El termómetro cumple 290 años: El principal testigo del cambio climático y su origen antropogénico

En este 2014 se cumplirán 290 años desde que en 1724 Daniel Gabriel Fahrenheit estableciera la escala de temperaturas que todavía hoy lleva su nombre, e iniciara la producción de termómetros precisos de mercurio, marcando de alguna forma lo que podríamos entender como el inicio de la era instrumental en la medida de temperaturas (si bien existen referencias anteriores de diversas aproximaciones para caracterizar el estado térmico de la materia). La escala Fahrenheit sigue todavía hoy siendo la escala oficial de temperaturas en EEUU y algunos otros países. En 1742, 18 años después, Anders Celsius propuso la predecesora de la actual escala de temperaturas Celsius, que es en la actualidad la escala de temperaturas empleada en la mayoría de países.

El termómetro y la proliferación de la medida de temperatura por el Planeta han tenido una gran importancia en la detección y consenso sobre el cambio climático de origen antropogénico que estamos desencadenando en las últimas décadas. En efecto, el termómetro ha constituido la ‘prueba del algodón’ para establecer estas conclusiones, al mismo tiempo que ha permitido el calibrado de los modelos climáticos para reforzar su capacidad y fiabilidad de reproducir cómo se puede desplegar el futuro bajo distintos escenarios.

La elevada inercia del sistema climático (debida principalmente a inercia térmica del océano, el tiempo requerido por las placas de hielo para responder al calentamiento global y el largo tiempo de permanencia del CO2 procedente de la combustión fósil en atmósfera, océano y biosfera), dificultan la percepción en la escala temporal humana del cambio climático de origen antropogénico y sus consecuencias, pues la gran mayoría de los efectos de las emisiones ya liberadas a la atmósfera tardará muchos años en manifestarse.

Por tanto, el disponer de la capacidad de medir con suficiente precisión la evolución de la temperatura media superficial ha constituido uno de los elementos fundamentales para alcanzar consenso sobre el hecho de que la actividad del hombre está ocasionando un cambio climático de elevada magnitud.

Este registro instrumental de temperaturas, nos ha permitido por un lado constatar la elevada tasa de crecimiento de la temperatura media superficial a lo largo de las últimas décadas (Figura-1), que es lo que se ha dado en denominar el  gráfico del ‘hockey stick’ por el parecido con un palo de hockey, lo cual se evidencia todavía más al incorporar la representación de estimaciones de temperatura en periodos anteriores a la existencia del termómetro (Figura-2), obtenidas mediante proxies con otras variables como el ancho de anillos de árboles, medidas de temperatura en pozos, y medidas de concentraciones relativas de isótopos de oxígeno en muestras de perforaciones en placas de hielo o sedimentos marinos. Estas estimaciones indirectas de la temperatura a partir de la medida de otras variables (proxy), tienen una incertidumbre muy superior a las medidas directas mediante termómetro, pero nos permiten hacernos una idea de la evolución del clima más allí de la época en que el termómetro empezó a estar asequible (paleoclimatología).

Figura-1: Evolución de las medidas de temperatura desde 1850, en la base de datos de medidas disponible. Notar la falta de cobertura en los polos y en África. a) Anomalía de temperatura respecto al promedio en 1961 – 1990; b) Cambio de temperatura entre 1901 y 2012. Referencia: AR5 del IPCC: WG-I, Climate Change2013: The Physical Science Basis, Summary for Policy Makers, 9/2013.

Figura-2: Evolución de la temperatura media superficial, complementando las medidas instrumentales (termómetros) disponibles desde mediados del S.XIX con medidas indirectas obtenidas por distintos métodos. Anomalías de temperatura respecto al promedio den el periodo 1881 – 1980. Referencia: AR5 del IPCC: WG-I, Climate Change 2013: The Physical Science Basis,  9/2013

Dado que el parámetro comúnmente más empleado para caracterizar la evolución del sistema climático es la temperatura media superficial, además de disponer del termómetro, es preciso extender su uso al conjunto de la superficie de la tierra para poder sacar un promedio representativo del conjunto del Planeta. Por este motivo, el registro de medida instrumental de la temperatura media superficial del planeta no se extiende estos 290 años transcurridos desde que disponemos del termómetro moderno, sino a lo largo de los últimos 170 años. La base de datos de medidas de temperatura actualmente disponible es muy amplia, y cubre ya una gran proporción de la superficie del Planeta, pero todavía hay regiones que no disponen de suficientes medidas, lo cual puede afectar a la caracterización de la temperatura media del Planeta que obtenemos a partir de las estaciones de medida disponibles.

