar, impidiendo que se caliente la Tierra, y absorben la radiación infrarroja emitida por la superficie, contribuyendo al efecto de invernadero. En esta imagen, basada en datos de satélite recogidos en abril de 1985, las nubes producían un efecto neto de enfriamien-

re”, que mantendría las emisiones de dióxido de carbono por debajo de ciertos límites globales asignando cupos de contaminación a cada país.

L

as propuestas de acción inmedia  ta generan polémica porque suelen exigir cuantiosas inversiones inmediatas como póliza de seguros contra futuros sucesos cuyo perfil estamos muy lejos de conocer bien. Pero, ¿hay algún principio que nos ayude a apostar por estas o aquellas medidas de prevención y adaptación? En mi opinión, la sensatez induce a emprender acciones que lleven consigo beneficios, aun cuando no se materialice la predicción de cambio climático. La búsqueda de altos rendimientos energéticos nos ofrece un ejemplo válido de esta clase de estrategia. Un mejor uso de los combustibles fósiles frenará la acumulación de dióxido de carbono; más aún: aunque se hubiese exagerado la fragilidad del clima ante el dióxido de carbono, ¿qué se perdería con esta medida? Los altos rendimientos adquieren su sentido, por lo común en el marco económico; pues bien, la reducción del uso de combustibles fósiles limitaría la lluvia ácida y la contaminación urbana, disminuyendo también la dependencia de

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to en algunas regiones (azul y verde) y un efecto de calentamiento en otras (rojo). En conjunto, las nubes enfrían el planeta más de lo que lo calientan, pero las características de las nubes y su efecto sobre el clima podrían cambiar imprevisiblemente en un mundo de invernadero. La imagen fue proporcionada por V. Ramanathan, de la Universidad de Chicago.

muchos países con respecto a los productores extranjeros. El desarrollo de otras fuentes de energía, la revisión de la ley del agua, la búsqueda de semillas mejoradas y resistentes a la sequía, la negociación de acuerdos internacionales de comercio sobre alimentos y otros bienes sensibles al clima: todos ellos son pasos que ofrecerían generosos beneficios, aun cuando el clima permaneciera como está. Con frecuencia, sin embargo, tales medidas habrán de resultar costosas y políticamente controvertidas. Las normativas o los incentivos para fomentar técnicas que aprovechen mejor la energía pueden representar una carga mayor para determinados grupos —mineros del carbón y gente pobre, por ejemplo— que para otros; los costes podrían ser, asimismo, más elevados, en proporción, para los países pobres que para los ricos. Las acciones que impidan el calentamiento de invernadero deben ir acompañadas de medidas de política interior y exterior para tratar de equilibrar la equidad con la eficacia. Pese a ello, el autor considera mejor luchar contra la pobreza y fomentar el desarrollo mediante inversiones directas que manteniendo artificialmente bajos los precios de la energía e ignorando el gravamen de la destrucción del ambiente.

Hay quienes defienden que debiera ser el mercado libre, y no las normas gubernamentales o los incentivos fiscales, quien dictase las mejoras en el uso eficaz de la energía o la eliminación de los cfc, por ejemplo. Pero no se puede sostener de modo coherente que el mercado es “libre” cuando no incluye algunos de los costos potenciales de los daños contra el ambiente producidos por bienes o servicios. También los políticamente conservadores están de acuerdo en que el cálculo económico debe ceder el paso a la conciencia estratégica, cuando la seguridad nacional o global está en juego.

Y

  la seguridad está aquí en jue go. Lo ponen de manifiesto las implicaciones que se derivan de un aumento de temperatura global, cifrado en varios grados o más, durante el siglo venidero. Añádanse a las amenazas previstas y a las sorpresas que pueden estar al acecho en el siglo del invernadero: una brusca realimentación positiva en la acumulación de gases de invernadero en virtud de la descomposición acelerada de materia orgánica del suelo, espectaculares cambios en los climas regionales causados por alteraciones en la circulación oceánica y aparición de nuevas enfermedades o plagas del campo al romperse los ecosistemas. En el TEMAS 26

sistema de valores del autor —y esto es un juicio político— hace tiempo que deberían haberse promulgado medidas eficaces y vinculantes. Me pregunto a menudo si mi pesimismo obedece a la imposibilidad de evitar ningún cambio global: de momento, no parece que haya políticas plausibles capaces de impedir que el globo se caliente en uno o dos grados. Dentro de todo, veo un aspecto positivo: la posibilidad de que un ligero, aunque manifiesto, calentamiento global, junto con la amenaza, más grave, predicha en los modelos de ordenador, catalice la cooperación internacional para alcanzar un desarrollo compatible con el ambiente, marcado por una población estabilizada y la proliferación de técnicas que aprovechen de forma eficaz la energía sin dañar el entorno. Se evitaría así un calentamiento de invernadero mucho mayor (y las consiguientes agresiones, más graves, contra el ambiente). El mundo desarrollado podría tener que invertir cientos de miles de millones de dólares por año durante muchos decenios, en el propio país y en asistencia técnica y financiera a los menos avanzados, para lograr un mundo estabilizado y viable. Es fácil caer en el pesimismo ante las perspectivas de una iniciativa internacional de esas proporciones; pero no hace tanto que el cese de la tirantez y recelo entre la otan y las fuerzas del Pacto de Varsovia parecía también inconcebible. Hoy nos parece incluso verosímil. Tal vez los recursos que liberaría un tal acuerdo y el modelo de cooperación internacional que establecería abrieran el camino a un mundo en el que el siglo del invernadero existiera sólo en los microprocesadores de un superordenador.

BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTARIA The Greenhouse Effect, Climatic Change, and Ecosystems. Dirigido por Bert Bolin, B. R. Döös, Jill Jäger y Richard A. Warrick. John Wiley & Sons, 1986. An Introduction to Three-Dimensional C limate M odeling . Warren M. Washington y Claire L. Parkinson. University Science, 1986. Cloud-Radiative Forcing and Climate: Results from the Earth Radiation Budget Experiment. V. Ramanathan et al. en Science, vol. 243, n.o 4887, págs. 57-63; 6 de enero de 1989. Global Warming: Are We Entering the Greenhouse Century? Stephen H. Schneider. Sierra Club Books, 1989. Possible Climate Change Due to SO2Derived Cloud Condensation Nuclei. T. M. L. Wigley en Nature, volumen 339, n.o 6223, págs. 365-367; 1 de junio de 1989.



EL CLIMA

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Dióxido de carbono y clima mundial

Roger Revelle

La quema de combustibles fósiles y la tala de bosques incrementan la cantidad de dióxido de carbono que recibe la atmósfera. Es probable que el resultado sea un aumento global de la temperatura

E

l “problema del dióxido de car  bono”, que ha sido objeto de   gran preocupación en los últimos años, es en realidad una combinación de tres problemas. El primero es el de saber cuánto dióxido de carbono se añadirá a la atmósfera en los próximos años, y a qué velocidad, como consecuencia de la quema de combus­ti­bles fósiles y la tala de bosques. Estas actividades humanas han in­cre­men­tado ya el dióxido de carbono atmosférico en aproximadamente un 15 por ciento en el último siglo. El se­gundo problema es si el aumento del dióxido de carbono producirá una subida im­portante en la temperatura media y otros cambios en el clima de diversas regiones. Los modelos matemáticos del clima terrestre indican que la respuesta es probablemente afirmativa, pero todavía no se ha de­ tectado una señal climática inequívoca. El tercer problema es si los posibles cambios climáticos y otros efectos de la creciente concentración de dióxido de carbono en la atmósfera tendrían consecuencias importantes pa­r a las sociedades humanas. También aquí la respuesta es probablemente afirmativa, con la matización de que las consecuencias serían complicadas: algunas regiones y algunas sociedades humanas se beneficiarían, mientras que otras saldrían perjudicadas. El dióxido de carbono altera el ba­ lance de calor de la Tierra al actuar como pantalla en un solo sentido. Es transparente para la radiación a las longitudes de onda visibles, donde es­ tá contenida la mayor parte de la energía de la luz del Sol, por lo que éste puede calentar los océanos y los continentes. Por otra parte, las moléculas de dióxido de carbono en la atmósfera absorben y reemiten parte de la radiación infrarroja, de mayor longitud de

58

onda, que a su vez irradia la superficie de la Tierra y que de otra manera se perdería en el espacio. Este es el llamado “efecto de invernadero”. Si no hubiese nada de dióxido de carbono en la atmósfera, el calor escaparía de la Tierra mucho más fácilmente. La temperatura superficial necesaria para que hubiese equilibrio entre la radiación incidente y la emitida se­ría más baja y los océanos podrían ser una masa sólida de hielo. Durante las épocas geológicas los volcanes han emitido enormes can­­ti­ dades de dióxido de carbono. Casi to­ ­do él se ha transformado quími­ca­ mente en carbonatos cálcico y magnésico o en materia orgánica y ha sido enterrado en los sedimentos marinos. La cantidad de carbono contenida en los carbonatos sedimentarios se estima en 50 millones de gigatoneladas (una gigatonelada vale mil mi­ llones de toneladas) y la cantidad en la masa sedimentaria orgánica se estima en unos 20 millones de gigatoneladas. El total, 70 millones de gi­ gatoneladas, es casi 2000 veces mayor que todo el carbono de la atmósfera, los océanos y la biosfera, que se cifra en unas 42.000 gigatoneladas. La com­ ponente atmosférica misma es una

pequeña fracción de esta última canti­ dad: aproximadamente unas 700 gigatoneladas. El hecho de que la mayor parte del carbono existente en las ca­pas superficiales de la Tierra haya pasado por la atmósfera y haya sido enterrado en los sedimentos explica la moderada intensidad del efecto de invernadero en la atmósfera terrestre. En Venus, que no tiene océanos, la atmósfera está constituida principalmente por dióxido de carbono; el efecto de invernadero es allí mucho más fuerte; la temperatura superficial alcanza los 400 grados Celsius. En Marte, donde la atmósfera es muy tenue, el efecto es muy débil y la temperatura superficial es de –50 gra­dos Celsius.

H

ace más de un siglo que el quími co sueco Svante Arrhenius y el geólogo americano Thomas C. Cham­ berlin propusieron independien­­te­ mente la hipótesis de que las va­ria­ ciones en la abundancia de dióxido de carbono en la atmósfera afectarían a la temperatura superficial de la Tierra. Arrhenius estimó que al duplicarse la concentración de aquel gas se produciría un aumento glo­bal de temperatura de aproxi­m ada­m en­t e

1. LA DEFORESTACION es evidente en esta fotografía del distrito de Toledo de Bélice (antes Honduras Británica) tomadas por el Landsat que figura en la página opuesta. En el sistema mixto infrarrojo-falso color de reproducción de imágenes del Landsat, las zonas rojas oscuras son bosques y las regiones azul-verdosas y azules (aparte del golfo de Honduras en la parte inferior derecha) representan bosques recientemente talados. Las regiones en rosa brillante indican vegetación regenerándose, bien tierra de cultivo recuperada o nuevo crecimiento de bosque en pequeña escala. El área talada es aproximadamente de 218 kilómetros cuadrados, lo que equivale a un 1 por ciento del área del país. Talas semejantes, en la mayor parte de los casos para extender las regiones agrícolas, se han llevado a cabo en Bangladesh, Brasil, Filipinas, Tailandia, Venezuela y otros países. La desaparición de los bosques añade grandes cantidades de dióxido de carbono a la atmósfera, porque los árboles incorporan de 10 a 20 por ciento más carbono por unidad de superficie que los cultivos o los pastizales. Los factores parcialmente compensadores son el nuevo crecimiento de los bosques en tierras de cultivo abandonadas y la repoblación forestal deliberada.

TEMAS 26

nueve grados Celsius. En 1939, G. S. Callendar observó que el calentamiento global observado durante los 60 años anteriores podría haber sido producido por un aumento en la cantidad de dióxido de carbono atmosférico como consecuencia de la combustión de materias fósiles. Gil­bert N. Plass razonó en una línea si­milar a principios del decenio de 1950. Ninguna de las dos propuestas fue tomada muy en serio por los otros científicos. Una de las razones era que, aproximadamente por la misma época, la temperatura media global cesó de subir; durante las dos décadas siguientes llegó incluso a disminuir ligeramente. Una segunda razón era que muchos científicos itían que casi todo el dióxido de carbono producido industrialmente sería ab­sorbido por los océanos y por consiguiente eliminado de la atmósfera. El mar contiene unas 60 veces más dióxido de carbono que la atmósfera, y se creía que esta proporción se mantendría. En tercer lugar, las medidas de dióxido de carbono en muestras de aire tomadas en lugares y épocas diferentes variaban tanto, que era imposible de-

terminar si la cantidad total en la atmósfera estaba aumentando o disminuyendo. La mayor parte del dióxido de carbono en los océanos está en forma de iones carbonato y bicarbonato, y solamente un poco es dióxido de carbono “libre” disuelto. En 1957, Hans Seuss y el autor mostraron que un cambio relativamente pequeño en la cantidad de dióxido de carbono libre di­suelto en el agua del mar corresponde a una variación comparativamente grande de la presión parcial del dióxido de carbono a la que océanos y atmósfera están en equilibrio. Se de­ducía de este descubrimiento que la velocidad a la que los océanos del planeta podían absorber gas era mucho menor de lo que se había creído. Los gases se intercambian con facilidad entre la atmósfera y el océano solamente en una capa superficial bien mezclada de unos 80 metros de profundidad en promedio. Si el dióxido de carbono absorbido está confinado a esta capa, una variación dada en la cantidad de dióxido de carbo­no en la atmósfera modificaría el contenido en el agua superficial solamen­te en

una novena parte de aquella variación. A esta relación 9:1 la llamamos “factor de amortiguación”, y demostramos que aumenta al aumentar el dióxido de carbono atmosférico. La difusión hacia abajo, la advección y la convección entre la capa superficial bien mezclada y el agua más profunda aumentarían la cantidad de dióxido de carbono absorbida por el océano y por tanto reducirían la cantidad que queda en la atmósfera, pero creíamos que esos procesos eran relativamente lentos. En consecuencia, parecía probable que una gran parte del dióxido de carbono liberado en la combustión de carbón, petróleo y gas natural permaneciese en la atmósfera durante un considerable período de tiempo, posiblemente con profundos efectos sobre el clima terrestre. El hombre estaba llevando a cabo sin darse cuenta un gran experimento geofísico. Si se obtuvieran de él los datos adecuados, podría conducir a un nuevo nivel de comprensión de la atmósfera y de los océanos. También podría, sin embargo, originar variaciones climáticas que fuesen seriamente perturbadoras.

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ATMOSFERA

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14 PARTES LEÑOSAS DE LOS ARBOLES 452

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DEGRADADORES/ DETRITUS

2. EL CICLO DEL CARBONO se muestra en función de la cantidad de carbono almacenada en diversos depósitos y el intercambio anual entre los depósitos. Estos intercambios están indicados por las flechas. Las cifras están expresadas en gigatoneladas, o miles de millones de toneladas. En los cubos que representan el carbono almacenado, las cifras muestran el contenido actual de carbono del depósito. Las cifras asociadas a las flechas dan el flujo de carbono de equilibrio en gigatoneladas por año que tendría lugar sin inter-

25

CARBONO ACTIVO EN EL SUELO 1121

vención humana. La acción del hombre, ejemplificada en el gasto de combustibles fósiles y tala de bosques, está incrementando la cantidad de carbono (en forma de dióxido de carbono) en la atmósfera. El aumento podría conducir a un calentamiento global porque las moléculas de dióxido de carbono absorben y reemiten parte de la radiación infrarroja procedente de la superficie terrestre. Las estimas de carbono almacenado y flujos de carbono desde la biosfera terrestre fueron calculadas por Jerry Olson, del Laboratorio de Oak Ridge.

TEMAS 26

En el programa del Año Geofísico Internacional de 1957-58 se incorporaron proyectos para la medida del dióxido de carbono atmosférico. Parte del trabajo se asignó a la Institución Scripps de Oceanografía, que encargó a Charles David Keeling la realización de las medidas. Este investigador instaló analizadores de gas de gran precisión para la medida continua del dióxido de carbono en dos pun­tos: cerca de la cima de Mauna Loa, en Hawai, y en la estación del polo sur del Pro­grama Antártico de los Estados Uni­dos. Los lugares se escogieron porque estaban libres de contaminación local y era de suponer que proporcionarían aire bien mezclado para las muestras. Los datos de esos dos puntos se suplementaron mediante medidas de muestras de aire recogidas por aviones sobre los océanos.

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os gráficos que se acompañan  (veánse las figuras 4 y 5) muestran los resultados obtenidos por Keeling y sus colaboradores, de la istración Nacional Atmosférica y Oceánica, en dos decenios de medidas. En ambas estaciones se evidencia un ciclo anual de concentración de dióxido de carbono, ciclo que refleja las cambiantes actividades estacionales de las plantas verdes. Durante la estación de crecimiento hay una extracción neta de carbono de la at­ mósfera por las plantas mediante la fotosíntesis; en las otras épocas, se devuelve dióxido de carbono a la atmósfera por oxidación de los tejidos de las plantas. Cuando se elimina la variación estacional, los registros muestran un crecimiento aproximadamente exponencial en ambas estaciones de medida. Cuando las medidas se iniciaron, la concentración subía a razón de aproximadamente 0,7 partes por millón por año: hacia finales del decenio de 1970, la velocidad había alcanzado 1,4 partes por millón y año. Keeling y su colega Robert Bacas­ tow llegaron a la conclusión de que la concentración media en Mauna Loa había aumentado desde 315,8 partes por millón, a principios de 1959, hasta 334,6 en enero de 1978, lo que constituía un aumento del 6 por ciento. La estación del polo sur llevaba re­traso con respecto a Mauna Loa a causa del tiempo necesario para realizar la mezcla a través del ecuador, de modo que el aumento observado en el polo sur era ligeramente inferior. El aumento de unas 19 partes por millón en Mauna Loa corresponde a la adición de 40 gi­gatoneladas de carbono a la atmósfera en esos 19 años.



EL CLIMA

Ralph M. Rotty, del Instituto para el Análisis de la Energía en Oak Rid­ ge, Tennessee, ha compilado y evaluado los datos de las Naciones Unidas sobre la producción de carbón, petróleo y gas natural durante este perío­do. Ha llegado a la conclusión de que el total de dióxido de carbono producido (incluyendo una pequeña contribución procedente de la fabricación de cemento) corresponde a unas 70 gigatoneladas de carbono, aumentando desde 2,4 gigatoneladas por año en 1959 hasta 5 gigatoneladas por año en 1977. Esta cantidad representa 1,75 veces la cantidad de carbono medida que se ha añadido a la atmósfera. Rotty ha calculado también que el dióxido de carbono procedente de combustibles fósiles producido entre 1860 y 1958 corresponde a 76,5 gigatoneladas de carbono. Aplicando la misma relación de producción al incremento atmosférico, el carbono añadido a la atmósfera entre 1860 y 1977 sería de 84 gigatoneladas, o 40 partes por mi­llón de dióxido de carbono. La estima es sin embargo incierta, porque debe haber habido un importante ingreso de dióxido de carbono durante el siglo que comienza en 1860 como consecuencia de la tala de cientos de millones de hectáreas de bosque para aumentar la superficie de las tierras arables. Hasta hace pocos decenios, tal expansión de la tierra cultivable era necesaria para alimentar a la creciente población del mundo; la cosecha recogida por hectárea no aumentó gran cosa hasta después de la Segun­d a Guerra Mundial. Las convincentes pruebas de que la concentración de dióxido de carbono atmosférico está aumentando exponencialmente han dado por resultado un crecimiento todavía más rápido de las mediciones científicas y los estudios teóricos acerca del problema del dióxido de carbono. Ha habido una plétora de conferencias y congresos, y se han realizado medidas de dióxido de carbono atmosférico en muchos lu­gares, que se extienden en latitud desde Barrow en Alaska hasta Halley Bay en la Antártida: en condiciones de ambiente normal, desde Europa occidental hasta la estación meteorológica PAPA en la parte central del Pacífico Norte y la Isla Amsterdam en el sur del océano Indico; y en el tiempo, desde el presente hasta la época más fría del último período glacial, hace aproximadamente 18.000 años. Ese conjunto de medidas han hecho posible la construcción de un corte

vertical que muestra la variación con la latitud de la concentración media anual de dióxido de carbono en la atmósfera. Los valores más altos re­ sultan encontrarse al norte de 40 grados de latitud en el hemisferio norte, donde el consumo de com­bustibles fósiles y las variaciones estacionales en la productividad de las plantas son máximos. Los valores más bajos se presentan en el hemisferio sur, donde el consumo de combustibles fósiles y la actividad de las plantas terrestres son relati­vamente pequeños.

