Los precios de la electricidad en Europa

Según publica Eurostat, los precios de la electricidad españoles figuran entre los más elevados de Europa, tanto los precios para la industria media (las industrias grandes consumidoras de energía, como la fabricación de aluminio, de acero, etc., tienen precios especiales) como los precios para usos domésticos. Sólo el Reino Unido e Irlanda, dos islas, tienen unos precios más elevados que los españoles. Esto no contribuye en nada a que tengamos una industria competitiva.

 Como es natural, los precios para la industria son más económicos, tanto por razones técnicas (muchas industrias se alimentan en alta tensión) como por razones de competitividad.

Y lo peor del caso es que el llamado déficit de tarifa, es decir, la diferencia entre lo que paga el consumidor y lo que cuesta producir la electricidad sigue existiendo, a pesar de que el único objetivo importante del gobierno de PP, por lo que se refiere a la energía, era de eliminarlo. Si tuviéramos que pagar la electricidad al precio que realmente cuesta, la pagaríamos más cara que en el Reino Unido o que en Irlanda.

Con un precio así, no es extraño que la industria española esté ahogada. Y los consumidores, también. Y todo es por falta de una política energética planeada a largo plazo, lo que no han hecho ni los gobiernos del PSOE ni los del PP.

Lo que sí debemos decir es que el precio de la electricidad no aumenta en España desde hace tres años. Pero esto no tiene mucho mérito, ya que pasa lo mismo en casi todos los países europeos importantes, con la excepción del Reino Unido.

 La pregunta de moda sería la de si una Cataluña independiente tendría una electricidad más cara o más barata que actualmente. En principio, como Cataluña tiene un porcentaje más elevado que España de energía nuclear, podríamos decir que sí, pero este es un tema en el que no parece haber demasiados estudios publicados.

El océano profundo no se calienta

Las aguas frías del océano profundo de la Tierra no se han calentado perceptiblemente desde 2005, según un nuevo estudio titulado Deep-ocean contribution to sea level and energy budget not detectable over the past decade, dejando sin resolver el misterio de por qué el calentamiento global parece haber disminuido en los últimos años.

 Los científicos del Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Pasadena, California, han analizado datos de temperatura del mar, tanto de satélites como de observación directa desde 2005 hasta 2013 y han encontrado que el océano profundo por debajo de los 2.000 metros no se ha calentado de manera perceptible. En el siglo XXI, los gases de invernadero han seguido acumulando en la atmósfera, tal como lo hicieron en el siglo XX, pero la temperatura global media del aire superficial ha dejado de subir a la par con el aumento de la concentración de los gases de efecto invernadero. La temperatura de la mitad superior de los océanos del mundo, por encima del nivel de los 2.000 metros ha seguido subiendo, pero no lo suficientemente rápido como para poder explicar el estancamiento de la temperatura del aire. Se han invocado muchos procesos tanto en tierra como en el mar y en el aire para explicar lo que está pasando con la cantidad de calor "desaparecido". Una de las ideas más importantes es que la mitad inferior del océano está tomando el relevo, pero hay pocas evidencias de que esto sea así.

 El estudio citado es el primero en utilizar las observaciones por satélite, así como mediciones directas de temperatura de la capa superior del océano. Los científicos han estado tomando la temperatura de la mitad superior del océano directamente desde el año 2005, utilizando una red de 3.000 sondas de temperatura flotantes llamadas la red Argo. Pero las temperaturas de las zonas profundas del océano son más difíciles de medir. El estudio tiene en cuenta del hecho de que el agua se expande cuando se calienta. El nivel del mar aumenta a causa de esta expansión térmica por un lado, y del agua añadida por los glaciares y por la fusión de las capas glaciares por otra. Para llegar a su conclusión, los autores del estudio hicieron el cálculo de una sencilla resta, utilizando datos de 2005-2013 de las boyas Argo, de los satélites Jason-1 y Jason-2 y de los satélites de Recuperación de Gravedad y Experimento Climático (GRACE). De la cantidad total de aumento del nivel del mar, restan la cantidad debida a la expansión en la parte superior del océano a causa del aumento de su temperatura, y la cantidad de aumento procedente del agua de deshielo. El resto representa la cantidad de aumento del nivel del mar causado por el calentamiento en el océano profundo.

 Este resto es esencialmente cero. El calentamiento del océano profundo no ha aportado prácticamente nada a la subida del nivel del mar durante este período. Los resultados son que la variación del nivel del mar debido a la zona inferior a los 2.000 metros es de -0,13 ± 0,72 mm/año, y su contribución al balance energético planetario es de -0,08 ± 0,043 W/m2.

Contribuciones medias globales del cambio del nivel del mar de diferentes capas del océano: 0-2.000m (rojo), 0-700m (verde), 700-2.000m (azul). La curva de negro de trazos muestra una estimación para el resto del océano por debajo de 2.000 m calculada mediante la eliminación de la estimación 0-2.000m de lo observado por el satélite GRACE. Todas las curvas son desestacionalizadas. El sombreado, donde se muestra, denota una incertidumbre de 1σ de las estimaciones respectivas.

Extensión máxima del hielo marino antártico

Según datos de la Universidad de Colorado Boulder, la extensión máxima de hielo marino antártico se alcanzó el 21 de setiembre, con una extensión de 20,1 millones de km². Este máximo es el mayor desde que se tienen datos por satélite, siguiendo a los dos años anteriores en los que también se batió el récord.

Comparado con las medidas promedio de los 22 años comprendidos entre 1979 y 2000 o los 30 del período 1981-2010, en el máximo se ha ganado una extensión helada de unos 1,2 millones de km².

