EL CLIMA QUE TENDREMOS por el Prof. Dr. D. Alberto Requena Rodríguez, académico numerario

Admitiendo que el clima es un concepto complejo, el cambio del clima supone y deriva de que los cambios de los elementos que lo configuran, de la modificación de sus valores, independientemente de la causa que origine la modificación. Precisamos establecer cuáles son los factores que configuran el clima, para poder analizar si están sufriendo o no cambios. No es fácil la definición de clima, porque pudiéramos entenderlo desde el punto de vista estadístico, como el registro del tiempo meteorológico a lo largo de un intervalo y en un determinado y concreto territorio. Tanto uno como otro factor, son susceptibles de extenderse más o menos ¿Da lo mismo el tiempo que consideremos o el área geográfica que analicemos? ¿Es igual considerar el Mediterráneo completo que España? ¿Es lo mismo el clima en Europa que el clima global?

Normalmente, se consideran la temperatura del aire y la precipitación como las variables determinantes. Hay muchas otras, como viento, radiación, etc o combinaciones de ellas que, sin duda, lo describirán de forma más completa. A su vez, estadísticamente podemos estar pensando en obtener medias en un horizonte temporal determinado: año, mes, década, etc. Pero no cabe duda, de que no solo son significativas las variaciones a lo largo del periodo considerado, sino también los fenómenos que se dan de forma extraordinaria y singular. Es corriente caracterizar el clima, sólo con la temperatura media del aire en la superficie de la Tierra, en cuyo caso, deberíamos explicar por qué la temperatura media de la Tierra es de 15 ºC. De todos modos, la importancia radica en los cambios de esta media, porque subidas significativas, implican cambio en la forma de vida de todos los seres vivos, que alberga.

La Tierra intercambia energía con el resto del Universo, buscando el equilibrio entre la energía que recibe y la que emite. Pero ese intercambio de energía solamente se puede llevar a cabo mediante mecanismos radiativos, por lo que hablaremos del balance radiativo. La Tierra recibe radiación solar de las regiones del espectro visible, infrarroja y ultravioleta. Dada la actividad actual del Sol y la distancia concreta a la que nos encontramos, la radiación media anual que incide en una superficie horizontal perpendicular es de 1367 W por metro cuadrado. Varía muy poco, por lo que se denomina constante solar. Ahora bien, no todo el flujo solar llega perpendicularmente a la Tierra y podemos considerar que, en cualquier tiempo, se expone solamente la mitad de la superficie, por lo que el valor efectivo se puede estimar en una cuarta parte de la constante solar, unos 342 W/m2. Pero, si solamente se absorbiera esta energía, la Tierra se iría calentando progresivamente. Ocurre que una fracción (albedo) se refleja al espacio, dejando de incidir en ella y calentarla. Además, según Planck, cualquier cuerpo que se encuentra a una temperatura por encima del cero absoluto emite radiación, con lo que la Tierra emite constantemente radiación, eso si, de mayor longitud de onda (infrarroja) que es la llamada radiación terrestre.

Si el clima dependiera del balance de la radiación solar neta (diferencia entre la que proviene del Sol y la reflejada) y de la radiación terrestre emitida, la temperatura sería muy distinta a la actual. Esto nos hace considerar que precisamos un segundo elemento significativo en la ecuación, que es el que proviene de que la atmósfera es un conjunto (mezcla) de gases que la envuelve, y que es lo que llamamos aire. Además, el aire mantiene partículas en suspensión, que se presentan en distinta abundancia según los sitios, y ahí tenemos las nubes y los aerosoles. Las nubes son diminutas gotas de agua líquida en suspensión o heladas si están a altura suficiente que se mantienen en el aire por su pequeño tamaño, oscilando entre 0,2 y 0.3 mm de diámetro y si alcanzan entre 1 y 5 mm entonces precipitan. Las nubes afectan el balance radiativo, porque reflejan la luz solar, de forma eficiente. El albedo con nubes, pasa a ser de un 30%. Si la radiación reflejada es mayor que la absorbida, como puede ocurrir por efecto de la presencia de las nubes, la temperatura podría descender bastantes grados por debajo del cero.