P

ara que la Tierra se mantenga a  temperatura constante, las emisiones infrarrojas del planeta deben compensar la radiación solar ab­ sorbida. Bajo las condiciones actuales, el balance se alcanza a una temperatura radiante en la atmósfera terrestre de –18 grados Celsius y a una altura de cinco a seis kilómetros. Por debajo de este nivel, la temperatura aumenta en aproximadamente seis grados por kilómetro al acercarse a la superficie terrestre, donde la temperatura media es de 15 grados. Si la opacidad de la atmósfera a la radiación infrarroja aumenta, el nivel radiante de equilibrio y la temperatura de la superficie y de la baja atmósfera deben subir hasta que las emisiones del planeta y la radiación solar absorbida vuelvan a ser iguales. Un aumento en la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera tien­de a cerrar la “ventana” atmosférica infrarroja, porque hay más moléculas de dióxido de carbono para absorber la radiación. El aumento medio de la temperatura en superficie se puede calcular con ayuda de un modelo matemático que predice la temperatura en función de la altura sobre la superficie. James E. Hansen y sus colegas, de la istración Nacional de Aero­ náutica y del Espacio, han empleado tal modelo para examinar los principales procesos que podrían incidir en la temperatura cuando se añade dióxido de carbono a la atmósfera. Su­ pusieron que tanto la humedad relativa como la temperatura en la cima de las nubes se mantenían constantes y que la temperatura disminuía con la altura a razón de 6,5 grados Celsius por kilómetro. Bajo esas condiciones hallaron que el duplicar la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera haría subir la temperatura global media en superficie en 2,8 grados Celsius, con un factor estimado de incertidumbre de dos. El vapor de agua en la atmósfera es también un eficaz absorbente de ra61

diación en las longitudes de onda infrarrojas. Parte de la subida de temperatura calculada proviene de la hipótesis de humedad relativa constante; como el aire caliente puede contener más vapor de agua que el aire frío, mantener la humedad relativa constante requiere que la cantidad de vapor de agua en la atmósfera aumente con la temperatura. Por consiguiente, se absorberá y reemitirá nuevamente a la Tierra más radiación infrarroja, creando una realimentación positiva. Si la temperatura media de la cima de las nubes no cambia, la cantidad de radiación infrarroja que emitirán hacia el espacio permanecerá constante. Pero las nubes se mueven hacia un nivel más alto a causa del calentamiento de la baja atmósfera. Si la tasa de variación de la temperatura entre la superficie y la cima de las nubes permanece constante, el resultado es más calentamiento todavía, dando lugar a otro efecto de realimentación positiva. Puede suponerse que el calentamiento de la superficie funda parte

del hielo y la nieve, reduciendo el al­ bedo o reflectividad de la Tierra. Se absorbería entonces más radiación solar, lo que conduciría a un nuevo incremento de temperatura. El resultado sería un nuevo efecto de realimentación positiva de magnitud aproximadamente igual al debido a la hipótesis de temperatura fija en la cima de las nubes. El futuro calentamiento cerca de la superficie terrestre debido al aumento del dióxido de carbono se intensificaría en forma importante, quizás hasta un 50 por ciento, si la concentración de otros gases absorbentes de radiación in­ frarroja, como son el óxido nitroso, el metano y los clorofluorcarburos, aumentase como es de esperar en los próximos 50 o 100 años. Hansen y sus colaboradores examinaron también los archivos de la temperatura media anual del globo entre 1880 y 1980. Hallaron que la temperatura subió 0,5 grados entre 1885 y 1940, con un ligero enfriamiento después. En los archivos basados exclusivamente en datos tomados en el he-

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3. LA CRECIENTE CONCENTRACION de dióxido de carbono en la atmósfera en Mauna Loa, en Hawai, es evidente en las medidas continuas hechas por Charles David Keeling de la Institución Scripps de Oceanografía y por la istración Nacional Atmosférica y Oceánica. La variación estacional (en color) se produce porque la actividad fotosintética de las plantas durante la época de crecimiento extrae dióxido de carbono del aire y lo devuelve después por oxidación de los tejidos de las plantas; compárese ésta con la curva en negro, que muestra la variación con el efecto estacional eliminado artificialmente.



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misferio norte al norte del trópico, el reciente enfriamiento constituye una tendencia destacada, pero el grupo de Hansen halló que la temperatura media global en 1980 era casi tan alta como en 1940. Durante el período de 1880 a 1980 la tempera­tura media global subió aproximada­m ente 0,4 grados, variación en concor­dancia básica con su cálculo de que el aumento del dióxido de carbono de la atmósfera había sido de 43 partes por millón en el mismo período. La correlación entre el nivel de dióxido de carbono y la temperatura no es exacta, sin embargo; ello indica que otros factores deben haber afectado a la temperatura global. Cuando el grupo de Hansen tomó en consideración la absorción de calor por los océanos y las variaciones en la cantidad de aerosoles volcánicos, el ajuste mejoró considerablemente. Se obtiene todavía mejor concordancia cuando se incluye también una variabilidad hipotética del 0,2 por ciento en la lu­minosidad del Sol. La concordancia general entre las variaciones modelada y observada de la temperatura indica firmemente que el dióxido de carbono y los aerosoles volcánicos son responsables de gran parte de la variación global de temperatura en los últimos 100 años. Debe decirse, sin embargo, que hasta ahora la tendencia al calentamiento no ha sobrepasado el “nivel de ruido” de las fluctuaciones anuales de la temperatura, que alcanza 0,2 grados Celsius por encima o por debajo del promedio anual. La confianza en la hipótesis del dióxido de carbono ad­ quiriría una mayor solidez si se hi­ ciera evidente una tendencia al calentamiento que excediera el nivel de ruido. Casi todas las estimas razonables de la cantidad de combustible fósil que se consumirá en los próximos años indican que si el dióxido de carbono está en realidad alterando el clima, no tardará mucho en aparecer una clara tendencia hacia el calentamiento. yukuro Manabe, Richard T. We  therald y R. Stouffer, del Labo­ ratorio de Dinámica de Fluidos Geofísicos en la Universidad de Princeton, han elaborado un modelo matemático para explorar la distribución geográfica de los probables cambios climáticos resultantes de la duplicación o cuadruplicación del dióxido de carbono atmosférico. El modelo muestra una respuesta climática marcadamente diferente a distintas latitudes. Con la duplicación del dióxido de carbono, el aumento en la temperatura TEMAS 26

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os modelos del tipo empleado por  Manabe y sus colegas llevan consigo muchas incertidumbres. Por ejemplo, la relación entre atmósfera y océanos del modelo sólo es parcialmente realista, de modo que no puede representar el transporte de calor de bajas a altas latitudes por las corrientes oceánicas, o el intercambio de ca­lor entre la capa oceánica superficial mezclada y las aguas más profundas. Otra incertidumbre proviene de la dificultad de predecir la respuesta de las nubes a las cambiantes condiciones climáticas. De manera análo­ ga, es difícil predecir el efecto de las variaciones en la extensión geográfica de los hielos marinos sobre el in­ tercambio de calor y de vapor de agua entre el mar y la atmósfera. La tosca resolución espacial del modelo enmascara las variaciones regionales en el clima. Todas esas incertidumbres indican que el modelado matemático de los cambios climáticos debería evaluarse y controlarse por estudios de los



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DIOXIDO DE CARBONO (PARTES POR MILLON)

media es de menos de 2 grados Celsius en los trópicos, pero es de tres grados Celsius a la latitud de 35 grados norte (aproximadamente la latitud de Los Ange­les y Tokio). A 50 grados norte (cerca de París y de Vancouver), la temperatura aumenta en 4 grados Celsius y a 76 grados norte (bastante por encima del círculo polar ártico), el aumento es de siete grados Celsius. El aumento previsto a las altas latitudes boreales es mucho mayor entre octubre y mayo que durante el verano, reduciendo así la amplitud de las variaciones estacionales de temperatura sobre las tierras boreales. El modelo muestra también un fuerte aumento en las intensidades de precipitación y escorrentía a latitudes boreales altas. Mas entre 35 y 45 grados norte se acorta notablemente la diferencia entre precipitación y evaporación, lo que daría por resultado un decrecimiento importante en la escorrentía. Para una concentración doble de dióxido de carbono en la atmósfera, los cambios climáticos pronosticados por el modelo son mayores que ninguno de los experimentados desde el final del último período glacial, hace aproximadamente 12.000 años. Las temperaturas globales podrían ser más altas que las que el hombre civilizado ha experimentado nunca. Las altas temperaturas persistirían durante cientos de años hasta que la lenta absorción por los océanos eliminase el exceso de dióxido de carbono de la atmósfera.

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4. AUMENTO DEL DIOXIDO DE CARBONO en el polo sur: con las variaciones estacionales incluidas (en color) y eliminadas (en negro). Las medidas continuas se realizaron bajo la dirección de Keeling.

climas pasados, y particularmente de los últimos períodos cálidos. Recien­temente, Hermann Flohn, de la Uni­versidad de Bonn, ha realizado un estudio de esta clase. A partir de sus resultados, ha estimado los cambios en la temperatura media y en la precipitación que serían probables en diversas cintas de latitud si la concentración de dióxido de carbono de la atmósfera aumentara hasta la región de 560 a 680 partes por millón (unas dos veces el nivel de hace un siglo) y si otros gases absorbentes en el infrarrojo incrementaran su presencia.

E

l análisis hecho por Flohn de los  datos históricos indica que po­ drían producirse apreciables disminu­ ciones de la precipitación y aumentos de la temperatura (y, por tanto, de la evaporación) en bandas de latitud cen­ tra­das en 40 grados norte y 10 grados sur. Por otra parte, la preci­pi­tación sería mayor entre 10 y 20 gra­dos norte y en las regiones al norte de 50 grados norte y al sur de 30 grados sur. Estos cambios podrían tener profundos efectos en la distribución de los recursos mundiales de agua. Por ejemplo, en el sistema del río Co­lorado de los Estados Unidos, la cuen­ca de dre-

naje más importante está aproximadamente a 40 grados nor­te. No solamente disminuiría la lluvia en esta zona, sino que también el aumento de temperatura incrementaría la evaporación. En la actualidad se evapo­ra aproximadamente el 85 por ciento de la precipitación, y sólo el 15 por ciento va a parar al río. Con un aumen­to de varios grados Celsius en la temperatura del aire y un 10 al 15 por ciento de disminución en la precipitación, el caudal medio del Colo­rado bajaría un 50 por ciento o más. Incluso el caudal actual, regulado por grandes volúmenes de agua almacenados en embalses, es apenas suficiente para satisfacer las demandas de la agricultura de regadío. En otras partes del mundo es probable que se produjeran importantes cambios en las disponibilidades de agua superficial y subterránea. En Africa Septentrional, los caudales medios del Níger, Chari, Senegal, Volta y Nilo Azul podrían aumentar substancialmente porque sus cuencas recibirían de un 10 a un 20 por ciento más de precipitación, mientras que las temperaturas sólo aumentarían ligeramente. En muchos otros ríos el caudal podría disminuir considerablemente: el Hwang Ho en China, el Amu 63

Darya y el Syr Darya en una de las principales regiones agrícolas de la URSS, el sistema Ti­gris-Eufrates en Turquía, Siria e Irak, el Zambeze en ~ Zimbabwe y Zambia y el Sa ­­ o Francisco en Brasil. Alguna menor escorrentía y almacenamiento subterráneo se podría esperar en el río Congo en Africa, el Ródano y el Po en Europa occidental, el Danubio en Europa oriental, el Yangtze en China y el río Grande en los Estados Unidos. Muchos de esos ríos constituyen la base de extensos sistemas de regadío muy productivos, y la re­ducción prevista de sus caudales po­dría tener graves consecuencias. Al mismo tiempo, fuertes aumentos en los caudales de los ríos Mekong y Brahmaputra podrían desencadenar inundaciones desastrosas y frecuentes en amplias zonas de Tailandia, Laos, Camboya, Vietnam, India y Bangladesh.

L

os efectos en gran escala del   aumento del dióxido de carbono en la at­mósfera sobre la agricultura de se­cano, dependiente de las lluvias, se­rían complicados y más difíciles de estimar que los efectos sobre la agri-

cultura de regadío. El dióxido de carbono es un nutriente fundamental de las plantas; constituye un componente de la formación de materia orgánica por fotosíntesis. Como han puesto de manifiesto Sylvan H. Witt­wer, de la Universidad estatal de Mi­chigan, y Norman J. Rosenberg, de la Universidad de Nebraska en Lin­coln, los experimentos, tanto en el invernadero como en el campo, de­muestran que una mayor concentración de dióxido de carbono fomenta la fotosíntesis y da lugar a un crecimiento más rápido. A igualdad de otros factores, un mayor contenido de dióxido de carbono conduciría a una mayor producción de cultivos tales como arroz, trigo, alfalfa y soja. Tal vez de la misma importancia es el hecho de que algunas plantas tienden a cerrar sus estomas, o poros de sus hojas, en un ambiente de alto contenido de dióxido de carbono, con la consiguiente reducción en la transpiración de agua. De aquí que, con lluvia escasa o incierta, el maíz, la ca­ña de azúcar y el sorgo, así como los cultivos arriba mencionados, se ve­rían probablemente menos afectados por

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5. LA VARIACION CON LA LATITUD calculada para el contenido de dióxido de carbono atmosférico se da para alturas a las que la presión atmosférica es de 700 milibares (negro) y 900 milibares (color). Los puntos grises representan medidas durante varios períodos desde 1958 hasta 1979 a latitudes desde Barrow, en Alaska, al polo sur. Los datos están en partes por millón de dióxido de carbono por encima y por debajo de la concentración media anual en Mauna Loa. Los valores más altos se encuentran al norte de 40 grados de latitud norte, donde el consumo de combustibles fósiles es también el más alto.



64

la escasez de agua al aumentar el contenido de dióxido de carbono atmosférico. A altas latitudes, las temperaturas más altas inducidas por el dióxido de carbono pueden alargar el período de crecimiento, permitiendo la expansión de zonas de agricultura de secano. Una posible consecuencia del calentamiento climático que ha sido am­pliamente discutida es la desintegración de la barrera de hielo de la Antártida occidental, que muchos glaciólogos consideran inestable porque gran parte de ella está debajo del nivel del mar. El volumen de hielo por encima del nivel del mar es aproximadamente de dos millones de kilómetros cúbicos. Si todo él se fundiera, el nivel del mar ascendería cinco o seis metros, inundando muchas ciudades costeras y mucha tierra cultivable en Holanda, Bangladesh, las regiones de tierras bajas del sur de los Estados Unidos y muchos deltas de ríos densamente poblados en todo el mundo. La mitad del estado de Florida quedaría cubierta por los mares. Aun cuando tales cambios en el ma­ pa del globo puedan parecer la consecuencia potencial más dramática del cambio climático, la adaptación social y económica podría no ser muy difícil, al menos en el caso de las ciudades, si los cambios fueran suficientemente lentos. Exceptuando los monumentos históricos, las ciudades se están reconstruyendo constantemente sin precisar el estímulo de los cambios en la forma de la costa. La “vida media” de los edificios urbanos —período después del cual la mitad de los edificios erigidos en un año dado han sido derruidos o sustituidos— parece estar entre 50 y 100 años. Así pues, el carácter destructor del cambio climático dependerá fundamentalmente de la velocidad con que se produzca. cabamos de ver que pueden espe rarse importantes consecuencias cuando el contenido de dióxido de carbono en la atmósfera alcance un nivel doble del que existía a mediados del siglo xix. ¿Cuándo podría suceder esto? El espectro de respuestas probables depende de otras dos cuestiones: la futura tasa de consumo de combustibles fósiles y la futura proporción que quede en el aire del dióxido de carbono emitido como consecuencia de la actividad humana. Esta proporción se llama la fracción atmosférica. La futura duplicación del dióxido de carbono con respecto al nivel probable del siglo xix requeriría TEMAS 26

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6. TENDENCIA AL CALENTAMIENTO que puede haberse producido, al menos en parte, como consecuencia del aumen­ to en la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera. Resulta evidente en las variaciones de temperatura registradas de 1880 a 1980 (color). J. E. Hansen y sus colegas, de la nasa, compararon las observaciones con un modelo climático (negro) que supone un aumento de 2,8 grados Celsius en la temperatura media global si se duplica el contenido atmosférico

la adición de aproximadamente 500 gigatoneladas de carbono a la atmósfera, además de la cantidad ya existente en ella en 1980. Si la fracción atmosférica mantiene el valor que ha tenido en los dos últimos decenios, la cantidad de carbono que se habría de inyectar en el aire estaría entre 1000 y 1250 gigatoneladas, algo así como 200 veces las emisiones anuales durante los úl­timos años. Pero a causa del continuo aumento de la población, el ritmo mundial de uso de energía necesitará ser en el futuro mayor de lo que es ahora, a fin de mantener un suministro constante de energía a cada persona. Las poblaciones están creciendo lentamente en los países de­ sarrollados de Europa, América del Norte, Rusia y Japón, y en ellos el consumo de energía por persona se podría reducir apreciablemente mediante diversas medidas factibles de conservación de energía. Pero el 70 por ciento de los seres humanos de las naciones en desarrollo, donde las poblaciones están todavía creciendo rápidamente, necesitará mucha más

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de dióxido de carbono. Diferentes versiones del modelo te­ nían en cuenta: (a), los efectos del dióxido de carbono solamente; (b), los efectos conjuntos del dióxido de carbono y los aerosoles volcánicos: y (c), los efectos de esos factores y de una hipotética variabilidad de 0,2 % en la luminosidad del Sol. Se consideró también la capacidad de absorción de calor de la capa superficial oceánica, de varios cientos de metros de espesor.

energía por persona de la que están usando ahora, si es que van a salir de la pobreza. Incluso considerando un crecimien­ to económico moderado en los paí­ ses en vías de desarrollo, el uso mundial de energía debe probablemente au­m en­t ar en un 2 a 3 por ciento anual. Esto equivaldría a una continuación de la tendencia actual. Desde 1973, el consumo combinado de carbón, petróleo y gas natural ha estado aumentando a razón de 2,25 por ciento por año. Antes de la crisis del petróleo de 1973, la velocidad de crecimiento era de más de un 4 por ciento. Si la mayor parte de la energía continúa procediendo de combustibles fósiles y las contribuciones netas de la biosfera son pequeñas, las emisio­n es de dióxido de carbono a la atmósfera en el año 2050 podrían ser de 20 a 40 gigatoneladas por año. A me­d ia­d os del siglo xxi , la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera tendría un valor doble del que poseía a mediados del siglo pasado.

C

omo hay otras fuentes de energía  que pueden sustituir parcialmente (y quizás algún día completamente) a los combustibles fósiles, sólo se pueden hacer conjeturas plausibles acerca de la cantidad de combustibles fósiles que se consumirá en un futuro próximo. Pero la situación actual de consumo de combustibles fósiles, en la cual casi dos tercios de la producción de dióxido de carbono proviene del petróleo y del gas natural, es se­guro que no puede continuar mucho tiempo porque las existencias aprovechables de tales combustibles son limitadas. Con las proporciones actuales de combustibles y de velocidad de crecimiento de su consumo, la mayor parte del petróleo y del gas natural estará agotada hacia 2050, mientras que quedará del 90 al 95 por ciento del carbón explotable. El problema del dióxido de carbono guarda, pues, una estrecha relación con el futuro consumo de carbón. Casi el 90 por ciento del carbón explotable está en la Unión Soviética, China y los Estados Unidos. Por tan65

to, sólo esos tres países pueden desempeñar un papel decisivo en cualquier futuro incremento en la cantidad de dióxido de carbono atmosférico. Los Estados Unidos tienen sistemas de explotación de minas y transporte más avanzados que los otros dos países; quiere ello decir que, durante los decenios venideros, la principal responsabilidad sobre lo que se haga con el carbón recaerá probablemente sobre los Estados Unidos. En cuanto a la fracción de dióxido de carbono que permanece en la at­ mósfera, con el tiempo debería ser posible hacer estimas útiles mediante modelos analíticos del ciclo del carbono y de la circulación oceánica. Hay acuerdo general sobre el hecho de que la deforestación ha contribuido, en una magnitud bastante grande, al aumento de dióxido de carbono en la atmósfera. La razón es que los bosques incorporan de 10 a 20 veces más carbono por unidad de superficie que las tierras cultivadas o los pastizales. Por otra parte, la invasión por bosques de tierra de cultivo abandonadas, la repoblación forestal deliberada y la silvicultura mejorada que se practican en China, Europa y Norteamérica deben compensar en cier-

to grado la pérdida de bosques en otras partes. La vigilancia mundial directa de la biomasa viviente y del contenido de materia orgánica de los suelos por medio de imágenes de satélites combinadas con exploraciones desde el suelo debería en principio proporcio­nar datos sobre las variaciones de esas magnitudes causadas por la ac­ti­vidad humana. En esa clase de es­tu­dios están empeñados George M. Wood­well y sus colaboradores en el Labo­ratorio de Biología Marina en Woods Hole, pero la evaluación de los datos ha resultado ser extraordinariamente difícil. La cantidad de carbono liberada anualmente por deforestación ronda, verosímilmente, entre una y dos gigatoneladas.

