La historia de la investigación climática y el IPCC 

Del descubrimiento del efecto invernadero a modelos modernos de clima

En 1895, el químico y físico sueco Svante Arrhenius dijó: "La reducción o el aumento del bióxido de carbono atmosférico de alrededor del 40% puede manejar reacciones, que son responsables del progreso o la retirada de tiempos glaciales".

Imagen: Svante Arrhenius (dominio público)

Antes de 1900 los científicos ya estaban enterados del efecto del bióxido de carbono de gas invernadero, aunque su acción en el aire sea apenas 280 partes de un millón.
  

100 años más tarde la investigación moderna confirmó que verdaderamente el contenido de bióxido de carbono de la atmósfera varía cerca de 40% entre un periodo glacial (ca. 180 ppm) y un interglacial (ca. 280 ppm). Ciertamente sabemos actualmente que existen también otros factores.

No obstante, comparado a la investigación y observación de clima es un campo bastante joven de la ciencia. No antes de 1950 los científicos advirtieron gravemente que la liberación permanente del bióxido de carbono puede llevar a un cambio en el clima global.
 

Consecuentemente, fue también en esta vez, en 1958, que Charles David Keeling empezó en el Mauna Loa Observatorio en Hawai una serie de las medidas que ahora pueden ser consideradas como uno de la documentación más importante de la actividad humana: la medida exacta del bióxido de carbono en el aire. El curva de Keeling es continuada hasta hoy. Cada año muestra la variación anual del bióxido de carbono (entre otros factores debido a recepción de CO2 en la época de cultivo de plantas y liberación aumentada durante el período de la calefacción en el invierno). Con la misma certeza muestra el aumento continuo del promedio sobre años y décadas. 

El gráfico empieza después de casi 200 años de la actividad industrial en 320 ppm (partes por millón), cerca de 40 ppm más alto que el valor típico para un interglacial. Durante los 10.000 años de este interglacial (por ejemplo después de la retirada de los glaciares del periodo glacial) el CO2 varió por no más de 20 ppm. El gráfico muestra un aumento de cerca de 60 ppm durante los siguientes casi 50 años de la presente era industrial hasta 380 ppm. Y este aumento continúa.

También durante 1950 los primeros esfuerzos fueron hechos para describir la circulación en la atmósfera en una manera numérica y para simularlo. Ciertamente el progreso ha sido enorme de esa vez hasta ahora gracias al desarrollo increíblemente rápido en la capacidad de la computadora.

Hoy tenemos los modelos modernos del clima que simulan el clima de la Tierra en computadoras gigantescas con una aceptable (sin embargo todavía no suficientemente exacto) certeza. Hay una densa red de estaciones de observación de tiempo y satélites cada vez más avanzados, que entrega los datos del clima desde el espacio.
   

El Simulador japonés de la Tierra era en 2002 la computadora más rápida del mundo. La foto muestra el vestíbulo de la computadora. © JAMSTEC/Earth Simulator Center

 La historia de la observación del clima

A pesar de todas tecnologías modernas... para nosotros es todavía (y quizás más que antes) necesario utilizar lo que los pioneros en la observación del clima lograron. El aumento del conocimiento sucedió entre 1950 y 1960 en un tiempo cuando el cambio estaba ya en progreso. Y tomó aún mucho más auge cuando las naciones del mundo comenzaran a agarrar el problema juntos. Ciertamente estamos interesados ahora: ¿Qué era antes, cuando el clima era menos influido por los humanos? ¿Hemos observado no sólo un aumento en CO2, sino también un aumento en la temperatura global?
 

Breve historia del clima y las ciencias  climáticas

• 1592 El primer termómetro fue inventado, fue basado en el termoscopio de Galileo Galilei.
• 1653 La primera red meteorológica fue formada (hasta 1900 observaciones sistemáticas de tiempo fueran hechas en casi todas áreas habitadas del mundo).
• 1853 Comienza la observación internacional organizada del clima en barcos
• 1873 la Organización Meteorológica Internacional (IMO) es formada
• 1873 Köppen compone la primera base de datos meteorológica, dependiendo de datos de 100 estaciones para el tiempo de 1820 a 1871. La mayoría de los datos fue confiable.
• 1923 IMO inicia el Registro de Tiempo de Mundo (WWR). El proyecto de WWR continua hasta hoy.
• 1938 Callendar compone una vista general del clima mundial basada en datos de más de 200 estaciones.
• 1950 La Organización Meteorológica Mundial (WMO) triunfa IMO.
   

• 1958 ... cerca de 300 años después de que las primeras medidas de la temperatura, Keeling empieza con un sistemático monitoreo del CO2.
• 1960, alrededor de este tiempo una comparación de diferentes bases de datos del clima independientes llega a ser posible. El camino hacia la medida de una temperatura global empieza.

• 1980 La instalación de una red de medición de boyas en el océano empieza (la cual es extendida a alrededor de 500 hasta ahora). Los satélites paralelos entrega ahora datos de clima del espacio.
• 1987 Hansen y Lebedeff (entre otros) sugiere los estándares, para lograr un promedio estandardizado de estaciones de tiempo.*
• 1988 WMO y las Naciones Unidas Ambientales Programan (UNEP) inicializa el Panel Intergubernamental en el Cambio Climático (IPCC). Su cuarto informe de la evaluación (AR4) ha sido publicado en 2007.
• 1992 La Convención del marco de Naciones Unidas en el Cambio Climático (UNFCCC) es establecida. 1994 entra en vigor.

