El cambio climático y la mecánica celeste

La historia de la Ciencia, de los descubrimientos y de los inventores, está llena de casos inverosímiles. Hay personas que, con un mínimo esfuerzo, han conseguido que su nombre quede registrado para siempre en la memoria colectiva de la humanidad. Este es el caso, por ejemplo, de Graham Bell, que patentó el teléfono, aunque parece ser que no fue él su inventor. Con el tiempo se ha demostrado que tan sólo se benefició del esfuerzo de otro, aprovechando la falta de recursos económicos del verdadero padre del artilugio, para registrarlo a su nombre en la oficina de patentes. En cambio, hay otros personajes, muchos, que después de un arduo trabajo de varios años y de minuciosos cálculos, consiguieron el reconocimiento en el mundillo científico de su época, aunque de forma efímera, cayendo pronto en el olvido. De entre este último grupo, algunos, muy pocos,  han tenido la fortuna de que el destino, de una forma totalmente inesperada e imprevista, les deparase una segunda oportunidad, rescatando su memoria y volviendo a poner sus logros científicos en el lugar que merecen. Así le ha ocurrido a Milutin Milankovitch, nacido en Serbia en 1879 y fallecido en 1958, un ingeniero de obras públicas enamorado del firmamento, que dedicó una gran parte de su vida al estudio de los movimientos de nuestro planeta alrededor del Sol. Desde mediados del siglo XVIII, más de un siglo antes de su nacimiento, las observaciones astronómicas habían indicado que la órbita de la Tierra, aunque nosotros no podamos percibirlo con nuestros sentidos, no es totalmente estable y muy lentamente, a lo largo de milenios, sufre pequeñas variaciones.  El trabajo que se propuso Milankovitch fue calcular el ritmo, la periodicidad de esas alteraciones en los movimientos de nuestro planeta, calculando además cómo podían afectar a la radiación solar y al clima de la Tierra.

Para comprender la importancia de estos cálculos, debe tenerse en cuenta que el factor fundamental del que depende la temperatura de nuestro planeta es la radiación que le llega del exterior, la luz del Sol, y cualquier modificación en la iluminación que llega hasta la superficie terrestre, afecta sensiblemente dicha temperatura.

El factor fundamental del que depende la temperatura de nuestro planeta es la radiación que le llega del exterior, la luz del Sol, y cualquier modificación en la iluminación que llega hasta la superficie terrestre

A pequeña escala, se trata de un fenómeno fácil de percibir. Todos hemos experimentado una sensación de ligero enfriamiento cuando, en un día soleado, se interpone una nube en la trayectoria de los rayos solares. Es una situación efímera, de muy corta duración, que afecta a una pequeñísima porción de la superficie terrestre y por lo tanto, de efectos insignificantes. Pero si existiese algún proceso que, por su naturaleza, pueda afectar al conjunto del planeta, siendo además persistente en el tiempo, las consecuencias de la variación en la radiación solar tendrían efectos significativos sobre el clima a nivel global. Ese fue el razonamiento que impulsó a Milankovitch a realizar su investigación. Para comprender las consecuencias de sus cálculos, necesitamos conocer con un poco de detalle lo que, de forma periódica, ocurre en la Tierra con la iluminación solar a lo largo de un año.

Debemos empezar por recordar que la órbita que sigue nuestro planeta alrededor del Sol no es exactamente circular, sino que tiene forma de elipse, es decir, un círculo ligeramente achatado. Como consecuencia, la distancia de la Tierra respecto al sol va variando ligeramente a lo largo del año. Intuitivamente, podríamos pensar que si hace más frío en invierno, es porque la Tierra está más alejada del Sol, pero en realidad no es así. En invierno la temperatura desciende simplemente porque el Sol se levanta menos sobre el horizonte, los rayos nos llegan de forma más oblicua y además, el día es más corto. Es decir, porque recibimos una menor cantidad de radiación solar.

