¿Es el cambio climático una conspiración?

La data obtenida durante años es más que contundente

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En los primeros días de enero, Yulia Latynina del diario ruso Novaya Gazeta, publicó un gran artículo con el subtítulo “La historia de la falsificación científica más grande del siglo XX”. En él, habló de la llamada «Controversia del palo de hockey”, una reconstrucción de la temperatura promedio en el hemisferio norte presentada hace más de veinte años. Al llamar a esta reconstrucción “falsa”, la autora fue más allá y cuestionó el concepto mismo del cambio climático global bajo la influencia de la actividad humana. N+1 sugirió comentar sobre la publicación de Latynina al climatólogo, investigador principal del Laboratorio de Teoría del Clima del Instituto Obukhov de Física Atmosférica de la Academia de Ciencias de Rusia Alexander Chernokulsky.

El artículo publicado en Novaya Gazeta es bastante extenso y no tiene sentido desarmarlo en su totalidad, señalando muchas pequeñas inexactitudes en la presentación de hechos conocidos.

Me centraré en tres disposiciones clave de este artículo, que arrojan una sombra sobre la climatología como ciencia y, en el camino, sobre la conciencia de los científicos del clima, así como arrojar dudas sobre las causas antropogénicas del crecimiento de la temperatura global en las últimas décadas.

“Iglesia”, “santo” e “icono”

Considere estas disposiciones con más detalle. El artículo argumenta que los climatólogos, alarmados por el cambio climático global, forman una “iglesia del calentamiento global” y predican un “culto alarmista que repensó los viejos arquetipos del fin del mundo… en un nuevo paquete ‘científico’”.

El “icono principal” de este “culto” en el artículo es el “Palo de hockey de Mann”, un gráfico de la temperatura promedio en el hemisferio norte, presentado por primera vez en un artículo publicado por el profesor estadounidense Michael Mann (“El Santo Grial de la Iglesia del Calentamiento Global”) y sus coautores en la revista Nature en 1998.

A este gráfico se le llama extraoficialmente “palo” porque muestra un fuerte aumento en la temperatura promedio en los últimos años del siglo XX y a principios del siglo XXI, elevándose como un palo de hockey sobre – una curva de temperatura global relativamente más uniforme reconstruida durante los siglos anteriores.

Diagrama de Mann que reconstruye la dinámica de la temperatura promedio en el hemisferio norte durante los últimos 600 años Mann, M. E., Bradley, R. S. y Hughes, M. K. / Nature, 1998

Es el “palo de hockey de Mann”, dice el artículo, el que lanzó el mecanismo para combatir el “calentamiento global” a nivel mundial.

Según la autora del artículo, las actividades de numerosos expertos, institutos y otras organizaciones, así como el funcionamiento de los tratados internacionales, como el Protocolo de Kyoto y el Acuerdo de París, se basan directamente en las conclusiones basadas en este “calendario que cambió la vida de la humanidad”.

Mientras tanto, dice el artículo, este gráfico “resultó ser falso”, ya que al compilarlo, una serie de errores matemáticos se deslizaron en los cálculos de Mann (si es que no hubo una manipulación consciente de los datos). Pero Mann y su “iglesia”, sin embargo, continúan defendiéndose y silenciando a sus críticos con todas sus fuerzas. El mismo Mann se describe en el artículo como el «Pedro de climatología”.

Mann logró “exponer” a los científicos (el artículo estipula que no están relacionados directamente con la climatología y la paleoclimatología) que llamaron la atención sobre la siguiente discrepancia: el gráfico de Mann ignora los principales cambios climáticos que ocurrieron anteriormente, como, por ejemplo, Medieval el período cálido (STP, alrededor de 800 – 1300 años) o la Pequeña Edad de Hielo (MLP, siglos XIV – XIX).

Si tenemos en cuenta estas fluctuaciones naturales en el clima de la Tierra, causadas obviamente por no un exceso de CO2 en la atmósfera, entonces el “palo” dejará de ser un “palo” vertical, si nos será un palo uniforme.

El calentamiento actual en este contexto parece la próxima ola natural de cambios climáticos que se suceden a lo largo de la historia de la Tierra. De todo esto, el artículo concluye: “No sabemos cuán significativa es la contribución antropogénica al clima actual”.

