La importancia de los modelos del clima de ¨²ltima generaci¨®n para cumplir con el Acuerdo de Par¨ªs

El pr¨®ximo informe del IPCC, cuya elaboraci¨®n est¨¢ en curso, se nutre de los modelos de clima de ¨²ltima generaci¨®n: los modelos del sistema terrestre. Ellos nos permiten estudiar los efectos del cambio clim¨¢tico y van a ser clave para tomar decisiones que nos permitan cumplir con el Acuerdo de Par¨ªs. De hecho, como parte del proyecto CRESCENDO, hemos explicado la informaci¨®n que proporcionan estos modelos durante varios encuentros entre grupos de cient¨ªficos y la Comisi¨®n de Medioambiente del Parlamento Europeo.

Durante las reuniones, se plantearon tres elementos clave, basados en estas herramientas, para cumplir con el Acuerdo de Par¨ªs:

Cero emisiones netas de CO₂ antes de 2050 y sostenidas varias d¨¦cadas.

Un cambio r¨¢pido y duradero de energ¨ªas f¨®siles a energ¨ªas renovables.

Debemos disminuir la demanda energ¨¦tica global.

Estos modelos son el resultado de la evoluci¨®n de los modelos de clima globales durante las ¨²ltimas d¨¦cadas. Re¨²nen el conocimiento interdisciplinar necesario para diagnosticar los impactos del cambio clim¨¢tico. Y, por tanto dise?ar, medidas que mitiguen la situaci¨®n de emergencia medioambiental global que vivimos.

Aquellos programas del tiempo...

Los lectores de m¨¢s edad recordar¨¢n aquellos programas del tiempo en los que aparec¨ªan l¨ªneas de presi¨®n y unas letras: A, de anticicl¨®n y B, de borrasca. Los meteor¨®logos codificaban as¨ª las medidas de presi¨®n disponibles en modelos conceptuales que permit¨ªan elaborar un diagn¨®stico y un pron¨®stico del estado de la atm¨®sfera.

Aunque en ocasiones todav¨ªa muestran esas l¨ªneas y letras, los programas del tiempo de hoy en d¨ªa se basan, en su mayor¨ªa, en lo que se conoce como modelos de predicci¨®n num¨¦rica. Sus resultados se presentan junto con algunas im¨¢genes de sat¨¦lite.

Los m¨¦todos y herramientas utilizados en meteorolog¨ªa y climatolog¨ªa han evolucionado sustancialmente desde los a?os ochenta. Se ha producido adem¨¢s una progresiva convergencia entre los modelos de predicci¨®n num¨¦rica del tiempo y los modelos de clima al basarse ambos en los mismos principios f¨ªsicos.

El papel del oc¨¦ano

Nuestra percepci¨®n cotidiana del tiempo meteorol¨®gico se centra esencialmente en tres aspectos: temperatura, lluvia y nubosidad. Estos tres aspectos suceden y se miden en la capa de la atm¨®sfera m¨¢s cercana a la superficie terrestre, la troposfera.

Sin embargo, sabemos que estos factores no est¨¢n condicionados solo por lo que sucede en las masas de aire de la troposfera. Involucran tambi¨¦n a otros sistemas externos. Las estaciones, por ejemplo, vienen condicionadas por el cambio de la luz solar debido a los movimientos peri¨®dicos de la Tierra.

Otro caso paradigm¨¢tico es el oc¨¦ano que, seg¨²n nuestra percepci¨®n cotidiana, atempera o suaviza el tiempo en la costa respecto a las zonas de interior. La realidad es que el oc¨¦ano desempe?a un papel clave en el clima (y el tiempo) y su variabilidad; los famosos fen¨®menos de El Ni?o y La Ni?a son el resultado de la interacci¨®n de la atm¨®sfera con el oc¨¦ano.

Por estas razones, la primera etapa en la construcci¨®n de modelos de clima globales consisti¨® en incluir tanto el sistema atm¨®sfera como el sistema oc¨¦ano y sus capas de hielo (la criosfera). Este tipo de modelo de clima, denominado modelo de clima acoplado global ya se utilizaba en la d¨¦cada de los 80 y fue un elemento clave en el primer informe del IPCC de 1990. En ¨¦l ya se documentaba y alertaba del cambio clim¨¢tico y varias de sus consecuencias, como el calentamiento global y la subida del nivel del mar.

Describiendo la qu¨ªmica atmosf¨¦rica

A principios de la d¨¦cada de 1980 varios cient¨ªficos constataron que la industria y sus emisiones de clorofluorocarbonos (CFC) hab¨ªan provocado un descenso notable de la cantidad de ozono en la estratosfera. El conocido como agujero en la capa de ozono afectaba gravemente al Polo Sur. Este descubrimiento fue clave para asimilar que nuestras acciones cambian el entorno en el que vivimos. En este caso, aunque las concentraciones de CFC en comparaci¨®n con otros gases son muy bajas, su incidencia en la capa de ozono es dram¨¢tica.