La figura adjunta muestra, de manera muy simplificada, las diferencias de radiación que reciben respectivamente los hemisferios Norte y Sur, cuando se encuentran en las posiciones extremas de la órbita terrestre. Es decir, cuando es verano en el hemisferio norte e invierno en el hemisferio sur, a la derecha del gráfico, y exactamente lo contrario a la izquierda de la figura. Las diferencias de iluminación en cada una de estas posiciones explican por qué cuando es verano en España, los argentinos están en plena invernada, y también por qué ellos se ven obligados a celebrar las navidades durante la canícula estival. En otras palabras, se puede afirmar que la evolución de la temperatura media que se produce en cualquier lugar de la Tierra a lo largo del año, no es debida a la variación de la distancia entre la Tierra y el Sol, sino que depende de la inclinación de los rayos solares respecto del eje de rotación de la Tierra.

Se puede afirmar que la evolución de la temperatura media que se produce en cualquier lugar de la Tierra a lo largo del año, no es debida a la variación de la distancia entre la Tierra y el Sol, sino que depende de la inclinación de los rayos solares respecto del eje de rotación de la Tierra

Pero Milankovitch, basándose en sus cálculos, postuló que la situación actual no era fija ni permanente y que a lo largo del tiempo, en ciclos muy largos, con una duración de varios miles de años, la órbita cambiaba ligeramente de forma, el eje de rotación de la Tierra alteraba ligeramente su posición, y también variaba el momento del año en que la Tierra se situaba en la posición más alejada del Sol. Todos estos cambios implicaban variaciones en la radiación y el calor recibido, y a partir de esta hipótesis, el objetivo final de su trabajo consistió en calcular sus efectos sobre el clima terrestre. En 1920 publicó un trabajo titulado Teoría matemática de los fenómenos térmicos producidos por la radiación solar, dónde se incluía una figura que, décadas más tarde, se haría muy famosa, la curva de insolación sobre la superficie terrestre que se reproduce a continuación.

En dicha figura, la gráfica ondulada central representa la variación de la temperatura media de la Tierra a partir del momento actual, señalado como una línea vertical en el centro del gráfico, el año cero. Hacia la izquierda, la curva representa la variación de la temperatura que ya ha ocurrido, la del tiempo ya transcurrido, mientras que la continuación hacia la derecha representa la evolución prevista hacia el futuro. La escala horizontal en la parte superior de la figura corresponde al tiempo, en intervalos de 10.000 años. En la escala vertical se representa el porcentaje de variación de la temperatura media terrestre, con aumentos o disminuciones que oscilan en torno al 3% respecto del valor medio.

A pesar de la indudable importancia de los resultados obtenidos por Milankovitch, estos cayeron pronto en el olvido. Sin embargo, a finales del siglo XX, súbitamente y por sorpresa, volvieron a estar de actualidad, cobrando una relevancia incluso mayor de la que habían despertado en su momento, cuando fueron publicados. Las razones que motivaron esa inesperada resurrección, fueron las investigaciones realizadas mediante sondeos en el casquete glaciar de Groenlandia. Allí, el hielo acumulado a lo largo de miles de años alcanza  varios miles de metros de espesor y está finamente estratificado en pequeñas capas, como puede verse en el montaje fotográfico adjunto.

Cada una de esas pequeñas capas corresponde a la nieve caída durante un año, que al ir siendo enterrada por la nieve de años posteriores, se ha ido convirtiendo en hielo. La nieve, al caer, atrapa entre sus estrellados cristales cantidades significativas de aire, que al ir quedando enterrado se convierten en pequeñas burbujas atrapadas dentro del hielo.

La tecnología actual permite extraer y analizar el aire herméticamente conservado dentro de esas burbujas, y su estudio sistemático ha permitido obtener una valiosísima información sobre la composición de la atmósfera terrestre en tiempos pasados. De estos análisis, resultan especialmente interesantes los resultados del contenido en el aire de un isótopo de oxígeno, el O₁₈, cuya abundancia relativa es proporcional a la temperatura original del aire, cuando este quedó atrapado entre los cristales de nieve. El análisis de esas burbujas en las miles de capas de hielo recuperadas ordenadamente en los sondeos, ha permitido establecer con precisión la evolución térmica del planeta para los últimos 800.000 años.  