El artículo tiene otros argumentos diseñados para demostrar la falacia de los cálculos de Mann basados ​​en el método del componente principal y la dendrocronología, su deshonestidad en el ejemplo de la puerta climática de 2009, así como la conspiración mundial de los políticos occidentales dirigida por Margaret Thatcher, quien utilizó la amenaza del calentamiento global para combatir las petrocracias, desde Arabia Saudita hasta la URSS.

Pero lo anterior es suficiente para demostrar tres puntos clave del razonamiento de Yulia Latynina:

1. El cambio climático global es normal: ha ocurrido más de una vez en el pasado, y representantes de varias ciencias han reunido una extensa base de datos de evidencia de la existencia del STP, MLP y otros fenómenos similares, a los cuales el hombre no tuvo nada que ver. Sin embargo, los “climatólogos-alarmistas” ignoran estos datos por alguna razón.

2. Las declaraciones alarmantes de los científicos que advierten sobre las consecuencias catastróficas del cambio climático global bajo la influencia del hombre no son más que una campaña de relaciones públicas dirigida a elevar su propio prestigio y no se basan en datos estrictamente científicos, ya que el principal “icono” de este “culto alarmista” es falso.

3. Por lo tanto, aunque el próximo cambio climático global realmente esté sucediendo ante nuestros ojos, no podemos decir que este es culpa del hombre, no tenemos datos objetivos al respecto. Las actividades del Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático (IPCC) y organizaciones similares están dedicadas a resolver tareas no científicas, sino otras, principalmente políticas.

Ahora, quisiera enfocarme en la refutación de estos argumentos desde un punto de vista científico.

¿Qué es la temperatura global?

Comencemos con la pregunta de qué cambios climáticos han ocurrido en el pasado, desde el punto de vista de la climatología moderna.

El artículo de Latynina proporciona numerosos testimonios escritos y referencias a reconstrucciones regionales que muestran la presencia del STP y el MLP. Al mismo tiempo, el autor comete un error significativo: emite reconstrucciones y certificados escritos regionales como globales o hemisféricos.

Contrariamente a lo que se dijo en el artículo, ninguno de los científicos discute el hecho de que en ciertas regiones del mundo se observaron el STP y el MLP. Pero debe entenderse que las regiones donde ocurrió este o aquel evento siguen siendo solo regiones que ocupan una cierta parte del globo/hemisferio.

Por lo tanto, es imposible extrapolar científicamente evidencia escrita de la recolección de mandarinas en China o el cultivo de uvas en Inglaterra a todo el planeta (e incluso en el hemisferio). ¿Cómo, entonces, se puede estimar la temperatura global?

Por un lado, es necesario utilizar todas las reconstrucciones disponibles, y no solo las reconstrucciones de Norteamérica y el norte de Eurasia. Por otro lado, es posible restaurar el forzamiento radiativo de factores externos (actividad solar y volcánica), así como evaluar la propia variabilidad climática para determinar las condiciones que causaron este o aquel cambio de temperatura.

Esto es lo que están haciendo docenas de grupos científicos en todo el mundo. Y, en general, todos llegan a la misma conclusión: tanto el calentamiento temprano (el llamado período romano cálido) como el frío de los “siglos oscuros” (enfriamiento a mediados del primer milenio), y el STP y el MLP no se observaron sincrónicamente en todo el planeta y tenía diferentes amplitudes.

El siglo en el que se observó este o aquel período de calentamiento o enfriamiento (arriba: el período cálido romano, STP, calentamiento moderno; abajo: el período frío en las «edades oscuras», MLP) Raphael Neukom et al. / Nature, 2019

El evento más sincrónico y fuerte fue la Pequeña Edad de Hielo, pero esto es comprensible si analizamos las causas de este evento. El MLP se produjo en el contexto de una disminución de la actividad solar (durante este período, se observaron varios mínimos de actividad solar: Speper, Maunder, Dalton) y un aumento de la actividad volcánica (varias erupciones bastante grandes).

