El pasado es una de las claves del futuro

Generalitat de Catalunya

Desde la perspectiva de la paleoclimatología -estudio del clima de períodos geológicos e históricos anteriores a la invención de los aparatos de medición meteorológicos- el autor describe los principales aspectos de la evolución del clima que ha tenido lugar durante los últimos 500.000 años. Nos muestra cómo ha ido cambiando el clima sin la intervención humana y aporta también un enfoque histórico a los cambios recientes que sí están relacionados con la actividad humana.
¿Quién no se ha hecho, ha leído u oído a alguien plantear preguntas como éstas?:«¿ Son normales estos cambios de tiempo: los fuertes vientos de levante, granizadas, sequías…? ¿Realmente está cambiando el clima de tal modo que ya no volveremos a ver el tiempo de nuestra infancia: aquellas nevadas copiosas o los veranos balsámicos…? A partir de ahora, agarrémonos fuerte; no se sabe lo que puede pasar. Y si es así, ¿por qué cambia el clima y quién tiene la culpa? ¿Es el incremento de los gases de efecto invernadero? Y los americanos con la gasolina tan barata y unos coches tan grandes… ¡eso sí que es derrochar! O el vecino que va cada día a trabajar en coche y contamina más que yo… ¡qué cara! ¿Quién pondrá solución a todo eso? Los políticos nunca hacen nada, y los científicos no hacen más que pedir dinero para no entender nada… y Kioto… ¡menudo show! Los que van a este tipo de cosas sólo dan vueltas por el mundo haciendo reuniones y, en el fondo, ¡nadie hace nada! Eso del clima es muy complicado.» Parece que todo el mundo está de acuerdo con esta última afirmación.
Todas estas preguntas tienen difícil respuesta. La razón es que sabemos muy poco acerca de por qué cambia el clima. Aunque lo que ocurre fundamentalmente es que no entendemos por qué tenemos el clima que tenemos hoy en día en cualquier parte del mundo. Para ser precisos, me refiero a saber por qué, por ejemplo, las temperaturas medias de Barcelona, o del planeta, no son 2,5 o 10 grados más altas o más bajas, tal y como ha sucedido en diversos períodos del pasado reciente de la Tierra. O por qué Groenlandia y la Antártida están casi completamente cubiertas de hielo de una forma, al parecer, permanente, cuando no siempre ha sido así. O por qué el Sáhara es actualmente un desierto y no lo era hace más de 6.000 años. O por qué cada pocos años tiene lugar el fenómeno de «El Niño», en el cual las temperaturas del mar cerca de Perú aumentan y tienen consecuencias que repercuten en todo el mundo. O por qué respiramos un aire con una cantidad determinada de gases de efecto invernadero y no la mitad o el doble de concentración como ocurría hace miles o millones de años. Es decir, desde que la Tierra se formó, descubrit qué es lo que ha llevado el planeta a ser como es ahora y, particularmente, a tener el clima actual. Y si el clima ha cambiado sin haber habido humanos por medio, ¿por qué no puede continuar haciéndolo? De hecho, seguro que cambiará el clima, pero lo que no se entiende del todo es por qué y cuándo cambiará exactamente.
Obtener respuestas a estas y otras preguntas parecidas es necesario, pero no sólo para satisfacer la curiosidad de los académicos. Hay que responderlas para dirigir las preguntas que se planteaban al principio del artículo, y para poder sopesar la influencia de nuestras actividades sobre el clima. Si no sabemos de dónde venimos, ¿podemos saber dónde estamos o adónde vamos? Muchos científicos creen que no, y por eso se invierten dinero y esfuerzos para estudiar el paleoclima (definido en el Gran Diccionario de Lengua Catalana como «el clima de períodos geológicos e históricos anteriores a la invención de los aparatos destinados a las medidas meteorológicas») y adivinar cómo ha cambiado y por qué lo ha hecho de forma natural. En este artículo se exponen brevemente algunos aspectos de la evolución del clima durante casi los últimos 500.000 años y un poco más allá, sobre todo en lo que se refiere a cambios de temperatura y a uno de los gases principales del efecto invernadero, el dióxido de carbono. Mi intención es mostrar cómo cambia el clima sin que intervengan los humanos y ofrecer una perspectiva histórica sobre los cambios que han ocurrido recientemente y que, por tanto, están potencialmente relacionados con las actividades humanas.