La sorpresa saltó cuando, al representar gráficamente los resultados obtenidos, se detectaron oscilaciones térmicas de hasta 9 grados centígrados, siguiendo un ritmo y una secuencia, una tendencia en la evolución temporal de la temperatura, que coincidía asombrosamente con las predicciones realizadas por Milankovitch. En un primer momento, durante varios años, algunos científicos fueron reacios a aceptar la representatividad de los resultados obtenidos, argumentando que debía tratarse de efectos locales, válidos tan sólo para Groenlandia y no extrapolables a la evolución climática del conjunto del planeta. Sin embargo, investigaciones similares realizadas posteriormente en otros lugares, donde también existen importantes acumulaciones de hielo (como por ejemplo en la Antártida), han confirmado que las tendencias detectadas corresponden a un fenómeno global, detectable en ambos hemisferios.

En la figura anterior se han representado los resultados correspondientes a los últimos 150.000 años obtenidos en los sondeos de Groenlandia. Complementariamente, la figura siguiente permite comparar dichos resultados con las predicciones de Milankovitch (representados por una línea roja) y verificar la similitud de las tendencias reflejadas por ambas series de datos, con una disposición muy similar de los máximos y los mínimos, así como de los periodos de ascenso y descenso.

La gráfica siguiente, más completa y obtenida también a partir de los datos obtenidos en los sondeos de hielo de Groenlandia, corresponde a un periodo de 800.000 años, y muestra cómo, de acuerdo con las predicciones de Milankovitch, las variaciones de temperatura muestran un ritmo cíclico, con periodos cuya duración es variable y tiende a situarse en torno a los 100.000 años.

Una de las características más llamativas de los ciclos de calentamiento y enfriamiento registrados en el hielo, es la geometría de su tendencia, también plenamente coincidente con los pronósticos de Milankovitch. En efecto, se observa como los tramos correspondientes a periodos de calentamiento son mucho más rápidos (pendientes de tendencia más vertical) mientras que los tramos de enfriamiento son más lentos, con pendientes más suaves. Esta diferencia de comportamiento es perfectamente coherente con el efecto climático regulador que tiene el agua de los océanos, que requiere mucho más tiempo para enfriarse que para calentarse.

De la comparación entre los datos de los sondeos en el hielo y las previsiones de Milankovitch, puede deducirse que los cambios en la órbita terrestre parecen marcar la tendencia general (es decir la curva roja con geometría redondeada), a la cual se añaden otros procesos, con ciclos y oscilaciones de menor duración, que se superponen a las tendencias de largo plazo y dan como resultado la geometría dentada, con máximos y mínimos puntiagudos. Entre estos procesos adicionales (que serán objeto de comentarios en futuras entradas de esta misma sección), deben incluirse los efectos de los factores antrópicos, al menos para el tramo final de la evolución térmica. Sin embargo, independientemente de lo que haya ocurrido como consecuencia de las actividades humanas durante los dos últimos siglos (que representaría apenas un mínimo punto inapreciable en la gráfica anterior), de los datos proporcionados por los sondeos en el hielo, se pueden extraer dos importantísimas conclusiones:

• El cambio climático no se ha desencadenado como consecuencia de las actividades antrópicas. Se trata de un proceso cíclico que viene repitiéndose desde tiempos muy remotos. El último de los ciclos de calentamiento se inició hace aproximadamente 18.000 años, tal y como confirman otro tipo de informaciones, como los datos geológicos sobre el retroceso de los glaciares o la desertificación del Sáhara, todo ello acaecido mucho antes de que el ser humano desarrollase la capacidad industrial para interferir potencialmente con el clima.