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e los limitados datos disponibles  se puede llegar a la conclusión de que en los dos últimos decenios, entre el 40 y el 50 por ciento del dióxido de carbono producido por actividades humanas ha permanecido en el aire. Pero no es seguro que la fracción atmosférica se mantenga constante en el futuro. Hay diversos factores que influyen en el valor de es­ta fracción. El factor de amortigua­ción

debe hacerse mayor a medida que el dióxido de carbono atmosférico aumenta, y esto reducirá la velocidad a la cual el carbono se transfiere del aire al océano. Por otra parte, si disminuye el ritmo de emisiones de carbono, como lo ha hecho en los últimos años, habrá más tiempo para que los océanos absorban una cantidad dada de dióxido de carbono y, consecuentemente, puede dispersarse más gas en las capas oceánicas profundas. Es probable que la velocidad a la cual se están talando bosques en beneficio de la agricultura decrezca en los próximos años al acercarse a los límites de la tierra cultivable y al obtenerse mejores cosechas de la tierra ya en cultivo mediante técnicas más perfeccionadas. Al mismo tiempo, el aumento del dióxido de carbono at­ mosférico puede producir un aumento en la fotosíntesis y, por ende, en la cantidad de biomasa, al menos en algunas regiones. La combinación de factores podría dar por resultado un flujo neto de carbono de la atmósfera a la biosfera. En 1977, Walter H. Munk y el autor construyeron un modelo bastante primitivo que pretende to­ mar en cuenta todos esos factores. Nuestros cálculos indican que la frac-

90 N

60

LATITUD

30

0

30

60

S 90 0 4 8 12 16 20 –25 CAMBIO EN LA TEMPERATURA (GRADOS CELSIUS)

7. EFECTOS CLIMATICOS de un aumento en la cantidad de dióxido de carbono atmosférico hasta cuantías comprendidas entre 560 y 680 partes por millón (casi el doble del nivel de hace 100 años), estudiados por Hermann Flohn, de la Universidad de Bonn. Las gráficas muestran las variaciones de temperatura



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0

25 50 75 CAMBIO EN LA PRECIPITACION (PORCENTAJE)

100

(izquierda) y de precipitación (derecha) en función de la latitud. Flohn supuso que un calentamiento global fundiría el hielo en el océano Artico durante el verano, pero dejaría una cantidad importante de hielo en el continente antártico. Las tres curvas de cada grupo reflejan el dominio de posibilidades.

TEMAS 26

8. ANTARTIDA OCCIDENTAL: tierras y hielos al oeste del meri­ diano cero hasta el meridiano 180 grados. Es un foco de preocupación por la posibilidad de que un calentamiento global, resultante de un aumento de la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera, fundiera la capa de hielo. Parte del hielo continental se apoya sobre un fondo rocoso que está por encima del nivel del mar,

ción de dióxido de carbono procedente de actividades humanas que permanece en el aire se mantendrá casi constante, oscilando su valor entre el 40 y el 50 por ciento, hasta que se pase el máximo de velocidad de consumo de combustibles fósiles. Este máximo deberá alcanzarse en los umbrales del siglo xxii. En resumen, el problema del dióxido de carbono está oscurecido por muchas incógnitas e incertidumbres. En

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y parte de él sobre rocas que están bajo el nivel del mar. La mayor parte del hielo en las barreras de Ross y de Filchner-Ronne está flotando, pero está anclado aquí y allá por accidentes del fondo submarino que se elevan lo suficiente para tocar la base de los hielos. La fusión del hielo que está por encima del nivel del mar podría elevar el nivel de los océanos hasta seis metros.

verdad los únicos datos disponibles son las medidas reales de CO2 atmosférico: las series de veinte años de Mauna Loa y del polo sur y algunas cifras bastante fidedignas de las Naciones Unidas sobre el consumo anual de combustibles fósiles en los países desarrollados. Estos datos, sin embargo, son suficientes para sugerir que deben tomarse medidas para obtener más pruebas y considerar las consecuencias de un aumento con­

tinuado del dióxido de carbono at­ mosférico. La experiencia ha demostrado que el proyecto y construcción de obras hidráulicas para la conservación del agua en las cuencas de ríos importantes puede durar varios decenios. No es demasiado pronto para empezar a pensar de qué forma la utilización programada del agua podría atenuar los efectos potenciales de los cambios climáticos o incluso apro­vecharlos. 67

Varias medidas acuden al pensamiento: (1) Cambios en la le­gislación que permitieran el tras­va­se de aguas de una cuenca hidro­gráfica a otra, por ejemplo del río Columbia al Colorado; (2) mejorar la eficacia del uso del agua para la irriga­ción; (3) conservación de las aguas residuales y de la cantidad sumi­nistrada a los municipios; (4) limita­ción del tamaño de las zonas dedicadas a regadío; (5) aumento de las cosechas por unidad de volumen de agua em­pleada; y (6), intensificación del rellenado de los acuíferos. La investigación moderna sobre agricultura intensiva es fácilmente adaptable a diferentes condiciones climáticas. Rosenberg ha citado el ejemplo del trigo rojo de invierno, que se cultiva desde Dakota del Norte hasta el norte de Texas en regiones con amplias variaciones de temperatura y precipitación. Hace algunos decenios, se cosechaba sólo en Ne­braska oriental. Se podrían hacer esfuerzos comparables para averiguar qué clases de cultivos podrían crecer mejor en regiones donde sean posibles cambios climáticos como consecuencia del aumento de dióxido de carbono en la atmósfera.

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as indicaciones de los corales fó  siles revelan que el nivel del mar fue aproximadamente seis metros más alto durante el último período interglacial (hace unos 120.000 años) de lo que es ahora. Los arrecifes de coral que se formaron durante el pe­ríodo de aguas altas quedaron abandonados por la ulterior retirada de aquéllas, dejando plataformas fósiles. La subida transitoria del nivel del mar pudo haber sido producida por la fusión de la capa de hielo de la Antártida occidental. La perforación de la actual capa de hielo podría proporcionar información útil. Podría esperarse hallar una discontinuidad en los depósitos de hielo anuales a una profundidad correspondiente a un tiempo de aproximadamente 120.000 años atrás. La naturaleza de la discontinuidad podría servir de punto de referencia para conocer la sucesión de acontecimientos. Si la capa de hielo se desintegró en el último período interglacial, sería un problema de investigación de gran importancia determinar a qué velocidad se destruyó. En la actualidad, las barreras de hielo de la Antártida occidental están desprendiendo enormes témpanos a una velocidad que corresponde a un mo­vimiento hacia el mar de aproximadamente un kilómetro por año. A lo largo de 1200 ki-



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lómetros de costa de hielo, cada año se están depositando en el mar unos 500 kilómetros cúbicos de hielo. A igualdad de otros factores, el resultado sería un aumento de 1,5 milímetros por año en el nivel del mar, lo que es un hecho observado en los promedios globales anuales del nivel del mar obtenidos a partir de mareógrafos. Terrence J. Hughes, George H. Den­ ton y James L. Fastook, de la Uni­ versidad de Maine en Orono, y John H. Mercer, de la Universidad de Ohio, han construido modelos que indican que el movimiento de las barreras de hielo de la Antártida occidental podría acelerarse hasta 20 kilómetros por año, elevando el nivel del mar hasta 3 centímetros por año o unos tres metros por siglo. Tal subida tendría serias repercusiones en muchas regiones costeras. Muchos glaciólogos creen que es improbable una velocidad tan alta, pero iten que es posible. El movimiento de las barreras de hielo podría vigilarse mediante observaciones por satélites.

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as sociedades han acumulado mu  cha experiencia para reaccionar frente a catástrofes naturales a corto plazo: episodios tales como huracanes, inundaciones, sequías, erupciones volcánicas, terremotos e incendios forestales. Pero los cambios que pueden producirse como resultado del aumento de la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera no serán episodios, sino variaciones ambientales lentas, difusas y omnipresentes. Serán imperceptibles, para la mayoría de la gente, de un año a otro a causa del pequeño incremento anual de la variación climática. Sería prudente empezar a pensar ya desde ahora cuáles podrían ser los cambios y cómo podría la humanidad evitar o amortiguar de la mejor manera los efectos desfavorables.

BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTARIA On the Distribution of Climate Change Resulting from an Increase in CO2 Content of the Atmosphere. Syukuro Manabe y Richard T. Wetherald en Journal of the Atmospheric Sciences, vol. 37, n.o 1, págs. 99-118; enero, 1980. M ajor C limatic E vents associated with a Prolonged CO2-Induced Warming. Hermann Flohn. Institute for Energy Analysis, Oak Ridge Associated Universities; octubre, 1981.

TEMAS 26

Tendencias hacia el calentamiento global

Philip D. Jones y Tom M. L. Wigley

El análisis de registros continentales y marítimos confirma que nuestro planeta se ha calentado medio grado Celsius en los últimos cien años. A pesar de ello, las tendencias hacia el calentamiento futuro siguen siendo inciertas

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os datos meteorológicos regis trados durante los últimos cien  años indican que el mundo se está calentando. ¿Realmente es así? Hay muchos factores, que van desde las variaciones en los modelos de termómetros hasta el crecimiento de “islas térmicas urbanas”, que pueden falsear los datos y hacer aparecer una tendencia espuria al calentamiento global. Aunque las temperaturas hayan aumentado en dicho período, ¿hay mo­tivo para creer que continuará el calentamiento? Los modelos informáticos predicen que los gases capaces de re­tener calor que se han lanzado a la atmósfera durante los últimos doscientos años harán que la temperatura media mundial suba entre uno y cuatro grados Celsius en los próximos 50 a 75 años. Tales modelos, sin embargo, son simplificaciones bastante toscas de la miríada de complicados procesos que se desarrollan en la atmósfera y en los océanos; no pueden demostrar que las emisiones de gases de invernadero vayan a alterar apreciablemente el clima terrestre. Hemos terminado hace poco un análisis de las tendencias de la tempera­tura global en el que se han corregi­do sistemáticamente los datos, tanto de las estaciones continentales como de las observaciones marítimas, pa­r a eliminar posibles fuentes de error. Es­te trabajo, que nos ha llevado 10 años, muestra de manera concluyente que el clima mundial, aunque resulta muy variable durante períodos de diez años e incluso menores, se ha he­cho generalmente más cálido durante los últimos cien años. La tendencia al aumento de la temperatura se in­t errumpió durante una breve temporada de enfriamiento, desde 1940 hasta 1970 aproximada

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mente; de en­tonces acá ha reemprendido la subida y no muestra signos de parar. Las causas del calentamiento global son menos patentes que el propio calentamiento. Aunque el observado concuerda con el efecto de invernadero, otros factores, que van desde las erupciones volcánicas hasta las co­rrientes oceánicas, influyen sobre el clima y lo enmascaran. Los datos que se obtengan en los próximos diez a veinte años (durante los cuales se pre­dice que el calentamiento se intensificará substancialmente) pueden aclarar algunas de esas ambigüedades. Los registros históricos de temperaturas son cruciales para determinar en qué cuantía se han calentado los hemisferios norte y sur desde que la revolución industrial desencadenó un enorme aumento en los niveles atmosféricos de dióxido de carbono y otros gases de invernadero. Por desgracia, tales registros son difíciles de obtener. Hoy día, las mediciones globales de temperatura se ob­tienen por medio del Sistema Mundial de Vi­g i­l ancia Meteorológica, red global cooperativa de los servicios meteorológicos nacionales. Las observaciones de los siglos precedentes se hacían sobre todo por investigadores aislados que trabajaban sin coordinación. Hace unos diez años, a la vista de la creciente preocupación por el clima global, los autores y sus colaboradores, de la Unidad de Investigación Cli­mática de la Universidad de Anglia Oriental, iniciaron un proyecto para recopilar y analizar, de una vez por todas, los registros históricos de temperatura disponibles. En este esfuerzo contamos con el patrocinio del De­partamento de Energía de los EE.UU. y la colaboración de Raymond S. Bra­dley, de la Universidad de Massa­chusetts en Amherst, y de

Henry F. Diaz, del Laboratorio de Recursos Ambientales de la i­ nistración Nacional Oceánica y Atmos­ férica (NOAA).

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a tarea no era fácil. De los inves tigadores que establecieron redes de observación meteorológica sistemática en los siglos xviii y xix, muy pocos podrían haber previsto cuán importantes serían sus datos para ayudar a las generaciones siguien­tes a desvelar los misterios del cambio climá­tico. No debe sorprender que los datos que nos legaron fueran es­casos y, con frecuencia, incompletos y discrepantes. A pesar de ello, por la vía de cuantificar primero las incer­tidum­ bres de los datos para eliminar­las luego, hemos logrado compilar un cuadro bastante ajustado de lo que le ha sucedido al clima de la Tierra en los aproximadamente 300 años transcurridos desde que se iniciaron las observaciones me­teorológicas instrumentales. Los primeros registros resultan hoy de escasa utilidad, ya que se limitan a Europa occidental. Además, los más antiguos se han perdido en su ma­yoría, o han sobrevivido sólo en forma de resúmenes. Todavía se ha­brían perdido muchos más si no hu­biera sido por los esfuerzos de Wilhelm Heinrich Dove, meteorólogo alemán que recogió cuantos datos pudo, sobre todo por correspondencia. Las compilaciones de Dove son muy importantes; los primeros análisis de sus datos se adelantaron mucho a su tiempo, pero hoy ofrecen un valor limitado, al no tener en cuenta los interio­ res de Africa, Asia, América del Sur y Australia. Desde el año 1850, las or­ganizaciones meteorológicas nacionales han realizado un esfuerzo concertado para recoger y archivar datos 69

de temperatura; los registros de temperatura compilados desde entonces son, pues, mucho más completos. Poco a poco se fueron estableciendo estaciones de observación por el resto del mundo; hacia fines del decenio de 1950, la red había llegado incluso a la Antártida. (Hay unas cuantas pausas notables en este crecimiento: por ejemplo, la congelación del mercurio imposibilitó las primeras mediciones en las regiones septentrionales de la Unión Soviética y Canadá.) Los intentos recientes por determinar la marcha de la temperatura global datan de hace una treintena de años. Había, al principio, una li­mitación seria: el escaso número de observatorios —unos centenares— cuyos datos se habían publicado. Nuestra búsqueda dio como resultado más de 3000 conjuntos de registros, muchos de ellos inéditos, que pudieron analizarse. Una vez en posesión de una lista extensa, procedimos a reducirla. El requisito esencial era la homogeneidad: los registros de temperatura habían de reflejar sólo las variaciones de un día para otro y los cambios a largo plazo en el clima. Fluc­tua­ciones atribuibles a otras causas (como la reinstalación en otro lugar de una estación de medida de temperatura, cálculos discordantes de temperatura media mensual, cambios de instrumentación, de horas de observación o de condiciones locales) pueden condicionar decisivamente la fiabilidad de los datos. Los efectos ambientales son la fuente de heterogeneidad más perjudicial, ya que pueden introducir un sesgo sistemático y no sólo reducir la exactitud de conjunto. El crecimiento de los pueblos y ciudades, por ejemplo, provoca islas térmicas urbanas, que suelen hacer aumentar las temperaturas medidas en las estaciones próximas. Para comprobar la homogeneidad, comparamos los registros de cada es­tación con los de estaciones situadas desde algunas decenas hasta algunas centenas de kilómetros de distancia. Los saltos o tendencias de las temperaturas registradas en una estación que no se reflejan en las otras suelen ser señales de heterogeneidad. El proceso de homogeneización da buenos resultados, salvo en aquellas regiones donde la estación más cercana está a más de varios cientos de kilómetros o cuando todas las estaciones se ven afectadas por factores afines, como tasas similares de crecimiento urbano. De acuerdo con esas comparaciones, aceptamos los datos de algunas esta

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ciones, ajustamos las discon­ti­nui­dades que aparecían en otras su­mando o restando factores de co­rre­cción apropiados y desestimamos alrededor del 10 por ciento porque no se podían corregir de manera fidedigna. También descartamos algunas estaciones cuyos registros de temperatura acababan antes de 1950. El resultado fue una base de datos que contenía 1584 estaciones en el hemisferio norte (de 2666 registros iniciales) y 293 en el hemisferio sur (partiendo de 610). Con estos datos calculamos tempe­ raturas medias regionales y hemisfé­ ricas. La tarea no es tan sencilla como pueda parecer. Una importante fuente de error yace en el relevo de las estacio­ nes; con el tiempo, se abren unas y se cierran otras. Si estaciones situadas en puntos más cálidos (valles) sustituyen a otras en puntos más fríos (laderas de colinas), por ejemplo, el resultado será una tendencia espuria al calentamiento. Para eliminar tales tendencias es­purias, lo más sencillo es expresar las temperaturas de todas las estaciones en términos de sus desviaciones

respecto a sus temperaturas medias durante un período de referencia (1950 a 1970), del que disponemos de datos globales fidedignos. (Estimamos los promedios de las estaciones que no tenían registros en el período de referencia mediante los extraídos de las estaciones vecinas.) Después, procesamos los datos de las estaciones para dar promedios de área, o temperaturas medias en ca­­da punto de una rejilla de cinco gra­dos de latitud por 10 grados de lon­gi­­­tud (aproximadamente 550 por 1100 ki­­ló­ metros en el ecuador). Algunas áreas contenían muchas estaciones, cuyos datos se promediaron para dar el va­lor en un punto de la rejilla; en otras, el promedio se basaba en una sola es­tación. A partir de esos valores ob­tu­ vimos finalmente las temperaturas medias para cada hemisferio. (Este mé­todo elimina el sesgo del promedio hemisférico hacia las regiones donde existen muchas estaciones de medición de la temperatura.) Nuestros cálculos produjeron dos resultados inmediatos: primero, esta­ba claro que el clima global varía

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considerablemente de un año a otro; y segundo, se confirmaba que la Tierra ha experimentado una tendencia al calentamiento global de medio grado desde fines del siglo xix.

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ese a todos nuestros esfuerzos por  asegurar que los registros que analizamos fueran homogéneos, subsiste cierto número de preguntas en torno a su grado de fiabilidad. ¿Son los promedios anteriores, compilados a partir de un conjunto de estaciones mucho menor, comparables con los de tiempos más recientes? ¿Podemos estar se­guros de haber eliminado el sesgo asociado al calentamiento ur­bano? Y, por último, ¿hasta qué punto las temperaturas de estaciones situadas en tierra firme representan el clima de un planeta cubierto en sus dos tercios por agua? Para determinar si la escasa densidad de los registros antiguos mermaba la fiabilidad de los promedios del siglo xix, compilamos promedios revisados para un subconjunto de estaciones meteorológicas. Estos promedios imitaban la menor densidad de estaciones

típica del siglo xix. El valor de las discrepancias entre los promedios del subconjunto y las verdaderas cifras implicaba que las estimas de temperatura para los años anteriores a 1880 poseían una exactitud que no es más que la mitad de las ob­tenidas a partir de 1920. Los mismos datos muestran, por el contrario, que las estimas de temperaturas medias en el curso de un decenio —que revisten mayor importancia a la hora de establecer la tendencia a largo plazo— son muy fidedignas. Hay datos suficientes para fijar el promedio de un decenio con un error de 0,1 grado Cel­sius desde el decenio de 1850 en adelante en el hemisferio norte y desde el de 1880 en el austral. Para someter a criba nuestros mé­t odos de eliminación del sesgo debi­do al efecto de isla térmica urbana, comprobamos luego nuestros prome­ dios anuales para la totalidad de los EE.UU. con los calculados por Thomas R. Karl, del Centro Nacional de Datos Climáticos de Asheville, Carolina del Norte, quien usó datos procedentes sobre todo de zonas rurales. Los nues-

tros muestran sólo alrededor de una décima de grado Celsius de calentamiento más que los de Karl; resulta claro, pues, que nuestro filtrado se ha dejado sentir en la eliminación del sesgo urbano. Aunque la décima de grado Celsius restante podría representar un ligero sesgo instado por dicho efecto, podría también estar ligada a otros factores. La comparación de nuestros datos con registros rurales de la Unión Soviética, China oriental y Australia oriental muestra sólo un exceso de calentamiento de entre cero y 0,05 grados Celsius por siglo, lo que indica que otros factores distintos del sesgo urbano podrían ser la causa de al menos parte de las diferencias entre los promedios de Karl y los nuestros.