Ambos factores redujeron la radiación solar entrante: la actividad del Sol disminuyó directamente y, debido a la erupción de volcanes en la estratosfera, se creó una pantalla a partir de aerosoles de sulfato que reflejaban parte de la luz solar hacia el espacio.

Las grandes erupciones de volcanes en los trópicos provocaron la aparición de una pantalla de aerosol en todo el planeta, pero las erupciones en latitudes altas solo conducen a la aparición de una pantalla sobre el hemisferio donde se encuentra el volcán.

Durante el MLP, se observó una mayor actividad volcánica en el hemisferio norte, aunque la exposición a la radiación fue bastante débil y en todo el planeta. Una ligera disminución en la radiación solar entrante desencadenó una cadena de retroalimentación, albedo en la tierra del hemisferio norte, que condujo al crecimiento de glaciares de montaña en Eurasia y América del Norte, así como a la circulación en el océano, debido al aumento del hielo marino en el Ártico y posterior debilitamiento de la circulación en el Atlántico Norte.

Además, los estudios muestran un papel importante para la variabilidad interna, lo que condujo a diferencias regionales significativas. Por ejemplo, en el Himalaya, el área máxima de los glaciares se registró de 1300 a 1600. Y en América del Norte, la aparición de los glaciares comenzó 200 años después. Además, en Europa, la circulación oceánica influyó en la intensificación de las heladas de invierno.

Reconstrucción del hemisferio norte en mayo-agosto (relativo a 1961-1990). Los rectángulos de colores indican los tiempos de inicio de los glaciares en Europa, Islandia, América del Norte y el Himalaya.  Ann V Rowan / The Holocene, 2016

El MLP se puede ver claramente en todas las reconstrucciones globales, tanto en el del “club de Mann” original como en los mismos datos, pero usando otros métodos (sin usar el método del componente principal), y en trabajos posteriores del propio Mann, y en nuevas reconstrucciones por otros autores, obtenidos utilizando diversas fuentes (sedimentos marinos y lacustres, corales, núcleos de hielo, árboles, crónicas históricas). Una disminución en la temperatura durante este período también se confirma por una disminución en el nivel del mar.

Cambio de temperatura (en unidades de desviación estándar para cada fuente de datos) para diferentes datos: corales, evidencia documental, núcleos de hielo, sedimentos de lagos, sedimentos marinos, anillos de árboles.  PÁGINAS2k Consorcio / Nature, 2017

Si el MLP se manifiesta con bastante claridad a nivel global, tanto en el hemisferio norte como en el hemisferio sur, lo mismo no se puede decir sobre el STP. Este fenómeno no puede llamarse hemisférico, mucho menos sincronizado globalmente. En su desarrollo, la variabilidad interna jugó un papel mucho más importante, en lugar del forzamiento externo.

Por lo tanto, una reconstrucción detallada del hemisferio sur muestra la presencia de períodos más cálidos en el siglo XIII, cuando en el hemisferio norte, por el contrario, se observaron anomalías negativas. Y el cálido siglo XI del hemisferio norte no se remonta al sur.

El número de miembros del conjunto (reconstrucciones y modelos) que muestran períodos anormalmente cálidos y anormalmente fríos en los hemisferios norte y sur y en ambos hemisferios juntos. A continuación, se muestran los cambios en la exposición a la radiación de los volcanes, el sol y los gases de efecto invernadero. Raphael Neukom et al. / Nature Climate Change, 2014

Se demostró que durante el STP en el Pacífico, prevaleció la fase fría del fenómeno de El Niño/La Niña, que causó una anomalía de temperatura negativa en las regiones ecuatoriales del Océano Pacífico durante este período.

En cuanto a Europa, de donde proviene la mayor parte de la evidencia escrita, el clima más cálido de la región fue proporcionado por la fase positiva de la Oscilación del Atlántico Norte, que prevaleció aquí durante mucho tiempo.

Esquema de anomalías climáticas durante la fase positiva de la Oscilación del Atlántico Norte Valérie Trouet1 et al. / Science, 2009

Como resultado, si promediamos en todo el planeta, y no solo en Europa, entonces el STP realmente deja de ser una característica pronunciada del gráfico de temperatura. Pero la disminución de la temperatura en el MLP se puede rastrear con bastante claridad.