• La conclusión anterior no excluye que, en el momento actual, la humanidad esté favoreciendo el cambio climático. Pero esta aportación se sumaría a la tendencia natural y representaría sólo una parte del proceso total del calentamiento, probablemente contribuyendo a su aceleración. Determinar cuál es el porcentaje de esa contribución (es decir, saber si es importante o insignificante), constituye realmente el quid de la cuestión, el verdadero nudo gordiano del debate sobre el cambio climático. Pero independientemente de esa discusión, sea cual sea el porcentaje de participación humana en el cambio climático, las acciones que se emprendan para intentar corregir sus impactos, en el caso de que fuesen efectivas, tendrían sólo un efecto parcial. Porque, hagamos lo que hagamos, el clima de nuestro planeta, en conformidad con los ciclos orbitales establecidos por Milankovitch, seguirá evolucionando de acuerdo con los dictados que marcan las leyes de la mecánica planetaria. Por ello, en lugar de proponer acciones para frenar o revertir el calentamiento global, debería hablarse más propiamente de devolver el ciclo de calentamiento a su ritmo natural. Porque desde el punto de vista objetivo, ese es el máximo logro al que puede aspirarse. En otras palabras, que el objetivo de limitar el calentamiento a un grado y medio, el dato que anda en boca de todos los dirigentes, sólo se podrá alcanzar con permiso de la mecánica celeste. Al menos, hasta que la humanidad disponga de herramientas que permitan reajustar los sofisticados mecanismos de relojería de nuestro sistema solar.

El objetivo de limitar el calentamiento a un grado y medio, el dato que anda en boca de todos los dirigentes, sólo se podrá alcanzar con permiso de la mecánica celeste. Al menos, hasta que la humanidad disponga de herramientas que permitan reajustar los sofisticados mecanismos de relojería de nuestro sistema solar.

Sin embargo, a pesar de que estas dos conclusiones están basadas en observaciones, mediciones, evidencias y datos contrastados, en la conciencia colectiva se ha instalado el convencimiento de todo lo contrario. Un elevado porcentaje de la población cree que las actividades antrópicas son las únicas responsables del cambio climático. Y por lo tanto, como consecuencia derivada de esta creencia, está convencida de que la Humanidad tiene la capacidad de detener y revertir el proceso de calentamiento global.

A título de ejemplo, así lo demuestran los titulares adjuntos. En el primero de ellos, publicado por el periódico Levante el 19 de Febrero de 2020, se califica al calentamiento global como una amenaza para el futuro del planeta, causado por la actividad humana. Además, ese convencimiento viene acompañado de una fuerte sensación de pesimismo, como pone en evidencia el segundo titular, publicado el lunes 20 de Marzo de 2020 por el periódico 20 Minutos, donde se informa que una parte significativa de la humanidad está convencida de que ya es demasiado tarde para reaccionar y el mundo se dirige hacia un catastrófico final.

Ambos titulares no son más que dos pequeños ejemplos de las numerosas informaciones aparecidas durante los últimos años en la misma línea. Parece evidente que, a nivel informativo, algo no se está haciendo bien, cuando las pruebas científicas antes mencionadas no han sido correctamente transmitidas a la opinión pública.

Parece evidente que, a nivel informativo, algo no se está haciendo bien, cuando las pruebas científicas antes mencionadas no han sido correctamente transmitidas a la opinión pública.

Cuando un ciudadano cualquiera desea informarse debidamente sobre alguna importante cuestión política o social de actualidad, tiene la opción de contrastar diferentes opiniones al leer periódicos, escuchar cadenas de radio o ver los noticieros de televisión con tendencias distintas. Sin embargo, no ocurre lo mismo con información científica. Las personas normales no suelen tener acceso a publicaciones especializadas, cuya circulación está limitada a los círculos científicos y cuyos textos están redactados con un lenguaje técnico incomprensible para la mayoría. Por ello, las opiniones de la mayor parte de la humanidad sobre el cambio climático están basadas en las informaciones difundidas por los medios de comunicación. Y estos, desde hace décadas, de forma prácticamente monolítica, trasmiten el convencimiento de forma mayoritariamente abrumadora que son las actividades humanas las que tienen la exclusiva responsabilidad de lo que está ocurriendo con el clima. Si el pobre Sr. Milankovitch se levantase de la tumba, pensaría (y con razón) que había dedicado su vida a devanarse los sesos en cálculos inútiles. 

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El cambio climático y la mecánica celeste | Por Enrique Ortega Gironés

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