Hielo Marino
Temperatura Polo Norte
Hemos gozado, tuvimos diversión,
tuvimos Estaciones del Sol,
Pero las montañas que escalamos
eran sólo caprichos de nuestras mentes.
Esa canción bien podría ser el tema oficial del Equipo Oficial del Clima a medida que marchan al aireado pico del Monte Hansen del supuesto calentamiento de 0,8ºC desde 1880, sólo para mirar a la desolada perspectiva –para ellos- de ver una meseta, y posiblemente algún enfriamiento en las próximas décadas.
Este es el tercer ensayo de mi serie Cuento del Tigre Calentamiento Global donde yo coloco al supuesto calentamiento de 0,8ºC desde 1880 a: 1) Sesgos de los datos, 2) Ciclos Naturales, el tema de este artículo, y 3) Calentamiento Global Antrópico, que será el tema de un post ulterior. Haga click en “El cuento y la cola del Tigre” para ver mi colocación y leer la historia original.
Procesos Naturales y CiclosEste texto es sobre la manera en que los procesos naturales y los ciclos han dominado al calentamiento global experimentado desde 1880. La gráfica base para la imagen de arriba es el Índice de Temperatura Global Tierra-Océanos de NASA/GISS, indicando la estimación del Equipo Oficial de un calentamiento neto de 0,8ºC, cuya mayor parte ellos atribuyen a las actividades humanas. En contraste, de acuerdo con mis anotaciones, el actual calentamiento neto está cercano a 0,5ºC (0,8ºC-0,3ºC sesgo de los datos), y la mayor parte de eso, 0,4ºC se debe a ciclos y procesos naturales sobre los que los humanos no tuvieron ningún control ni efecto.
La curva violeta del gráfico es mi estimación del efecto de ciclos naturales desde 1880 hasta el presente. Hay muchos procesos naturales que afectan a la temperatura de superficie de la Tierra, pero casi todos ellos obtienen su energía del Sol, por eso yo les llamo Estaciones Normales del Sol. En las siguientes tres secciones están divididas en tres grupos de acuerdo a sus escalas de tiempo y efectos.
Se piensa que la vida biológica ha existido en la Tierra desde hace unos 3500 millones de años. Durante ese enorme período los procesos y ciclos naturales han afectado a la evolución de la vida. Ausentes esos procesos, no estaría-mos aquí, o cuando menos en nuestra condición actual. Sin embargo, algunos de esos procesos actúan de manera extraordinariamente lenta, al punto de que apenas perceptibles en la escala de tiempo de la vida de un individuo o aún de diez vidas. Por consiguiente virtualmente son ninguna significancia.
Aumento del brillo del Sol: El Sol tiene unos 4500 millones de años de edad, y a mitad de camino de lo que se llama secuencia principal de evolución de una estrella de su tipo. Estuvo aumentando de brillo, pero muy lentamente y casi imperceptiblemente. En unos 5 mil millones años más el Sol se convertirá en un Gigante Rojo, y la vida como la conocemos en la tierra ya nno será posible. Sin embargo, la tasa de aumento del brillo es tan pequeña que bien se puede ignorar.
Ciclos de Milankovitch: La órbita de la Tierra alrededor del Sol está afectada por lentas y cíclicas variacio-nes en su excentricidad (100.000 años), inclinación de su eje (41.000 años), y precesión de los equinoccios (21.000 años). Los cambios en la órbita de la Tierra no afectan la cantidad de radiación promedio recibida anualmente, pero la distribución entre las regiones ecuatoriales y las polares se ve afectada. Esta podría ser la causa del ciclo de 100.000 años de las glaciaciones. Sin embargo, la contribución de estos efectos sobre los efectos durante un período tan corto como desde 1880 al presente es tan insignificante que podemos ignorarlos.
Calor del Núcleo de la Tierra: Alrededor de 0,01% de la energía responsable del calentamiento de la super-ficie de la Tierra se debe a la energía del decaimiento de materiales radioactivos en el núcleo de la Tierra. Esta fuente tiene una vida media medida en miles de millones de años. Es una fracción tan minúscula en el presupuesto de calor de la Tierra que podremos ignorarla.
