Autor: Syukuro Manabe
Co-Autor: Anthony Broccoli
El ganador del Premio Nobel Syukuro Manabe es sin duda el pionero de la modelización climática moderna.
Junto con el científico atmosférico Anthony Broccoli, nos muestran cómo los modelos climáticos se han utilizado en laboratorios virtuales para examinar las complejas interacciones entre la atmósfera, el océano y la tierra
Beyond Global Warming es un relato que nos muestra el camino que hemos recorrido para llegar a comprender procesos fundamentales detrás del calentamiento global. Esta historia del modelado climático, explora los avances que se han producido durante siglos a medida que la capacidad informática se aceleró en la década de 1970. .
Esto ha permitido a los científicos implementar simulaciones más complejas, con múltiples variables, como los rayos solares absorbidos y reflejados, los niveles de CO2, el vapor de agua, la cobertura de nubes y el efecto del hielo y la nieve en el efecto invernadero atmosférico.
Los modelos actuales resultan útiles para predecir las condiciones climáticas futuras, en función de las emisiones y sus concentraciones en la atmósfera.
“No hay duda de que la composición de la atmósfera y el clima de la Tierra han cambiado desde la Revolución Industrial, con las actividades humanas como causa predominante”
Syukuro Manabe
Los humanos son responsables del calentamiento actual del planeta.
Para Manabe, no hay duda de que el calentamiento global, es responsabilidad de los humanos ya que durante los últimos 1500 años, antes de la Revolución Industrial, el clima de la Tierra se ha mantenido estable.
Con el inicio de la Revolución Industrial y su dependencia de los combustibles fósiles, hace unos tres siglos, la humanidad ha elevado las temperaturas promedio en 1º Celsius [1,8 °F], un hecho científico comprobado.
La acumulación de dióxido de carbono (CO2) en la atmósfera acelera el calentamiento y su presencia ha aumentado más en el último siglo que en los dos anteriores, y más en las últimas décadas que en los últimos siglos.
En los próximos 80 años, es probable que los aumentos de temperatura alcancen los 2ºC o incluso los 3ºC.
Esta tasa de calentamiento cambiará los patrones climáticos en todo el planeta, erosionando los glaciares, reduciendo o aumentando las precipitaciones, elevando el nivel del mar y causando estragos.
Así lo que indican los modelos climáticos, que los científicos construyen a partir de modelos meteorológicos, y que han demostrado ser las mejores herramientas para comprender el clima, pronosticar el cambio climático y predecir el impacto del calentamiento global.
El aumento del efecto invernadero hace que la Tierra sea más caliente y menos habitable.
El científico Jean-Baptiste Fourier describió por primera vez el efecto invernadero en 1824.
El efecto invernadero atmosférico, es esencial para mantener la temperatura del planeta a un nivel adecuado para el desarrollo de la vida
Cuando los rayos del sol llegan a la Tierra, el planeta absorbe algo de calor y refleja algo de regreso. Este equilibrio se ajusta naturalmente porque la Tierra absorbe más calor cuando está fría y refleja más cuando está caliente.
Sin embargo el aumento de los gases que emitimos a la atmosfera, han amplificado el efecto invernadero, haciendo que más energía del sol llegue a la Tierra, incrementando su temperatura lo que produce más vapor agua que a su vez amplifica el efecto invernadero.
En 1894, el científico sueco Svante Arrhenius planteó la hipótesis de que duplicar el CO2 atmosférico podría incrementar la temperatura de la Tierra entre 5ºC y 6ºC.
Los modelos de Arrhenius incorporan los efectos de la retroalimentación del vapor de agua y de la pérdida de la capa de nieve debido al calentamiento.
En 1931, el físico E. O. Hulbert, agregó la consideración de la transferencia de calor entre los rayos del sol y el reflejo de la Tierra para llegar a una estimación de 4ºC de calentamiento con una duplicación del CO2 atmosférico.
Modelos climáticos unidimensionales y tridimensionales.
En la década de 1960, estos modelos agregaron el impacto de la cubierta de las nubes, que atrapa las emisiones de calor de la Tierra y refleja el calor hacia el sol.
Las nubes reflejan más calor del que atrapan lo produce un efecto de enfriamiento neto.
Al aplicar estas nuevas variables, lo modelos redujeron el calentamiento estimado a 2,4ºC con una duplicación del CO2 atmosférico.