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as medidas de temperatura a las  que nos hemos venido refiriendo se tomaron todas en tierra firme, que cubre sólo un tercio aproximadamente de la superficie terrestre. Pero hay razones para creer que los datos de tierra firme ofrecen una buena estima de las fluctuaciones de la temperatura hemisférica, al menos durante pe­ríodos de decenios y siglos. Las ca­pas superiores de los océanos tienen una capacidad calorífica mucho mayor que la de la atmósfera o la de la delgada capa de corteza terrestre que partici­pa en los cambios de tempera­tura en el curso de un siglo o me­nos; podría esperarse por ello que las variaciones de temperatura en tierra firme reflejaran, con notable aproximación, las variaciones de temperatura sobre los océanos. Dado que los vientos que soplan entre ambos aseguran un buen intercambio térmico entre esas dos partes del globo, cualquier diferencia debería desaparecer prestamente. CAMBIO DE TEMPERATURA

–1,5 –1 –0,5

0

0,5

1

1,5

2

GRADOS CELSIUS DATOS INSUFICIENTES

1. TENDENCIAS AL CALENTAMIENTO y su variación de una región a otra, a tenor de los datos recopilados desde 1967 hasta 1986. Lo mismo en el hemisferio septentrional (izquierda) que en el austral (derecha), la mayoría de las regiones se han calentado, algunas notablemente, pero otras —especialmente en la parte norte de los océanos Atlántico y Pacífico— experimentaron un enfriamiento. Si las predicciones son correctas, el calentamiento global se acelerará.



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2. LA TRANSFORMACION DEL PAISAJE afecta a las lecturas de temperatura hasta producir tendencias falseadas. En el siglo xix (izquierda), la mayoría de las ciudades eran pequeñas y causaban, por tanto, un escaso efecto sobre el

De hecho, el señalado paralelismo entre las temperaturas continentales y marítimas ofrece la oportunidad de comprobar y reforzar la confianza que pongamos en las estimas del ca­lentamiento basadas sólo en registros procedentes de tierra firme. En relación con esto, el mundo climatológico está en deuda con un capitán de navío de la Armada de los EE.UU., Matthew Fontaine Maury. Los esfuerzos pioneros que realizó en los decenios de 1830 y 1840 ayudaron a formular las normas seguidas por los buques en sus observaciones meteorológicas en el mar, y en las que se incluye la medición de la temperatura del aire y del agua. Resultado en buena parte de su trabajo, se firmó en Bruselas, en 1853, un acuerdo internacional para tomar, difundir e intercambiar observaciones meteorológicas marítimas. Desde entonces, las diversas na­c iones marítimas —los EE.UU., Gran Bretaña, Francia y otras— han archivado los cuadernos de bitácora que contienen observaciones meteorológicas sobre el mar. Durante los últimos 20 años, la información de esos cuadernos (que supone unos 80 millones de observaciones, sólo por lo que se refiere a la temperatura del agua del mar) se ha transferido a dos bancos informáticos, el Conjunto Com­pleto de Datos Océano-Atmósfera, compilado por la noaa y otros organismos de los EE.UU., y una compilación se­p arada realizada por la Oficina Me­teorológica Británica.

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clima de las regiones circundantes. Hoy (derecha), las islas térmicas urbanas ejercen un impacto directo sobre el clima, elevando las temperaturas en las estaciones meteorológicas próximas. La reinstalación de estaciones urbanas en

Al igual que los continentales, los registros marinos deben ajustarse para tener en cuenta los cambios de las técnicas de medida y otros efectos. Antes del decenio de 1940, las temperaturas de la superficie del mar se tomaban lanzando un balde por la borda, izándolo a cubierta con agua del mar y esperando unos minutos para que el termómetro se atemperara antes de leer y anotar la temperatura del agua. Pero desde 1940, la mayoría de las mediciones de temperatura de la superficie del agua se toman en los conductos de entrada de agua del mar para la refrigeración de las máquinas del buque. Aunque hoy en día aún se hacen muchas medidas con el balde y antes de 1940 se hacían ya algunas en las conducciones de entrada, el cambio de técnica fue bastante brusco.

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os estudios comparativos nos dicen  que las medidas en los conductos de entrada superan, en 0,3 a 0,7 gra­ dos Celsius, las tomadas con balde de lona sin aislar; el incremento es del orden del calentamiento observado en los registros. Es, pues, obligado corregir esta heterogeneidad. Ahora bien, los cuadernos de bitácora no comenzaron a especificar si las me­didas se tomaban con balde o en el conducto de entrada hasta los años setenta; por eso las correcciones resultan algo problemáticas. Agréguese que no todas las medidas con balde son iguales. Los baldes mojados se enfrían por evaporación

al izarlos hasta cubierta. La cuantía precisa del enfriamiento depende de las condiciones meteorológicas y de las cualidades aislantes del balde. En un intento de normalización de las lecturas de temperatura, el convenio de Bruselas de 1853 especificaba el uso de baldes de ma­dera, cuyas cualidades aislantes son buenas, pero las flotas del siglo xix continuaron usando baldes de lona, zinc y otros materiales. Durante el período de 1900 a 1940, la mayoría de los buques llevaban baldes de lona, que son malos aislantes y permiten que el agua del mar se enfríe aprecia­blemente en el intervalo entre la toma de la muestra y la medida. Los baldes usados desde la Segunda Guerra Mundial son de plástico y adecuadamente aislados; sus lecturas concuerdan con las medidas en los conductos de entrada. Las mediciones de la temperatura del aire sobre el mar han de vencer también, cabía esperarlo, los problemas de homogeneidad. El más crítico es el causado por el aumento del ta­maño medio de los barcos a lo largo del tiempo, con el incremento correspondiente de la altura de la cubierta (y, por tanto, del termómetro) sobre el nivel del mar. La temperatura del aire suele decrecer apreciablemente con la altura; tal aumento de altura produciría una falsa tendencia al enfriamiento. Además, es casi imposible saber si los termómetros de un buque estaban directamente sometidos a los rayos solares o colocados TEMAS 26

aeropuertos alejados puede generar tendencias manifiestas en dirección contraria. El grado de fiabilidad de los datos oceánicos ha cambiado también con el tiempo. A medida que los buques han aumentado de tamaño, las lecturas

cerca de estructuras calientes, causas ambas que producirían lecturas anormalmente altas. Los registros obtenidos durante la Segunda Guerra Mundial proporcionan ejemplos clásicos de causas diversas de heterogeneidad. En ese lapso, la mayoría de los termómetros se trasladaron a los puentes, donde se podían tomar las lecturas con mayor seguridad (pero donde las estructuras calientes provocaban, a su vez, la subida de la temperatura del aire). Además, la mayoría de los registros se realizaba durante el día, prohibido como esta­ba encender de noche la luz para leer el termómetro. A ello se debe que las temperaturas tomadas durante la guerra sean, sistemáticamente, un grado más altas que en los años precedentes o subsiguientes. Al principio de nuestro análisis, corregíamos los datos marinos compa­ rando los tomados cerca de las costas con observaciones hechas en tierra firme (islas y playas). Atribuimos las diferencias entre temperaturas con­ tinentales y marítimas a las heterogeneidades de las mediciones marítimas, y dedujimos factores de corrección promediando esas discrepancias para muchas regiones. Este enfoque presupone la homogeneidad de los da­tos continentales, lo que no impide que las correcciones suministradas sean muy coherentes. La técnica de prome­diado que requiere, sin embargo, limita su uso a datos medios anuales hemisféricos; no sirve para

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de temperatura del aire se han ido tomando a distancias cada vez mayores de la superficie del océano (donde el aire es más cálido), creando así una falsa tendencia al enfriamiento.

promedios locales o escalas de tiempo mensuales.

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emos adoptado una técnica de  corrección mejor, desarrollada por Chris K. Folland y David E. Par­ ker, de la Oficina Meteorológica Bri­ tánica, que afina las mediciones más antiguas teniendo en cuenta el enfriamiento por evaporación de los baldes. La cuantía del enfriamiento de­pende de dos factores: las condiciones meteorológicas y el tiempo de exposición desde que se iza el balde sobre cubierta hasta que se mide la temperatura del agua. Mientras que las condiciones meteorológicas dependen de la época del año y del lugar donde se realiza la medida, la exposición, desconocida por lo común, debe estimarse a través de los propios datos. Para ello, expresamos la temperatura de la superficie del mar en un mes dado en términos de su diferencia con respecto al promedio de ese mes en el período de referencia 1950-1979. Como los ciclos estacionales de temperatura oceánica han permanecido relativamente estables durante los últimos 100 años, las desviaciones no deberían mostrar variación discernible invierno-verano: por ejemplo, la diferencia entre la temperatura de diciembre de 1890 y el promedio para diciembre en el período de referencia no debería ser más alta ni más baja que la diferencia entre las temperaturas de junio de 1890 y el promedio de junio para el período de referencia. Cualquier pauta

estacional que aparezca en los datos ha de atribuirse a los baldes, que se enfrían en cuantía dependiente de la época del año. Por consiguiente, y a tenor de la diferencia estacional que aparezca, podemos estimar un tiempo de exposición y corregir de acuerdo con él todos los datos de baldes. Las correcciones deducidas de los datos de tierra firme y de los modelos de enfriamiento concuerdan muy bien durante el período de 1900 a 1940, en que casi todos los buques usaban baldes de lona. La concordancia es también buena para el siglo xix, si se su­pone que la mayoría de las muestras se tomaron con baldes de madera. Pero si aceptamos que se usaron baldes de lona, los promedios hemisféricos de los datos marítimos son sistemáticamente 0,2 grados Celsius más altos que los conti­nentales. A pesar de todo, las comparaciones generales de ambos tipos de datos muestran un notable paralelismo. Incluso a escala de tiempo anual, los promedios hemisféricos sobre continentes y océanos están notoriamente correlacionados; para fluctuaciones de período más largo, concuerdan casi por completo. Las incertidumbres re­manentes deben atribuirse a insuficiente cobertura global. En algunas regiones, sobre todo en los océanos meridionales, las medidas son escasas incluso hoy en día. Los resultados de recientes exploraciones con satélites indican, sin embargo, que la cobertura incompleta no es un problema grave. 73

Roy W. Spencer, de la noaa, y John R. Christy, de la Universidad de Alabama, han presentado estimas de temperatura a partir de datos de satélites para el período de 1979 a 1988 que se ajustan muy estrechamente a nuestras series continentales y marítimas combinadas. Tras nuestros diez años de localizar registros de temperatura y depurarlos de fuentes potenciales de error, podemos afirmar que las temperaturas globales han subido durante los últimos cien años. Pero subsisten muchas preguntas: ¿Cuál es la intensidad de la tendencia al calentamiento? ¿Dónde reside su causa? ¿Tiene que ver con el efecto de invernadero? Y, si es así, ¿por qué se interrumpió con un período de enfriamiento? ¿Hasta qué punto resulta significativo que 1987 y 1988 fueran los dos años más cálidos nunca registrados? La respuesta definitiva a la mayoría de esas preguntas sólo se obtendrá recogiendo datos adicionales durante decenios. Pero, aun sin tales datos, los actuales modelos climáticos pueden arrojar alguna luz. El cambio climático está determinado por factores internos y externos; citemos, entre los primeros, las variaciones del albedo planetario

(resultantes de las variaciones naturales de cobertura nubosa o características de la superficie) y de los modos de la circulación atmosférica u oceánica. Los modos de circulación atmosférica determinan los flujos horizontales y verticales de calor a través de la atmósfera; por ello, influyen sobre la manera en que el calor se toma de las masas continentales y oceánicas o se cede a ellas. Por su parte, las configu­raciones de la circulación oceánica influyen bastante sobre la temperatura en la parte baja de la atmósfe­ra y sobre las tasas de intercambio de calor entre ésta y los océanos. Las fluctuaciones de ambos modos pueden originar fluctuaciones de la temperatura a largo plazo. Entre los factores externos que afectan al clima los hay naturales, así los cambios de la luminosidad solar, y otros que pueden ser tanto naturales como artificiales. Los cambios en la fracción de radiación de onda corta que llega a la troposfera (la porción de la atmósfera donde se producen los fenómenos del tiempo) pueden ser el resultado de un incremento de las emisiones industriales o de la inyección natural de polvo y sulfatos en la estratosfera por erupciones volcánicas, o de ambas cosas

3. LAS TEMPERATURAS DE LA SUPERFICIE DEL MAR deben corregirse ateniéndonos a la técnica de medición. Antes de 1940, las lecturas se tomaban izando agua a la cubierta en un balde (izquierda). Desde entonces, los termóme-



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a la vez. Las emisiones industriales también intervienen indirectamente en el clima alterando el albedo de las nubes. Por lo demás, las crecientes concentraciones de gases de invernadero pueden afectarlo al modificar la absorción de la radiación saliente de onda larga por la troposfera.

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a mayoría de las variaciones cli máticas interanuales provienen de factores internos relacionados con la circulación atmosférica. A escalas de tiempo más largas —entre dos y ocho años—, se deben a variaciones en la circulación vertical de los océa­ nos y en las temperaturas de la superficie del mar. Por ejemplo, los fenómenos de El Niño/Oscilación del Sur (un colapso de la situación dominan­te de vientos del este en superficie, vientos del oeste a grandes alturas y afloramiento de agua fría en el Pa­cífico oriental) conducen a un aumento mundial del número de bo­rrascas y a un descenso transitorio de la temperatura media mundial. De hecho, la tendencia al calentamiento de fi­nes del decenio de 1980 se aprecia con mayor claridad cuando se corrige el efecto de El Niño; 1989 se convierte en el año más cálido registrado; 1988

tros se han instalado en las conducciones de entrada de agua para refrigeración de las máquinas. Como el agua se enfría por evaporación, las lecturas del balde pueden ser inferiores en hasta 0,7 oC.

TEMAS 26



EL CLIMA

0,4 HEMISFERIO NORTE 0,2 ANUAL 0

–0,2 PROMEDIO DE 10 AÑOS

–0,4

–0,6 0,4 HEMISFERIO SUR 0,2 GRADOS CELSIUS

y 1987 son, respectivamente, el se­gundo y el tercero. Puede esperarse también que se produzca una notable variación climática en escalas de tiempo de decenios, o más largas, en virtud de la gran inercia térmica de los océanos, que interac­túa con las fluctuaciones de perío­do cor­to y acentúa las de escalas de tiempo mayores. Para calcular el efecto de la inercia térmica se impone, a un modelo climático apropiado, un ruido aleatorio que simule las variaciones de alta frecuencia (de un año a otro) observadas en la temperatura media global. Resulta así que, durante cien años, las variaciones de baja frecuencia pueden llegar a 0,2 o 0,3 grados Celsius. En otras palabras, tal vez el 50 por ciento de la tendencia al calentamiento observada en este siglo puede atribuirse a fluctuaciones naturales internas. Pero una interpretación también plausible de los datos podría ser la de que un calentamiento mucho mayor, quizá de 0,7 a 0,8 grados Celsius, se ha compensado, en parte, con una fluctuación interna de enfriamiento generada de forma natural. El clima terrestre responde también a diversos factores externos, uno de los cuales es la variación solar. Recientes observaciones mediante satélite han confirmado que la emisión del Sol fluctúa en torno a un 0,1 por ciento en concordancia con el ciclo de 11 años de las manchas solares, lo que representa una variación de unos 0,24 watt por metro cuadrado en la radiación que incide sobre la alta atmósfera. Si el sistema climático pudiera responder inmediatamente a los cambios de la emisión solar, el planeta se calentaría (o enfriaría) entre 0,08 y 0,24 grados Celsius en el curso del ciclo de las manchas solares, La inercia térmica de los océanos impide tal respuesta rápida; el cambio real de la temperatura global por esta causa es probablemente inferior a 0,03 grados Celsius. Cabe también la posibilidad de que la luminosidad solar varíe en mayor cuantía durante escalas de tiempo más prolongadas. Los períodos dilatados de baja actividad de manchas solares, como los mínimos de Maun­der, Spörer y Wolf (que se produ­jeron durante los períodos de 1645-1715, 1450-1550 y 1280-1350, respectivamente), se correlacionan con intervalos de avances generalizados de los glaciares de montaña (el último de los cuales fue la Pequeña Edad del Hielo, que duró desde mediados del siglo xvi hasta mediados del siglo xviii, aproximadamente). Se ha sugerido que la emisión solar disminuiría entre un 0,2 y un 0,6

0

–0,2

–0,4

–0,6 0,4 GLOBAL 0,2

0

–0,2

–0,4

–0,6 1850

1875

1900

1925

1950

1975

2000

4. LA VARIABILIDAD CLIMATICA aparece en forma evidente en los registros históricos de temperaturas anuales y medias de 10 años sobre las zonas terrestres y oceánicas del hemisferio septentrional (arriba), austral (centro) y de todo el mundo (abajo). En los tres gráficos, sin embargo, se nota una tendencia ascendente de la temperatura; incluso los años más fríos del último decenio son más cálidos que todos los precedentes, si exceptuamos los años más cálidos de un siglo atrás.

por ciento durante tales sucesos, y que ésa sería la causa de las variaciones climáticas. Pero no se ha observado ningún período prolongado de actividad anómala de manchas solares desde el final del mínimo de Maunder. Las variaciones del radio solar, que aumenta y disminuye en ciclos de unos 80 años, podrían repercutir en la luminosidad, pero no está clara la intensidad del vínculo entre radio y luminosidad. El efecto pudiera ser apreciable, pero también despreciable. Las observaciones mediante saté-

lite en el decenio próximo deberían resolver esas dudas.

S

eguimos sin conocer bien el im­ pacto del Sol sobre las tendencias globales de temperatura durante los últimos cien años. Parece ser pe­queño. Hasta las propuestas más imaginativas entrañan fenómenos cuyos efectos son insignificantes, comparados con los de las emisiones de gases de invernadero. La magnitud más probable de la disminución de luminosidad responsable de la Pequeña Edad del 75

0,4 0,3

CAMBIO DE TEMPERATURAS CORREGIDO DEL EFECTO "EL NIÑO"

0,2

GRADOS CELSIUS

0,1 0 ANUAL –0,1 PROMEDIO DE 10 AÑOS

–0,2 –0,3 –0,4 –0,5 –0,6 1860

1880

1900

1920

1940

1960

1980

2000

5. FLUCTUACIONES NATURALES en la curva de temperatura, plausibles enmascaradoras del calentamiento global. Aquí las temperaturas globales se han corregido eliminando los efectos de El Niño, que rebaja la temperatura media global. Otros sucesos naturales, como las erupciones volcánicas (señaladas por marcas en la escala de abscisas), pueden producir también un efecto sobre el clima de enfriamiento a corto plazo y ocultar el calentamiento global.

Hielo, aunque mucho ma­yor que ninguna de las variaciones re­cientemente observadas, es de un watt por metro cuadrado; ello equivale a un 40 por ciento, más o menos, del cambio que se ha producido hasta la fecha por efecto de invernadero. La incidencia de la actividad volcánica sobre el cambio climático está mejor acotada, al menos a escalas de tiempo pequeñas. Las erupciones volcánicas, que inyectan, en forma de

aerosol, grandes cantidades de polvo y sulfatos en la estratosfera, pueden producir un apreciable enfriamiento a corto plazo. En ese sentido, la erupción del Krakatoa, cerca de Java, en 1883, parece que enfrió la baja atmósfera en algunas décimas de grado Celsius. El efecto comenzó a sentirse algunos meses después de la erupción y se midió durante casi dos años más. La erupción del Agung en Bali en 1963, aunque menos violenta e inyectó menos polvo

4 ESTIMAS FUTURAS DE CAMBIO CLIMATICO 3,5

GRADOS CELSIUS

3

2,5

El margen de calentamiento global predicho por varios modelos de ordenador (zona amarilla) se ajusta toscamente a la tendencia histórica. Todos los modelos predicen que el calentamiento se acelerará apreciablemente en años venideros.