Procesos y Ciclos de Importancia a Escala Humana
Estaciones Normales del Sol: El ciclo solar nominal de 11 años, durante el que el número de manchas en su superficie varía de pocas manchas a un pico alto y luego disminuye otra vez, puede ser tan corto como 9 años o tan largo como 14 años. La polaridad magnética del sol cambia para cada par de ciclos de modo que hay un ciclo magnético de entre 18 y 28 años. A menudo hay una serie de tres o más ciclos, extendiéndose en períodos de 30 a 150 años donde la actividad solar puede ser sumamente baja (por debajo de las 50 manchas por mes) a series de largo similar donde la actividad puede ser muy alta (más de 100 manchas por mes).
Las series de bajo número de manchas de Sol están históricamente asociadas con décadas de climas inusual-mente fríos y viceversa para las series altas cantidades de manchas solares. La Irradiación Solar Total (TSI) no cambia mucho durante un ciclo solar dado, pero a lo largo de una serie de ciclos (altos y bajos) puede cambiar lo bastante para resultar en un aumento (o disminución) de 0,1ºC en el clima de la Tierra. El efecto TSI de los Ciclos Solares toma cuenta de alrededor de un cuarto de los 0,4ºC que yo he determinado para los ciclos naturales.
Teoría de Henrik Svensmarsk de Rayos Cósmicos Globales: Los RCG tienen un rol positivo en la forma-ción de nubes. Las nubes de baja altura durante el día tienden a enfriar a la superficie de la Tierra. Por consiguiente, siendo todo lo demás igual, mientras más RCG existan , más nubes se formarán, y más fría será la superficie de la Tierra. Un aumento de la actividad magnética solar, que coincide con el mayor número de manchas en el sol, desvían grandes porciones de RCG e impiden que lleguen hasta la Tierra, reduciendo así la formación de nubes y por ello disminuyendo su efecto enfriador.
Por vía de este mecanismo, una serie de ciclos de muchas manchas de sol puede causar, indirectamente, que las temperaturas de superficie suban, y una serie de ciclos bajos en manchas puede causar que ellas des-ciendan, lo que es consistente con los registros históricos. Si la teoría de Svensmark es correcta podría toma cuenta de algo de los 0,4ºC que he adjudicado a los ciclos y procesos naturales.
Oscilaciones Oceánicas Multidecadales: Hay una cantidad de oscilaciones oceánicas, con períodos de menos de una década a múltiples décadas, que afectan a las temperaturas de la superficie del mar y por consiguiente tienen impactos en todo el mundo. Estas incluyen a la Oscilación Decadal del Pacífico (PDO), El Niño-Oscilación del Sur (ENSO), la Oscilación del Atlántico Norte (NAO), y otras. Por ejemplo, ENSO, tiene una fase cálida llamada El Niño, y una fase fría llamada La Niña. El Niño que comenzó en 1998 provocó un calentamiento global de 0,1ºC a 0,4ºC durante un par de años.
Mientras que el efecto neto de cualquier ciclo sobre las anomalías de temperatura es cero, ellos tienen un efecto significativo durante la duración de los máximos y mínimos. Dada la existencia de varias oscilaciones oceánicas, de alguna manera independientes, sus períodos de alta y de baja tienden a cancelarse entre sí, y ello puede explicar episodios multidecadales de anomalías positivas y negativas. Podría haber alguna correla-ción de estos ciclos con la actividad solar, que es, por supuesto, la fuente primaria de su energía. Así, los ciclos oceánicos podrían ser responsables de algo de los 0,4ºC que adjudiqué a los ciclos y procesos natu-rales.
