Mirando al cielo para entender el cambio climático

Hay ocasiones en que para, comprender lo que está ocurriendo en la Tierra, es necesario mirar al cielo. Y además, para darnos cuenta de lo que está realmente pasando ahora, es imprescindible conocer lo que ocurrió en el pasado. Si tenemos en cuenta que no está tan claro (como a menudo se nos quiere hacer creer), que el principal responsable del calentamiento global es el dióxido de carbono y consideramos, además, que durante las últimas decenas de millones de años la evolución de la temperatura del planeta ha estado controlada principalmente por las variaciones en la órbita de la Tierra (ciclos de Milankovitch), no queda más remedio que hacerse una pregunta: ¿quién diantres es el verdadero responsable de las variaciones térmicas detectadas en la historia reciente del planeta?

La figura adjunta, que representa la evolución de la temperatura (en rojo) y las emisiones de CO2 a la atmósfera (en negro) entre 1850 y 1950, a partir de datos obtenidos en Our World in Data (información idéntica a la publicada en 2014 por National Climate Assesment), ilustra perfectamente que mientras el dióxido de carbono evoluciona de forma lineal, con una pendiente relativamente uniforme, la temperatura está sometida a bruscas y caprichosas oscilaciones.

Emisiones anuales de CO2

Para encontrar la posible respuesta a esa pregunta, se hace necesario recordar aquí, 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, afectará sensiblemente a dicha temperatura. Uno de los fenómenos que puede ocasionar esas consecuencias son las erupciones volcánicas que, como parte de la naturaleza, se presentan habitualmente en nuestro planeta. Además de los efectos a corto y medio plazo de las cenizas volcánicas, que dificultan la irradiación solar mientras están en suspensión, los volcanes expulsan gases y vapores de diferente composición, entre los cuales se encuentra el dióxido de azufre (SO2). Este gas, al llegar a la estratosfera, reacciona con el vapor de agua y forma pequeñas gotas de ácido sulfúrico, generándose una capa de aerosol de esta sustancia a una altura, situada entre 15 y 20 kilómetros de altura. Esta capa impide que una parte de la radiación solar llegue a la superficie terrestre, una especie de parasol que produce un ligero enfriamiento.

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, afectará sensiblemente a dicha temperatura

La actividad volcánica de baja intensidad, como por ejemplo la reciente de Cumbre Vieja en la isla de La Palma, tiene un impacto climático pequeño. Sin embargo, otras erupciones de gran envergadura, como la también reciente del archipiélago de Tonga, cuya potencia ha sido extraordinaria, pueden tener ya consecuencias climáticamente apreciables.  

Archipiélago de Tonga

De acuerdo con las estimaciones de la NASA, la explosión del volcán de Tonga ha tenido una fuerza equivalente a una bomba atómica de 10 megatones, capaz de borrar del mapa una isla entera. Las imágenes satélite adjuntas muestran el aspecto que tenía la isla antes y después de la explosión. En la fotografía de la izquierda, tomada el 6 de Enero de 2022, se observa su perímetro completo y el penacho de vapores que está emitiendo el volcán Hunga-Tonga-Hunga-Ha’apai. A la derecha, 12 días más tarde y 3 días después de la explosión, puede decirse que literalmente la isla ha sido borrada del mapa, apreciándose tan sólo algunos pequeños fragmentos de tierra firme. Se trata de la erupción más grande registrada en el planeta en los últimos 30 años, los estampidos sónicos de la erupción se escucharon en todo el Pacífico, hasta en Alaska, a más de 9.000 km de distancia, y la onda de choque alteró la presión atmosférica y el nivel del mar en todo el mundo.

Tonga

El volcán arrojó ceniza, gas y vapor hasta una altura de 30 kilómetros, incluyendo una cantidad estimada en varios millones de toneladas de dióxido de azufre, que ha iniciado ya su proceso de dispersión. La imagen anterior, basada en datos proporcionados el 18 de Enero por el satélite Copernicus Sentinel de la Agencia Espacial Europea, muestra el enorme penacho de dióxido de azufre sobre Australia, a más de 7.000 km al oeste de la erupción.

En estos momentos, el SO2 ya está formando en la estratosfera la correspondiente capa de aerosol de ácido sulfúrico, que puede permanecer allí en suspensión varios años, produciendo un cierto grado de enfriamiento. Y probablemente, como ha ocurrido con otras erupciones de grandes dimensiones en el pasado, como las de Tambora en 1815, Krakatoa en 1883, Agung en 1963 (todas ellas en Indonesia) o la de Pinatubo (Filipinas) en 1991, pueda detectarse en el futuro, a corto plazo, una ligera disminución de las temperaturas.