En palabras de Winston Churchill:
The further backward you can look, the further forward you are likely to see. «Cuanto más atrás puedas mirar, más adelante es probable que veas».
Cómo se estudia el paleoclima
En primer lugar debemos preguntarnos qué es el clima. Sencillamente, es el promedio del tiempo meteorológico en un lugar determinado del planeta. O, dicho de otro modo, el tiempo que esperamos que haga durante un mes, año, década, siglo, etc. Por ejemplo, las variaciones de temperatura, presión atmosférica, humedad, viento, precipitaciones y otras variables meteorológicas durante los últimos 50 años en Cataluña vendrían a definir el clima del país. Los cambios en los valores de estas variables ayer o la semana pasada no representan cambios en el clima sino la variabilidad atmosférica o del tiempo meteorológico. Asimismo, hay que distinguir entre lo que es una variable que caracteriza el clima, como la temperatura, y un factor de cambio del clima (forcing en inglés), como la composición de la atmósfera en cuanto a gases de efecto invernadero. Los cambios en la temperatura nos darán indicios de que el clima puede estar cambiando, mientras que los cambios del dióxido de carbono no necesariamente indican que el clima tenga que cambiar. En primer lugar, debemos establecer relaciones de causa-efecto. Una forma de hacerlo es mirar la relación a través del tiempo de variables que caractericen el clima directamente (p. ej. la temperatura) o indirectamente (p. ej. la presencia de hielo en el continente depende en parte de la temperatura, pero también de variables como la precipitación), con factores de cambio como la composición de la atmósfera. Como hasta hace pocos años no se han empezado a tomar este tipo de medidas, las series temporales disponibles son demasiado cortas para mostrar la variabilidad real del clima, especialmente a escala planetaria. Estudiando cómo era el clima años atrás, hace miles o decenas de millones de años, podemos extender estas series temporal y espacialmente, y también podemos intentar buscar épocas análogas a la actual y ver cómo las variables del sistema climático van evolucionando mientras diversos factores de cambio varían. Por ejemplo, hace 400.000 años, durante lo que se conoce como estadio isotópico (11), se cree que las condiciones del sistema climático eran bastante parecidas a las del período actual. Alternativamente, se puede intentar identificar un período del pasado en el que los valores de dióxido de carbono fueran tanto o más elevados que los actuales para ver cuáles son los valores de las variables climáticas en un mundo con un fuerte efecto invernadero (los llamados greenhouse worlds en inglés). Se cree que estas condiciones se han dado varias veces durante el Fanerozoico (los últimos 550 millones de años), la última de las cuales tuvo lugar probablemente durante la transición entre los períodos geológicos del Paleoceno y el Eoceno, hace unos 57 millones de años…
Ahora bien, eso es más bien un dicho que un hecho, ya que es muy difícil reconstruir los climas del pasado y, especialmente, de forma cuantitativa. Está bien saber que en el último período glaciar hacía más frío que ahora (su máximo tuvo lugar hace entre 18.000 y 24.000 años), pero es más útil averiguar en qué medida era mayor el frío en las diferentes zonas del planeta, ya que no todas ellas responden del mismo modo a los factores de cambio. Por ejemplo, una erupción volcánica en la zona ecuatorial puede contribuir al enfriamiento de los dos hemisferios de la Tierra por el efecto de los aerosoles que se forman y se dispersan por todas partes y reflejan la luz del Sol. Sin embargo, si la erupción tiene lugar en Islandia, en gran medida sólo afectará al hemisferio norte, puesto que, debido a la circulación atmosférica, los aerosoles volcánicos no llegarán al hemisferio sur. La reconstrucción paleoclimática cuantitativa es, de hecho, un campo de investigación muy reciente, que desde los años setenta se ha ido desarrollando rápidamente. Como los aparatos de medición de temperatura, humedad, etc., hace relativamente muy poco tiempo que se han inventado y utilizado, ha sido necesario dar con métodos indirectos (datos proxy) para estimar estas variables en tiempos pasados. Lo que hay que hacer en primer lugar es encontrar un registro temporal del que se pueda extraer algún tipo de información climática, como los sedimentos marinos o lacustres, que se han depositado de una forma constante durante miles o millones de años, aunque también se estudian los anillos de crecimiento de los árboles, corales o hielos de los glaciares y de los casquetes polares, entre otros materiales o depósitos, unos más exóticos que otros. Para mí, la palma de la imaginación se la lleva un estudio de medición de isótopos del cloro en restos de orina fósil encontrados en madrigueras de ratas del desierto de Nevada, Estados Unidos, para reconstruir los cambios que se dieron en los rayos cósmicos, lo cual sirve para datar archivos sedimentarios (Plummer et al., 1997).