Contrariamente a lo que pasa con el hielo ártico, al hielo marino antártico está aumentando, tanto en sus valores máximos como en sus valores mínimos.

Extensión mínima del hielo ártico

Según datos de la Universidad de Colorado Boulder, la extensión mínima de hielo ártico se alcanzó el 16 de setiembre, con una extensión de 5,0 millones de km². Este mínimo es muy parecido al del año anterior, y es superior al que se había observado en los últimos años, en los que se habían alcanzado mínimos de 4,2 millones de km² en el año 2007 y de 3,4 en el año 2012.

Comparado con las medidas promedio de los 22 años comprendidos entre 1979 y 2000 o los 30 del período 1981-2010, en el mínimo de verano se ha perdido una extensión helada de unos 1,5 millones de km².

 Este año, la capa de hielo se mantuvo más extensa sobre los mares de Barents y de Kara en comparación con el año pasado. La característica más notable es la falta de hielo al norte del Mar de Laptev que en algún momento de la temporada la fusión del hielo se extendió más allá de 85ºN, a 550 kilómetros del Polo Norte. Este año también fue inusual en comparación con los últimos años en que el Paso del Noroeste permaneció cerrado. En el otro lado del Ártico, la Ruta del Mar del Norte o el Pasaje de Noreste abrieron la mayor parte de la ruta de navegación a lo largo de la costa de Siberia.

Si tomamos los datos de la Universidad de Illinois Urbana Champaign, observamos las mismas tendencias, aunque los valores son distintos, debido a diferentes criterios para definir si el hielo marino está fundido.

Variaciones inexplicadas en la tendencia secular de las temperaturas

La pausa en el calentamiento global en curso desde el año 2001 se debe a una combinación de una fase de enfriamiento natural, conocida como variabilidad multidecadal (MDV) y una desaceleración de la tendencia secular (ST) al calentamiento, según un estudio recientemente publicado, titulado Application of the Singular Spectrum AnalysisTechnique to Study the Recent Hiatus on the Global Surface Temperature Record.

La Tierra no se ha calentado al mismo ritmo durante el siglo XX. Los aumentos de temperatura notables durante algunos períodos intercalados con niveles bastante estables o decrecientes durante otros han sido explicados como una combinación del calentamiento secular (probablemente creado por el hombre) y la variabilidad natural del clima. Actualmente nos encontramos, a principios del siglo XXI, experimentando un período de estancamiento durante el cual las temperaturas de superficie no han aumentado al mismo ritmo que el forzamiento radiativo.

En este estudio se analiza mediante la técnica del Análisis Espectral Singular (SSA) la base de datos de temperatura de la superficie HadCRUT4 con técnicas espectrales para separar la oscilación multidecadal de la tendencia secular. Ambas señales combinadas representan casi el 88% de la variabilidad total de la serie anual de temperaturas, lo que es altamente significativo.

Se indican la temperatura global anual en la superficie, la variabilidad multidecadal (MDV, línea verde), la tendencia secular (ST, línea roja) y la señal reconstruida (MDV + ST, línea de negro).

ST explica el 78,8% de la variabilidad de la serie anual; MDV el 8,8% y la señal reconstruida el 88%.

Se pueden encontrar tres períodos de estancamiento con muy poco calentamiento dentro de la serie, 1878-1907, 1945-1969 y desde 2001 hasta el final de la serie. Todos ellos coinciden con una fase de enfriamiento de la oscilación multidacadal, que hasta ahora parecía ser la principal causa de los diferentes períodos de estancamiento que muestran los registros de la temperatura global de la superficie terrestre. Sin embargo, y contrariamente a los dos eventos anteriores, durante el período de pausa actual, la tendencia secular muestra una fuerte fluctuación de la tasa de calentamiento, con una gran aceleración (0,0085 °C/año hasta 0,017 °C/año) durante el período 1992-2001 y una fuerte desaceleración (0,017 °C/año hasta 0,003 °C/año) a partir de 2002. Estas fluctuaciones rápidas e importantes en la tasa de calentamiento secular no tienen precedentes.

a) Tasas de calentamiento (°C/año) obtenidos a partir de las diferentes señales identificadas en el SSA: ST (línea roja), MDV (línea azul) y la señal reconstruida (línea de color negro). Las líneas rojas delgadas punteadas son los intervalos de confianza para la tasa de calentamiento asociado con el ST obtenido a partir de series mensuales.

b) Ampliación de los últimos 25 años de la serie temporal.

Esta fluctuación en la tasa reciente de calentamiento secular podría tener varias causas, como los cambios recientes en el Océano Pacífico tropical, el derretimiento acelerado del hielo del Ártico, cambios en la profundidad de almacenamiento de calor de los océanos o el aumento del contenido de aerosoles en la estratosfera, causas que habrá que investigar.

En resumen, el período de estancamiento de las temperaturas no solamente tiene como causa la oscilación multidecadal, sino que la tendencia secular también sufre un estancamiento, que no se había producido en los períodos 1878-1907 y 1945-1969. Tanto este estancamiento en la tendencia secular como su aceleración anterior no pueden explicarse solamente por el aumento de la concentración de CO₂.