2

1,5

1

0,5

0 1850



76

1875

1900

1925

1950

1975

2000

2025

2050

en la estratosfera, produjo grandes cantidades de dióxido de azufre; sus efectos climáticos fueron similares. Mucho más discutible resulta el efecto a largo plazo de tales erupciones. Aun cuando los aerosoles volcánicos precipiten de la estratosfera en pocos años, como parece probable, se podría, empero, argüir que la inercia térmica de los océanos modula los efectos de las erupciones de suerte tal que provoca efectos climáticos a largo plazo. Cabría, por ejemplo, atribuir parte del calentamiento que ocurrió entre 1920 y 1940 a la falta de grandes erupciones durante ese intervalo. No hay registros continuados de concentraciones de aerosoles volcánicos —sobre todo de sulfatos— en la es­tratosfera, por lo que es imposible estimar con garantía su efecto a largo plazo sobre el clima. Aunque poseemos numerosas indicaciones indirectas, entre ellas los registros de erupciones, de transparencia atmosférica y de concentración de sulfatos en testigos de hielo de Groenlandia y la Antártida, las estimas deducidas de esas fuentes no guardan una buena correlación mutua. Es difícil, por tanto, deducir conclusiones seguras sobre el impacto de la actividad volcánica en el cambio climático a largo plazo.

¿Q

ué decir del efecto de inverna ­dero? Al menos en este caso sí existe un buen registro de las concentraciones de los gases de inverna­dero durante los últimos siglos. Desde 1765, la concentración at­mos­férica de dióxido de carbono ha aumentado desde 280 partes por millón en volumen hasta más de 350 partes por millón. La concentración de metano se ha más que duplicado, de 800 a 1700 partes por mil millones; el óxido nitroso ha aumentado en aproximadamente un diez por ciento, de 285 a 310 partes por mil millones. Durante los últimos treinta años, las concentraciones de halocarburos han aumentado desde casi cero hasta una parte por mil millones. Los modelos de ordenador predicen que el cambio en el balance global de radiación causado por el aumento de los gases de invernadero equivale más o menos al uno por ciento del incremento de la luminosidad solar. Los cambios producidos en los niveles de gases de invernadero podrían elevar la temperatura media global entre 0,8 y 2,6 grados Celsius (la incertidumbre hay que atribuirla a un conocimiento incompleto de las varias clases de realimentaciones que se dan en la respuesta del clima a un estímulo exterior). TEMAS 26

La inercia térmica de los océanos, sin embargo, impide que el clima responda inmediatamente al efecto de invernadero, y reduce el calentamiento que podía esperarse durante los últimos cien años a una cifra comprendida entre 0,5 y 1,3 grados Cel­ sius. El calentamiento observado de unos 0,5 grados Celsius entra por los pelos dentro de las expectativas del efecto de invernadero. De todos modos, tal compatibilidad entre las tendencias históricas al calentamiento y las predicciones de los modelos del efecto de invernadero no significa que sea indudable la existencia de éste ni que su magnitud sea relativamente pequeña. Si se tiene en cuenta la importancia de la variabilidad climática natural y la existencia de otros factores externos que pueden afectar al clima, el calentamiento observado podría se­g uirse atribuyendo a causas distintas del efecto de invernadero y, por supuesto, un calentamiento mayor con él relacionado podría haber quedado compensado con otras fluctuaciones climáticas. La verdad es que muchas características del archivo histórico de temperaturas parecen entrar en conflicto con la hipótesis del invernadero. En­tre 1920 y 1940, la Tierra se calentó más rápidamente de lo predicho por los modelos de invernadero, al tiempo que se enfrió entre 1940 y 1970, a pe­sar de que las concentraciones de gases de invernadero seguían aumentando con rapidez. Además, los registros hemisféricos discrepan también de las expectativas. Como el hemisferio austral tiene más océanos que el septentrional, debería calentarse con mayor lentitud; sin embargo, ha ido ligeramente por delante en la carrera del calentamiento. No es im­posible resolver estas discrepancias, al menos de forma cualitativa: el rápido calentamiento de principios del siglo xx pudo venir causado por factores internos o, en alguna medida, por la disminución de la actividad volcánica o por variaciones de la emisión solar; el enfriamiento de entre 1940 y principios de 1970 podría obedecer, asimismo, a la variabilidad natural, superpuesta de nuevo sobre el efecto de invernadero.

L

a mayoría de las dudas que rodean  las causas del reciente cambio climático no se despejarán nunca por falta de los datos históricos necesarios. Resulta, pues, por ahora imposible interpretar exactamente el innegable calentamiento a escala global de los últimos cien años. El incremento de temperatura observado está en el extremo bajo del



EL CLIMA

intervalo predicho por los modelos de invernadero, lo que puede inducir a pensar que tal efecto es inferior al predicho por sus modelos actuales. Pero también es posible que el efecto de invernadero sea más intenso de lo que los modelos indican y haya sido en parte compensado por variaciones climáticas naturales o por otros influjos antropogénicos. Las dudas asociadas al efecto de invernadero irán cayendo en los próximos decenios gracias al perfeccionamiento de los modelos y a la re­copilación de nuevos datos, lo que conducirá a mejores predicciones del cambio climático. Mientras tanto, los intentos de explicación de las pasadas variaciones de la temperatura media global están condenados a frustrarse por carecer de información sobre las causas subyacentes a la variabilidad climática natural. Por muy insatisfactorias que sean las consecuencias de todo esto desde el punto de vista de la acción, no debería esgrimirse esa ignorancia como excusa para demorar la formulación y entrada en vigor de planes de actuación tendentes a reducir los aumentos de temperatura causados por los gases de invernadero. Cuanto más espere el mundo para tomar medidas, tanto mayor será el cambio climático que las generaciones futuras habrán de soportar. Una política de brazos cruzados sólo se justificaría si los investigadores estuvieran seguros de que la relevancia del efecto de invernadero fuera despreciable.

BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTARIA Analysis of the Temperature Record. T. M. L. Wigley, James K. Angell y P. D. Jones en Detecting the Climatic Effects of Increasing Carbon Dioxide. Dirigido por M. C. MacCracken y F. M. Luther. U.S. Department of Energy, Carbon Dioxide Research Division. DOE/ER0235; diciembre de 1985. E mpirical C limate S tudies : W arm World Scenarios and the Detection of Climatic Change Induced by Radiatively Active Gases. T. M. L. Wigley, P. D. Jones y P. M. Kelly en The Greenhouse Effect, Climatic Change, and Ecosystems. Dirigido por Bert Bolin, B. R. Döös, Jill Jäger y Richard A. War­ rick. John Wiley & Sons, Inc., 1986. Global Temperature Variations between 1861 and 1984. P. D. Jones, T. M. L. Wigley y P. B. Wright en Nature, vol. 322, n.o 6078, págs. 430-434; 31 de julio de 1986. Sun and Dust Versus the Greenhouse. J. E. Hansen y A. A. Lacis en Nature, volumen 346, págs. 713-719.

77

Influencia del hombre sobre el clima

Thomas R. Karl y Kevin E. Trenberth

¿Cuánta alteración causamos en el clima? La anhelada respuesta puede llegar hacia el año 2050, pero sólo si todas las naciones del mundo se comprometen desde ahora a una vigilancia a largo plazo

“L

as pruebas recabadas indi can que el hombre influye  de una forma apreciable sobre el clima global.” Con estas mesuradas palabras, el Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC), financiado por la Organización Meteorológica Mundial y el Programa Ambiental de las Naciones Unidas, reconocía en 1995 que los seres humanos no eran en absoluto consecuentes en lo concerniente a la salud del planeta. Lo que el no precisó —y lo que científicos y políticos discuten acaloradamente— es cuándo, dónde y cuánto se ha notado y se notará esa influencia. Hasta ahora, los cambios climáticos presuntamente relacionados con la actividad humana han sido bastante modestos. Pero las previsiones de varia índole indican que el cambio alcanzará una intensidad espectacular hacia mediados del siglo xxi, sobrepasando cuanto se ha visto en la naturaleza en los últimos 10.000 años. Aunque algunas regiones pudieran beneficiarse durante cierto tiempo, cabe esperar que, en conjunto, las alteraciones resultarán perjudiciales e incluso catastróficas. Si la ciencia pudiera determinar la cuantía en que ciertas actividades influyen sobre el clima, se encontraría en mejor situación a efectos de recetar remedios para las peores alteraciones. ¿Es posible tal cuantificación? Creemos que sí. Nos parece que puede lograrse hacia el año 2050, pero sólo a condición de que este objetivo se convierta en prioridad internacional permanente. Pese a la incognoscibilidad inevitable de los pormenores del cambio climático, es patente que la acción humana influye en la atmósfera de formas diversas y preocupantes. La combustión de carburantes fósiles en centrales térmicas y automóviles expulsa partículas y gases que alteran la composición de la atmósfera.



78

La contaminación visible, debida a combustibles ricos en azufre incluye aerosoles, partículas micrométricas que crean un cielo de panza de burra. Al reflejar parte de los rayos solares hacia el espacio, estos aerosoles enfrían la atmósfera; de un modo transitorio, pues sólo permanecen en el aire algunos días, hasta que la lluvia los barre y los deposita en la superficie del planeta. Algunos gases invisibles producen un impacto más prolongado. En la atmósfera el dióxido de carbono puede persistir más de un siglo. Y lo que es peor, estos gases de invernadero aprisionan una fracción de la radiación infrarroja que en condiciones normales se reemitiría al espacio, creando por contra una “manta” que aísla y calienta la parte inferior de la atmósfera. Por sí solas, las emisiones de combustibles fósiles han incrementado la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera en un 30 por ciento desde el comienzo de la Revolución Industrial, en la segunda mitad del siglo xviii. Los océanos y las plantas ayudan a paliar esta aportación extrayendo del aire una parte de las mismas, pero las concentraciones de dióxido de carbono continúan aumentando. Del bombeo constante de gases de invernadero a la atmósfera resulta, inevitable, el calentamiento global. Por eso, la mayoría de los científicos están de acuerdo en que la temperatura media de la Tierra ha subido al menos 0,6 grados Celsius durante los últimos 120 años, por culpa, en buena medida, de la quema de combustibles fósiles. Al evaporar agua de los océanos, suelos y plantas, el calentamiento global promovido por el efecto invernadero seca el planeta. Esa humedad adicional de la atmósfera proporciona un depósito mayor de agua que aprovechan todos los sistemas meteorológicos capaces de producir

precipitación, desde las tempestades tropicales hasta los chubascos tormentosos, pasando por los temporales de nieve o frentes de lluvia. Con semejante refuerzo del ciclo del agua, se producen sequías más pertinaces en las regiones secas y se generan lluvias o nevadas de sorprendente intensidad en las regiones húmedas, con el riesgo consiguiente de inundaciones. Tales fenómenos meteorológicos se han abatido sobre muchas zonas del mundo en los últimos decenios. Al margen de la combustión de carburantes, otras actividades humanas pueden causar estragos en los sistemas climáticos. Así, la conversión de bosques en campos de labor elimina árboles que absorberían dióxido de carbono de la atmósfera y reducirían el efecto de invernadero. Menos árboles también significa mayor escorrentía del agua de lluvia, lo que redobla el peligro de inundaciones. No basta con identificar los factores que fomentan el cambio climático. Importa llegar a conocer qué efectos tendrá en el clima local y global la acción del hombre en un lugar determinado. Para lograr este objetivo, los expertos deberán ser capaces de construir modelos climáticos harto más precisos. Necesitaremos, por tanto, la potencia técnica de superordenadores un millón de veces más rápidos que los que manejamos ahora. Tendremos también que desenredar la madeja de relaciones que median entre océanos, atmósfera y biosfera para saber exactamente qué variables introducir en los modelos informáticos. Se nos pedirá, sobre todo, demostrar que nuestros modelos simulan con exactitud los cambios climáticos pasados y presentes, antes de confiar en esos constructos para predecir el futuro. Ello requiere contar con archivos y registros que cubran plazos largos. La simulación y predicción del clima entrarán en su mayoría de edad TEMAS 26

sólo cuando se disponga de un registro fiel de los cambios a medida que van sucediendo.

Los ordenadores y las relaciones climáticas

P

ara quienes elaboran modelos cli máticos, todo tiene su interés: desde el inicio, apogeo y desaparición de las glaciaciones hasta la desertización de Africa Central; todo cumple una función en los modelos de superordenador. Las relaciones entre los componentes del sistema climático —la atmósfera, los océanos, los continentes, los hielos marinos, los cursos de



EL CLIMA

agua dulce y la biosfera— siguen leyes físicas representadas por docenas de ecuaciones matemáticas. Los modelizadores instruyen a los ordenadores para que resuelvan estas ecuaciones en cada uno de los bloques de una red tridimensional que abarca el globo. Puesto que la naturaleza no está sujeta a bloques, importa, amén de incluir las expresiones matemáticas correctas en cada uno de ellos, describir también el intercambio de masa y energía que experimentan los bloques en cuestión. En los principales centros mundiales de modelización del clima se emplean ordenadores que ejecutan entre 10.000 y 50.000 millones de operacio-

nes por segundo. Mas, con tantas variables en evolución, se tardan meses en realizar la simulación de un solo siglo. Así, el tiempo que se invierte en construir una simulación limita la resolución (número de bloques) que se puede incluir en los modelos climáticos. En los modelos típicos elaborados para reproducir la evolución detalla1. UN PEATON DE LA CIUDAD de Nueva York trata de defenderse de la lluvia torrencial producida por el huracán Floyd, que se desató en septiembre de 1999. Las lluvias torrenciales asociadas a las tempestades tropicales empeoran con el calentamiento global. Pero no son las únicas catástrofes derivadas del mismo.

79

La simulación y la predicción climática sólo alcanzarán su mayoría de edad cuando se disponga de un archivo continuo de la sucesión de cambios.

más la variabilidad del tiempo enmascarará la actividad climática a gran escala. En quitar esa máscara se consume tiempo de ordenador, pues se obliga a efectuar diversas simulaciones, cada una con condiciones de partida ligeramente diferentes. Los rasgos climáticos que se dan en cada simulación constituyen la “información” climática, mientras que los no reproducibles se consideran “ruido” climático dependiente de la temperie. Según estimaciones prudentes, la velocidad de procesamiento de los ordenadores se habrá multiplicado en más de un millón de veces hacia el año 2050. Con semejante potencia de cálculo, los expertos en modelación podrán abordar muchas simulaciones a partir de condiciones iniciales diferentes y separar mejor la información climática del ruido. También podrían llevarse a cabo de forma rutinaria simulaciones más dilatadas, de cientos de años, con resolución horizontal inferior a un kilómetro cuadrado y una resolución vertical media de 100 metros en los océanos y la atmósfera. Los ordenadores ultrarrápidos ayudan a predecir el cambio climático sólo si las ecuaciones matemáticas que se introducen en ellos describen bien qué sucede en la naturaleza. Demos un ejemplo: si un modelo de atmósfera se simula cuatro grados Celsius demasiado fría (cosa no demasiado infrecuente hace un decenio), la

simulación indicará que la atmósfera puede alojar alrededor de un 20 por ciento menos de agua que su capacidad real, un error importante que provoca que las subsiguientes estimaciones de evaporación y precipitación pierdan todo sentido. Otra dificultad es que no sabemos todavía cómo reproducir adecuadamente todos los procesos que influyen sobre el clima; así, las interrupciones temporales en el ciclo del carbono o las modificaciones operadas en el uso de los suelos. Y lo que es peor, esos cambios pueden iniciar ciclos de realimentación que, de no tenerlos en cuenta, arruinan el modelo. Por ejemplo, la elevación de temperatura refuerza a veces otra variable (el contenido de vapor de agua de la atmósfera) que, a su vez, amplifica la perturbación original. (En este caso, una mayor humedad en el aire induce un calentamiento mayor porque el vapor de agua es un potente gas de invernadero.) Sólo ahora se está empezando a tomar en consideración la cuantía de la influencia de tales realimentaciones positivas en el vital ciclo del carbono del planeta. Recuérdese, a este respecto, que la erupción en 1991 del monte Pinatubo, en Filipinas, arrojó a la atmósfera suficientes cenizas y dióxido de azufre para causar un enfriamiento global transitorio a medida que esos compuestos reaccionaban con gotitas de agua en el aire y bloqueaban parte de la radiación solar incidente. Bastaba esa



80

Concentración de dióxido de carbono (partes por millón en volumen)

Temperatura global en superficie (grados Celsius)

da de los sistemas meteorológicos, los bloques de la red tridimensional miden unos 250 kilómetros de lado en el plano horizontal y un kilómetro en la vertical. De donde se desprende cuán difícil resulta seguir la pista a los sistemas dentro de regiones más restringidas. Ni siquiera el modelo global más refinado hoy en uso puede acometer una simulación directa de la nubosidad (porción de cielo cubierto por nubes), la formación de lluvia o condiciones similares. Las potentes nubes tormentosas que de­ sencadenan chubascos torrenciales suelen tener dimensiones inferiores a los 10 kilómetros, y las gotas de lluvia se condensan en tamaños submilimétricos. Puesto que cada uno de esos sucesos tiene lugar 2. LA COMBUSTION DE CARBURANTES FOSILES (fotografía) ha incrementado las en una región menor que el volumen concentraciones atmosféricas de dióxido de carbono (trazos blancos) y ha elevado de la menor unidad de la red, hemos la temperatura global en superficie, durante los últimos 140 años (línea roja). de inferir sus características mediante 14,8 complicadas técnicas estadísticas. Tales fenómenos 14,6 meteorológicos a 394 pequeña escala se desarrollan al azar. 14,4 Sucesos aleatorios cuya frecuencia di364 fiere notablemente 14,2 de un punto a otro. Pero la mayoría de los agentes que al334 14,0 teran el clima, piénsese en el aumento de la concentración 13,8 de los gases de in304 vernadero, afectan 13,6 a todas las regiones TEMPERATURA del planeta de una DIOXIDO DE CARBONO 274 manera más uni13,4 forme. Cuanto menor sea la región 1860 1875 1990 1905 1920 1935 1950 1965 1980 1995 considerada, tanto Año

TEMAS 26

merma de energía para inhibir la absorción de dióxido de carbono por las plantas. Los cambios operados en el uso de los suelos pueden perturbar los sistemas climáticos regionales y continentales de una manera difícil de traducir en ecuaciones. La tala de bosques para el laboreo o la cría de ganado deja expuesta la superficie. Las tierras de cultivo tienen un color más claro que los oscuros bosques y, por tanto, reflejan más radiación solar, lo que tiende a enfriar la atmósfera, sobre todo, en verano y otoño.