Algunos geólogos apoyan la teoría de que durante algunos periodos de la historia del planeta, cuando hubo una actividad volcánica excepcionalmente activa (como por ejemplo, durante la transición del Pérmico al Triásico, hace aproximadamente 250 millones de años), se produjo un aumento considerable del CO2 en la atmósfera que, además de tener consecuencias climáticas, trajo consigo también la extinción de muchas especies. Sin descartar esa posibilidad y sin dudar de la evidente influencia a corto y medio plazo de los fenómenos volcánicos, esos procesos, por sí mismos, no permiten explicar satisfactoriamente las ni las variaciones bruscas y repentinas de la temperatura, como las que se muestran en la gráfica anterior, ni tampoco su evolución en largos ciclos milenarios, tal y como han quedado registrados a lo largo de la historia del planeta. Por lo tanto, hace falta alguna otra explicación satisfactoria.

Explosión del volcán del archipiélago Tonga, vista desde el espacio y captada por el satélite NOAA

Volviendo al inicio y recordando de nuevo que la fuente de energía fundamental de la que depende la temperatura de la superficie terrestre es la radiación solar, se hace necesario entonces buscar otros parámetros que dificulten o favorezcan la llegada de dicha radiación a la superficie del planeta. En primer lugar, debe tenerse en cuenta que la energía que el Sol nos envía no es constante, sino que cambia a lo largo del tiempo, y que sus variaciones están relacionadas con una característica que intrigó a los aficionados a observar el cielo desde los inicios de la ciencia: las manchas solares. A finales del siglo XIX, el astrónomo inglés Maunder, estudiando observaciones astronómicas antiguas, estableció que hubo, entre 1645 y 1715, un periodo sin manchas solares, que se correspondió con una etapa muy fría, denominada la Pequeña Edad de Hielo.  Ya en el siglo XXI, científicos del Instituto de Meteorología de Dinamarca, fueron un poco más atrás en el tiempo y analizaron sistemáticamente las observaciones astronómicas de los últimos cuatro siglos y medio sobre las manchas solares, estableciendo su correlación con la temperatura. La figura siguiente muestra la estrecha correlación entre ambas medidas, por un lado la temperatura expresada en grados centígrados, y por otro el índice de actividad solar, un parámetro numérico basado en el recuento de manchas solares observadas en un momento dado.

Hoy sabemos que, en realidad, las manchas solares son regiones donde la temperatura es más baja que en sus alrededores, y donde tiene lugar una intensa actividad magnética. Algunos científicos piensan que no tienen ningún efecto sobre la Tierra, sin embargo,  otros creen que los campos magnéticos en estas regiones activas pueden acumular suficiente energía para explosionar, lanzando ráfagas de radiación intensas al Sistema Solar, y esa efusión de energía puede interactuar con nuestra magnetosfera. La correlación entre temperatura y actividad solar de la gráfica anterior, parece confirmar esta segunda hipótesis en conformidad con los postulados de Maunder, que de una forma muy simplista pueden formularse así: a mayor cantidad de manchas solares, más radiación y temperaturas más elevadas. Posteriormente, se han realizado múltiples observaciones que parecen confirmar dicha correlación, como por ejemplo las efectuadas en la Antártida por diversas agrupaciones científicas (incluyendo la NASA), correspondientes al intervalo comprendido entre los años 1890 y 2000, tal y como se representan en las curvas de la figura siguiente.

En el gráfico de la derecha, igual que en la figura anterior, se observa una estrecha correlación entre la evolución de la temperatura (línea roja) y la radiación solar (línea negra, expresada en watios por metro cuadrado), que a lo largo de toda la gráfica mantienen tendencias prácticamente idénticas. Adicionalmente, la figura de la izquierda, donde la línea azul corresponde a la variación del CO2 en la atmósfera (expresada en partes por millón),  evidencia que no existe una buena correlación entre las variaciones de la temperatura y del CO2, que se muestran como parámetros independientes en la mayor parte del trazado de la gráfica.

A pesar de este tipo de evidencias, hay muchos científicos que no aceptan que la radiación solar pueda considerarse como un parámetro a tener en cuenta para interpretar el fenómeno de los cambios climáticos, argumentando que la historia reciente de la radiación solar no se puede correlacionar con el largo ciclo de calentamiento global. Es evidente que sólo podemos disponer de observaciones y medidas directas de ambos procesos (temperatura y radiación solar) para un periodo muy corto, de unos pocos siglos, el intervalo temporal en el que se disponen de observaciones sobre las manchas solares. Y, teniendo en cuenta el lentísimo ritmo de los fenómenos que rigen nuestro planeta, se trata de un intervalo de tiempo excesivamente corto, insuficiente para poder realizar interpretaciones concluyentes. Pero, una vez más, la historia geológica de nuestro planeta, en combinación con los datos astrofísicos, puede proporcionar las claves para dilucidar si la correlación entre radiación y temperatura observada durante los últimos siglos, es un hecho puntual, o si por el contrario forma parte de los ciclos de evolución climática de la Tierra.