La influencia del Ártico en la corriente del Golfo

La fuerza de la corriente del Golfo se vio significativamente influenciada por la situación del hielo marino en el estrecho de Fram en los últimos 30.000 años, según el estudio recién publicado cuyo título es High-resolution record of late glacial and deglacial sea ice changes in Fram Strait corroborates ice–ocean interactions during abrupt climate shifts. Sobre la base del estudio de biomarcadores en los depósitos del fondo marino, los autores lograron reconstruir por primera vez cuándo y cómo la región marina entre Groenlandia y Svalbard estaba cubierta de hielo en el pasado y de qué manera la corriente del Golfo reaccionó cuando esta cubierta de hielo marino se rompió de repente. Llegaron a la conclusión de que cuando grandes cantidades de hielo del Ártico derivaron a través del estrecho de Fram hacia el Atlántico Norte, el transporte de calor de la corriente del Golfo se redujo notablemente.

 En el lado oriental de este estrecho entre Groenlandia y Svalbard el agua cálida del Atlántico fluye hacia el norte hacia el Océano Ártico, mientras que en el lado oeste las masas de agua fría y el hielo marino del Ártico se abren paso para salir del Ártico hacia el Atlántico Norte. Una parte considerable de las aguas del Atlántico se enfría aquí en su camino hacia el norte y se hunde hacia capas más profundas. La circulación del agua causada de esta manera controla las corrientes oceánicas como una bomba gigante y tiene influencia, entre otras cosas, sobre la cantidad de calor que la Corriente del Golfo transporta hacia Europa.

Si cambia el funcionamiento de esta bomba da lugar a cambios directos en el clima, como sucedió, por ejemplo, al final del período glacial pasado y durante la transición a nuestro interglacial actual. En los últimos 30.000 años, la corriente del Golfo ha perdido una cantidad extraordinaria de su fuerza al menos dos veces: una vez hace 17.600 años y otra vez hace unos 12.800 años, y en ambas ocasiones el clima de Europa, en consecuencia, se ha enfriado significativamente. Y ahora también sabemos por qué.

Un testigo de nueve metros de largo perforado en los sedimentos sirvió a los geólogos como una ventana hacia el pasado. Fue perforado en una expedición al Estrecho Fram, y tiene sus capas tan bien definidas que los científicos pueden leerlo como un libro. Este testigo se perforó en el talud continental occidental de Svalbard, una región con una tasa inusualmente alta de sedimentación. Eso significa que hay un número muy grande de partículas sedimentadas, que proporcionan mucha información sobre el clima. En este testigo los datos climáticos de cinco a diez años están en una longitud de un centímetro, mientras que fácilmente, en regiones de menor sedimentación, un centímetro  de sedimento podría representar nada menos que 1.000. Y, por supuesto, 1000 años son un período demasiado largo para poder identificar claramente las fluctuaciones climáticas a corto plazo.

Hay dos tipos de fósiles, también designados como biomarcadores, que han servido como indicios de la existencia y la duración de una capa de hielo. Un tipo es el producido por las diatomeas que viven en el hielo marino, el otro por las algas que prefieren el mar abierto. Los marcadores nos proporcionan ideas sorprendentes en la historia del clima del estrecho de Fram. Por ejemplo, ahora sabemos que no se formó una capa de hielo gruesa hasta después del máximo del último período glacial, pero cuando se hubo formado se mantuvo durante unos 1.000 años, lo que influyó a largo plazo en las corrientes oceánicas del Atlántico Norte.

La razón de esto es que esta capa de hielo marino retrasó la desintegración de las grandes capas de hielo que cubrían gran parte de Europa y América del Norte en ese momento. El hielo marino estabilizó los frentes glaciares de estas capas de hielo como la pared de una presa, impidiendo que los icebergs se desprendieran, con lo que la exportación de agua dulce del Ártico hacia el Atlántico Norte, que de otro modo habría sido enorme, se retrasó durante un cierto tiempo.

Cuando la capa de hielo se rompió hace 17.600 años se vertieron enormes masas de hielo en el Atlántico Norte en un tiempo extremadamente corto, que al fundirse liberaron grandes cantidades de agua dulce, alterando la estructura de la densidad del agua y conduciendo a un debilitamiento significativo de la circulación de retorno del Atlántico, o por decirlo de otra manera, a un debilitamiento de la Corriente del Golfo.

Según el estudio, se produjo una reacción en cadena semejante otro momento durante el Dryas Reciente hace unos 12.800 años, cuando enormes cantidades de hielo marino del Ártico avanzaron de nuevo hacia el Atlántico Norte disminuyendo el transporte de calor a través de la corriente del Golfo.

 Estos mapas ofrecen una visión general de la reconstitución de los cambios en las condiciones del hielo marino en el estrecho de Fram y sus consecuencias para la distribución de la corriente de  Retorno del Atlántico Meridional.

- Hace 19,000 años se había formado una cobertura permanente de hielo marino, lo que impidió cualquier exportación importante de hielo marino del Océano Ártico (izquierda).

- 1,400 años más tarde esta cobertura de hielo se rompió durante un Evento Heinrich 1 (centro), lo que empezó una deriva masiva de hielo marino y de icebergs hacia ​​el Atlántico Norte.

- Otro aumento de la formación de hielo marino y su descarga hacia el Atlántico también pudo reconstruirse para el periodo del Younger Dryas, hace 12,800 años.

Las superficies verdes representan la extensión de las capas de hielo continentales; los puntos representan los sitios de perforación de sedimentos. El núcleo de sedimentos utilizado en este estudio fue perforado en la zona marcada en amarillo.

Los resultados del estudio muestran lo importante que es el hielo marino del Ártico para la circulación oceánica mundial y que los cambios repentinos en la cubierta de hielo marino del océano Ártico están conectados directamente con las fluctuaciones climáticas bruscas. Los resultados de este estudio permitirán mejorar los modelos y, por consiguiente, hacer mejores previsiones sobre el futuro de la corriente del Golfo.