CAMBIO CLIMATICO HACIA EL AÑO 2050

TEMPERATURA

Pobreza de datos

S

in observaciones rigurosas, sus ceptibles de comprobación y que muestren que los modelos reflejan la realidad, las simulaciones del clima no serían más que brillantes conjeturas. Dicho de otro modo, para disipar nuestra ignorancia en torno a la sensibilidad del sistema climático a la actividad del hombre, necesitamos saber los cambios operados por el clima en el pasado. Se ha de poder simular adecuadamente las condiciones climáticas anteriores a la Revolución Industrial y, sobre todo desde esa época, cuando la acción humana ha alterado de forma irreversible la composición de la atmósfera. Para conocer el clima que hubo antes del advenimiento de los satélites meteorológicos y otros instrumentos, nos basamos en diversos indicadores: burbujas de aire y sustancias químicas atrapadas en testigos de hielo, anchura de los anillos de los árboles, crecimiento del coral y depósitos de sedimentos en el fondo de océanos y lagos. Son instantáneas que, ensambladas, nos proporcionan información para reconstruir las condiciones del pasado. Mas para una comprensión cabal del clima hoy no bastan fotos fijas de magnitudes físicas, químicas y biológicas; se requiere una suerte de larga cinta de vídeo que registre la evolución actual del clima. Entre las variables a contemplar recordemos la medición continua de hielos marinos, del manto de nieve, de la humedad del suelo, de la cubierta vegetal y de la temperatura y salinidad de los mares. Frente a ello, el panorama presente resulta desolador. Ninguna institución norteamericana ni internacional posee el mandato ni los recursos para seguir la evolución del clima a largo plazo. A los expertos no les queda otro remedio que compilar sus interpretaciones del cambio climático



EL CLIMA

Más fresco

Más cálido

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

1,2

1,5

5

Grados Celsius PRECIPITACION

Más seco

Más húmedo

–1,5 –1,2 –0,6 –0,3

0

0,3

0,6

0,9

Milímetros por día 3. UN CALENTAMIENTO GLOBAL de hasta cinco grados Celsius (arriba) podría incrementar la precipitación (abajo) en gran parte del mundo hacia mediados del siglo xxi. Las simulaciones ilustradas usan estimaciones del Intergubernamental sobre el Cambio Climático para las emisiones de gases de invernadero y aerosoles de azufre entre los años 2000 y 2050.

a partir de grandes redes de satélites y sensores de superficie (boyas, buques, observatorios, estaciones meteorológicas y aviones), que cumplen otras funciones, la predicción del tiempo a corto plazo por ejemplo. Por eso, el cuadro de la variabilidad climática del pasado que se obtiene peca a menudo de inexacto, caso de que exista. La istración Nacional Oceánica y Atmosférica, ente federal esta-

dounidense, tiene en funcionamiento muchas de esas redes, pero no dispone de los recursos necesarios para comprometerse en un programa a largo plazo de vigilancia del clima. Aunque prevé el lanzamiento de satélites dotados de los últimos avances para inspección de varios aspectos de sistemas globales, ni siquiera el proyectado Sistema de Observación Terrestre de la nasa incluye entre sus objetivos la continuidad requerida de 81

4. LA DEFORESTACION altera el clima en más de un aspecto. Por culpa de la tala, el bosque pierde capacidad de absorber dióxido de carbono del aire. Los bosques, de color oscuro, absorben más energía solar y mantienen la región más caliente y húmeda que las zonas de color claro.

un programa de observación del clima a largo plazo. Cualquiera que sea el estado del seguimiento del clima, habrá que superar en el nuevo decenio otro obstáculo, a saber, el de asegurar que las magnitudes que medimos representen en verdad cambios de varias décadas en el entorno. Con otras palabras: ¿qué ocurre si usamos una nueva cámara o apuntamos en diferente dirección? La vida útil de un satélite típico dura unos cuatro años, antes de sustituirlo por otro que ocupará una órbita distinta. El que lo reemplaza porta, por lo general, nuevos instrumentos y observa la Tierra a una hora diferente del día. Por tanto, con los años acabamos midiendo no sólo la variabilidad climática, sino también los cambios introducidos por el hecho de observar el clima desde una atalaya distinta. A menos que se tomen, pues, precauciones para cuantificar las modificaciones asociadas a las técnicas de observación y se adopten métodos de muestreo antes de reemplazar el viejo armamentario, el archivo de observaciones climáticas podría quedar inservible porque no habría forma de comparar los nuevos datos con los precedentes. Los científicos del futuro estarán preparados para evaluar las simulaciones climáticas con datos precisos

82

debidamente archivados. Pero los datos que satélites y sensores críticos de superficie han ido recogiendo corren el peligro de perderse para siempre. Es algo habitual que las observaciones de superficie a largo plazo se registren todavía en anticuadas cintas de papel perforadas o se almacenen en hojas (que se deterioran con el tiempo) o en soportes informáticos caducos. Por ceñirnos a Estados Unidos, la mitad de los datos de los nuevos radares Doppler se pierden porque el sistema de registro deja en manos de los operadores la decisión de conservar los datos durante fenómenos catastróficos, cuando los avisos y otras funciones vitales constituyen la preocupación inmediata.

¿Qué prever?

S

i ponemos empeño, de aquí a cin cuenta años comprenderemos, en líneas generales, la influencia del hombre en las características globales, regionales e incluso locales del clima. Pero esperar hasta el último momento para poner manos a la obra sería una temeridad. Los largos tiempos de residencia del dióxido de carbono y otros gases de invernadero en la atmósfera, conjugados con la respuesta lenta del clima a con-

diciones cambiantes, supondrán que, aun cuando cortásemos en seco toda actividad perjudicial, el planeta habrá de experimentar un cambio importante. La fusión de los glaciares de los altiplanos andinos y de otras zonas corrobora el calentamiento real del planeta. El ascenso del nivel del mar —y la sumersión de costas— respaldan el calentamiento global previsto, de tal vez dos grados Celsius o más, hacia fines del siglo xxi. No cabe duda que el cambio climático recabará la máxima atención cuando sus efectos agudicen otras presiones ejercidas sobre la sociedad. Uno de los primeros problemas con que muy probablemente tendremos que enfrentarnos será la proliferación de asentamientos humanos en regiones costeras y zonas bajas vulnerables a las inundaciones. No es el único. Ahora bien, mientras la sociedad pueda apoyarse en la falta de un conocimiento evidente de la influencia de la actividad humana sobre el clima, asistiremos a una dura oposición contra leyes restrictivas de la deforestación y de las emisiones por combustión de carburantes fósiles. La necesidad de resolver y anticipar cuánto influimos sobre nuestro mundo constituye un argumento de peso para no retrasar ni un minuto más el desarrollo de sistemas exhaustivos de observación y recogida de datos. Con esa información se elaborarían modelos fidedignos de la evolución TEMAS 26

del clima a varios años vista. Asistidos por una planificación adecuada, podríamos proyectar presas y pantanos capaces de absorber las inundaciones que se anticipan; sabríamos también la cuantía en que las emisiones de gases de invernadero de nuevas centrales térmicas calentarían el planeta. El cambio climático ha empezado ya. Podemos intervenir para frenarlo y hacerlo con buen sentido y criterio. Pero de momento no hemos dado ningún paso. Para prever la situación real del clima futuro, se han de superar los obstáculos señalados. No entraña especial dificultad subvenir a las necesidades de mayor potencia de cálculo y desentrañar las relaciones climáticas en sus mínimos detalles. El auténtico problema estriba en comprometerse en la vigilancia del clima global a largo plazo. ¿Cómo conseguir que los gobiernos asignen fondos y recursos para decenios de vigilancia, cuando el poder cambia de manos con tanta frecuencia? Si deseamos estar en condiciones de predecir los efectos antropogénicos en el clima para el año 2050 —y comenzar a arreglar el desbarajuste de nuestro ambiente— debemos emprender otro camino. Contamos con una herramienta para abrir esa senda: el Convenio Marco de las Naciones Unidas sobre Cambio Climático, firmado por el presidente George Bush en 1992. El convenio obliga a 179 gobiernos a poner coto a las actividades que redunden en perjuicio del clima. La alianza dio un paso hacia la estabilización de gases de invernadero al elaborar el Protocolo de Kyoto en 1997, pero los sistemas de vigilancia a largo plazo continúan en punto muerto.

BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTARIA G lobal W arming : I t ’ s H appening . Kevin E. Trenberth en Natural Science, vol. 1, artículo 9, 1997. Puede consultarse en naturalscience.com/ns/articles/01-09/ns_ket.html en la World Wide Web. Adequacy of Climate Observing Systems, 1999. Commission on Geosciences, E nvironment, and Resources. National Academy Press, 1999. Puede consultarse en www.nap.edu/books/ 0309063906/html/ en la World Wide Web. C limate C hange and G reenhouse Gases. Tamara S. Ledley et al., en EOS, vol. 80, n.o 39, páginas 453-458; 28 septiembre 1999. Puede consultarse en www.agu.org/eos_elec/99148e.html en la World Wide Web.



EL CLIMA

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La subida de los mares

David Schneider

Aunque se hable del riesgo de que el calentamiento global que produzca la fusión de los hielos polares, inundando las costas bajas de la Tierra, la amenaza real sigue siendo difícil de justipreciar

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uchas personas se desper taron al oír las sirenas de  alarma de incursión aérea. Otras se sobresaltaron ante el tañido extemporáneo de las campanas de las iglesias. Algunas probablemente percibieron sólo un rumor lejano, precursor del alba, y se volvieron a dormir. Pero antes del final de aquel día —el 1 de febrero de 1953— más de un millón de holandeses sabrían por quién y por qué doblaban las campanas. Mediada la noche, una mortífera combinación de vientos y mareas había elevado el nivel del mar del Norte hasta el borde de los diques protectores de Holanda y el océano avanzaba tierra adentro. Mientras los habitantes de los pueblos cercanos dormían, el agua se desbordó sobre los diques, socavando los contrafuertes. El mar abrió brecha en el malecón y el agua penetró tierra adentro, hasta 64 kilómetros de la línea de costa. Más de 200.000 hectáreas de campos de cultivo quedaron anegadas, murieron unas 200 personas y unas 100.000 perdieron su casa. Una sexta parte de Holanda apareció inundada. Con la memoria de la catástrofe todavía grabada en la mente de las gentes, no es de extrañar que los responsables gubernamentales de los Países Bajos mostraran un vivo interés cuando, un cuarto de siglo más tarde, los científicos empezaron a vincular el calentamiento global con la subida, en varios metros, del nivel del mar. Este ascenso podría llegar por varios caminos, todos ligados al calentamiento de la superficie de la Tierra; la mayoría de los expertos consideraban ese calentamiento una inevitable consecuencia de la creciente emisión atmosférica de dióxido de carbono y otros gases “de invernadero”, capaces de aprisionar el calor. En primer lugar, el calentamiento de la atmósfera resultante del efecto de invernadero terminaría por indu-



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cir un aumento de la temperatura de los océanos. Ahora bien, el agua del mar, igual que la mayoría de las substancias, se dilata al calentarse; por ello, podría bastar la dilatación térmica del océano para elevar el nivel del mar en unos 30 centímetros o más en los próximos 100 años. Un segundo motivo de preocupación tiene que ver con lo observado en muchos valles alpinos. Durante el último siglo, si no desde antes, los glaciares de montaña se han venido contrayendo; su agua, que alimenta arroyos y ríos, ha ido a engrosar el mar. Tales aguas de fusión del hielo pueden haber incrementado el océano en hasta cinco centímetros en los últimos 100 años; con toda probabilidad, semejante aflujo continuo elevará el nivel del mar más rápidamente en el futuro. Pero es la tercera amenaza la que ha traído la preocupación más honda a holandeses y otros habitantes de tierras bajas. Hace más de 30 años, algunos científicos empezaron a pronosticar que el calentamiento global podría provocar la fusión de la reserva helada de la Antártida, muy inestable, conduciendo a una calamitosa subida del nivel del mar: tal vez hasta de cinco o seis metros. Pese a todo, no es problema de fácil solución predecir la forma exacta en que el nivel del mar se alterará en respuesta al calentamiento global. Ni siquiera resulta clara la vinculación entre un fenómeno y otro. Expertos procedentes de campos dispares se han aplicado a la búsqueda de información desde múltiples enfoques experimentales: de la perforación del casquete de hielo antártico a la detección en el espacio de la reflexión del radar por el océano. Gracias a esas investigaciones, conocemos mejor las oscilaciones del nivel del mar en el pasado y su variación en el presente. Así, la mayoría coincide en que el nivel del mar

se ha ido elevando paulatinamente, a razón de dos milímetros por año, durante al menos los últimos decenios. Pero la respuesta a la pregunta clave sigue en el alero: ¿conduciría un clima más cálido a una brusca aceleración en la velocidad de ascenso del nivel del mar?

Dudas antárticas

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no de los primeros geólogos en  manifestar la preocupación de que el calentamiento global desencadenara un desplome catastrófico del casquete de hielo antártico fue J. H. Mercer, de la Universidad estatal de Ohio. La espesa plataforma de hielo que cubre gran parte de la Antártida occidental descansa sobre un lecho rocoso muy por debajo del nivel del mar. Estudiándola, Mercer explicó en su artículo de 1978 “West Antarctic Ice Sheet and CO2 Greenhouse Effect: A Threat of Disaster” (“La plataforma de hielo de la Antártida occidental y el efecto de invernadero del CO2: una amenaza de desastre”) que esta “plataforma marina de hielo” era, por su propia naturaleza, inestable. Si el efecto de invernadero llegase a calentar la región polar austral en sólo cinco grados Celsius, las plataformas de hielos flotantes que rodean la capa de hielo de la Antártida occidental comenzarían a desaparecer. Desprovista de esos contrafuertes, esta capa de hielos terrestres —vestigio de la última glaciación— se desintegraría muy pronto, inundando en el proceso las costas bajas del planeta. Aunque el marco en que se movía el desastre inferido por Mercer era en buena medida teórico, éste ofrecía algunas pruebas de que la capa de hielo de la Antártida occidental pudo realmente haberse fundido ya con anterioridad al menos una vez. Hace entre 110.000 y 130.000 años, cuando los últimos antepasados comunes de TEMAS 26

los humanos se dispersaron probablemente desde Africa hasta Asia y Europa, la Tierra experimentó una historia climática de sorprendente semejanza con lo que parece haber sucedido durante los últimos 20.000 años, en que se calentó de una forma brusca desde los postreros fríos de una gran glaciación. Ese antiguo calentamiento pudo haber producido condiciones un poco más suaves que las actuales. El archivo geológico de esa época (la fase interglacial 5e) resulta bastante turbio, pero muchos geólogos creen que el nivel del mar alcanzó unos cinco metros por encima del presente, cabalmente la masa adicional que proporcionaría la fusión de la capa de hielo de la Antár-

tida occidental. Si tal desplome se hubiera producido en la Antártida durante una fase ligeramente más cálida del pasado, razonaron algunos, la actual tendencia al calentamiento podría presagiar una repetición de la jugada. Tal posibilidad espoleó a un grupo de expertos a organizar un programa coordinado de investigación en 1990. Lo bautizaron con el título de “SeaRISE” (de “Sea-level Response to Ice Sheet Evolution”, o “Respuesta del nivel del mar a la evolución de las capas de hielo”). En el informe de su primera reunión de trabajo se advertían ciertos signos ominosos en el continente más austral del mundo; entre ellos, la pre-

sencia de cinco “torrentes de hielo” en plena actividad que extraían hielo del interior de la Antártida occidental para depositarlo en el inmediato mar de Ross. Tales canales abiertos en la capa gélida de la Antártida occidental, por donde los hielos fluyen hacia el océano, “pueden ser, afirmaban, manifestaciones de un desplome ya en marcha”. Pero la investigación posterior puso sordina a las amenazas catastrofistas de esos años. A comienzos de los noventa, estuvieron de moda los modelos de circulación global: unos programas informáticos, muy complejos, para predecir el clima futuro calculando el comportamiento de la atmósfera y el océano. Y se aplica-

1. DIQUES MARINOS que protegen del océano las tierras bajas de Holanda, situadas en muchos puntos por debajo del nivel del mar. El gobierno neerlandés debe velar por el mantenimiento de cientos de kilómetros de diques y otras estructuras de control de inundaciones en la costa y a lo largo de las riberas de los ríos.



EL CLIMA

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ron al estudio de la posible incidencia de un clima más cálido en el casquete de hielo antártico. De tales investigaciones se desprendía que el calentamiento de invernadero llevaría a la Antártida aire más cálido y húmedo, que depositaría allí su humedad en forma de nieve. Podría, pues, incrementarse incluso la cuantía de hielo marino que rodea el continente. Dicho de otro modo, justamente cuando los expertos del SeaRISE estaban preparando su campaña para seguir la presumible fusión de la plataforma helada de la Antártida occidental, los modelos informáticos mostraban la posibilidad de que dicha capa creciera, con el consiguiente descenso del nivel del mar: los hielos continentales retendrían el agua robada al mar. “Fue como dejar su velero sin viento”, bromea Richard G. Fairbanks, del Observatorio Geológico Lamont-Doherty de la Universidad de Columbia. Otras observaciones han obligado a cuestionar también la idea de que una fusión brusca de los hielos de la Antártida conllevara la subida del nivel del mar varios metros, en un futuro previsible. Los geólogos acaban de comprobar que, de las cinco grandes corrientes de hielo que alimentan el mar de Ross (designadas, con notoria falta de imaginación, corrientes de hielo A, B, C, D y E), no todas arrojan su contenido al océano. Una de las mayores, la C, cesó de operar hace unos 130 años, quizá porque perdió lubricación en su base. La verdad es que la vinculación del calentamiento climático con el movimiento de las corrientes de hielo de la Antártida occidental se ha hecho cada vez más tenue. Según Ellen Mosley-Thomson, del Centro de Investigación Polar Byrd de la Universidad estatal de Ohio, las corrientes de hielo “parecen arrancar y detenerse, sin que nadie sepa la razón”. Es más, de acuerdo con sus propias mediciones de la velocidad de acumulación de nieve en la vecindad del polo sur, las nevadas han aumentado bastante en los últimos decenios, intervalo durante el cual la temperatura global ha ascendido poco a poco; las observaciones realizadas en otros lugares de la Antártida han producido resultados similares. Cierto es que las zonas de la Antártida sometidas a tan estricto seguimiento son pocas y alejadas entre sí, como subraya Mosley-Thompson. Aunque muchos expertos reconocen que la actividad humana ha contribuido al calentamiento global, nadie

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NUEVA ORLEANS

MIAMI

NUEVA ORLEANS

MIAMI

2. FLORIDA mostraba un aspecto muy distinto hace 20.000 años, durante el último período glacial. En esa época enormes cantidades de agua quedaban encerradas en las capas de hielo continentales hacia el norte y el nivel del mar era casi 120 metros inferior al de hoy (arriba). Con la fusión de los hielos, la línea de costa se retiró hacia el interior, hasta su posición actual (línea negra). El desplome de la Antártida occidental podría elevar el nivel del mar otros cinco metros, inundando grandes extensiones (abajo).

puede decir con certeza si el casquete antártico se está contrayendo o extendiendo en respuesta. Tamaña perplejidad podría desaparecer en sólo algunos años si la suerte acompaña a la istración Nacional de Aeronáutica y del Espacio ( nasa ) en sus planes de lanzamiento de un satélite ideado para cartografiar con finura los cambios de altura de los casquetes polares; esa exactitud alcanzaría el centímetro por año. A bordo del satélite, que se proyecta poner en órbita en el 2002, iría un dispositivo láser de medición de distancias, capaz de detectar lige-

ros cambios en el volumen total de nieve y hielo almacenado en los polos. (Un instrumento láser similar viaja ahora camino de Marte, para cartografiar los cambios en los frígidos casquetes de hielo de ese planeta mucho antes de que podamos realizar esa misma operación con la Tierra.) Habrá que esperar, pues, algunos años para saber si el casquete antártico en su conjunto está alimentando el mar o está reteniendo agua de éste. Antes, sin embargo, podremos obtener nuevas pruebas de la estabilidad de la vasta plataforma helada de TEMAS 26

¿Arriba o abajo?

