El aumento del nivel del mar

Leo, en el blog Usted no se lo cree, la siguiente afirmación: “por ahora, el nivel del mar ha aumentado en la última década a un ritmo situado en el límite superior de las predicciones del IPCC (3,4 mm/año y subiendo, con lo que superará ese valor), mientras que en el siglo XX aumentó a razón de 2,3 mm/año”.

Alarmado, he recuperado los datos que la Universidad de Colorado publica sobre el aumento del nivel del mar. Desde finales del año 1992 hasta mediados del año actual, el nivel del mar ha aumentado a un promedio de 3,1 mm/año. Dividiendo el período en dos, desde finales del año 1992 hasta finales del 2001, el aumento fue de 3,3 mm/año, mientras que desde primeros del 2002 hasta mediados del 2012, fue de 2,3 mm/año (y no los 3,4 mm/año que dice el citado blog), aunque el origen de la recta de regresión del último período está situado a un nivel algo más elevado que el final de la recta de regresión del primero, lo que explica que la tendencia total no sea la media de la de los dos períodos.

No está claro, pues, que exista la aceleración que anuncia el admirado Ferran P. Vilar para la última década. Al contrario, parece que hay una desaceleración, algo parecido a lo que pasa con el aumento de las temperaturas.

El hielo ártico disminuye, el hielo antártico aumenta

El pasado mes de setiembre ha sido testigo de dos registros opuestos sobre el hielo marino. Dos semanas después de que la capa de hielo del Océano Ártico experimentara el nivel más bajo de la era de los satélites (izquierda), el hielo marino antártico alcanzó un punto máximo récord invierno (derecha). Pero el hielo marino en el Ártico se ha derretido a un ritmo mucho más rápido de lo que se ha expandido en el Océano Austral, como se puede ver en esta imagen mediante la comparación de los niveles de hielo marino de 2012 con el contorno amarillo, que representa en la imagen del Ártico la extensión mínima promedio del hielo marino promedio de 1979 a 2010 y en la imagen del Antártico se muestra la extensión media del hielo marino en septiembre de 1979 a 2000.

Este año el máximo invernal del hielo marino antártico se ha alcanzado dos semanas después de que la capa de hielo del Océano Ártico experimentara el valor más bajo de todos los tiempos, fue un récord para la era de los satélites, con una extensión de 19,39 millones de kilómetros cuadrados, alrededor de 600.000 kilómetros cuadrados más de su extensión máxima promedio de los últimos tres decenios, que fue de 18,80 millones de km2.

Las extensiones mínimas de la Antártida, que se alcanzan en el verano antártico, en febrero, también han aumentado ligeramente hasta 3,54 millones de kilómetros cuadrados en 2012, alrededor de 500.000 kilómetros cuadrados más que el promedio de las mínimas desde 1979, que fue de 3,04 millones de km2.

Los polos de la Tierra tienen geografías muy diferentes. El Océano Ártico está rodeado por América del Norte, Groenlandia y Eurasia. Estas masas atrapan la mayor del hielo marino, que se acumula y retira cada año en un ciclo de congelación y derretimiento. Pero una gran parte del hielo marino más grueso y antiguo del Ártico ha desaparecido en los últimos tres decenios. La menguante cubierta de hielo del verano ha expuesto a la superficie el agua oscura del océano, que absorbe la luz solar y se calienta, lo que lleva a la pérdida de más hielo.

En el lado opuesto del planeta, la Antártida es un continente rodeado de aguas abiertas que permiten ampliar el hielo marino durante el invierno, pero también ofrecen menos protección durante la temporada de deshielo. La mayor parte de la cubierta helada del Océano Austral crece y se retira cada año, dando lugar a que haya poco hielo marino perenne en la Antártida.

Utilizando datos de microondas del satélite Nimbus 7 de la NASA y de varios satélites meteorológicos del Departamento de Defensa, un estudio de la NASA, Opposite Behaviors? Arctic Sea Ice Shrinks, Antarctic Grows ha demostrado que los cambios en el hielo marino no han sido uniformes alrededor de la Antártida. La mayor parte del crecimiento de 1978 a 2010 se produjo en el Mar de Ross, que aumentó algo menos de 13.700 kilómetros cuadrados de hielo por año, con incrementos más modestos en el Mar de Weddell y el Océano Índico. Al mismo tiempo, la región de los mares de Bellingshausen y Amundsen perdió un promedio cerca de 8.300 kilómetros cuadrados de hielo cada año.