La actual pausa de las temperaturas globales forma parte de un ciclo natural

Después de un calentamiento rápido a finales del siglo XX, desde principios de este siglo, de manera sorprendente, la temperatura de la superficie terrestre ha dejado de aumentar. Se han formulado más de una docena de teorías sobre este parón en el aumento de las temperaturas, que van desde la polución del aire hasta las manchas solares, pasando por los volcanes.

Un estudio recién publicado, titulado Varying planetary heat sink led to global-warming slowdown and acceleration, muestra que el calor que ha desaparecido en la superficie terrestre se está literalmente hundiendo hacia el fondo del Atlántico norte y del Atlántico sur, y que este fenómeno forma parte de un ciclo natural. En él defienden que la desaceleración es causada principalmente por el calor transportado a las capas más profundas en el Atlántico y de los mares del Sur, iniciado por una anomalía de salinidad recurrente en el Atlántico Norte subpolar. Los últimos períodos de enfriamiento asociados con este mecanismo duraron de 20 a 35 años.

El calentamiento subsuperficial en el océano explica por qué las temperaturas del aire medias mundiales se mantienen estancadas desde 1999, a pesar de que los gases de efecto invernadero han aumentado.

Los resultados muestran que una corriente de movimiento lento en el Atlántico, que transporta calor entre los dos polos, se aceleró a principios de este siglo para hundir el calor hacia casi 1.500 metros de profundidad. Utilizaron observaciones recientes de temperaturas de aguas profundas de boyas Argo, que muestran el estado del agua a 2.000 metros de profundidad. Estos datos presentan un aumento de la cantidad calor que se hundía en el océano hacia el año 1999, cuando se detuvo el rápido calentamiento del siglo XX.

Hay ciclos recurrentes que son impulsados por la salinidad que pueden almacenar calor en la profundidad del Atlántico y los océanos del Sur. Después de 30 años de rápido calentamiento, ahora parece que ha llegado el momento de la fase de enfriamiento. Se puede decir que aproximadamente la mitad del rápido calentamiento en las últimas tres décadas del siglo XX se debió al calentamiento global y la otra mitad al ciclo natural del Océano Atlántico que transporta más calor cerca de la superficie.

(Arriba) las temperaturas medias de la superficie global, donde los puntos negros son promedios anuales. Dos períodos planos (hiato) están separados por el calentamiento rápido desde 1976 hasta 1999.

(Medio) Observaciones de contenido de calor, en comparación con el promedio, en el norte del Océano Atlántico.

(Abajo) La salinidad del agua de mar en la misma parte del Atlántico. La salinidad superior se ve que coincide con una mayor capacidad de almacenamiento de calor del océano.

 El ciclo se inicia cuando el agua más salada y más densa en la parte norte de la superficie del Atlántico, cerca de Islandia, hace que el agua se hunda, cambiando la velocidad de la enorme corriente del Océano Atlántico que hace circular el calor por todo el planeta.

Cuando hay agua más densa encima de agua más ligera, se sumerge muy rápidamente llevándose calor superficial hacia el fondo. Observaciones recientes en la superficie del Atlántico Norte muestran una salinidad récord, mientras que, al mismo tiempo, el agua más profunda en el Atlántico Norte presenta un aumento de la cantidad de calor.

Los autores desenterraron datos históricos para demostrar que el enfriamiento en las tres décadas entre 1945 a 1975, que hicieron a la gente preocuparse por un posible comienzo de una edad de hielo, coincidió con una fase de enfriamiento. Registros anteriores correspondientes al centro de Inglaterra muestran que hay un ciclo de 40 a 70 años que se remonta siglos atrás, y otros registros muestran que este ciclo ha existido durante miles de años.

Estos cambios de circulación en el Océano Atlántico han significado históricamente unos 30 años más cálidos seguidos por 30 años más fríos. Ahora, sin embargo, la tendencia se parece más a una escalera, probablemente debido al calentamiento global.

Las oscilaciones de temperatura tienen un interruptor natural, de forma que durante el periodo de calentamiento, las rápidas corrientes provocan que se desplace una mayor cantidad de agua de los trópicos hacia el Atlántico Norte, calentando a la vez la superficie y las aguas profundas. En la superficie este calentamiento derrite el hielo. Esto a la larga hace que el agua de la superficie sea menos densa y después de algunas décadas pone freno a la circulación, lo que desencadena una fase de enfriamiento de unos 30 años.

Esta explicación implica que la actual desaceleración del calentamiento global podría durar otra década o más, y que luego volverá un calentamiento rápido. Pero los autores hacen hincapié en que es difícil predecir exactamente lo que sucederá en el futuro próximo, ya que una masa de agua dulce procedente de la fusión del hielo, que se encuentra ahora asentada en el Océano Ártico, podría desbordar hacia el Atlántico Norte y romper el ciclo.

En resumen, si esta teoría está en lo cierto, podríamos pensar que el calentamiento global debido al aumento de los gases de efecto invernadero sería aproximadamente la mitad de lo que se ha observado durante el período 1975 – 1999.

Las emisiones de CO2 de 2013

Las emisiones de CO₂ del año 2013 alcanzaron, según Statistical Review of World Energy 2014 de BP, la cantidad de 35.094,4 millones de toneladas, un aumento del 1,8 % con respecto al año anterior.

El principal emisor fue China, con 9.524,3 millones de toneladas, seguida de los Estados Unidos, con 5.931,4.

Vaivenes de la temperatura global

El gráfico muestra la temperatura global anual según los datos de la NOAA, desde el año 1880 hasta el año 2013. En él se intuyen períodos de aumento de la temperatura y períodos de estabilización o de disminución de la misma. Globalmente, la temperatura ha aumentado 0,07 ºC/década.