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BANGKOK

CIUDAD DE HO CHI MINH

BANGKOK

CIUDAD DE HO CHI MINH

3. EL SURESTE DE ASIA durante la última glaciación abarcaba una enorme extensión de terreno a lo largo de lo que constituye hoy el estrecho de la Sonda. Esas tierras unían Asia continental con las islas de Indonesia, formando una gran masa (arriba). Si se fundiese la capa de hielo de la Antártida occidental, el aumento resultante de cinco metros en el nivel del mar inundaría los deltas de los ríos; anegaría en su avance los alrededores de la Ciudad de Ho Chi Mihn y Bangkok (abajo) y alteraría la actual línea de costa (línea negra).

la Antártida occidental. Hay previstas perforaciones profundas en la cresta de hielo situada entre dos de las corrientes de hielo. Los expertos, congregados en torno al programa WAIS (West Antarctic Ice Sheet, o capa de hielo de la Antártida occidental), esperan recuperar hielo, si lo hubo, que date del intervalo 5e de hace 120.000 años, excepcionalmente cálido. El hallazgo de muestras de hielo antiguo de la Antártida occidental permitiría, en palabras de Mosley-Thompson, “confiar más en su estabilidad”. Pero hasta que no se ejecuten esos proyectos, sólo nos queda esbozar con

EL CLIMA

jeturas ponderadas sobre si los casquetes de hielo polares se están contrayendo o extendiendo. Los expertos del Comité Intergubernamental del Cambio Climático, organismo establecido en 1988 por la Organización Meteorológica Mundial y el Programa de Desarrollo de las Naciones Unidas, parten de la hipótesis de que el casquete de hielo antártico y el de Groenlandia, de menor extensión, mantienen constante su tamaño (aunque iten la posibilidad de importantes errores en su estima, reconociendo que, a la postre, ignoran si deben esperar un crecimiento o una reducción).

ualquiera que sea el sino de los  casquetes polares, la opinión mayoritaria se inclina por aceptar que el nivel del mar está subiendo. Afirmación a la que se ha llegado por un camino tortuoso. Distribuidos por puertos de todo el mundo, hay mareógrafos que vienen midiendo el nivel del mar desde hace decenios; pero de eso a poder calcular la variación de la altura global de los océanos media un abismo. Por una dificultad principal: el suelo sobre el que se asientan tales instrumentos puede estar oscilando hacia arriba o hacia abajo. Algunas regiones, pensemos en Escandinavia, se hallan todavía recuperando su nivel, tras haber permanecido hundidas bajo enormes glaciares durante el último período glacial. Tal recuperación posglacial explica por qué el nivel del mar medido en Estocolmo parece estar cayendo a razón de unos cuatro milímetros por año, mientras que está ascendiendo a razón de milímetro y medio anual en Honolulú, lugar muy estable. En principio, podría determinarse el ascenso real del nivel del mar si descartáramos los resultados de los mareógrafos instalados en los puertos donde las masas terrestres se están moviendo. Pero esa estrategia implica prescindir de un plumazo de la mayoría de los datos disponibles. Casi toda la costa oriental de Norteamérica, por ejemplo, está todavía reacomodándose desde su anterior posición elevada en una “protuberancia periférica”, borde elevado que rodeaba la depresión creada por la gran capa de hielo que cubría Canadá hace 20.000 años. Y lo que reviste mayor interés: los efectos locales —tales como los abombamientos que se producen en los bordes de las placas tectónicas o la subsidencia que se sigue cuando se extrae agua o petróleo del suelo— dominan en los registros de muchos mareógrafos, incluso en los trópicos. En Bangkok, donde los habitantes no cesan de extraer agua del subsuelo a un ritmo creciente, el fenómeno de la subsidencia podría inducir a creer que el nivel del mar hubiera subido casi un metro durante los últimos 30 años. Para nuestra fortuna, los geofísicos han ideado métodos ingeniosos para superar algunas de estas dificultades. De acuerdo con uno de ellos, se calculan los movimientos esperados de la recuperación posglacial, para restarlos de los resultados de las mediciones tomadas en los mareógrafos. Valiéndose de esta argucia, William R. 87

versidad de Texas en Austin. Los resultados que ha publicado del altímetro TOPEX indicaban que el nivel global del mar subía a razón de casi cuatro milímetros por año, el doble de lo determinado con anterioridad; pero más tarde se descubrió que los datos se resentían de un defecto en la programación empleada para procesar los datos del satélite. Un análisis más reciente parece confirmar la estima, fundada en instrumentos de superficie, de dos milímetros anuales de ascenso en el nivel del mar.

Mirando hacia atrás 4. LOS CORALES SUBSUPERFICIALES de la especie Acropora palmata ayudan a determinar los cambios del nivel del mar ocurridos en el pasado. Perforando en el interior de los arrecifes coralinos y recuperando antiguas muestras de esta especie de las profundidades bajo el fondo del mar, los científicos han podido reconstruir la subida del nivel del mar cuando terminó la última era glacial.

Peltier y A. M. Tushingham, de la Universidad de Toronto, llegaron a la conclusión de que el nivel global del mar ha subido a razón de unos dos milímetros por año durante los últimos decenios. Resultado que comparten otros autores que se han fundado en registros distintos. Que tal sea la tasa actual de ascenso del nivel del mar ha recibido ulterior respaldo por parte del TOPEX/ Poseidon; durante cuatro años este satélite ha realizado mediciones con dos radares altimétricos que apuntan hacia el océano. Puesto que se conoce

con exactitud la posición del satélite, las mediciones radáricas de su distancia del mar pueden servir de mareógrafo espacial. Aunque al TOPEX/ Poseidon se le ha asignado la misión central de medir la circulación del agua en el océano siguiendo las ondulaciones superficiales causadas por las corrientes, se ha mostrado también capaz de registrar los cambios generales en el nivel del mar. “Cuando se promedia el globo, se extrae mucha menos variabilidad que la aportada por un mareógrafo solo”, explica R. Steven Nerem, de la Uni-

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5. A LAS CORRIENTES DE HIELO, o canales donde el hielo glacial avanza raudo hacia el mar, se las consideró indicadores de la fusión de la capa de hielo de la Antártida occidental. Pero la investigación reciente ha revelado que una de las principales corrientes de hielo que conduce al mar de Ross (la corriente de hielo C) se detuvo hace más de un siglo.



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S

alvo contadas reticencias, se acep tan esos dos milímetros de subida por año. Pero, y ésa es ahora una cuestión clave, ¿se mantendrá constante la tendencia o se acelerará con el calentamiento climático? Los geólogos han aportado su grano de arena a la solución del problema rastreando en el pasado las fluctuaciones del nivel del mar en respuesta a los cambios climáticos. Fairbanks, de Columbia, por ejemplo, ha estudiado cierto coral que crece cerca de la superficie, sobre todo en el mar del Caribe y aledaños. Con sus colaboradores realizó perforaciones profundas en los arrecifes coralinos de Barbados; extrajeron muestras antiguas de esta especie subsuperficial, gracias a las cuales pudieron seguir el ascenso del nivel del mar desde el final de la última era glacial, cuando había enormes cantidades de agua todavía aprisionadas en los casquetes polares y los océanos estaban unos 120 metros por debajo del nivel actual. Aunque sus registros del coral muestran episodios en los que el mar subió hasta dos o tres centímetros por año, Fairbanks observa que “esas velocidades corresponden a un mundo muy diferente”. En aquel entonces, hace de 10.000 a 20.000 años, las grandes capas de hielo que antaño cubrían gran parte de Norteamérica y Europa estaban a la mitad de su fusión y el océano recibía cantidades ingentes de agua. La fracción más reciente del registro del nivel del mar indica una disminución progresiva de la velocidad de ascenso, hasta que la altura del océano se estancó, tal parece, en los últimos milenios. En coherencia con ello, el régimen climatológico actual aparece inclinado hacia un nivel del mar bastante estable. Pero este cuadro tranquilizador lo pone en cuestión John B. Anderson, de la Universidad de Rice. Los datos TEMAS 26

Comité representa una aceleración substancial que podría darse, pero de la que hasta ahora no existe confirmación. MOVIMIENTO ASCENDENTE 12

Afrontando el futuro

N

9 6 MILIMETROS POR AÑO 3 0 –3 MOVIMIENTO DESCENDENTE

6. EL REBOTE POSGLACIAL, o lenta recuperación de la deformación causada por las pesadas capas de hielo, explica el movimiento vertical de tierras en distintos puntos del globo. Estos movimientos, que han venido produciéndose desde que terminó el último período glacial, afectan al nivel del mar relativo en la costa; por eso varía éste de un lugar a otro. Tales movimientos pueden falsear los registros de los mareógrafos obtenidos en puertos y complicar así los esfuerzos para seguir la pista al cambio general del nivel global del mar.

recogidos por el grupo de Fairbanks “no presentan la precisión requerida para descubrir la clase de sucesos pronosticados por los modelos glaciológicos”, sostiene Anderson. Hubo al menos tres episodios de brusco ascenso del nivel del mar en los últimos 10.000 años, que las muestras coralinas no detectan por la sencilla razón de que “existe una barra de error de cinco metros asociada a tal método”. El grupo de Anderson ha recabado pruebas de la bahía de Galveston, en el golfo de México, donde los testigos de sedimentos y los sondeos sísmicos revelan el comportamiento del estuario ante el ascenso del nivel del mar desde la última era glacial. Un aumento continuo del nivel del mar habría hecho que los entornos submarinos que caracterizan diferentes partes del estuario se moviesen gradualmente hacia la tierra. Pero el archivo geológico de la bahía de Galveston, dice Anderson, muestra características “muy espectaculares” que muestran una brusca inundación de esa antigua ribera. El episodio más antiguo de brusca subida del nivel del mar que Anderson percibe aconteció 2000 años a.C., cuando el clima global se parecía bastante a las condiciones actuales. De acuerdo con sus resultados, el nivel del mar pudo haber subido notablemente en sólo unos siglos. Anderson, sin embargo, no ha podido establecer la cuantía del ascenso. Sería de esperar que los arqueólogos echaran una mano en el rastreo

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de antiguas oscilaciones del nivel del mar. Deberían reexaminar los yacimientos costeros sumergidos tras la subida. Gracias a los análisis realizados en el Mediterráneo de los últimos 2000 años, sabemos que el nivel del mar ha ascendido un promedio de sólo dos décimas de milímetro por año. Pero tales trabajos arrojan poca luz sobre si el océano pudo haber ascendido bruscamente hace 4000 años. Cierto es que la arqueología no está todavía preparada para discernir cuándo empezó exactamente a acelerarse la subida del nivel del mar hasta alcanzar la tasa actual de dos milímetros anuales. Pese a tales lagunas en nuestra comprensión de la oscilación del nivel del mar en el pasado y la que experimentará en el futuro, los expertos del Comité Intergubernamental del Cambio Climático han trazado las líneas generales del curso previsible de aquí a un siglo. De acuerdo con ese pronóstico, el nivel del mar variaría entre 20 centímetros hasta casi un metro. El extremo inferior de ese intervalo corresponde a la velocidad de aumento del nivel del mar que, se infiere, se ha venido produciendo durante el último par de siglos, desde antes de que el hombre lanzara sin tasa a la atmósfera dióxido de carbono y otros gases de invernadero. Es decir, en los próximos cien años el nivel del mar se limitaría a proseguir un aumento natural que se ha tolerado durante tanto tiempo. La cota superior del informe del

i que decir tiene que los gobier nos y entidades supranacionales deben tomar en consideración todas las hipótesis con vistas a planificar el futuro. Aunque ese intervalo de duda de cinco veces en la cuantía posible de aumento puede preocupar a algunos, John G. de Ronde, del Ministerio de Transporte y Obras Públicas holandés, parece no inmutarse. Cualquiera que sea la tendencia en la oscilación del nivel del mar, confía en que su país puede afrontarla: “Subida del nivel del mar: se puede medir, se puede ver y se puede hacer algo al respecto.” Por enormes que parezcan las inversiones necesarias, de Ronde explica que el coste que implican la mejora de los diques y otras obras hidráulicas para acomodarse a 60 centímetros de aumento del nivel del mar en el próximo siglo no asciende a más de lo que los habitantes pagan ahora para conservar sus senderos de bicicleta. Siente mayor preocupación por los condados costeros pobres y escasos de suelo cultivable, así como por un aspecto del cambio climático que es mucho más difícil de predecir que el nivel del mar: los cambios en la frecuencia e intensidad de temporales violentos. “Se necesitarían 20 años para notar alguna variación en las estadísticas”, observa de Ronde, “pero un temporal muy violento puede producirse mañana mismo”. En resumen, mientras la capa de hielo de la Antártida occidental no sufra profundas alteraciones, el problema real con el que se enfrentan las regiones costeras será el de la incidencia del calentamiento de invernadero sobre los fenómenos extremos del tiempo local y la intensidad de las oleadas catastróficas. Mas para esa clase de cambios, los expertos disponen de muy escasas herramientas en su elaboración de pronósticos. Habrá que esperar el avance de la investigación y el refinamiento de los modelos informáticos para que los climatólogos puedan identificar dónde se deteriorarán las condiciones y dónde mejorarán. Y quién sabe si, aun entonces, tales predicciones no resultarán poco fiables. Como dice de Ronde, “tenemos que convivir con fenómenos cuya naturaleza se nos escapa”. 89

El clima que viene

Thomas R. Karl, Neville Nicholls y Jonathan Gregory

Los archivos meteorológicos y los modelos informáticos permiten esbozar un cuadro verosímil de cuáles serán las características generales del tiempo en un mundo más cálido

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l hombre se sabe ya consciente  de que podría haber alcanza  do, si bien involuntariamente, una proeza de proporciones descomunales. Por su número y por la técnica desarrollada, la humanidad podría haber inducido la alteración del clima del planeta. Los climatólogos sostienen, con pocas reservas, que, durante los últimos cien años, la temperatura media global ha aumentado en aproximadamente medio grado Celsius. Tal calentamiento se atribuye, al menos en parte, a actividades humanas; por ejemplo, la combustión de carburantes fósiles en las centrales térmicas de producción de electricidad y en los automóviles. Puesto que no dejan de crecer la población, las economías nacionales y las aplicaciones de la técnica, se espera, además, que la temperatura media global continúe aumentando en una cuantía adicional de 1 a 3,54 grados Celsius hacia el año 2100. Tal calentamiento es una de las muchas consecuencias que puede producir el cambio climático. Las diversas formas mediante las cuales el calentamiento podría afectar al ambiente del planeta —y por tanto, en las formas vivas— destacan entre las cuestiones más apremiantes que tienen abiertas las ciencias de la Tierra. Por desgracia se cuentan también entre las más difíciles de predecir. Los efectos derivados de tal calentamiento, amén de complejos, variarán considerablemente de un lugar a otro. Revisten particular interés los cambios operados en el clima regional y el tiempo local; sobre todo, los fenómenos extremos: temperaturas muy altas o muy bajas, olas de calor, lluvias muy fuertes o sequías, episodios que muy bien podrían producir efectos azarosos en las sociedades, agricultura y ecosistemas. Si nos adentramos en los estudios de la variación del tiempo terrestre

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en los últimos cien años en función del ascenso paulatino de la temperatura media global, y nos apoyamos en complicados modelos informáticos del clima, extraeremos la conclusión verosímil de que el calentamiento vendrá acompañado de cambios en el tiempo regional. Por ejemplo, unas olas de calor más largas e intensas —probable consecuencia de un aumento de la temperatura media global o de la variabilidad de las temperaturas diarias— comportarían una grave amenaza contra la salud pública (altísimo número de bajas) y provocarían importantes daños materiales (combado de las carreteras) junto con exigencias no menos costosas (aumento de consumo para refrigeración, lo que podría incluso obligar a cortes parciales o totales del suministro eléctrico). El cambio climático también afectaría a la distribución de lluvias y otras precipitaciones; en unas zonas aumentarían, para disminuir en otras, con la consiguiente alteración de la distribución global y la aparición de sequías e inundaciones. Asimismo, esa mayor variabilidad y ese incremento de los extremos de precipitación pueden exacerbar problemas todavía irresueltos de calidad y depuración del agua, erosión y descarga urbana de precipitaciones breves e intensas, entre otros. Ante tamaña perspectiva, resulta imperioso que se conozcan las consecuencias del efecto de la especie humana sobre el clima global.

Dos puntas

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os estudiosos disponen de dos  métodos principales —y complementarios— para investigar los cambios climáticos. El archivo minucioso de los fenómenos meteorológicos cuenta más o menos con un siglo de historia, que coincide con el período duran-

te el cual la temperatura media global aumentó en medio grado. El análisis de tales mediciones y registros permite a los climatólogos comenzar a esbozar un cuadro de los momentos y lugares en que se produjeron los extremos de tiempo y clima. Pero a los científicos lo que realmente les interesa es la relación entre extremos y aumento general de temperatura. Para lo cual necesitan el concurso de otra herramienta crítica de investigación: los modelos globales oceánicos y atmosféricos del clima. Estos modelos informáticos de altas prestaciones simulan los procesos importantes de la atmósfera y los océanos; en ellos se basan los investigadores para hacerse una idea de las relaciones entre las actividades humanas y los sucesos principales de la temperie y el clima. Fijémonos, por ejemplo, en los carburantes fósiles. Su combustión aumenta la concentración en la atmósfera de ciertos gases “de invernadero”, los agentes fundamentales del calentamiento global imputables al hombre. Estos gases, entre los que se citan el dióxido de carbono, metano, ozono, halocarburos y óxido nitroso, dejan pasar la luz solar, pero tienden a aislar el planeta contra la pérdida de calor, cual si conformaran el vidrio de un invernadero. A mayor concentración, pues, clima más cálido. De todos los gases de invernadero producidos por la actividad humana (antropogénicos), el dióxido de carbono es, con diferencia, el que ejerce mayor impacto en el balance global de calor (diferencia entre la cantidad de calor absorbida por el planeta y la devuelta al espacio en forma de radiación). La persistencia de dicho gas refuerza su eficacia aislante: hasta un 40 por ciento de dióxido de carbono tiende a permanecer en la atmósfera durante siglos. La acumulación de dióxido de carbono atmosférico viene favorecida no sólo por la combustión, TEMAS 26

1. ESTA FINCA INUNDADA cerca del río Mississippi en 1996 ilustra una consecuencia verosímil de la tendencia al calentamiento. No sólo aumentará la pluviosidad general; alcanzarán también una intensidad mayor los episodios aislados.



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NUMERO DE DIAS

DISTRIBUCION DE TEMPERATURA CORRIDA

0

12 24 36 48 TEMPERATURA (GRADOS CELSIUS)

2. PEQUEÑOS CORRIMIENTOS en la temperatura diaria más frecuente originan aumentos desmesurados en el número de días extremadamente cálidos. La razón es que las distribuciones de temperatura se aproximan a curvas de Gauss. Por ello, cuando el punto más alto de la curva de “campana” o gaussiana se corre hacia la derecha (arriba), se produce un aumento bastante grande (región en amarillo) de la probabilidad de que se excedan umbrales de temperatura extremadamente altos. Una mayor probabilidad de altas temperaturas aumenta la probabilidad de olas de calor (derecha).

sino también por la deforestación tropical. Entre los efectos causados por los humanos en el balance de radiación de la Tierra le siguen en influencia, probablemente, los aerosoles. Estas diminutas partículas sólidas, recubiertas a veces de una película líqui-

AUMENTO DE TEMPERATURA (GRADOS CELSIUS)

5

TEMPERATURA GLOBAL DEL AIRE

4 3

SIMULACION CON CO2

2 1 SIMULACION CON CO2 Y SULFATOS

0

NUMERO DE DIAS DE ESCARCHA

-1

60

1900

1950

2000 AÑO

2050

da, se hallan dispersas por la atmósfera. Proceden de la combustión, aunque emanan también de fuentes naturales, sobre todo de erupciones volcánicas. Al bloquear o reflejar la luz, los aerosoles mitigan el calentamiento global a escalas globales o regionales. A diferencia del dióxido de carbono, los aerosoles no permanecen mucho en la atmósfera (con un tiempo de residencia inferior a una semana); en consecuencia, están concentrados en la vecindad de sus fuentes. Hoy, los expertos abrigan más dudas sobre los efectos radiativos de los aerosoles que sobre los causados por los gases de invernadero. Al tomar en consideración los aumentos de los gases de invernadero, los modelos cli2100 máticos globales del océano y

DIAS DE ESCARCHA (ROMA, AUSTRALIA)

50 40 30

TENDENCIA LINEAL

20 10 0 1900



92

1920

1940 AÑO

1960

1980

3. EL AUMENTO de la temperatura media global se simuló (arriba, a la izquierda) mediante un modelo climático en el Centro Hadley de la Oficina Meteorológica del Reino Unido. La línea azul corresponde a una simulación basada exclusivamente en el dióxido de carbono; la línea amarilla tiene también en cuenta el aerosol de sulfato. Conforme crecía la temperatura media global, disminuía el número de días con temperaturas mínimas bajo cero. Este ejemplo (a la izquierda) muestra el número anual de días de escarcha en la australiana Roma, Queensland.

la atmósfera pueden proporcionar ciertas indicaciones generales de lo que podríamos anticipar sobre las variaciones en los episodios meteorológicos y en los extremos. Pero las prestaciones que ofrecen incluso los ordenadores más rápidos y nuestro mediocre conocimiento de las relaciones entre los diversos fenómenos atmosféricos, climáticos, terrestres y oceánicos limitan nuestra capacidad para modelar procesos importantes en las escalas a las que se producen. Atendamos, por ejemplo, a las nubes. Cumplen éstas una función capital en el balance de calor atmosférico. Pero los procesos físicos que forman las nubes y determinan sus características operan en escalas demasiado pequeñas para poder tenerlas directamente en cuenta en las simulaciones a escala global.

¿Cuán cálido y frecuente?