Hay otro balance a considerar. Algunos gases que constituyen el aire absorben radiación visible, ultravioleta y/o infrarroja, como ocurre con el agua, nitrógeno, oxígeno, dióxido de carbono, metano, óxidos de nitrógeno, ozono, etc. La atmósfera absorbe radiación terrestre, además de reflejar la que viene del Sol. Este es el efecto invernadero. La eficiencia de los distintos gases es diferente. Así pues, las nubes reflejan radiación solar y absorben la radiación terrestre. Algunos aerosoles reflejan radiación y otros son absorbentes eficientes de la radiación terrestre. Si tenemos en cuenta estos efectos, la temperatura media que obtendríamos sería de unos 15 ºC.

Si analizamos la evolución de las concentraciones de dióxido de carbono, metano y óxidos de nitrógeno a partir del aire ocluido en el hielo, según el informe del IPCC (Ciais et al., 2013), comopropone Josep Calbó en la revista Método, comprobaremos que, hasta el comienzo de la era industrial (1750) se mantienen las concentraciones constantes, en torno a 280 ppm (partes por millón), 600 ppb (partes por billón) y 260 ppb, respectivamente, para dióxido de carbono, metano y óxidos de nitrógeno. Pero, desde el comienzo de la era industrial hasta ahora, el crecimiento ha sido exponencial, superando las 390 ppm, 1800 ppb y 330 ppb.

El clima ha variado notablemente a lo largo de toda la existencia en la Tierra. Los cambios están íntimamente relacionados con el cambio en la radiación solar emitida por el Sol y los cambios de la composición de la atmósfera. Una vez instaurada la fotosíntesis en la Tierra, se ha restado CO2 de la atmósfera, mediante la fotosístesis, al tiempo que se ha emitido a ella el oxígeno, que se ha convertido actualmente en el segundo gas más abundante, tras el nitrógeno. Si nos limitamos a, por ejemplo, el último millón de años, en que el Sol apenas ha cambiado y la Tierra ha mantenido una distribución de tierra y agua, parecidas a las actuales y que los gases atmosféricos, se han mantenido en una composición parecida, los cambios acontecidos han sido los ciclos glaciación – interglaciación. Es decir, periodos más fríos que el actual con duración de unos 100.000 años, en los que el nivel del mar se situaba muy por debajo del actual y unos periodos más breves, de unos 20.000 años con clima parecido al presente. Estos ciclos tienen que ver con ciclos de la órbita terrestre descrita alrededor del Sol, modificando excentricidad, oblicuidad (inclinación del eje de la Tierra con respecto a la eclíptica) y la precesión de los equinocios. La combinación no modifica, de forma sustancial, la cantidad de radiación solar que llega a la Tierra, pero sí varía su distribución en los hemisferios y a lo largo del año.

Una disminución de la radiación incidente en los meses de verano en el hemisferio norte, puede estar en el origen del enfriamiento global, que puede acabar provocando una glaciación, aunque haya que recurrir a una superposición de varios efectos para justificar el hecho. El primer efecto a considerar es la formación del hielo y su incidencia en el albedo. Si en verano llega menos radiación a la Tierra, por cualquier circunstancia, se funde una fracción menor de la nieve caída en invierno. Mayor cantidad de nieve supone un aumento del albedo, significando que se absorbe menos radiación solar, lo que incrementa el enfriamiento. Otro efecto concomitante proviene de los gases de efecto invernadero. Por un lado, al iniciarse el enfriamiento, disminuye el contenido de vapor de agua de la atmósfera, al reducirse la evaporación y también el punto de saturación del vapor de agua en el aire, al disminuir la temperatura (recordar lo que justifica que se empeñen los parabrisas de un coche). Por otro lado, el CO2 se absorbe mejor por los océanos, tanto debido al cambio de la solubilidad (la solubilidad de un gas disminuye al aumentar la temperatura), como por el aumento de la actividad fotosintética del fitoplancton. En suma, al iniciarse un enfriamiento, acontece que disponemos de menos vapor de agua y CO2, lo que viene a implicar menor efecto invernadero y, por tanto, más enfriamiento. Es decir es un bucle que se refuerza a si mismo, el denominado bucle explosivo.