 Hemos dividido la misma curva en cinco períodos, cada uno de los cuales abarca unos 30 años, menos el último, que es más corto. En cada uno de estos períodos encontramos:

	años	ΔºC/década	R2
1880-1912	33	-0,08	0,47	disminución
1913-1944	32	0,14	0,78	aumento
1945-1974	30	0,03	0,10	estabilización
1975-2005	31	0,19	0,81	aumento
2006-2013	8	0,03	0,03	estabilización

Vemos que, con una frecuencia de 30 años aproximadamente, las temperaturas globales, bien aumentan, bien se estabilizan o disminuyen.

Los aumentos de temperatura por década son superiores a las disminuciones.

El coeficiente de correlación de los dos últimos períodos de estabilización es muy bajo, singularmente el último, que se puede explicar por el pequeño número de años considerados. Hemos de tener en cuenta que el coeficiente R² de una regresión lineal expresa el porcentaje de variación de la variable respuesta explicado por la recta de regresión, por lo que debemos considerar los períodos en los que las temperaturas se han estabilizado (1945-1974 y 2006-2013) como poco significativos, a pesar de que el primero de ellos tiene una duración de 30 años (pero con una gran variabilidad en las medias anuales).

No es de extrañar, por tanto, que estadísticamente el período de pausa actual en el aumento de las temperaturas globales, pueda, por ahora, ser considerado como una continuación del período 1975-2005. Aunque, de seguir la misma pauta que hasta ahora, con ciclos de 30 años, debería durar aproximadamente hasta el año 2035.

Todo esto, evidentemente, no explica porque la temperatura aumentó prácticamente lo mismo en el período 1913-1944, en el que la concentración de CO₂ varió relativamente poco (aunque no se conozca con suficiente precisión) que en el período 1975-2005, donde pasó de 331 a 380 ppm.

Cálculos renales y cambio climático

No es por alarmar a nadie, pero se acaba de publicar un estudio que afirma que el aumento de la temperatura puede provocar un aumento del número de pacientes con piedras en el riñón, titulado Daily Mean Temperature and Clinical Kidney Stone Presentation in Five U.S. Metropolitan Areas: A Time-Series Analysis. Este estudio se ha realizado sobre 60.433 pacientes de cinco ciudades norteamericanas cuyos climas son diferentes (Atlanta, Chicago, Dallas, Los Ángeles y Filadelfia) entre los años 2005 y 2011, bajo los auspicios de The Urologic Diseases in America Project y del National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases. Es decir, que parece una cosa seria.

Cuando las temperaturas medias diurnas aumentan por encima de los 10 ºC, en todas las ciudades estudiadas salvo en Los Ángeles aumentan los casos de pacientes con piedras en el riñón, con un máximo cuando estas temperaturas duran tres días. Por lo que concierne a la población más joven, el número de casos de pacientes con cálculos renales ha crecido espectacularmente en los últimos 25 años.

 Overall relative risk of kidney stone presentation cumulated over 30 day lag period associated with mean daily temperature (°C) relative to 10°C in Atlanta (A), Chicago (B), Dallas (C), Los Angeles (D), and Philadelphia (E) from 2005-2011. The estimated relative risk of kidney stone presentation associated with mean daily temperature cumulated over a 30 day lag period using distributed lag non-linear models are shown. Two spline knots were placed at equal intervals over the range of temperatures for each city. Locations of temperature knots were: Atlanta (6.7°C, 18.9°C), Chicago (-8.9°C, 6.1°C), Dallas (6.5°C, 21.4°C), Los Angeles (13.0°C, 20.6°C), Philadelphia (3.7°C, 18.4°C). Four spline knots were placed at equal intervals in the natural log scale of lags (2, 3, 5, and 10 days) to increase sensitivity for shorter lags. The solid line is the point estimate at each temperature and the surrounding grey area represents the 95% CI.

La explicación es que las altas temperaturas contribuyen a la deshidratación, con lo que aumenta la concentración de calcio y de otros minerales en la orina, lo que promueve la formación y el crecimiento de las piedras en el riñón.

El número de días cálidos durante el año tiene más importancia que la temperatura media. Por ejemplo, Atlanta y Los Ángeles tienen la misma temperatura media (17 ºC), pero Atlanta tiene más días calurosos que Los Ángeles, y el doble de problemas con piedras en el riñón.

“El número de pacientes con cálculos renales ya ha ido en aumento durante los últimos 30 años, y podemos esperar que esta tendencia continúe, tanto en número como en áreas geográficas más amplias, ya que las temperaturas diarias aumentan”, concluyen los autores. “Como algunos expertos predicen que temperaturas extremas serán la norma dentro de 30 años, los niños se llevarán la peor parte del cambio climático”.

El equipo del estudio también encontró que las temperaturas exteriores muy bajas aumentan el riesgo de cálculos renales en tres ciudades: Atlanta, Chicago y Filadelfia. Los autores sugieren que el clima tan frío mantiene a la gente en el interior, donde las temperaturas son más elevadas. Los cambios en la dieta y la disminución de la actividad física pueden aumentar el riesgo de cálculos renales.

Parece ser, pues, que tanto si suben las temperaturas como predicen los que creen en el calentamiento global, como si bajan, como los que creen próxima una glaciación, estamos condenados a tener más piedras en el riñón, con lo que duelen.