Comparación de varias reconstrucciones de la temperatura global del aire. PAGES 2k Consortium / Nature Geoscience, 2019

Por cierto, el primer informe del IPCC en forma esquemática no incluía un gráfico de la temperatura global (aunque esto está escrito en el informe), sino la temperatura de Inglaterra de un artículo de 1965 de Hubert Lamb.

El informe también dice que, aunque el STP fue un período cálido en Europa occidental, Islandia y Groenlandia, en ese momento China tuvo inviernos anormalmente fríos. Latynina cita este gráfico de la temperatura de Inglaterra a en su artículo, erróneamente llamándolo un “gráfico del cambio en la temperatura mundial”.

En general, las paleoconstrucciones durante los últimos dos milenios indican que hasta el final del siglo XX no hubo períodos en que se observaran anomalías de temperatura del mismo signo en todo el planeta.

Porcentaje de la superficie de la Tierra con anomalías de temperatura positivas y negativas en relación con el promedio durante 1–2000 años (superior – datos anuales, inferior – promedio de más de 50 años).  Raphael Neukom et al. / Nature, 2019

Es importante entender que las paleoconstrucciones basadas en anillos de árboles y otros rastros de origen orgánico siguen siendo reconstrucción, no mediciones directas. “No están involucrados” en dispositivos mecánicos, sino en organismos vivos que, aunque son sensibles al cambio climático, pueden depender de varios parámetros.

Muchos paleodatos contienen información sobre varios parámetros a la vez, por ejemplo, temperatura y humedad. Todavía hay un cierto “cambio” hacia la “grabación” de las temperaturas de verano.

Por ejemplo, el avance/retroceso de los glaciares depende de la temperatura de verano (y la precipitación de invierno). El polen también caracteriza las temperaturas de primavera y verano, los anillos de los árboles, un período cálido. Como resultado, la temperatura del invierno en su conjunto es más débil en datos paleo que el verano.

Debe enfatizarse: los científicos tienen una constantemente discusión sobre los métodos y resultados. Hay muchas respuestas a cualquier artículo tanto en revistas científicas como en blogs orientados a la ciencia. Se están mejorando los métodos de promedio, aparecen nuevos métodos (usando uno u otro isótopo), la ciencia no se detiene.

Entre los climatólogos, la actitud hacia Michael Mann es bastante común, como cualquier otro colega. Las principales conclusiones de su artículo de 1998 fueron generalmente confirmadas por reconstrucciones posteriores, tanto por el propio Mann como por otros autores.

La historia de la “confrontación” de Mann y McIntyre contra McKitrick, descrita de manera colorida en el artículo de Latynina, queda fuera del desarrollo habitual del conocimiento científico, principalmente debido a las acciones excéntricas de MacIntyre y McKitrick.

Desde el punto de vista de la ética científica y el desarrollo de la ciencia, es más probable que sus acciones se vean de manera negativa. No pretendían mejorar nuestro conocimiento, presentar una nueva teoría o refutar la antigua. Por el contrario, el propósito de sus artículos y entradas de blog (y los realizados en 2005, y entradas anteriores en publicaciones científicas populares) era más bien socavar la credibilidad de la ciencia.

Además, no está completamente claro sobre la base de qué, el artículo de Latynina dice que Mann se niega a proporcionar el código de computadora con el que calculó su «palo de hockey». Esto no es cierto: el código de computadora utilizado para trabajar en el artículo de 1998 es de dominio público.

Física del clima

Ahora es el momento de descartar la falsa premisa del “palo de hockey” como el “ícono” de la climatología. El gráfico de Mann no era para probar nada, no era un ícono y ciertamente no subyacía a la ciencia del cambio climático. Al igual que con cualquier otra ciencia, la climatología no se basa en gráficos, sino en el estudio de las leyes de la naturaleza, principalmente las leyes de hidro y termodinámica.