Dice el estudio que el patrón de crecimiento y de pérdida de hielo alrededor del Océano Antártico podría ser debido a cambios en la circulación atmosférica. La investigación reciente señala como un posible culpable que la capa de ozono sobre la Antártida se ha empobrecido. El ozono absorbe la energía solar, por lo que una menor concentración de esta molécula puede conducir a un enfriamiento de la estratosfera (la capa de entre 15 y 75 kilómetros por encima de la superficie terrestre) sobre la Antártida. Al mismo tiempo, las latitudes templadas se han estado calentando, y la diferencia de las temperaturas ha reforzado los vientos circumpolares que fluyen a través de la plataforma de hielo de Ross.

Los vientos de la plataforma de hielo de Ross son cada vez más fuertes, y eso hace que el hielo del mar sea empujado fuera de la costa, formando polinias (una polinia es un espacio abierto de agua rodeado de hielo marino), lo que genera zonas de aguas abiertas, según el estudio de la NASA Goddard. Cuanto mayor sea la polinia costera, se produce más hielo, ya que en las polinias el agua está en contacto directo con la atmósfera, muy fría en invierno, y se congela rápidamente. Como el viento sigue soplando, el hielo se expande más hacia el norte.

Recordemos que hay otras hipótesis para explicar el aumento del hielo marino antártico a pesar del calentamiento global, como la que ya comentamos en otra entrada, y que decía que la corriente circumpolar se calentaba, lo que provocaba un mayor ciclo hidrológico en la Antártida, aumentando las precipitaciones de nieve, lo que aumentaba la formación de hielo marino. Esta hipótesis preveía que las precipitaciones de nieve, al ir aumentando calentamiento global, pasarían a ser de lluvia, por lo que el aumento de la extensión del hielo marino antártico debería tener, según esta hipótesis, una duración limitada en el tiempo.

El estudio citado dice también que el hecho de que algunas zonas del Océano Austral se estén enfriando y produzcan más hielo marino no desmiente el calentamiento global, ya que el clima no cambia de manera uniforme: La Tierra es muy grande y lo que se esperaría sin duda sería que debe haber cambios diferentes en las distintas regiones del mundo. Eso es cierto incluso si en general el sistema se está calentando.

Otro reciente estudio de la NASA mostró que el hielo marino antártico ha adelgazado ligeramente desde 2003 hasta 2008, pero el aumento de la extensión del hielo ha equilibrado la pérdida de espesor y ha llevado a un aumento de volumen total. Esta última investigación, que usó datos de altimetría láser del satélite ICESat, fue el primero en estimar el espesor del hielo marino en el Océano del Sur desde el espacio.

Calentamiento global: ¿fenómeno natural o tendencia externa?

Se acepta que la temperatura global del aire en la superficie ha aumentado en los últimos 100 años, con un aumento más pronunciado durante los últimos 50: Sin embargo, todavía no se ha contestado adecuadamente a la pregunta de cual es la causa de este cambio en las temperaturas. Algunos hablan de fluctuaciones naturales, de las oscilaciones multidecadales del Atlántico y del Pacífico, del aumento de gases de efecto invernadero, de los efectos de las islas urbanas sobre las estaciones de medición, de los impactos naturales de los volcanes, de la condensación del vapor de agua atmosférico generada por los rayos cósmicos, cuya concentración está relacionada con el campo magnético solar, de los aerosoles emitidos por las centrales de combustibles fósiles, etc.

El incremento de la temperatura global en el siglo XX se evalúa principalmente por los registros globales de temperatura, establecidos con algoritmos especiales. Sin embargo, los registros locales muestran un escenario diferente, ya que se encuentra una tendencia al enfriamiento en un porcentaje significativo de estaciones de medida distribuidas por todo el mundo.

Trabajando con 2249 registros de temperaturas mensuales distribuidos globalmente, correspondientes al período 1906-2005, obtenidos de la NASA Goddard Institute for Space Studies (GISS), en el artículo How natural is the recent centennial warming? An analysis of 2249 surface temperature record, sus autores evalúan en qué medida el aumento de la temperatura en los últimos 100 años ha sido una tendencia o ha sido una fluctuación natural.

Los autores argumentan que los registros globales no son una herramienta correcta para tratar las temperaturas globales. Primero, porque los procedimientos de homogeneización y el establecimiento de cuadrículas para establecer los registros globales son inevitablemente arbitrarios, lo que indica que pueden dar lugar a resultados distintos si se aplican otras reglas a los mismos registros locales. Además, y esto es muy importante, el establecimiento de registros globales atenúa los valores extremos de los registros locales que no están correlacionados. Como consecuencia, la desviación standard en los registros globales, que es un atributo decisivo en el análisis de tendencias, tiene un valor demasiado pequeño, tanto que no es real.