De hecho, un artículo del 10/2013 (Coverage bias in theHadCRUT4 temperature record (Kevin Cowtan and Robert Way)) apunta al hecho de que la temperatura media superficial ha crecido más en los últimos años de lo que indican los datos correspondientes a las bases de datos de medidas disponibles, como consecuencia de que las bases de datos de medidas de temperatura disponibles (específicamente la HadCRUT4) no cubren el total de la superficie terrestre (en concreto cubren el 84%), y las regiones sin medidas no se encuentran uniformemente distribuidas por el Planeta, sino que se concentran en los polos y África (Figura-1).

Corrigiendo la base de datos con un método híbrido que se apoya en la información satelital disponible para complementar las medidas en superficie disponibles, Cowan & Way llegan a la conclusión de que la tasa de cambio de temperatura desde 1997 es 2.5 ves superior a la que se deriva al emplear exclusivamente la base de datos de medidas en tierra disponibles (Figura-3).

Figura-3: Incremento de la tasa de crecimiento de la temperatura media superficial durante las últimas dos décadas al corregir la base de datos de las medidas de temperatura disponibles con información de temperaturas obtenida a partir de medidas realizadas por satélites. Referencia: (Coverage bias in the HadCRUT4 temperature record (Kevin Cowtan and Robert Way): (http://skepticalscience.com/open_access_cw2013_update.html))

La medida de temperaturas para caracterizar la evolución de la temperatura media superficial nos muestra cómo a lo largo de las últimas décadas se ha producido un rápido incremento de esta temperatura media (Figura-1), pero si bien esta elevada tasa de crecimiento es sospechosa, pero no permite por sí misma concluir el origen antropogénico de este cambio del sistema climático.

Lo que en una analogía ’policíaca’ o ‘western’ se ha dado en llamar la ‘smoking gun’ del cambio climático, es decir, la prueba de la autoría antropogénica del ‘crimen’ climático, es la comparación de este registro de temperaturas con las previsiones que proporcionan los modelos climáticos de cómo hubiera tenido que evolucionar la temperatura media superficial a lo largo de las últimas décadas  al incluir u omitir los forzamientos climáticos de origen antropogénico como entradas en los modelos climáticos. La Figura-4 procedente del AR5 del IPCC muestra una de las versiones más actualizadas de esta ‘smoking gun’, tanto a nivel global como para distintas regiones del Planeta.

La línea negra en los gráficos de la Figura-4 representa los resultados de la evolución de la temperatura media procedente de la base de datos de medida de temperatura (HadCRUT4), mientras que la línea roja (junto a su banda de incertidumbre definida por la región sombreada naranja) muestran los resultados que arrojan los modelos climáticos al simular la evolución del sistema climático sometido al conjunto de forzamientos (tanto los naturales como los de origen antropogénico) experimentados por el sistema climático en este periodo histórico.

Como podemos observar, los resultados de los modelos aproximan bien la evolución real de las temperaturas caracterizadas por las medidas en la red de estaciones distribuida por el Planeta, capturando correctamente ese incremento de temperatura que se manifiesta de forma más contundente a partir de 1960 – 1970.

Esta concordancia entre los resultados de los modelos climáticos al excitarlos con los forzamientos climáticos históricos y las medidas de temperatura en este periodo, es lo que proporciona confidencia para emplear los modelos climáticos con el fin de pronosticar la evolución futura del sistema climático bajo distintos escenarios de forzamiento (asociado a distintos escenarios de emisiones de gases de efecto invernadero), y constituye otra aportación muy importante del termómetro.