Cabe decir que cuanto más queremos retroceder en el tiempo, más difícil resulta el estudio, ya que es más complicado encontrar registros continuos válidos a partir de los cuales podamos interpretar sus propiedades de una forma más precisa, por ejemplo debido al dinamismo de la Tierra, que destruye los registros paleoclimáticos eventualmente mientras se crean otros nuevos. De esta forma, aunque haga decenas de millones de años que la Antártida está cubierta de hielo, la edad máxima de dicho hielo no sobrepasa el medio millón de años debido al dinamismo glaciar, que hace que el casquete polar esté en constante movimiento y que acabe vertiéndose al océano. Los sedimentos marinos también son eventualmente «destruidos» o transformados en las zonas de subducción en los márgenes continentales. Muchos lagos de grandes dimensiones son también de formación «reciente», como por ejemplo el lago Baikal de Siberia, la edad de cuyos sedimentos es probable que no sobrepase los 25.000.000 de años. Además, cuanto más antiguas son las muestras que se estudian, más difícil resulta datarlas con precisión. El método más extendido y más preciso, la datación por carbono 14, sólo es aplicable para datar muestras que contengan carbono, evidentemente, aunque su antigüedad no puede superar los 55.000-60.000 años. Para datar materiales más antiguos existen diversas técnicas, pero o no miden edades absolutas o su error hace que no se puedan resolver cambios climáticos de menos de unos cuantos miles de años. En comparación, el error del método del carbono 14 se sitúa alrededor de unas decenas de años.
Los métodos de paleorreconstrucción también tienen limitaciones intrínsecas. Por ejemplo, un modo de reconstruir las temperaturas del aire consiste en asociar la distribución actual de plantas y su polen a los regímenes climáticos y los márgenes de temperatura dominantes de la Tierra. Si se analiza el polen en una muestra antigua, entonces se intenta relacionar su composición con una distribución parecida que exista actualmente en alguna zona del planeta y, a partir de ello, se deducen los valores de temperatura más probables en que vivieron las plantas que produjeron ese polen fósil. No obstante, si se retrocede mucho más en el tiempo, se llega a un punto en que no existía ninguna de las plantas que se encuentran hoy en el planeta. A menudo, los proxy climáticos responden a más de una variable ambiental. Una de las más utilizadas es la medida de la relación existente entre la cantidad de isótopos de oxígeno (expresada como d18O) en los esqueletos de carbonato de organismos marinos. Esta medida supone principalmente dos señales climáticas combinadas. Una es una señal local, que es la temperatura del mar en la que vivían los organismos analizados. La otra es una señal global, que es el volumen de hielo continental y, por tanto, el nivel del mar. Así que en la interpretación de los datos se deben resolver ambos efectos de alguna forma. Este hecho pone en relieve que las reconstrucciones son aproximadas, con unos márgenes de error a veces desconocidos. Por ejemplo, resulta difícil entender cómo pueden afectar las relaciones ecológicas a la distribución del polen en un lugar, o cómo se ha trasladado dicho polen desde la planta que lo ha producido hasta el lugar donde se ha depositado, como podría ser el fondo del océano. Por eso, es muy importante que en los estudios paleoclimáticos se emplee más de un método de paleorreconstrucción para confirmar los resultados de una y otra técnica. Por último, debemos darnos cuenta de que, en su mayoría, las variables climáticas que se reconstruyen son sólo de alcance local. Los cambios en la temperatura de Harare, Tarragona o Nueva York serán normalmente bastante diferentes debido a la localización de estas ciudades en el planeta. Esto sinifica que debemos estudiar muchos registros de todo el mundo para forjarnos una imagen precisa de los cambios mundiales del clima. Por otro lado, los cambios en el dióxido de carbono o en el nivel del mar sí que tienen lugar simultáneamente, a efectos prácticos, a escala mundial, ya que los gases de la atmósfera se mezclan relativamente rápido y los mares y océanos, obviamente, están en su mayor parte interconectados.