Este descubrimiento provoc¨® la respuesta de la comunidad internacional a trav¨¦s del protocolo de Montreal, que entr¨® en vigor en 1989, una d¨¦cada despu¨¦s del descubrimiento cient¨ªfico. El reconocimiento del fen¨®meno vino a ratificar la conveniencia de integrar en nuestros modelos de clima otros subsistemas del sistema terrestre.

En el caso concreto comentado, la atm¨®sfera, adem¨¢s del vapor de agua y gases inertes, es qu¨ªmicamente activa. Al producirse en ella reacciones de diferente naturaleza, es deseable incluir una modelizaci¨®n de estos procesos qu¨ªmicos. Esto ha dado lugar a lo que se conoce como modelos clim¨¢ticos con qu¨ªmica interactiva. As¨ª, el modelo de clima cl¨¢sico permite determinar el transporte de las sustancias emitidas. Y la parte de qu¨ªmica interactiva permite evaluar las reacciones qu¨ªmicas.

Estos modelos permiten estimar, por ejemplo, la evoluci¨®n del agujero de ozono, las reacciones de las sustancias emitidas en erupciones volc¨¢nicas o el papel de las emisiones antropog¨¦nicas. Pero adem¨¢s permiten evaluar efectos secundarios en la atm¨®sfera y el clima, ya que las sustancias derivadas de las reacciones qu¨ªmicas pueden interaccionar con otros subsistemas. Por ejemplo, la presencia de part¨ªculas atmosf¨¦ricas es necesaria para la formaci¨®n de las nubes. Las emisiones de dichas part¨ªculas y su producci¨®n en la atm¨®sfera por la emisi¨®n de determinados gases conllevan la alteraci¨®n antropog¨¦nica de los sistemas nubosos.

Cambios en la superficie terrestre

Si tambi¨¦n incluimos los cambios en la superficie (deforestaci¨®n y cambios en el uso del terreno) tenemos un modelo que integra otro elemento del sistema terrestre. Los cambios en la cobertura vegetal modifican la humedad del suelo, as¨ª como su interacci¨®n con la radiaci¨®n. Adem¨¢s, como la mayor¨ªa de nuestras actividades tienen lugar en la biosfera, es interesante modelizar c¨®mo se ve afectada por cambios en la atm¨®sfera.

En un sentido similar, se est¨¢n incluyendo modelos de ecosistemas marinos en los modelos de oc¨¦ano y se est¨¢ estudiando su interacci¨®n con el resto de elementos. Se ha descubierto, por ejemplo, que el transporte en la atm¨®sfera de part¨ªculas minerales emitidas en el Sahara est¨¢ fertilizando tanto los ecosistemas marinos del Atl¨¢ntico como la Amazonia. Estos nuevos elementos incorporados a los modelos pueden ayudar a la cuantificaci¨®n de estos procesos.

Modelos del sistema terrestre

Los modelos actuales de clima que incorporan todos estos subsistemas se denominan modelos del sistema terrestre. Permiten describir con creciente detalle los diferentes ciclos que existen en la naturaleza y que la actividad humana est¨¢ cambiando, como el ciclo hidrol¨®gico, al ciclo del carbono y el del nitr¨®geno. Hoy tambi¨¦n sabemos que una fracci¨®n importante del CO? que emitimos es absorbido en la superficie del mar. El oc¨¦ano participa activamente en el ciclo del carbono, salv¨¢ndonos, hasta el momento, de mayores impactos en la atm¨®sfera.

En el contexto de los modelos del sistema Tierra es posible evaluar alteraciones qu¨ªmicas y ambientales derivadas del cambio clim¨¢tico: en la biosfera, en los oc¨¦anos o en la estratosfera. Esta es una de las razones que explican hoy d¨ªa su uso para evaluar escenarios futuros y su impacto en los objetivos del acuerdo de Par¨ªs.

La conclusi¨®n principal del car¨¢cter antropog¨¦nico del cambio clim¨¢tico actual no ha variado desde el primer informe del IPCC. Pero la mejora sustancial en los modelos ha permitido establecer diagn¨®sticos detallados de sus causas, discernir sus consecuencias y pronosticar los escenarios futuros.

Los modelos del sistema terrestre nos informar¨¢n en los pr¨®ximos a?os de los cambios sociales necesarios para mitigar fen¨®menos como la acidificaci¨®n oce¨¢nica y su impacto en los ecosistemas marinos, el papel negativo del cambio clim¨¢tico en el rendimiento de los cultivos, el cambio en los patrones de precipitaci¨®n y su alteraci¨®n en cuanto a los recursos h¨ªdricos disponibles y la mayor probabilidad de episodios extremos en varias regiones del planeta, entre otros muchos.

Ramiro Checa-Garc¨ªa es?investigador del Instituto Pierre Simon Laplace, Laboratorio de Ciencias del Clima y del Medioambiente de la Universidad de la Sorbona.?

Este art¨ªculo fue originalmente publicado en The Conversation Espa?a.?

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