En efecto, el termómetro nos ha permitido realizar este ‘calibrado’ de los modelos climáticos con la evolución real del sistema climático en el periodo durante el cual disponemos de medidas, proporcionándonos seguridad sobre nuestra capacidad de predecir la evolución futura del clima bajo distintos contextos de inferencia antropogénica, lo cual es la base necesaria para fundamentar las decisiones de cómo debemos modificar nuestra interacción con el sistema climático a fin de garantizar que evitemos desencadenar cambios climáticos con repercusiones negativas sobre la sociedad humana y sobre el resto de habitantes del Planeta.

La línea azul (historicalNat) en los gráficos de la Figura-4, recoge los resultados de los modelos climáticos al excitarlos con los forzamientos climáticos de origen natural (variaciones de la irradiación solar, erupciones volcánicas,…) que han tenido lugar a lo largo del periodo histórico durante el cual disponemos de medidas de temperatura. Por tanto, los forzamientos empleados sobre el sistema climático en estas simulaciones, excluyen los correspondientes a la actividad antropogénica, y son los que habría habido en el planeta Tierra si la especie humana no estuviera presente, de tal forma que los resultados de los modelos climáticos reproducen en este caso cómo hubiera tenido que evolucionar el sistema climático si la especie humana no hubiera andado por aquí este último siglo y medio.

Como podemos observar en la Figura-4, los resultados que arrojan los modelos climáticos para la evolución del sistema climático en una Tierra sin especie humana durante el último siglo y medio divergen de las medidas de temperatura durante este periodo de tiempo, especialmente a partir de 1960 – 1970, así como de los resultados de las simulaciones con esos mismos modelos climáticos al incorporar el forzamiento climático de origen antropogénico (línea roja): Esto constituye la ‘smoking gun’, o prueba definitiva de que el cambio climático que ya estamos viéndose manifestar a lo largo de las últimas décadas tiene su origen en la actividad de la especie humana (emisiones de gases de efecto invernadero), y que la tasa de cambio que estamos implementando es muy superior a lo que hubiera correspondido a la evolución ‘natural’ del sistema climático.

A pesar de lo contundentes que son los resultados de la Figura-4, debemos tener presente que lo que estamos midiendo como manifestación del cambio climático en esta figura (variación de la temperatura media superficial), es tan solo una pequeña parte (del orden del 10%) del desequilibrio que ya hemos introducido en el sistema climático, pues la mayor parte del desequilibrio climático de origen antropogénico ha sido temporalmente absorbido por la elevada inercia del sistema climático (especialmente los océanos), de tal forma que sus consecuencias se irán materializando a lo largo de los próximos siglos (aunque dejáramos de emitir gases de efecto invernadero de forma radical).

Figura-4: Comparativa entre las medidas de la temperatura media superficial entre 1870 y 2012 (HadCRUT4; curva negra), y las previsiones de los modelos climáticos para este mismo periodo de tiempo al incorporar el forzamiento climático de origen antropogénico (historical; curva roja), y al considerar tan solo los forzamientos naturales, es decir, sin tener en cuenta el forzamiento de origen antropogénico (historicalNat; curva azul). Las tres figuras de la fila  superior muestran los valores globales (total, tierra y océano). Las seis figuras de la segunda y tercera filas muestran los valores para 6 regiones distintas del Planeta. La última figura muestra los valores para la región Antártica. Las temperaturas se muestran como anomalías respecto al valor medio del periodo 1880 – 1919 para todas las figuras, excepto para la última correspondiente a la región Antártica, en que se muestra la anomalía respecto al periodo  1950 – 2010. Las líneas rojas y azul muestran los valores medios de los resultados obtenidos con los distintos modelos climáticos empleados en los CMIP3 y CMIP5 (CMIP = Coupled Model Intercomparison Project), y se encuentran rodeados respectivamente por unas bandas (naranja para la línea roja y azul para la línea azul) que muestran la incertidumbre (rango de probabilidad entre el 5% y el 95%) estimada a partir de la población de resultados definida por los distintos modelos climáticos. Referencia: AR5 del IPCC: WG-I, Climate Change 2013: The Physical Science Basis, Summary for Policy Makers, 9/2013.