La consecuencia es que un examen convencional de los registros de temperatura no puede decirnos si un cambio en las temperaturas es natural o debido a una tendencia externa.

Para remediar esta carencia, los autores utilizan el Análisis de Fluctuaciones sin Tendencia (Detrended Fluctuation Analysis, o DFA), un método de análisis de señales que permite estudiar las propiedades de correlación de la señal estudiada.

Según los autores, "la media de todas las estaciones de muestra un calentamiento global 0,58 °C desde 1906 hasta 2005", pero dicen que "si tenemos en cuenta sólo las estaciones con una población de menos de 1000 habitantes y situadas por debajo de 800 metros sobre el nivel del mar, esta cifra cae a 0,41 °C" Además, señalan que "una cuarta parte de todos los registros muestran una bajada de las temperaturas", lo que en sí mismo, en sus palabras, "es una indicación de que las series de temperaturas observadas son predominantemente fluctuaciones naturales", donde la palabra natural significa que "no tenemos dentro de un intervalo de confianza definido una contribución antropogénica positivo". Y siguiendo este aspecto de su análisis, evalúan, con un intervalo de confianza del 95%, la probabilidad de que el calentamiento global observado desde 1906 hasta 2005 fuera una fluctuación natural, encontrando que esta probabilidad está situada "entre el 40% y 70%, dependiendo de las características de la estación", mientras que "para el período 1906 a 1955 las probabilidades están situadas entre el 80% y el 90%, y para 1956 a 2005 entre el 60% y el 70%".

Basándose en lo que han encontrado, los autores escriben que "sólo puede no descartarse una contribución antropogénica marginal", lo que quiere decir que si hay alguna señal de que exista un calentamiento inducido por el CO2 escondida en algún lugar de los datos de temperatura global del GISS, debe ser relativamente pequeña.

Temperatura global y concentración de CO2

En el 2008 State of the Climate, de la NOAA, refiriéndose a los modelos climáticos basados en que la concentración de CO2 es el elemento que pilota el calentamiento global, se decía: “Las tendencias cercanas a cero o negativas son comunes para intervalos de una década o menos en las simulaciones, debido a la variabilidad del clima. En cambio, se puede considerar que las simulaciones no son válidas (a un nivel del 95 % de confianza) cuando las tendencias son de cero para intervalos de 15 o más años, lo que quiere decir que se necesitaría una ausencia de calentamiento de esta duración para crear una discrepancia con el ritmo de calentamiento que se espera hoy en día”.

Cuando comparamos las temperaturas globales desde el año 1997 hasta la actualidad, un período de 15 años, vemos que la tendencia del aumento de las temperaturas es muy cercana a cero, mientras que la concentración de CO2 ha seguido aumentando. Habrá que ver qué dice la NOAA, si dice algo, sobre esta cuestión.

La luna de miel de las renovables europeas

La energía renovable ha resultado ser un gran éxito en Europa en el sentido que las ayudas masivas de los gobiernos han conducido a un enorme aumento de la energía eólica y solar. Pero esta especie de luna de miel puede difícilmente continuar. En primer lugar, los gobiernos deben hacer frente a la necesidad de cortar sus gastos. En segundo lugar, existe un problema técnico, en el sentido de que, en algunos países, el sistema eléctrico puede difícilmente arreglárselas con la enorme variabilidad de la producción de energía eólica y solar. Y, en tercer lugar, hay un problema económico, ya que los subsidios están distorsionando el funcionamiento de los mercados eléctricos; en particular, están socavando la rentabilidad de las centrales convencionales, a las que las renovables han relegado a ser capacidades de respaldo, lo que hace que funcionen cada vez menos horas al año, como podemos ver el la figura siguiente, según datos de Red Eléctrica de España.

Pero esto no es todo. Gracias al aumento de las interconexiones entre los mercados nacionales de la Unión Europea, cada vez hay más intercambios de electricidad entre países. Como consecuencia, las políticas de subsidios de cada estado afectan cada vez más a los mercados de los países vecinos. Y como cada país de la UE tiene una política distinta de apoyo a las renovables, la “revolución” de las renovables distorsiona cada vez más el funcionamiento del mercado europeo en su conjunto.