Fue sobre la base de estas leyes que se presentó la teoría de la causa antropogénica del cambio climático moderno. La evidencia principal de esta teoría se obtuvo a fines de la década de 1970 y solo se especificó en el futuro. Por el momento, se pueden formular de la siguiente manera:

A. Dióxido de carbono en la atmósfera: sus propiedades, crecimiento rápido, atribución de crecimiento.

El hecho de que la Tierra, basada en el equilibrio de radiación (teniendo en cuenta la distancia al Sol y la magnitud de la energía que proviene de él) debería tener una temperatura del aire mucho más baja de lo que realmente tiene, sugirió Joseph Fourier a principios del siglo XIX.

La diferencia (es de unos 33°C) fue atribuida por Fourier al efecto de calentamiento de la atmósfera, que retransmite el calor oscuro (es decir, la radiación de onda larga) a la Tierra.

A mediados del siglo XIX, John Tyndall determinó que el vapor de agua, el dióxido de carbono y el metano son los principales responsables de este efecto de calentamiento.

Absorción de radiación de onda corta (roja) y de onda larga (azul) por la atmósfera y los gases individuales a diferentes longitudes de onda. En la figura superior, las líneas continuas muestran la magnitud de la radiación de onda corta y onda larga que llegaría a la Tierra (para la onda corta) y se iría al espacio (para la onda larga) sin la atmósfera. Robert Rohde

Desde entonces, los métodos de espectroscopía han avanzado mucho más, gracias a lo cual fue posible determinar las principales bandas de absorción de gases de efecto invernadero e incluso medir la cantidad de energía que llega a la superficie de la Tierra debido a la reemisión por gases de efecto invernadero.

El forzamiento radiativo observado en la superficie de la Tierra (el color rojo es el valor integral para los números de onda 520-1800 cm-1) debido a un aumento en la concentración de CO2 (color gris) D. R. Feldman et al. / Nature, 2015

Vale la pena señalar que la comparación con el invernadero (que apareció a principios del siglo XX gracias a Niels Ekholm) no debe tomarse literalmente: en un invernadero real, el calor se retiene principalmente debido al «bloqueo» de la convección.

El efecto invernadero de la atmósfera actúa sobre otro proceso de transferencia de calor: la radiación electromagnética. La atmósfera es casi transparente para la radiación de onda corta del Sol, pero al mismo tiempo retrasa parte de la radiación de onda larga desde la superficie de la Tierra (debido a el momento dipolar de los gases de efecto invernadero durante las transiciones rotacionales y vibracionales).

Como resultado, la atmósfera misma (o más bien, su capa inferior, la troposfera, con una altura de aproximadamente 5-7 kilómetros) se convierte en una fuente de radiación y re-irradia radiación de onda larga de regreso a la superficie de la Tierra y al espacio. Como la temperatura del aire en la troposfera disminuye con la altura, se emite una cantidad menor de radiación al espacio de la que se emitiría si no hubiera atmósfera.

Las primeras estimaciones del balance de calor de la superficie de la Tierra fueron hechas por Mikhail Ivanovich Budyko en 1956. Hoy, con base en varias observaciones satelitales y terrestres de largo período, los principales valores de los flujos de radiación y calor promediados a nivel mundial se ha determinado el sistema climático de la Tierra.

Es cierto que algunos elementos se definen en un rango bastante amplio (por ejemplo, flujos de calor aparente y latente desde la superficie). Su aclaración es una tarea importante de la climatología en los próximos años.

Sin embargo, la transición de una imagen estática (efecto invernadero sin cambios) a una dinámica es importante. Fue posible implementarlo a mediados del siglo XX gracias a la estación de monitoreo de dióxido de carbono atmosférico lanzada en 1956 en Mauna Loa (Hawai), fundada bajo el liderazgo de Charles David Keeling.

Dado que el CO2 es un gas bien mezclado, las mediciones en un punto de fondo pueden dar una idea bastante precisa de su concentración global. Los datos obtenidos por esta estación hicieron posible, por ejemplo, estudiar la variación anual en la concentración de CO2 y registrar el mínimo de primavera y el máximo de otoño asociados con la respiración/fotosíntesis de los bosques boreales.

Pero lo más importante, las mediciones a largo plazo realizadas con la misma metodología han revelado un aumento significativo en la concentración de dióxido de carbono a lo largo del tiempo: de 315 ppm en 1958 a 415 ppm en 2019 (observaciones posteriores en otras estaciones confirmaron esta tendencia).