Ya en 1992, durante la Convención marco sobre Cambio Climático, se produjo de forma oficial el reconocimiento internacional por parte de la mayoría de países de que la combustión de los recursos fósiles significaba una grave amenaza para el sistema climático. Han pasado ya 22 años y la sociedad todavía no ha sido capaz de elegir gestores políticos con capacidad de articular estrategias que permitan resolver el problema: Lejos de esto, el problema ha ido empeorando de forma muy significativa con el tiempo, haciendo cada vez más complejo el abordar su solución:  En efecto, la estabilización del sistema climático hubiera requerido reducciones de las emisiones del 2.1%/año si se hubieran iniciado inmediatamente después del reconocimiento oficial de esta realidad (en 1995), reducciones de las emisiones del 3.5%/año si se hubieran iniciado 10 años después (en 2005), y reducciones de las emisiones de más del 6%/año si iniciamos ahora (año 2014) una actuación global encaminada a evitar un cambio climático de consecuencias muy negativas. Estas tasas crecientes del requerimiento de reducción de emisiones complican de forma exponencial el llegar a implementar el cambio necesario para evitar desencadenar un cambio climático con impacto de grandes proporciones.

Pero lejos de iniciar esta transición, nuestros gobiernos e industria van en dirección totalmente opuesta, apresurándose en expandir el usode combustibles fósiles (perforaciones en el ártico, desarrollo de combustibles fósiles no convencionales,...).

Todavía es posible acometer la transición necesaria hacia una economía libre de carbono, pero para ello es preciso que el sistema social evolucione y madure rápidamente, pasando por un punto de inflexión respecto a la actitud que ha mantenido hasta ahora, para tomar las riendas de su futuro (aunque sea en el último instante), articulando los mecanismos de respuesta rápida disponibles (Energía 3.0).

El protocolo de Kyoto (1997) ha sido hasta la fecha el único intento a escala global de abordar esta grave problemática, y su carácter descafeinado, la falta de medidas concretas y dirigidas a objetivos, y la limitada participación a nivel internacional ha resultado totalmente ineficaz para invertir la tendencia de unas emisiones crecientes con el tiempo. Este es sin duda un fracaso personal de los políticos que han estado gestionando nuestra sociedad durante estos últimos 22 años, pero en última instancia es un fracaso de la sociedad para organizarse mediante gestores competentes.

Quedan ahora un par de años para la COP 21 (París, 12/2015) en la que se pretende negociar un nuevo tratado climático que sustituya al protocolo de Kyoto. Un par de años para que la sociedad tome conciencia de la gran importancia del problema climático y coloque a gestores competentes en los puestos de decisión/negociación. Dos años son realmente MUY poco tiempo para implementar los cambios necesarios teniendo en cuenta las inercias de nuestro sistema social y político. Así mismo, la ausencia de alternativas claras a las generaciones de políticos incapaces que nos han gestionado a lo largo de estas últimas décadas arroja poca esperanza sobre nuestra capacidad de materializar los cambios necesarios.

Todavía está fresca la frustración e impotencia de la COP15 en Copenhagen (año 2009), donde una importante articulación de la sociedad civil fue incapaz de hacer que los representantes políticos trascendieran su incompetencia crónica. Pero el sistema social (y por ende el sistema político) son sistemas altamente NO lineales, por lo que siempre cabe la posibilidad de que se articulen mecanismos de cambio rápido que permitan cristalizar una evolución y maduración mucho más rápida que la tendencial, y por tanto sigue habiendo espacio para la esperanza. Desde ya estamos asistiendo a iniciativas de las sociedad civil buscando caminos para articular estos procesos de cambio (por ejemplo esta campaña recientemente lanzada por Aavaz: ‘24 meses para salvar el mundo’.

El termómetro ya ha hecho todo lo que podía, aportando contribuciones fundamentales para la identificación del problema del cambio climático. Pero para resolver el problema es preciso que la sociedad humana adopte una posición activa:

¿estaremos nosotros como sociedad civil a la altura del desafío que el termómetro nos ha evidenciado?

Ciertamente, lo que no podremos es decir a las generaciones futuras es que no lo sabíamos...