La Comisión Europea está alarmada con este desarrollo de las energías renovables. En junio de este año presentó un comunicado al Parlamento Europeo, Renewable Energy: a major player in the European energy market, donde aboga por acercarse lo antes posible a esquemas que expongan a los productores de renovables al riesgo de los precios de mercado, especialmente para tecnologías maduras. Propugna, además, que se coordinen las distintas políticas de los países respecto de las energías renovables para evitar la fragmentación del mercado interno europeo.

En este mismo comunicado al Parlamento Europeo, la Comisión comunica su intención de preparar una guía sobre las mejores prácticas y experiencias en las energías renovables (una especie de IPPC para las renovables).

Todo esto hace pensar que la industria de las renovables, en los próximos años, deberá hacer frente a subsidios cada vez menores, por lo que estará menos aislada de los mercados, lo que incrementará la presión sobre las tecnologías maduras para ser competitivas en el mercado global, y sobre las tecnologías menos maduras para probar que son potencialmente rentables.

La luna de miel entre las energías renovables y Europa está llegando a su fin, lo que redundará en beneficio de todos.

El enigma de la influencia de los aerosoles sobre el calentamiento global

El dióxido de carbono no es el único problema que debemos abordar si queremos entender y resolver el problema del cambio climático. Según un estudio publicado este mes en la revista International Journal of Global Warming, The aerosol-cloud-climate conundrum, todavía no entendemos adecuadamente el papel de los aerosoles, las nubes y su interacción.

Hay 10 elevado a la potencia 40 moléculas de dióxido de carbono en la atmósfera. Las moléculas de dióxido de carbono absorben y emiten radiación principalmente en la región infrarroja del espectro electromagnético y su presencia es lo que ayuda a mantener nuestro planeta en las temperaturas relativamente cálidas que disfrutamos hoy en día.

Si hubiera demasiado pocas moléculas que absorben el efecto invernadero decaería y experimentaríamos un enfriamiento global que convertiría a todo el planeta en un planeta sin vida, un planeta recubierto de hielo flotando en su órbita. A la inversa, los crecientes niveles de dióxido de carbono atmosférico conducen a un aumento de la temperatura. Este es el fenómeno que ha dado lugar al problema del cambio climático antropogénico. La humanidad ha consumido cantidades cada vez mayores de combustibles fósiles desde los albores de la revolución industrial, liberando a la atmósfera el carbono encerrado en los yacimientos, y aumentando el número de moléculas de dióxido de carbono en la atmósfera.

Sin embargo, estos niveles de dióxido de carbono no completan el panorama del cambio climático, ya que también se deben tener en cuenta las diminutas partículas en la atmósfera, los aerosoles, formados por condensación de vapores, hollín y polvo. No hay duda de que estas especies afectan a la cantidad de energía solar reflejada por la superficie terrestre y a cuanta energía queda atrapada. Según el estudio citado, el número de partículas de aerosol es de apenas 10 elevado a la potencia 26. El “peso”, en el sentido de su influencia en el calentamiento global, que se debe dar a una molécula de dióxido de carbono en comparación con una partícula de aerosol, que puede contener muchas moléculas, es un punto sujeto a discusión. En la figura siguiente vemos el “peso” que atribuye a cada uno el informe 2007 del IPCC: el intervalo de confianza de la suma es extremadamente elevado.

Es, al menos por ahora, un enigma entender los aerosoles atmosféricos y cómo afectan a la formación de nubes y en última instancia como influyen en el clima. Hay múltiples bucles de realimentación a considerar, así como el efecto de forzamiento climático debido a la elevación del nivel de dióxido de carbono en estos bucles y viceversa. El papel clave de los aerosoles y las nubes en el cambio climático antropogénico hace que las grandes incertidumbres relacionadas con ellos sean aún más decisivas.

Antes de realizar algunos proyectos de geoingeniería, consistentes en aumentar la cantidad de aerosoles en la atmósfera para limitar el calentamiento global, el enigma aerosol-nube-clima tiene que ser reducido a un nivel de incertidumbre comparable a los relacionados con los gases de efecto invernadero antropogénicos. Teniendo en cuenta la complejidad del sistema de aerosol-nube el reto será identificar el conocimiento necesario y diferenciarlo de los detalles marginales, concentrando los esfuerzos de investigación sobre estos elementos esenciales con el fin de simplificar el complejo sistema de aerosol-nube sin perder las características indispensables.

Todo esto demuestra que estamos lejos de tener unos modelos de predicción del calentamiento global que sean medianamente fiables.