El retraso de la próxima glaciación debido a las emisiones de CO2

Hace unos años, el profesor Archer, da la Universidad de Chicago, publicó un interesante artículo sobre los efectos del aumento de la concentración de CO₂ en la atmósfera sobre la próxima glaciación (A movable trigger: Fossil fuel CO2and the onset of the next Glaciation – 5 de mayo de 2005). En él se parte de la base de que el inicio da la formación de placas de hielo en los últimos 800.000 años parece regido por la insolación en verano a 65º N.

Con una concentración de 280 ppm de CO₂, la formación de placas de hielo comienza a unos 15 W/m² por debajo de la media. Sin embargo, la concentración de CO₂ influye enormemente en la formación de placas de hielo, como se ve en la figura siguiente; partiendo de una base en la que por una concentración de 280 ppm, cuando la insolación es de 455 W/m² empiezan a formarse capas de hielo, si la concentración de CO₂ disminuye hasta las 200 ppm, una insolación de 462 W/m² ya empieza a formar capas de hielo, y si la concentración aumenta hasta las 400 ppm, hace falta que la insolación disminuya hasta los 438 W/m², por no hablar de una concentración de 570 ppm de CO₂, a la que hace falta que la insolación veraniega de la zona 65º N disminuya hasta los 405 W/m².

 Teniendo en cuenta que el CO₂ emitido va a permanecer mucho tiempo en la atmósfera (un 7 % aproximadamente permanece al cabo de 100.000 años, y se va consumiendo mediante el ciclo de meteorización de los silicatos, que tiene una constante de tiempo de 400.000 años), podemos ver en la siguiente figura el retraso que tendrá la próxima glaciación en función de la cantidad de CO₂ de los combustibles fósiles que se emitan a la atmósfera.

-         La próxima glaciación, en ausencia de emisiones de CO₂, no debería empezar hasta dentro de unos 40.000 años, debido a que la insolación tardará más tiempo en disminuir que en anteriores períodos interglaciales, a causa de las particulares condiciones orbitales.

-         Con una emisión de 300 GT de carbono, prácticamente no hay variación en la duración del actual interglacial.

-         Con una emisión de 1.000 GT de carbono, la duración del actual interglacial sería de unos 120.000 años.

-         Si la emisión de carbono alcanza las 5.000 GT, el actual interglacial duraría por lo menos 500.000 años.

Las emisiones al día de hoy están ya algo por encima de las 300 GT de carbono, y actualmente son de unas 9 GT de carbono al año, a las que hay que añadir 200 GT de carbono debidas a la deforestación y cambios en la utilización del suelo.

Por tanto, la emisión de CO₂ alterará el ritmo de las glaciaciones, lo que quizá no sea demasiado malo. Aunque no estaremos aquí para verlo.

La extensión del hielo antártico

En mayo, la extensión del hielo marino de la Antártida ha batido un récord desde que se tienen medidas por satélite, alcanzando 12,03 millones de km², el valor más elevado de los meses de mayo desde 1979. Es probable que en setiembre, que es cuando la extensión del hielo antártico llega a su máximo, se bata el récord del año pasado, que ya fue el mayor de la serie histórica.

¿Por qué hay gases de efecto invernadero?

La atmósfera terrestre, seca, está mayoritariamente compuesta por moléculas biatómicas: nitrógeno, N₂ (78,08 %) y oxígeno, O₂ (20,93 %). El restante 0,97 % está formado por argón (0,93 %), dióxido de carbono, CO₂ (0,040 %), metano, CH₄ (0,0002 %), N₂O (0,00003 %), así como de cantidades todavía menores de CO, O₃ y de gases inertes como neón, helio, etc. Además, tiene una cantidad variable de vapor de agua.

Las moléculas que tienen un efecto invernadero son las que absorben la radiación emitida por la superficie de la Tierra, que se sitúa en la zona del infrarrojo, y que la vuelven a emitir en todas las direcciones. El espectro de emisión de la superficie terrestre, calculada como si fuera un cuerpo negro a una temperatura de 15 ºC (287 K) se sitúa prácticamente en su totalidad en unos números de onda comprendidos entre 130 y 2.500 ciclos/cm o cm^-1 (longitudes de onda entre 4 y 75 μm aproximadamente). En la figura vemos los espectros de emisión de la superficie terrestre y de la capa externa del planeta, cuya temperatura es de unos 220 K, así como las frecuencias a las que vibran los principales gases de efecto invernadero.

Esquemáticamente, los fotones interaccionan con los gases de la atmósfera y, según su energía o longitud de onda, son capaces de:

- Fotoionizar la capa externa de electrones de un átomo (requiere una longitud de onda de 0,1 μm).

- Excitar electrones de un átomo a una capa superior (requiere longitudes de onda entre 0,1 μm y 1 μm).

- Disociar una molécula (requiere longitudes de onda entre 0,1 de μm y 1 μm).

- Hacer vibrar una molécula (requiere longitudes de onda entre 1 μm y 50 μm).

- Hacer rotar una molécula (requiere longitudes de onda mayores que 50 μm).

La radiación infrarroja tiene, por tanto, suficiente energía para causar una rotación o una vibración (o ambas) a las moléculas. Para que una molécula adquiera energía de rotación de la radiación infrarroja debe tener un dipolo permanente, es decir, debe tener una separación de cargas permanente. La adquisición, por parte de una molécula, de energía de vibración de la radiación infrarroja está asociada con un cambio del momento del dipolo. Para que un gas pueda absorber o emitir radiación hace falta que la frecuencia de la radiación sea bastante cercana a la frecuencia de la vibración de la molécula del gas.

El momento de los dipolos se mide en unidades Debyes (D): 1 D = 3.33564 × 10^–30 C m (Culombio metro).