Otro elemento adicional a los considerados es la circulación oceánica, que dicen que es muy sensible a la temperatura del Atlántico Norte. Es esta circulación la que globaliza el enfriamiento que se inicia en un hemisferio, el norte. Todas estas circunstancias se invierten al final de los periodos glaciales y dan pie a los periodos interglaciares, como el actual. Aunque es cierto que el clima no se mantiene constante. Por ejemplo, al final de la última glaciación, cuando la temperatura media había aumentado a niveles similares al actual, la Tierra se volvió a enfriar de forma súbita, y aún no está clara la explicación, se apela a razonar con la circulación oceánica, debilitada por la aportación de agua dulce y fresca proveniente de la fusión del hielo en el Atlántico Norte como factor decisivo. De hecho entre los siglos XIV y XIX el enfriamiento fue de 1-2 ºC debió ser global, aunque documentado sólo en Europa. De nuevo las causas tienen que ver con la radiación solar. El denominado efecto Maunder establece la relación con las manchas solares, que justifica el llamado mínimo de Maunder, cuando transcurren unos decenios en que no se presentan (1645 a 1715), lo usual es observar entre 40.000 y 50.000 manchas y durante esos 30 años solamente se observaron 50, lo que indica disminución de actividad solar y una composición atmosférica que cuando hay actividad volcánica y se lanzan aerosoles a la atmósfera, se refleja más radiación al espacio.

Los cambios habidos en los últimos decenios han provocado la constitución del Grupo Intergubernamental de Expertos en el Cambio Climático (IPCC). La observación de la temperaturas, disponibles de manera global, revelan que en el periodo 1880-2012 la temperatura media ascendió 0,85 ºC. Es más, esta acumulación se ha concentrado en los últimos cuarenta años. Cada uno de los tres decenios anteriores ha sido más cálido que el anterior y, a su vez, todos ellos con más cálidos que el último milenio. En este caso, no ha habido cambios en la radiación solar incidente, sino sólo en la composición atmosférica, aumentando la concentración de los gases de efecto invernadero y en particular de CO2. En efecto, como señala Josep Calbó, el CO2 se ha incrementado de forma continua desde la revolución industrial, como resultado del empleo de combustibles fósiles y como demuestran las medidas directas. Los datos dicen que, recientemente, la concentración de este gas ha superado las 400 ppm que supera en mucho a los 280 ppm del año 1800 y es un nivel que no se había alcanzado jamás. Pero el CO2 no es el único gas con efecto invernadero que la actividad humana pone en la atmósfera. Hay otros que, aunque provoquen una magnitud menor, se suman al efecto provocar la absorción de más energía de la que se libera. El metano, los hidrocarburos y los óxidos de nitrógeno, son buenos ejemplos.

Al aumentar la temperatura hay otros mecanismos que inician su andadura sintonizados con los ya señalados. Incremento del vapor de agua de la atmósfera, disminución de la cubierta de hielo (menor albedo) y la aportación de propia actividad humana que provoca otras emisiones en forma de partículas (aerosoles) que, mayoritariamente, tienden a reflejar más radiación solar que la radiación terrestre que absorben. Además concurren otros mecanismos como la cantidad y tipos de nubes que podrían, también al mismo tiempo estar contribuyendo a moderar el enfriamiento. Sea como sea, no hay dudas sobre la causa entrópica del cambio climático actual, dado que la única forma de conseguir respuestas cabales de los modelos climáticos es incluyendo las emisiones de los gases de efecto invernadero y los aerosoles, porque si solamente se consideran las causas naturales no se puede simular el calentamiento actual razonablemente.

Los cambios de uso del suelo que modifican, también el albedo, provocados todos ellos por la actividad humana, están influyendo en el clima y todo indica que lo continuarán haciendo si no lo remediamos. La cuestión abierta es esta: ¿cuál es el cambio climático futuro al cual la humanidad será capaz de adaptar sus estructuras socioeconómicas y cuáles serán las medidas capaces de mitigar las emisiones que pondrán en práctica una vía para superar un calentamiento intolerable? Paris tiene la palabra. Los antecedentes no son muy halagüeños. Paris terminará proponiendo, otra cosa es que sus propuestas sean las apropiada y en el tiempo justo. Como nunca, anteriormente, en sus manos y voluntades, que son las nuestras, está el clima que tendremos.