L

as limitaciones de los modelos  informáticos aparecen con notoria claridad al pretender recrear y predecir la frecuencia de extremos (cualesquiera que sean) del clima y del tiempo. De estos extremos, se ha estudiado con notable empeño la temperatura, lo que resulta explicable habida cuenta de su incidencia en la salud y la mortalidad, así como en el aumento de consumo para refrigeración y otros factores. Los expertos han podido hacerse una imagen del comportamiento de esos extremos analizando decenios de reTEMAS 26

gistros meteorológicos. Por razones estadísticas, basta un ligero incremento de la temperatura media para que aparezcan grandes saltos en el número de días muy cálidos (véase la figura 2). ¿Por qué cuesta tanto modelar los extremos de temperatura? Entre otras razones, por su sensibilidad a variaciones esporádicas de la circulación y las masas de aire, que ocasionalmente pueden hacerlas seguir un curso inverso al de la temperatura media. A modo de botón de muestra: en la antigua Unión Soviética, el mínimo absoluto anual de temperatura ha aumentado en grado y medio, mientras que la máxima absoluta anual no ha experimentado cambio. El Centro Nacional de Datos Climáticos, integrado en la istración Nacional Atmosférica y Oceánica (noaa) de los EE.UU., ha desarrollado un modelo estadístico que simula las temperaturas máxima y mínima diarias a partir de tres propiedades de la gráfica de temperatura en función del tiempo. Esas tres propiedades son la media, su variancia diaria y su correlación de un día a otro (la correlación refleja la persistencia de las temperaturas: por ejemplo, la frecuencia con que un día cálido sigue a otro día cálido). Dados nuevos valores de media, variancia y persistencia, el modelo pronosticará la duración y rigor de los extremos de temperatura. Algunas de sus predicciones son llamativas. Chicago, por destacar una urbe, muestra una variabilidad considerable de una semana a otra. Aun

EL CLIMA

cuando la temperatura media de enero subiera cuatro grados (lo que puede realmente ocurrir a finales del próximo siglo), mientras las otras dos propiedades se mantuvieran constantes, seguiría habiendo días de temperatura mínima inferior a –17,8 grados Celsius. Y así incluso varios días seguidos. Debería también producirse una disminución del número de heladas precoces y tardías, a tenor de la estación. No debería provocar sorpresa que, durante el verano, menudearan más los agobiantes períodos muy cálidos, incluidas olas de calor asfixiantes. Con sólo un incremento de tres grados Celsius en la temperatura media de julio, la probabilidad de que el índice de calor (un valor que comprende la humedad y mide la sensación de incomodidad) exceda 49 grados Celsius alguna vez durante el mes aumenta de uno cada 20 a uno cada cuatro. Por su incidencia en la agricultura, los aumentos en la temperatura mínima revisten particular interés. De acuerdo con los registros anotados en zonas rurales durante la segunda mitad de este siglo, la temperatura mínima ha aumentado a un ritmo más del 50 por ciento mayor que el seguido por la máxima. Este aumento ha dilatado el período exento de heladas en muchas partes de los EE.UU.; en el nordeste, por ejemplo, el período sin heladas comienza ahora 11 días antes de lo que acontecía en los años cincuenta. Un período exento de heladas más largo puede resultar beneficioso para muchas cosechas cultivadas en lugares donde las heladas no son muy corrientes, pero también afecta el crecimiento y desarrollo de plantas perennes y de plagas.

Se nos escapan las razones por las que las temperaturas mínimas crecen más deprisa que las máximas. Ese fenómeno podría, quizá, guardar relación con la cobertura nubosa y el enfriamiento por evaporación, que han aumentado en muchas regiones. Las nubes tienden a mantener los días más frescos, al reflejar la luz solar, y las noches más cálidas, al bloquear la pérdida de calor del suelo. El incremento de humedad en el suelo gracias a la precipitación y nubosidad adicionales inhibe la subida de temperatura durante el día porque parte de la energía solar se invierte en la evaporación de esta humedad. Para alcanzar una explicación más concluyente, así como poder predecir si continuará la asimetría del calentamiento diurno y nocturno, deberemos esperar la elaboración de mejores modelos informáticos. Los pronósticos de los cambios de temperatura día a día son menos seguros que los de la media. Con todo, los registros indican que, al hacerse el clima más cálido, esta variabilidad ha decrecido en gran parte de las latitudes medias del hemisferio septentrional. La variabilidad, que depende de la estación y la situación, está también relacionada con las características de la superficie, tales como la nieve caída y la humedad del suelo. En las latitudes medias, los cambios de la variabilidad diaria de las temperaturas han venido, asimismo, asociados a cambios de la frecuencia e intensidad de temporales y cambios de la posición de las trayectorias comúnmente seguidas por ellos. Estas trayectorias de los temporales son una sucesión de depresiones de latitudes medias que avanzan hacia el este y cuyo paso determina el tiempo.

CAMBIO APROXIMADO DE PLUVIOSIDAD 20% DISMINUCION

0%

20% AUMENTO

4. EL CURSO de la precipitaciOn entre 1900 y 1994 revela una tendencia general hacia mayor precipitación en las latitudes más altas y menor, en las más bajas. El verde indica más lluvia; el castaño, menos.

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La relación entre esos temporales y la temperatura es complicada. En un mundo más caliente, la diferencia de temperatura entre los trópicos y los polos cubriría con toda probabilidad un menor intervalo, por la sencilla razón de que en los polos se espera mayor calentamiento. Este factor tendería a debilitar los temporales. Por otra parte, en la alta atmósfera se invertiría la diferencia, lo que influiría de manera opuesta. También se producirían cambios en los temporales si los aerosoles antropogénicos continuasen enfriando regionalmente la superficie, alterando los contrastes horizontales de temperatura que controlan la posición de las trayectorias de los temporales.

Más precipitación

L

a complejidad aludida en la rela ción entre temporales y distribución de temperaturas constituye una de las razones por las que resulta tan difícil simular los cambios climáticos. Los componentes principales del clima —temperatura, precipitación y temporales— se hallan en tan intensa interrelación, que es imposible entender uno al margen de los otros. En el sistema climático global, por ejemplo, el ciclo de evaporación y precipitación transporta no sólo agua de un lugar a otro, sino también calor. El calor consumido en el suelo por la evaporación del agua se libera a cierta altura en la atmósfera cuando el agua vuelve a condensarse en forma de nubes y precipitación, calentando el aire circundante. La atmósfera pierde después este calor por radiación hacia el espacio. Con o sin gases de invernadero adicionales, la Tierra absorbe la misma cantidad de energía solar y radia de nuevo la misma cantidad hacia el espacio. Pero con una mayor concentración de gases de invernadero, la superficie está mejor aislada y puede radiar menos calor directamente desde el suelo hacia el espacio. Decae la eficacia con que el planeta radia calor hacia el espacio, lo que significa que la temperatura debe subir para que se pueda radiar la misma cantidad de calor. Y a medida que la temperatura aumenta, se produce más evaporación, lo que conduce a mayor precipitación global en promedio. Ahora bien, la precipitación no aumentará en todas partes y durante todo el año. (Por contra, todas las regiones del globo deberán registrar temperaturas más altas hacia fines del próximo siglo.) La distribución de



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5. LOS HURACANES, ciclones tropicales, conocerán a buen seguro distribuciones globales diferentes en virtud del calentamiento; lo que no significa, sin embargo, que su influencia general haya de cambiar. El huracán Andrew, que aparece aquí rugiendo en Miami, afectó a la costa suroriental de los EE.UU. en 1992, causando pérdidas por valor de 30.000 millones de dólares.

las precipitaciones viene determinada no sólo por procesos locales, sino también por la velocidad de evaporación y las corrientes atmosféricas que transportan humedad. Veámoslo aplicado. La mayoría de los modelos predicen una disminución de la precipitación en Europa meridional en verano como resultado del aumento de los gases de invernadero. En esta región, una fracción notable de la lluvia proviene de la evaporación local; el vapor que no precipita localmente se exporta a otras regiones. Por tanto, con un clima más cálido, el aumento de la evaporación en primavera desecaría el suelo y conduciría a una menor disponibilidad de agua para la evaporación y la lluvia en verano. A mayor escala, los modelos prevén un aumento de la precipitación media en invierno en las latitudes altas. Lo atribuyen al mayor transporte de humedad hacia el polo, instado por el aumento de evaporación en las bajas latitudes. Desde comienzos de siglo, la precipitación ha aumentado en las altas latitudes del hemisferio norte, principalmente en la estación fría, conforme subieron las temperaturas. Pero en las regiones tropicales y subtropicales, la precipitación ha decrecido en los últimos decenios, lo que se ha comprobado de manera patente en el Sahel y, en dirección este, hasta Indonesia. En la franja más septentrional de Norteamérica (al N de 55 grados) y Eurasia, con temperaturas por debajo de cero durante gran parte del año, las nevadas han aumentado desde hace varios decenios. Es probable que en estas regiones se produzca un ulterior incremento de la precipitación en forma de nevadas. Más hacia el sur, en el S de Canadá y N de los EE.UU., la razón de nieve a lluvia

ha disminuido; aunque, en virtud del aumento de precipitación total, ha habido poca variación general en la cantidad de precipitación en forma de nieve. En los cinturones de transición de la nieve, donde las nevadas son intermitentes durante toda la estación fría, la precipitación media en forma de nieve tenderá a disminuir con el calentamiento del clima, antes de anularse por completo en algunos lugares. Importa advertir que, desde 1986, la superficie cubierta por la nieve durante la primavera y el verano ha menguado bruscamente en casi un 10 por ciento. Esta disminución de la cobertura nival ha contribuido a la subida de las temperaturas de primavera en las latitudes medias y altas. Además de las cantidades totales de precipitación, hemos de tomar en consideración la frecuencia con que se producen copiosos aguaceros o rápidas acumulaciones, de enorme interés en sus secuelas. Las precipitaciones intensas pueden provocar inundaciones, erosionar los suelos y causar bajas humanas. ¿Qué variación se espera de su frecuencia? La precipitación depende de la humedad relativa, que es, a su vez, la TEMAS 26

relación entre la concentración de vapor de agua y su máximo valor de saturación. Cuando la humedad relativa alcanza el 100 por ciento, el agua se condensa en forma de nubes y puede arrancar a llover. Los modelos informáticos indican que la distribución de la humedad relativa no se alterará mucho al cambiar el clima. Pero la concentración de vapor de agua necesaria para alcanzar la saturación en el aire sube rápidamente con la temperatura, a una razón aproximada de 6 por ciento cada grado Celsius. Así, en un clima más cálido, la frecuencia de la precipitación (que está relacionada con la frecuencia con la que la humedad relativa llega al 100 por cien) variará menos que la cantidad de precipitación (relacionada con la cantidad de vapor de agua presente en el aire). Y no sólo un mundo más cálido tendrá mayor precipitación; probablemente, el episodio medio de precipitación tenderá a ser más copioso. Diversos análisis apoyan la tesis del aumento de la intensidad. En los EE.UU., por ejemplo, un promedio de aproximadamente el 10 % de la precipitación total anual se produce durante fuertes aguaceros en los que al

EL CLIMA

menos caen 50 milímetros en un día. A principios de siglo, esa proporción no llegaba al 8 por ciento. Por increíble que parezca con toda esta precipitación, es de esperar que en Norteamérica, sur de Europa y otros lugares el suelo se torne más seco en los próximos decenios. Una perspectiva nada halagüeña, si pensamos en la repercusión que un suelo seco tiene sobre las cosechas, recursos freáticos, ecosistemas de ríos y lagos y sobre los mismos cimientos de los edificios. Las altas temperaturas resecan el suelo acelerando las velocidades de evaporación y de transpiración por las plantas. Varios modelos prevén ahora notables incrementos en el rigor de las sequías. Atemperando esas predicciones, sin embargo, hay estudios de la frecuencia e intensidad de las sequías en este siglo que indican que, al menos en las primeras fases del calentamiento global, otros factores han predominado sobre los efectos desecadores de una temperie más cálida. Por ejemplo, en los EE.UU. y la antigua URSS, los aumentos de nubosidad durante los últimos decenios han conducido a una disminución de la evaporación. En el occidente ruso la humedad del suelo ha aumentado.

Tempestades

P

or cuantiosos que sean, los costes  de las sequías y las olas de calor parecen menos evidentes que los de otra clase de tiempo extremado: los ciclones tropicales. Estos temporales, conocidos como huracanes en el Atlántico y tifones en la parte occidental del Pacífico Norte, producen daños ingentes en las regiones costeras y en las islas tropicales. Conforme el clima se vaya haciendo más cálido, se prevén cambios en la actividad de ciclones tropicales que variarían de unas regiones a otras. No todas las consecuencias serían negativas: en algunas regiones bastante áridas, la contribución de los ciclones tropicales a la lluvia resulta vital. En el NO de Australia, por ejemplo, del 20 al 50 por ciento de la lluvia anual está

asociada a ciclones tropicales. Pero los daños producidos por un ciclón arrasador pueden ser tremendos. En agosto de 1992, el huracán Andrew mató a 54 personas, dejó sin vivienda a 250.000 y causó daños por valor de 30.000 millones de dólares en el Caribe y en la costa SE de los EE. UU. En los primeros debates sobre el impacto presumible de una intensificación del efecto de invernadero solía aludirse a ciclones tropicales más frecuentes e intensos. Puesto que estas tempestades dependen de una superficie caliente con provisión ilimitada de humedad, se forman sólo sobre océanos con temperatura superficial de 26 o más grados Celsius. Por tanto, se aseguraba, el calentamiento global conduciría a temperaturas oceánicas más altas y, presumiblemente, a más ciclones tropicales. Para la investigación actual, fundada en modelos climáticos y registros históricos, semejante cuadro peca de un simplismo excesivo. Otros factores —el empuje arquimediano en la atmósfera, las inestabilidades en las corrientes atmosféricas y las diferencias de la velocidad del viento a diversas alturas (cizalladura vertical del viento)— intervienen también en el desarrollo de esas tempestades. Pero fuera de proporcionarnos esa visión más general, los modelos climáticos sólo aportan una ayuda limitada en la predicción de los cambios de la actividad ciclónica. Ello se debe, en parte, a que las simulaciones no han adquirido todavía el grado suficiente de detalle para poder modelar el intensísimo núcleo interior de un ciclón. Algo mayor es el auxilio que presta el archivo histórico, incompleto. Cierto es que ha resultado imposible establecer un registro global fidedigno de la variabilidad de los huracanes tropicales durante el siglo xx, por un doble motivo: los cambios operados en los sistemas de observación (introducción de satélites a finales de los años sesenta) y las variaciones de población en las regiones tropicales. Contamos, sin embargo, con buenos archivos de la actividad ciclónica en el Atlántico Norte, donde los aviones meteorológicos han venido realizando labores de reconocimiento desde los años cuarenta. Christopher W. Landsea, del Laboratorio Oceanográfico y Meteorológico del Atlántico, de la noaa, infiere de los registros consultados una disminución en la intensidad de los huracanes, así como en su cuantía. Entre 1991 y 1994 se produjo un intervalo de suma tranquili95

COLABORADORES DE ESTE NUMERO Traducción: Manuel Puigcerver: Evolución del clima en los planetas terrestres, Clima caótico, ¿Qué mecanismo gobierna los ciclos glaciales?, Archivos subterráneos del clima cambiante, El Niño, Un clima cambiante, Dióxido de carbono y clima mundial, Tendencias hacia el calentamiento global, Influencia del hombre sobre el clima, La subida de los mares y El clima que viene.

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nasa (izquierda), Observatorios Hale (derecha) George V. Kelvin nasa

George V. Kelvin Barry Ross Jana Brenning (arriba, derecha); Barry Ross Jana Brenning Jana Brenning (gráfica); Richard B. Alley, Universidad Estatal de Pennsylvania Norman Tomalin, Bruce Coleman Inc. (arriba, izquierda); Stefan Lundgren (arriba, derecha); Fridmar Damm (abajo, izquierda); Boris Dmitriev (abajo derecha) George H. Denton George Retseck Bruce Cornet, Lamont-Doherty Observatorio Geológico de la Universidad de Columbia George Retseck Dan Wagner Roberto Osti (arriba); Jared Schneidman Design (abajo) Jared Schneidman Design Patrick Cone (arriba), Jared Schneidman Design (abajo) Jared Schneidman Design Ian Worpole Gary Braasch Hank Iken Claude Lorius, Lab. de Glaciología y Geofísica del Ambiente Jesse Simmons V. Ramanathan, Univ. Chicago Space Systems Division, General Electric Company Allen Beechel George Retseck Patricia J. Wynne John Deecken Corbis/afp Robert Pickett, David Muench, Jim zuckerman y Corbis (izquierda, de arriba abajo); Chinch Gryniewicz (fotografía); Laurie Grace (gráfica) noaa/Laboratorio de Fluidos Dinámicos y Geofísica Neil Rabinowitz Ministerio de Transporte y Obras Públicas de los Países Bajos William F. Haxby R. Lighty; M. Goodman (abajo) Michael Goodman Cameron Davidson Jennifer C. Christiansen (gráficas); Warren Marr (arriba); Laurie Grace (abajo) Warren Faidley

dad por lo que se refiere a la frecuencia de tempestades, huracanes y huracanes intensos; ni siquiera la estación de 1995, de insólita intensidad, pudo invertir esta tendencia declinante. Aunque debemos anotar, por otra parte, que el número de tifones en el Pacífico NO parece haber subido. En conjunto, parece improbable que los ciclones tropicales aumenten de forma significativa a escala global. En algunas regiones, la actividad podría intensificarse; en otras, remitir. Cambios todos ellos que acontecerán en un marco de grandes variaciones naturales de un año a otro año y de un decenio al siguiente. Los ciclones de latitudes medias acompañados de copiosa lluvia, las llamadas tempestades extratropicales, abarcan por lo común una superficie mayor que la de los ciclones tropicales; iten, pues, una más fácil modelación. Ya se han realizado algunos trabajos. Uno reciente de Ruth Carnell y sus colaboradores del Centro Hadley, de la Oficina Meteorológica del Reino Unido, ha hallado menos tempestades, aunque más intensas, en el Atlántico Norte como consecuencia de la acentuación del efecto de invernadero. Pero no todos los modelos concuerdan. Los análisis de los datos históricos tampoco conducen a una conclusión clara. Algunos estudios indican que, desde finales de los años ochenta, la actividad ciclónica de invierno en el Atlántico Norte ha sido más extrema de lo que nunca fue durante los cien años que les precedieron. Durante los últimos decenios se ha observado también una tendencia de vientos más fuertes y mayores alturas de olas en la mitad septentrional del Atlántico Norte. Otros análisis, realizados por Hans von Storch y sus colaboradores del Instituto Max Planck de Meteorología en Hamburgo, no han hallado prueba de cambios en el número de tempestades en el mar del Norte. En general, como ocurría con los ciclones tropicales, la información disponible pone de manifiesto que carecemos de base sólida para poder predecir aumentos globales de las depresiones extratropicales, aunque no pueden descartarse las variaciones regionales.

El futuro

A

unque esas clases de huecos de nuncian las limitaciones de nuestro conocimiento del sistema climático, de la valoración de las pruebas se infiere que las actividades humanas

han ejercido ya una influencia discernible sobre el clima global. En el futuro, para reducir la incertidumbre respecto al cambio climático antropogénico, sobre todo a escalas menores, será necesario mejorar nuestra potencia informática de construcción de modelos, al par que prosiguen las observaciones minuciosas de los factores climáticos. Serán, asimismo, de ayuda nuevas iniciativas, citemos el Sistema de Observación Climática Global, y la investigación exhaustiva de ciertos procesos climáticos importantes; lo serán también los superordenadores de creciente potencia. No debe olvidarse, sin embargo, la complejidad del sistema climático, razón de que en cualquier momento puedan surgir sorpresas. Las corrientes del Atlántico Norte podrían sufrir bruscas modificaciones y producir cambios bastante rápidos del clima en Europa y parte oriental de Norteamérica. Entre los factores que intervienen en nuestras predicciones del cambio climático antropogénico, y una de nuestras mayores incógnitas, está la cantidad futura de emisiones globales de gases de invernadero, aerosoles y otros agentes de interés. El determinar esas emisiones trasciende la mera labor científica: le importa a toda la humanidad.

BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTARIA Changing by Degrees: Steps to Reduce Greenhouse Gases. U.S. Congress, Office of Technology Assessment, 1991. Policy Implementation of Greenhouse W arming : M itigation , A daptation and the Science Base. National Academy of Sciences. National Academy Press, 1992. Global Warming Debate. Número especial de Research and Exploration: A Scholarly Publication of the National Geographic Society, volumen 9, n.o 2; primavera 1993. Global Warming: The Complete Briefing . John T. Houghton. Lion Press, 1994. Climate Change 1995: The Science of C limate C hange . Contribución del Grupo de Trabajo I al Second Assessment Report of the Intergovernmental on Climate Change. Dirigido por John T. Houghton, L. G. Meira Filho, B. A. Callendar y N. Harris. Cambridge University Press, 1996. Indices of Climate Change for the United States. T. R. Karl, R. W. Knight, D. R. Easterling y R. G. Quayle en el Bulletin of the American Meteorological Society, volumen 77, n.o 2, págs. 279-292; febrero 1996.

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