Moléculas de H₂O, N₂O, CO₂ y CH₄ en reposo. H₂O y N₂O son dipolos en reposo; las flechas indican la dirección del polo más negativo. CO₂ y CH₄ no son dipolos en reposo.

Los principales gases en nuestra atmósfera consisten en moléculas que tienen dos átomos idénticos en cada uno de ellas. Las moléculas de O₂ y de N₂, los dos principales componentes de nuestra atmósfera son totalmente simétricas, y al vibrar no adquieren cargas positivas en un lado y negativas en el otro, es decir, no forman dipolos. Y es por eso que no son gases de efecto invernadero.

Las moléculas de más de dos átomos pueden vibrar de manera que, en ciertos casos, se producen dipolos, razón por la cual interaccionan con la radiación infrarroja procedente de la superficie terrestre.

Las moléculas tienen diversos tipos de vibración:

-         Vibración de tensión: varían las distancias de enlace. Puede ser simétrica o antisimétrica.

-         Vibración de deformación: varían los ángulos de enlace. Si varían en el plano pueden de tijereteo o de balanceo. Si varían fuera del plano pueden ser de torsión o de aleteo.

Tipos de vibraciones moleculares. NOTA: (+) indica un movimiento del plano de la página hacia el observador; (-) indica un movimiento del plano de la página alejándose del observador

La molécula de dióxido de carbono no es un dipolo permanente. Tiene 4 vibraciones fundamentales: dos de flexión, con una misma frecuencia, cuyo número de onda es ν = 667 cm^-1 (λ = 15 μm) y dos de estiramiento, de los cuales el simétrico no es activo para la absorción de infrarrojos ya que no forma un dipolo, mientras que el antisimétrico sí lo es, y tiene una frecuencia correspondiente a un número de onda de 2.349 cm^-1 (λ = 4,2 μm), que está en la zona donde la radiación infrarroja es muy poco importante. Las vibraciones por flexión son las más importantes para el efecto invernadero, ya que su número de onda se sitúa en la frecuencia de máxima radiación de la superficie terrestre, mientras que la de estiramiento tiene una frecuencia en la que la radiación infrarroja de la superficie terrestre es muy débil.

En la figura podemos ver el espectro de absorción del dióxido de carbono:

La molécula de agua tiene un dipolo permanente, todas las vibraciones debidas a rotaciones también lo tienen, y estas rotaciones se encuentran en prácticamente todo el espectro de infrarrojos. Además, tiene tres vibraciones fundamentales: flexión, estiramiento simétrico y estiramiento asimétrico, con unos números de onda de 3.650, 1.600 y 3.760 cm^-1 (λ = 2,7, 6,2 y 2,7 μm, respectivamente)  Únicamente la vibración cuyo número de onda es 1.600 cm^-1 es relevante para la absorción de infrarrojos, ya que las otras dos están en una zona donde la radiación infrarroja emitida por la superficie de la tierra es prácticamente nula.

La figura muestra el espectro de absorción del vapor de agua:

La molécula de metano tiene nueve modos de vibración posibles, pero la mayoría no forman dipolos porque conservan la simetría. La única frecuencia de vibración en el rango de 130 a 2.500 cm^-1 es una mezcla de estiramiento y flexión que vibra a ν = 1.306 cm^-1 (λ = 7,7 μm)

En la figura podemos ver el espectro de absorción del metano:

La molécula de ozono forma un dipolo, al no estar alineados sus tres átomos de oxígeno. La vibración de estiramiento antisimétrica es la dominante respecto a la absorción de infrarrojos y se sitúa a ν = 1043 cm^-1 (λ = 9,6 μm). Presenta otras contribuciones más débiles en el mismo rango de frecuencias debidas a la vibración por estiramiento simétrico.

La molécula de N₂O presenta un dipolo permanente, pero es muy débil, por lo que todas sus transiciones de rotación tienen poca importancia para la absorción de infrarrojos. Tiene tres vibraciones fundamentales: el estiramiento simétrico a ν = 1.285 cm^-1 (λ = 7,8 μm), el antisimétrico a 2.224 cm^-1 (λ = 4,5 μm) y la vibración de flexión a 589 cm^-1 (λ = 17 μm).

Ancho de banda de las frecuencias de absorción

Dado que las bandas de absorción están determinadas por las frecuencias de vibración de la molécula, podríamos pensar que los bordes de las bandas serían muy agudos, como si el CO₂ absorbiera la radiación por completo a 667 ciclos/cm y no absorbiera ninguna radiación en absoluto a 666 o a 668 ciclos/cm. Sin embargo, ello no es así: los picos de absorción de radiación presentan una cierta anchura de banda. Hay varias razones para ello.

Una de ellas es el desplazamiento Doppler. La frecuencia de la radiación que la molécula "ve" depende de la velocidad de la molécula respecto de la fuente de radiación. Si la molécula se aleja de la fuente de radiación, absorberá la radiación con una longitud de onda menor que la teórica, y viceversa.

La otra es que las bandas de absorción se expanden cuando las moléculas del gas interactúan unas con otras, un fenómeno llamado “ensanchamiento de presión”. Los líquidos y los sólidos suelen ser unos cuerpos negros bastante buenos porque las moléculas están tan cerca unas de otras que comparten la energía. Incluso si la frecuencia de la luz es diferente de la frecuencia de la vibración, si la molécula está influenciada por las otras moléculas, es posible que la frecuencia de absorción tome una cierta "holgura" y absorba la luz de todos modos. Las moléculas de gas están generalmente demasiado separadas una de otra para que esta influencia sea grande, pero todavía lo hacen, en cierta medida, tanto más cuanto mayor sea la presión; es decir, la banda de absorción se ensanchará más en la baja atmósfera. La presión del CO₂ en Venus, por ejemplo, es en tan elevada que sus bandas de absorción son muy amplias.