La estabilidad de los últimos 1.000 años y el calentamiento del siglo XX
En los últimos años ha habido un gran avance en nuestra comprensión de la evolución «global» de los cambios de temperatura del aire durante los últimos 10 siglos. Uno de los estudios de referencia es el de Mann y otros (1999), que recogemos en el gráfico 1, obtenido gracias a la combinación de datos de temperaturas derivadas del estudio de los anillos de los árboles, testigos de hielo, corales y documentos históricos, además de termómetros de los últimos 140 años (véanse otros en http://www.ngdc.noaa.gov/paleo/recons.html). Parece bastante evidente que las temperaturas del siglo XX en el hemisferio norte han sido las más elevadas de los últimos 1.000 años, lo que hace que la década de los noventa sea la más cálida de todas, y que 1998 sea el año más cálido del milenio. Es más, la magnitud de calentamiento del siglo XX es única durante este período (0,6 ± 0,2°C), especialmente durante los períodos comprendidos entre 1919 y 1945 y entre 1976 y 2000, en los cuales las temperaturas se incrementaron a un ritmo jamás experimentado como mínimo desde el siglo XI al XIX. Los datos sobre el hemisferio sur anteriores a 1861 (desde que existen mediciones instrumentales) son muy escasos y, por tanto, no se sabe con certeza cómo evolucionaron las temperaturas desde el año 1000 en la mitad sur del mundo. El registro del gráfico 1 se ha vuelto emblemático y así lo menciona ampliamente el Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) en su último informe de 2001 (IPCC, 2001).
¿A qué se debe este calentamiento? No está del todo claro, pero parece probable que no se deba a un solo factor, tanto natural como antropogénico. Los cambios en el clima se pueden dar por la variabilidad interna del sistema climático y por factores externos. La influencia de los factores externos se puede comparar utilizando el concepto de radiative forcing (energía radiante de un factor de cambio). Éste será positivo si provoca un calentamiento de la superficie de la Tierra, o negativo si provoca un enfriamiento. Los cambios en el incremento de la concentración de los gases de efecto invernadero, de la energía del Sol, el vulcanismo y la concentración de aerosoles atmosféricos afectan a la energía radiante, ya sea positiva o negativamente. Por ejemplo, la concentración de gases de efecto invernadero (véase la de dióxido de carbono en el gráfico 2) en la atmósfera de los últimos 1.000 años se ha incrementado en los últimos 200 años de forma similar a la de la temperatura del hemisferio norte (gráfico 1). Este incremento refleja el uso progresivo de combustibles fósiles en nuestra sociedad. Los gases de efecto invernadero tienen un efecto positivo en el incremento de la energía radiante. Por lo tanto, en los últimos 200 años podría haber aumentado de forma progresiva la capacidad de la atmósfera para absorber la energía del Sol, que puede haber llevado al calentamiento gradual de la superficie del planeta.