Vemos que ese monitoreo del tiempo fue establecido hace mucho tiempo, pero la recolección de datos y la estimación sistemática de tendencias globales son muy jóvenes. Por lo tanto los recientes 6 años del control del clima desde que el tercer informe de IPCC es importante para la confirmación de las tendencias hasta ahora sugeridas.

 Mandato y estructura del IPCC 

Cuando el IPCC fue introducido como panel de expertos de clima y científicos ambientales de casi todas las naciones en nuestro planeta se estableció el siguiente mandato:
El papel del IPCC es de valorar en una base completa, objetiva, abierta y transparente la información científica, técnica y socioeconómica pertinente a la comprensión de la base científica del riesgo del cambio humano-inducido del clima, sus impactos potenciales y opciones para la adaptación y mitigación.
 

La tarea fue distribuida a tres grupos de trabajo:

Grupo de trabajo 1:
Los aspectos científicos con respecto al sistema del clima y al cambio climático
(¿Qué sabemos acerca de nuestro clima?)

Grupo de trabajo 2:
Vulnerabilidad y adaptación de la sociedad, la economía y la naturaleza a las consecuencias del cambio del clima.
(¿A que extención somos puestos en peligro?)

Grupo de trabajo 3:
Opciones para una reducción de emisiones de gases invernaderos
¿Qué podemos hacer?)

 El clima de las eras geológicas pasadas

Ahora sabemos que la superficie de la Tierra se esta calentando. Sabemos también que el nivel del bióxido de carbono de los últimos 50-100 años se ha quedado sin esta gama, que fue siempre fija durante el desarrollo de civilizaciones humanas (Babilonia, Egipto, el Imperio romano). Y sabemos que tenemos que reaccionar.
 

Mientras tanto sabemos también que nuestra reacción será demasiado lenta y nosotros ya corremos más profundo en un cambio del clima. De aquí surge la pregunta, cómo reaccionará el planeta Tierra. Necesitamos saber a que debemos adaptarnos.

Básicamente, para la madre tierra un calentamiento de cerca de 2-3°C en la superficie no es una tragedia. La Paleoclimatología investiga el clima del pasado que depende de investigación de sedimento, los corazones de hielo y para los tiempos más recientes también anillos de árbol. La Tierra nos dice, que el clima estuvo parcialmente más caliente y parcialmente más fresco que actualmente durante los últimos 600 millones de años.

En este tiempo las especies desarrolladas que eran notablemente diferentes de ésos que habitan el mundo ahora, por ejemplo los dinosaurios. Desde que había sólo un continente, la distribución del calor en el océano fue mucho más homogénea. Sólo cuando el supercontinente anterior (la imagen de arriba) se separó y comenzó a llevar a su posición presente, un clima comenzó a desarrollarse mucho más cerca al presente clima.

 Durante los últimos 65 millones de años la mayor parte del tiempo fue claramente más caliente que ahora, aún un cambio moderado de clima.

También el nivel del mar fue unos pocos metros más alto. (A la izquierda un mapa del globo en el océano hace unos 50 millones de años). Si miramos los recientes dos millones de años que es el tiempo cuando los seres humanos se desarrollaron, nosotros encontramos una alternancia de tiempos glaciales e interglacial.

 El investigador Milankovitch explica esto con su teoría ahora confirmada, que la inclinación del eje de la Tierra varía en ciclos definidos de acerca de 41.000 años entre 22 y 24 grados

En paralelo a esto, la distancia entre la Tierra y el sol varía en ciclos de 11.000 y 22.000 años y la Tierra da vueltas en ciclos de 100.000 y 400.000 años de una clara elipse a un círculo cerrado. Con todo estos cambios astronómicos el cambio observable de edades de hielos y períodos calientes puede ser explicado.

Con el glacial e interglacial también el contenido de bióxido de carbono en el aire cambia (sin embargo en los pasados 800.000 años nunca cambio tanto como durante los recientes 100 años). Y también la intrusión de salinidad y agua dulce del hielo fundido.

Debido a infracciones en diques de hielo cambios severos sucederán con frecuencia dentro de unos pocos años. Tales cambios en las corrientes de océano pueden llevar a interacciones fuertes y cambios rápidos de clima. Pero desde 10.000 años (0,01 millones de años) vivimos en un interglacial muy fijo. En esta época las altas civilizaciones humanas se desarrollaron y claramente se beneficiaron de las condiciones fijas.

Sin embargo, el clima de mundo ya tuvo algunas súbidas y bajadas en los calendarios geológicos, algunos pocos también en los recientes 10.000 años. El planeta regresa siempre al equilibrio.

Pero necesitamos estar enterados que tales cambios extremos causan siempre  la extinción de muchas especies que no se puedan adaptar lo suficientemente rápido. Esto sucederá a osos polares, los corales y muchos otros animales y plantas. También nuestra especie, los seres humanos, con nuestras raíces biológicas, los numerosos pueblos costeros, nuestra agronomía, el uso de la naturaleza y nuestra cultura, nosotros estamos adaptados totalmente a las condiciones fijas del clima de los recientes 10.000 años.  

*Necesitamos considerar que hay muchas más estaciones meteorológicas en las naciones industrializadas (Europa, EEUU) y que hay sólo pocos datos de regiones mal habitadas (los desiertos, Siberia, las regiones polares, los océanos). Para dar una temperatura media global es necesario un aumento.  

Texto: Dr. Elmar Uherek (MPI - Chemistry Mainz)
Traducción: Leticia Reyes
Revisor científico y corrector linguístico : Dr. Juan Carlos Ortiz Royero (Universidad del Norte / Baranquilla, Colombia)