Los modelos unidimensionales originales para el cambio climático llevaron al desarrollo de modelos de circulación general (GCM, por sus siglas en inglés) en 3D.
El avance de la computación ha permitido agregar más factores a la ecuación, dando lugar a los modelos climático 3D más sofisticados, que incluían variables como los patrones del viento atmosférico, la circulación a gran escala, la radiación solar y de onda larga, el vapor de agua, la condensación y el flujo de calor.
Los niveles de nieve y hielo provocan el cambio climático en las regiones polares.
Con una mayor capacidad informática, los científicos agregaron añadieron más variables
A medida que el hielo y la nieve se derritieron en el Ártico durante décadas, la región se ha vuelto proporcionalmente más cálida que cualquier otra región, generando el término «amplificación polar».
El hielo y la nieve en las regiones polares de la Tierra reflejan la luz solar y el calor. Cuando se derriten, el suelo absorbe más radiación solar y se calienta.
“La amplificación polar del calentamiento global ha sido confirmada a través de observaciones climáticas realizadas durante los últimos 130 años.”
Syukuro Manabe
Los modelos predicen que una duplicación del CO2 en la atmósfera generaría un calentamiento de 2,9ºC, un impacto muy significativo.
Los océanos moderan la temperatura de la Tierra
Los océanos cubren dos tercios de la superficie de la Tierra y absorben una tremenda radiación solar (calor).
El agua más fría podría descansar en las profundidades del océano o en su superficie, dependiendo de varios factores, pero las superficies y profundidades de los océanos se han calentado significativamente desde la década de 1950.
Los océanos afectan el clima de manera significativa, pero solo tienen un factor mínimo en la sensibilidad climática. Retrasan el aumento de las temperaturas debido al aumento de los niveles de CO2 atmosférico, como máximo, en un 15 % aproximadamente.
“El hielo marino en el Ártico se ha estado derritiendo a un ritmo de casi un 4% por década, mientras que en la Antártida, el hielo marino ha aumentado un 1,5% en el mismo período de tiempo.”
Syukuro Manabe
En el hemisferio sur, los aumentos de CO2 parecen no tener impacto en la temperatura, en gran parte debido al efecto de los océanos del sur.
En promedio anual, el espesor y la cobertura de área del hielo marino disminuyen notablemente en los océanos ártico y subpolar, mientras que estas variables apenas cambian en el Océano Austral.
El calentamiento global tendrá un impacto sustancial en la disponibilidad y la gestión del agua.
El efecto invernadero provoca temperaturas más altas en la superficie de la Tierra, lo que aumenta la evaporación y la humedad, lo que produce más precipitaciones.
Por cada 1ºC de aumento de temperatura, la precipitación aumenta entre un 2% y un 3,4%. Los trópicos recibirán más lluvia, mientras que las regiones áridas recibirán menos.
“Las diferencias en la disponibilidad de agua… podrían presentar un desafío muy serio para los administradores de recursos hídricos del mundo.”
Syukuro Manabe
El calentamiento global implica cambios no solo en la temperatura sino también en las tasas de evaporación y precipitación.
El calentamiento hace que los ríos crezcan en los trópicos y disminuyan en las zonas áridas y semiáridas donde provocará sequías cada vez más severas.
Los desafíos en la gestión del agua surgirán tanto de la escasez como de la precipitación excesiva.
Beyond Global Warming, es un libro escrito con la autoridad que corresponde al ganador de un premio Nobel y que gustará a estudiosos de la materia. Un completo recorrido por la historia de los modelos climáticos y matemáticos.
Un ventana a entender como las proyecciones que estos modelos climáticos ofrecen, son cada vez más precisas a medida que la capacidad de computación se incrementa y permite incorporar nuevas variables y complejidad.
Syukuro Manabe, galardonado con el Premio Nobel de Física en 2021, es un meteorólogo y climatólogo japonés, pionero en el uso de computadoras para simular el impacto del cambio climático y las variaciones naturales del clima.
Sus primeras publicaciones sobre simulaciones climáticas se remontan a 1969, donde desarrolló junto a Bryan el primer modelo climático mundial. Dicho trabajo ha sido seleccionado como uno de los diez principales avances que se han producido en los últimos 200 años, por parte de la NOAA.