Sin embargo, cabe decir que hay muchos otros factores de cambio que también han variado durante este mismo período. Por ejemplo, la concentración de aerosoles en la atmósfera se ha incrementado de forma análoga a la temperatura, debido al uso progresivo de combustibles fósiles y combustión de biomasa (p. ej. bosques o basuras) (IPCC, 2001). Su efecto sobre el clima consiste, sin embargo, en enfriar la superficie -a pesar de estar mucho más extendidos que los gases de efecto invernadero- y, por lo tanto, es difícil juzgar su peso relativo en el cambio climático. Como es ahora cuando empezamos a entender la influencia relativa de la energía radiante de los diversos factores, resulta difícil demostrar de forma concluyente que el calentamiento del siglo XX se debe sólo al incremento del dióxido de carbono y gases similares. Por ejemplo, con modelos matemáticos que simulen las variaciones de la Tierra, y comparando los resultados con cambios que se han medido, se pueden empezar a entrever las causas de los cambios principales. En el informe del IPCC de 2001 se hace especial mención de un estudio en el que se simuló matemáticamente la variabilidad de las temperaturas durante los últimos 140 años, teniendo en cuenta sólo factores de cambio naturales (variabilidad solar y vulcanismo), sólo factores antropogénicos (gases de efecto invernadero y una estimación de aerosoles), o ambos a la vez (Crowley, 2000). Mi conclusión, según como, no sorprende demasiado: la inclusión de factores antropogénicos en el modelo puede explicar gran parte de los cambios de temperatura de los últimos 140 años, pero la correlación entre los resultados del modelo y las temperaturas reales es todavía mejor si se tienen en cuenta tanto factores naturales como antropogénicos. Es más, se concluye que, aunque los factores de cambio considerados pueden explicar la mayor parte de los cambios, no se excluye la posibilidad de que otros también hayan contribuido al calentamiento del siglo XX. De modo que el debate continúa, sobre todo para aclarar el peso relativo de diferentes factores de cambio y los mecanismos por los cuales actúan sobre el sistema. Por ejemplo, ¿en qué proporción se incrementará exactamente la temperatura cuando se duplique el contenido atmosférico de dióxido de carbono?, o ¿cómo responderán los ecosistemas a los cambios en el clima y la composición de la atmósfera?
La inestabilidad de los últimos 400.000 años
Independientemente del cambio natural, el IPCC prevé que las temperaturas medias mundiales se incrementarán entre 1,4 y 5,8 ºC de 1990 a 2100. Si es así, el ritmo al que se prevé que las temperaturas aumenten no habrá tenido parangón durante los últimos 10.000 años. Ésta es una época geológica que denominamos Holoceno y en la cual los humanos estamos teniendo nuestra edad de oro. En términos climáticos, sin embargo, este período de tiempo es bastante inusual, ya que ha sido -y continúa siendo- muy estable y largo. Algunos han señalado que esta estabilidad climática es relativa y que se han producido cambios significativos, de modo que las distintas civilizaciones humanas han podido florecer o se han ido a pique, dependiendo de si las condiciones ambientales han sido -o no- propicias (deMenocal, 2001). La norma en el sistema climático es el cambio, es decir, la inestabilidad. Los cambios de las temperaturas locales o mundiales de 2 o más grados de temperatura, en escalas de tiempo lentas (por encima de los mil años) o muy rápidas (dentro de lo que es la vida media de una persona o de un par de generaciones) han sido muy frecuentes hasta el momento, y no hay nada que haga pensar que en el futuro las cosas van a ser diferentes. Mediante el estudio de los registros fósiles, en cualquier escala de tiempo, se pone de manifiesto que el clima de la Tierra no tiene nada de estable. Esta afirmación se habría debatido profundamente hace unas décadas.
Hasta la década de los noventa, se puede afirmar que el consenso general entre científicos fue que la Tierra oscila entre épocas relativamente frías (glaciaciones) y otras más cálidas ………

CONTINUARA……….