Posteriormente complementado con datos sobre la composición del aire obtenida en base al análisis de burbujas de aire de los núcleos glaciales de la Antártida, estas mediciones permitieron establecer que en los últimos millones de años la concentración de CO2 en la atmósfera de la Tierra nunca ha sido tan alta.

Cambio en la concentración de CO2 de las observaciones en la estación de Mauna Loa de 1958 a 2020 Scripps Institution of Oceanography en UC San Diego
Compilación de los cambios en la concentración de CO2 a partir de datos de observación en la estación de Mauna Loa de 1958 a 2020 y de reconstrucciones basadas en núcleos glaciales en los últimos 800 mil años Scripps Institution of Oceanography en UC San Diego

El siguiente paso realizado por la ciencia es dilucidar las causas del aumento observado de CO2. A mediados de la década de 1950, Hans Suess descubrió un cambio en la composición isotópica del dióxido de carbono, es decir, un cambio en el tiempo entre las proporciones de los isótopos 12C, 13C y 14C.

El hecho es que, durante la fotosíntesis, los árboles “prefieren” fijar un isótopo de carbono más ligero – 12C. Por lo tanto, los isótopos 13C y 14C en los combustibles fósiles están contenidos en proporciones más pequeñas que en otros depósitos del sistema climático, especialmente 14C, cuyo contenido en combustibles fósiles es cercano a cero (la vida media de 14C es de 5700 años).

El llamado “efecto Suess” es reducir la proporción de 14C/12C, que se observó durante la primera mitad del siglo XX. Es cierto que las pruebas de armas nucleares en la década de 1960 condujeron a un fuerte aumento en el contenido de 14C en la atmósfera (en condiciones normales, este isótopo se forma en la atmósfera superior por los rayos cósmicos), lo que hizo imposible seguir utilizando esta relación.

Ahora los científicos están observando la relación 13C/12C en el dióxido de carbono de la atmósfera y registran una disminución en el valor de esta relación, vinculando esto con confianza a la quema de combustibles fósiles.

Cambios anuales en las emisiones antropógenas de СО2 (figura superior), cambio en la concentración atmosférica de СО2 y fracción de isótopo 13С (figura media) en dióxido de carbono atmosférico, cambio en la fracción de isótopo 14С en dióxido de carbono atmosférico (figura inferior).  World metrological organization, 2019

Además, hoy, utilizando varios métodos (métodos de cámara, de pulsación turbulenta, observaciones satelitales, etc.), se han obtenido estimaciones bastante precisas del contenido de carbono en varias capas del sistema climático, así como estimaciones de los flujos de carbono.

También se obtienen estimaciones de los flujos de carbono antropogénico de diversos sectores (industria, energía, agricultura y otros). Todo esto permitió evaluar los parámetros del ciclo del carbono del sistema climático y también relacionar la tasa de crecimiento del dióxido de carbono con las emisiones antropogénicas.

B. Mejorar el efecto invernadero sobre los valores medidos en el sistema climático.

Ya a fines del siglo XIX, Svante Arrhenius, utilizando un modelo climático simplificado, estimó por primera vez los posibles cambios en la temperatura global debido a una hipotética duplicación de la concentración de CO2. Guy Callendar dio el paso de lo posible a lo real, quien en 1938 sugirió por primera vez que el calentamiento climático ya se está produciendo en la Tierra debido a las emisiones antropogénicas de dióxido de carbono.

En la década de 1950, Gilbert Plass utilizó por primera vez una computadora para realizar cálculos con un modelo de transferencia de radiación y recibió una estimación de la sensibilidad de la temperatura del aire a una duplicación del CO2 de aproximadamente 3.5 grados Celsius.

En la década de 1970, Mikhail Budyko, utilizando el concepto de retroalimentación en climatología, demostró que incluso pequeñas influencias externas pueden conducir a cambios bastante significativos debido a los comentarios positivos.

Por ejemplo, un aumento en el efecto invernadero debido a un incremento en la concentración de dióxido de carbono conduce a un aumento en la temperatura del aire, un aumento en la evaporación y un aumento en la humedad del aire. Dado que el vapor de agua también es un gas de efecto invernadero, una mayor humedad conduce a un aumento adicional en el calentamiento.