Así, hoy se sabe que durante las tormentas solares, nuestro astro rey expele grandes cantidades de partículas energéticas que, al reaccionar con los componentes naturales de la atmósfera, generan átomos inestables que emiten radioactividad (llamados normalmente radionucleidos), como por ejemplo el Carbono 14, el Berilio 10 o el Cloro 36. El estudio de las variaciones en el contenido de estos radionucleidos, en los sondeos realizados en los hielos glaciares, permite establecer una correlación fiable entre la evolución térmica y la variación de la actividad solar.

Además de los fenómenos anteriormente descritos, todavía hay otro proceso que puede afectar, y de forma muy efectiva, a la radiación solar. Algo muy común que estamos acostumbrados a ver prácticamente todos los días en el cielo: las nubes. Todos hemos experimentado alguna vez una sensación de ligero enfriamiento cuando, en un día soleado, se interpone una nube en la trayectoria de los rayos solares. Pero, evidentemente, se trata de 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, ¿qué ocurriría si existiese un proceso que, por su naturaleza, afectase de forma continua y sistemática a la cantidad de nubes que cubren el conjunto del planeta?

Desde nuestra época escolar, todos sabemos que las nubes se forman cuando el aire, calentado por la irradiación del calor terrestre, se eleva hasta que llega a su punto de rocío y se condensa el vapor de agua en forma de gotas muy pequeñas o en cristales de hielo. La formación de nubes, además, se ve favorecida por la presencia de partículas en suspensión (polvo o incluso sal, por ejemplo), que actúan como núcleos para favorecer la condensación. Pero este proceso puede verse además estimulado por otro fenómeno adicional, por otro tipo de radiación diferente a la proveniente del Sol.

Nubes

Desde principio del Siglo XX se sabe que el planeta está siendo constantemente bombardeado por partículas subatómicas, a cuyo flujo se ha bautizado, atendiendo a su proveniencia desde el espacio exterior, como radiación cósmica. Estas radiaciones, al interactuar con las partículas en suspensión de la atmósfera, son capaces de transmitirles cargas eléctricas (ionizarlas), proporcionando así un estímulo complementario para favorecer la nucleación y la formación de nubes. Pero resulta que, del mismo modo que ocurre en otros muchos procesos naturales, el flujo de radiación cósmica no es constante a lo largo del tiempo. Y, ¿cuáles son las causas de esas fluctuaciones?

En primer lugar, debemos buscar las causas en nuestra estrella más cercana, el Sol. El enorme flujo de radiación procedente de nuestro astro rey, interfiere con la radiación cósmica, dificultando la entrada de esta última en la atmósfera terrestre. Es como si una especie de viento, el viento solar, empujase a la radiación cósmica hacia otro sitio. Y evidentemente, ese viento solar será más fuerte cuando más intensa es la actividad en la superficie del Sol. Es decir, que cuantas más manchas solares haya, mayor será la fuerza del viento solar. Las consecuencias de esta interferencia entre radiaciones, no hace más que acentuar los procesos ya descritos anteriormente. Es decir, cuanto más activo sea el sol, menos radiación cósmica llegará a la tierra; a menor radiación cósmica, menor formación de nubes, y por lo tanto mayor insolación, lo que producirá un aumento de temperatura.

Esta hipótesis permite explicar muy bien, gracias a los sofisticados instrumentos de medida hoy disponibles, las variaciones de la actividad solar que se observan en la actualidad. Pero ¿cómo extrapolar este tipo de razonamientos hacia tiempos muy remotos? Para ello debe recurrirse a otro tipo de variaciones en la intensidad del flujo de radiación cósmica, cuya causa debe situarse fuera de nuestro sistema solar y que ha podido detectarse mediante el estudio de la composición de los meteoritos. En efecto, dichos objetos procedentes del espacio exterior, han sufrido el bombardeo de la radiación cósmica, que, en función de su intensidad, ha producido determinadas alteraciones en su composición isotópica. Para conocer la variación de la intensidad de las radiaciones a lo largo del tiempo, se ha seleccionado una serie de meteoritos de diferentes edades, lo que ha permitido obtener información correspondiente a los últimos 500 millones de años.

Y, ¿cómo ha variado la temperatura durante ese mismo periodo? Para obtener esa información, se ha recurrido al O18, ese isótopo de oxígeno cuya abundancia relativa es proporcional a la temperatura y que ha sido utilizado para estimar la evolución térmica a partir de los sondeos de hielo en los glaciares anteriormente mencionados. Ese mismo isótopo está presente también en los caparazones y conchas de determinados fósiles, por lo que su análisis sistemático en ejemplares fósiles de diferentes edades, ha permitido reconstruir la evolución de la temperatura a lo largo de los tiempos geológicos.