Resultado

El la figura siguiente podemos ver el efecto de cada uno de los gases, donde la línea continua es el espectro de la radiación infrarroja que escapa al espacio en la parte alta de la atmósfera. Podemos observar la existencia de una “ventana” entre 900 y 1.000 cm^-1, en la que no hay gases que absorban o emitan radiación infrarroja.

Un mes de mayo caluroso

Este pasado mes de mayo ha sido el tercero más caluroso según las medidas por satélite de la Universidad de Alabama Huntsville, según explica el científico Roy Spencer en su blog. Los tres meses de mayo más cálidos han sido:

1998: +0,56 (ENSO cálido)
2010: +0,45 (ENSO cálido)
2014: +0,33 (neutral)

Vemos que los dos anteriores coincidieron con El Niño (ENSO cálido), mientras que en estos momentos nos encontramos en una fase neutra. El más caluroso fue el del año 1998, que coincidió con “El Niño del siglo” de los años 1997/98.

John Christy, colega de Roy Spencer en la universidad, cree que el próximo El Niño va a proporcionarnos nuevos récords de temperatura global, ya que se superpondrá a una línea de base de las temperaturas globales más elevada que durante El Niño de hace 17 años. No lo cree así Roy Spencer, quien opina que al encontrarnos en una fase fría de la PDO (Pacific Decadal Oscillation), que favorece la aparición de unos fenómenos relativamente débiles de El Niño, como el de 2009/10, no necesariamente se van a batir récords de temperatura

Pronto saldremos de dudas sobre quien de los dos colegas de la Universidad de Alabama Huntsville tiene razón.

El nivel del mar según los registros geológicos (2)

Vuelvo sobre la entrada publicada hace unos días en la que hablaba del nivel del mar según los registros geológicos. Veámoslo con un poco más de detalle:

El nivel del mar durante el último período glacial, hace unos 20.000 años, estaba a unos 120 metros por debajo del nivel actual. La mayoría del agua que faltaba en los océanos se encontraba en las capas de hielo que cubrían América del Norte y Europa. La temperatura en aquel tiempo era de unos 5 o 6 ºC inferior a la de hoy, en promedio global.

Durante el último período interglacial, hace unos 120.000 años, el nivel del mar era de 4 a 6 metros más elevado que el actual. La concentración de CO2 era comparable a la del período preindustrial, unas 280 ppm. El hielo se derritió fundamentalmente porque las variaciones de la órbita terrestre hicieron que las temperaturas de verano del hemisferio norte aumentaran. Globalmente, la temperatura era 1 ºC superior a la de la reciente era preindustrial, mientras que las temperaturas en las latitudes árticas eran probablemente 3 ºC superiores a las del período preindustrial.

Antes del principio de los ciclos glacial/interglacial, hace unos 3 millones de años, durante el Plioceno, en el Antártico la capa de hielo era mucho menor que la actual, mientras que el hemisferio norte estaba libre de hielo. El nivel del mar era entre 20 y 25 metros superior al actual. La temperatura global deducida de las concentraciones del isótopo de oxígeno y de trazas de otros elementos en el carbonato cálcico del fondo del océano era de unos 2 ºC superior a la actual.

La capa de hielo que cubra la Antártida tiene una edad de unos 15 millones de años. Durante largo tiempo antes de su formación la Tierra era un planeta libre de hielo. El punto culminante de esta clima cálido lo encontramos en el Eoceno, hace unos 40 millones de años. No es fácil saber mediante registros geológicos cual era el nivel del mar en aquellos tiempos remotos, ya que los continentes han variado su posición desde entonces, moviéndose sobre el manto viscoso del planeta, tanto horizontal como verticalmente. La estimación del nivel del mar de aquel período debe hacerse calculando el volumen de todo el hielo existente hoy en día, y considerando que todo él se ha derretido, lo que resulta en un aumento de 70 metros del nivel del mar. La temperatura durante el Eoceno fue de 4 a 5 ºC superior a la del período preindustrial, basado también en los análisis químicos de los depósitos de carbonato cálcico.

La figura siguiente resume lo dicho anteriormente, y es de David Archer, del departamento de Ciencias Geofísicas de la Universidad de Chicago (para que no se diga que soy yo el que me la he inventado). En este gráfico, además de los puntos reseñados anteriormente, podemos ver la previsión de IPCC para el año 2000.

El comentarista “oficial” de este blog nos envió la figura siguiente, diciendo: “Joé, yo diría que ese carácter perfectamente lineal depende de una selección muy concreta de puntos. Si le plantas las temperaturas al típico gráfico del nivel del mar del Holoceno ... http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/1e/Holocene_Sea_Level.png ... yo creo que se anula cualquier idea de linearidad".

Por una vez, y sin que sirva de precedente, diremos que el comentario tiene trampa, ya que la figura, perfectamente respetable ella, mezcla un período de transición, en la que el nivel del mar subió la friolera de más de 15 metros, durante el período entre -8.000 y -4.000 años, coincidente con la última fusión del manto Laurentino, con el período actual de estabilidad relativa. Y es este período actual de relativa estabilidad el que hay que tomar como referencia si se quiere hablar en serio, porque una cosa es no creer en que el cambio climático tenga consecuencias graves para la humanidad, posición muy respetable, y otra muy distinta es intentar confundir al personal.