Actualmente, la ciencia conoce la contribución de la actividad antropogénica al balance de radiación; además, se determina la contribución de varios componentes de la actividad humana: la contribución de los cambios en el albedo superficial, la contribución de los aerosoles (directos e indirectos), la contribución de los gases de efecto invernadero.

Hacemos hincapié en que esta es una contribución mucho más significativa que la influencia en el balance de radiación de los factores naturales observados en los primeros dos milenios. Por ejemplo, el cambio en la actividad solar no excedió los 0.2 vatios por metro cuadrado en módulo, el efecto de las fuertes erupciones volcánicas puede alcanzar 5-10 vatios por metro cuadrado, pero es de muy corto plazo (1-2 años).

En general, los cambios observados en las últimas décadas en varias capas del sistema climático de la Tierra corresponden a los cambios esperados debido a un aumento en el efecto invernadero.

No solo aumenta la temperatura del aire en la superficie, sino también la temperatura de la troposfera inferior, la del agua en las capas superiores del océano, la humedad del aire y el nivel del océano. Debido al exceso de calor, se reduce el área de hielo marino, el área y la masa de los glaciares de montaña y cubierta.

Cambios en varios parámetros climáticos según observaciones IPCC, 2013

Debido a la retención de calor en la atmósfera inferior, las capas superiores se enfrían; se observa enfriamiento en la estratosfera y la mesosfera. Si el calentamiento moderno fuera causado por un aumento en la actividad solar, la temperatura en la troposfera, estratosfera y mesosfera cambiaría unidireccionalmente.

Variaciones interanuales (y promedio móvil) de la temperatura invernal en la región de la mesopausa según mediciones realizadas en la estación científica Zvenigorod del Instituto Obukhov de Física Atmosférica RAS en 1960–2015.  Mokhov I.I. et al. / Bulletin of the Russian Academy of Sciences. Physics of the atmosphere and ocean, 2017

C. Construcción de modelos climáticos numéricos y reproducción climática teniendo en cuenta las influencias externas.

Una teoría desarrollada, confirmada por observaciones, también requiere una confirmación más: pronósticos exitosos.

Ahora los científicos predicen el clima usando modelos climáticos numéricos bien desarrollados (o, más correctamente, modelos del sistema terrestre) basados ​​en modelos hidrodinámicos de la circulación general de la atmósfera y el océano con bloques de vegetación conectados, dinámica de la capa de hielo, bloques de transformación química de impurezas atmosféricas, etc.

Los modelos pueden reproducir adecuadamente la climatología y la variabilidad de los parámetros climáticos de la Tierra. El “corazón” de los modelos climáticos ha demostrado su poder para pronosticar el tiempo. El único inconveniente en el pronóstico del clima, a diferencia del pronóstico del tiempo, es que no se tiene en cuenta los datos iniciales, sino solo los datos de límites.

Con los modelos climáticos, se realizan experimentos sobre la sensibilidad (por ejemplo, cómo cambiará el clima si duplica la concentración de CO2 en la atmósfera, o crea un análogo de la pantalla de aerosol en la estratosfera, o aumenta la actividad solar, etc.) y experimentos para reproducir el clima real, pasado o futuro.

Al mismo tiempo, para una reproducción correcta, es necesario conocer las condiciones límite: para reproducir un paleoclima, por ejemplo, es necesario establecer otros parámetros de la órbita (los llamados ciclos de Milankovitch); y para reproducir el clima del siglo XXI, es importante un pronóstico económico (cómo cambiará la concentración de CO2).

Diagrama del modelo climático Enciclopedia Británica

El progreso de los modelos está estrechamente relacionado con el aumento de la potencia informática de las computadoras. Cuanto más preciso se tome el modelo y más procesos se reproduzcan explícitamente en él (y no se parametricen, es decir, no esté escrito de alguna forma simplificada), se necesitará más potencia informática para su implementación.

Ahora los modelos climáticos globales han alcanzado un paso de 5-10 kilómetros, lo que permite que la convección se reproduzca explícitamente. Hay docenas de diferentes modelos climáticos globales en el mundo.