Los datos obtenidos a partir de ambos tipos de cálculos para los últimos 500 millones de años, se han representado conjuntamente en la gráfica siguiente, donde la línea roja representa la evolución de la temperatura global y la radiación cósmica aparece representada por la línea negra. La grafica ilustra de forma rotunda el carácter antitético de ambos parámetros, confirmando que las temperaturas tienden a ascender cuando disminuye la intensidad de la radiación cósmica (porque habría disminuido el nivel de formación de nubes), y viceversa.

evolución de la radicación cósmica

Algunos investigadores creen que las fluctuaciones en el flujo de radiaciones cósmicas permiten explicar hasta el 66% de las variaciones de temperatura registradas durante los últimos 500 millones de años, aunque no todos los científicos están de acuerdo con estas conclusiones. En la actualidad se está profundizando en este tipo de estudios, investigando la interacción de la radiación cósmica no sólo con meteoritos, sino también con minerales y rocas antiguas de la corteza terrestre, con objeto de completar (y en su caso, confirmar) el diagnóstico sobre las causas que han controlado la historia antigua de la evolución climática del planeta.  

Evidentemente, el problema no puede darse todavía por resuelto, y como suele ocurrir en el mundo de la Ciencia (y es bueno que así sea), es objeto de enconadas y apasionantes discusiones. Pero no obstante, sí parece fuera de toda duda que las causas de los sucesivos cambios climáticos que nuestro planeta viene experimentando desde sus remotos orígenes, no tiene un origen simple. Hay evidencias de que diversos factores están contribuyendo, no sólo al calentamiento global que se está observando en la actualidad, sino también a los ciclos de calentamiento y enfriamiento registrados en la historia geológica de la Tierra. La interacción entre todos ellos configura un complejo proceso, con la indudable aportación de la actividad humana, pero ¿cuál es el peso específico y la importancia de las emisiones producidas por el Hombre?

Intercambiando opiniones con algunos colegas que no comparten mis suspicacias hacia el papel esencial del CO2, escucho que no se debe mirar el cambio climático actual con ojos de geólogo. Sin embargo, opino todo lo contrario, me parece un error interpretar el presente sin tener en cuenta lo ocurrido anteriormente. Las leyes de la naturaleza son inmutables y es imposible comprender bien lo que está ocurriendo hoy, sin tener en cuenta cómo se ha comportado la naturaleza en el pasado.

Durante millones de años, el cambio climático ha estado controlado por las variaciones en la órbita de la Tierra (mecanismo que sigue funcionando y que escapa a nuestro control), por la radiación que nos llega del Sol  (que cambia en función del número de manchas solares, también impredecibles y lejos de nuestro dominio tecnológico) y,  por las oscilaciones en la radiación cósmica, de cuya existencia nadie duda y cuyo origen es aún tan dudoso como incontrolable. Entonces, ¿por qué se minimiza sistemáticamente la importancia de estos tres parámetros respecto del efecto invernadero, hasta el punto de ignorarlos totalmente? La combinación de estos tres factores (en la práctica, todos se traducen en una misma consecuencia, la variación del calor que desde el Sol, llega hasta la superficie terrestre) ofrece una alternativa coherente respecto del modelo, excesivamente simplista y no siempre consistente con la realidad observada, que se basa de forma única y exclusiva en las emisiones antrópicas del CO2. En el supuesto teórico de que consiguiésemos eliminar totalmente dichas emisiones, la Tierra seguirá girando y variando periódicamente su órbita, en la superficie del Sol seguirán apareciendo manchas y los rayos cósmicos continuarán llegando a la Tierra. Es decir, aunque nos empeñemos, será imposible detener y mucho menos revertir el ciclo de calentamiento, y la temperatura media del planeta seguirá aumentando hasta que las leyes de la naturaleza decidan que ha llegado el momento de volver a enfriarse.

Aunque nos empeñemos, será imposible detener y mucho menos revertir el ciclo de calentamiento, y la temperatura media del planeta seguirá aumentando hasta que las leyes de la naturaleza decidan que ha llegado el momento de volver a enfriarse.


Mirando al cielo para entender el cambio climático | Por Enrique Ortega Gironés


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Publicado por Enrique Ortega Gironés

Soy, por ese orden, geólogo y escritor. O simplemente, un geólogo al que le gusta escribir. Primero, docente e investigador en el Departamento de Geotectónica de la Universidad de Oviedo. Luego, en las minas de Almadén (Ciudad Real), y durante los últimos 20 años, consultor independiente.

2 comentarios sobre “Mirando al cielo para entender el cambio climático

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