La relación entre la resolución del modelo y el poder de las computadoras y las supercomputadoras  Tapio Schneider et al. / Nature Climate Change, 2017

Los modelos numéricos son una herramienta desarrollada y necesaria para los climatólogos. Después de todo, tenemos un solo planeta, no podemos ponerlo en un experimento de laboratorio.

Utilizando los modelos, se obtuvo evidencia más importante del papel determinante del hombre en el calentamiento moderno: los cálculos que tienen en cuenta solo la variabilidad natural no pudieron reproducir el aumento de temperatura, y los cálculos que tienen en cuenta la variabilidad natural y el impacto antropogénico sí reproducen este crecimiento.

Temperatura global del aire en grados Celsius de acuerdo con datos de observación (curva negra) y calculada por modelos teniendo en cuenta solo la variabilidad natural. Climate Science Special Report, 1990
Temperatura global del aire en grados Celsius según datos de observación (curva negra) y calculada por modelos teniendo en cuenta solo factores antropogénicos Climate Science Special Report, 1990
Temperatura global del aire en grados Celsius de acuerdo con datos de observación (curva negra) y calculada por modelos teniendo en cuenta ambos factores Climate Science Special Report, 1990

Pero este es un pronóstico a posteriori: sabíamos cómo cambiaba la temperatura e intentamos reproducirla con la conexión de varios factores. ¿Y qué tan buenos son los modelos en el pronóstico?

Ahora, tres o cuatro décadas después de la aparición de los primeros pronósticos de cambios en la temperatura global debido a la intensificación antropogénica del efecto invernadero, uno puede comparar estos primeros pronósticos con el cambio de temperatura observado. En general, el aumento de temperatura previsto está justificado.

Comparación de temperatura según observaciones (curvas negras) y según los pronósticos de Budyko (1972, curva naranja) y Hansen (1988, curvas verde, azul y roja) Alexander Chernokulsky

En resumen, es importante tener en cuenta que la teoría de los cambios climáticos modernos (y de hecho la variabilidad climática en general) se basa no solo en un gráfico, sino en un conjunto de conocimientos: el hecho establecido del efecto invernadero, información sobre su magnitud, la concentración de gases de efecto invernadero y el ciclo del carbono, documentaron un aumento en esta concentración y un aumento en el forzamiento de radiación, evidencia isotópica del efecto de la quema de combustibles fósiles en un aumento en la concentración de gases de efecto invernadero.

El cambio observado en varios valores climáticos corresponde al esperado con un aumento en el efecto invernadero: un aumento de la temperatura en la atmósfera inferior y una disminución en la superior. Los modelos climáticos numéricos reproducen el calentamiento moderno solo teniendo en cuenta todos los factores (naturales y antropogénicos), mientras que los pronósticos realizados hace más de 30 años con estos modelos son exitosos.

Basado en la base científica anterior, armado con una historia del problema y la evidencia, es fácil de entender que no es la cola la que mueve al perro (la temperatura no dicta el ajuste de las teorías), sino el perro a la cola (el aumento antropogénico en el efecto invernadero conduce a un cambio en muchas variables climáticas, incluida la temperatura).

Los climatólogos no son los únicos cuyas conclusiones están tratando de declarar como un producto de conspiración, el resultado del trabajo de poderosos grupos de interés que quieren capitalizar las preocupaciones públicas. Hay personas que afirman el VIH es una invención de las compañías farmacéuticas, hay quienes creen que las guerras y las revoluciones comienzan a pedido de un gobierno mundial secreto.

Tales explicaciones son siempre sencillas y, lo más importante, dejan espacio para el optimismo: vencer a los conspiranoicos es, por supuesto, mucho más fácil que desenmarañar las leyes de la física.

Pero no puedes engañar a la física. El cambio climático global está ocurriendo ante nuestros ojos, el medio ambiente natural se está volviendo cada vez menos familiar. Y la actividad económica de la humanidad acelera y profundiza significativamente estos procesos. Desafortunadamente, esto no es un invento de climatólogos.

Alexander Chernokulsky
Traducido por Victor Román
Esta noticia ha sido publicada originalmente en N+1, ciencia que suma.

Fuente: N+1

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