REALIMENTACIONES POSITIVAS Y NEGATIVAS
DE IMPORTANCIA A ESCALA HUMANA
Gases de la Atmósfera (realimentación positiva neta: La radiación de onda larga de la Tierra se extiende desde unos 4 a unos 25 micrones, con una energía máxima alrededor de los 10 micrones. Ver el espectro de absorción de los “gases de invernadero”. Nótese que el espectro de absorción del vapor de agua (H2O) en el rango de interés se extiende desde unos 5 a 8 micrones, y desde 12 a 25 micrones. Debe notarse, además, que el espectro de absorción de otros gases atmosféricos como el metano (CH4), dióxido de carbono (CO2), óxido nitroso (NO2), y oxígeno/ozono (O2/O3) se solapan parcialmente al H2O de tal modo que la atmósfera absorbe y re-emite casi el 100% de la radiación de 4 a 25 micrones, excepto en dos ventanas casi transpa-rentes en las regiones de 8 a 9 y 10 a 12 micrones.
Casi todos los gases de carbono en la atmósfera son de fuentes naturales, en su mayor parte gases de la respiración y de la digestión de animales vivos, y la descomposición de plantas y animales muertos. La pequeña proporción de gases de carbono debida a las actividades humanas, principalmente la quema de carbón previamente secuestrado, y gas natural, será discutida en un artículo futuro, aquí en WUWT. Para el propósito de este artículo, se consideran solamente los gases de carbono de origen natural.
Cuando un gas atmosférico absorbe radiación de onda larga en su espectro, esa energía radiante es re-emitida en un espectro más amplio y en todas direcciones, casi la mitad hacia la Tierra y la otra parte hacia el espacio.
Cuando el CO2 atmosférico absorbe 4 a 5 micrones de radiación desde la Tierra, o el CH4 absorbe radiación de 7 a 8 micrones, y la energía es re-emitida, algo caerá en las ventanas casi transparentes e irán hacia el espacio exterior sin impedimentos. Alrededor de la energía restante será re-emitida de vuelta a la superficie y añadirá energía a la superficie.
Lo mismo es cierto para el H2O, NO2, O2, y O3. Por ello este aumento de estos gases tenderá a aumentar al calentamiento de la Tierra, todo lo demás permaneciendo igual. Eso significa que, si la superficie de la Tierra experimenta un aumento de la temperatura, debido a efectos naturales del Sol u otra causa, y si el aumento de la emisión de gases de carbono de los océanos ecuatoriales y temperaturas estivales de los océanos, y reduce la absorción de gases de carbono por los océanos polares en temperaturas invernales, eso va a constituir una realimentación positiva. Lo contrario es también cierto. En caso de que la temperatura des-cienda, y si esto reduce la cantidad de CO2, CH4, o H2O en la atmósfera, eso reducirá el “efecto invernade-ro”, y tenderá a enfriar a la superficie. Así, los gases de carbono y el vapor de agua representan una reali-mentación positiva al calentamiento de la superficie.
Nubes (realimentación negativa neta): La radiación de onda corta del Sol se extiende unos 0,2 micrones (luz Ultravioleta) a 2 micrones (infrarrojo cercano), con una energía máxima alrededor de 0,5 micrones (color verde en el espectro visible).Un calentamiento moderado de la superficie tienen un efecto neto de extender la cobertura de nubes.
Las nubes de día reflejan gran cantidad de radiación de onda corta de vuelta al espacio, lo que es una fuerte realimentación negativa. Sin embargo, tanto las nubes diurnas como las nocturnas también absorben radia-ción de onda larga de la Tierra y re-emite casi la mitad otra vez hacia la superficie, calentando más a la superficie en una realimentación positiva. Hay desacuerdo sobre si el efecto neto de las nubes es de calenta-miento o enfriamiento. La mayoría de los modelos del Equipo Oficial del clima asumen que el efecto de las nubes es positivo, mientras que otros (incluyéndome a mí) asumen al efecto como realimentación negativa.
Hielo de Superficie (realimentación positiva neta): El hielo, al tener un elevado albedo (cualidad reflejan-te de las superficies de colores claros), reflejan gran cantidad de la radiación de onda corta del Sol de regre-so al espacio, lo que tiene un efecto enfriador. El calentamiento de la superficie de la Tierra puede adelgazar y finalmente derretir al hielo y exponer la superficie del mar y del suelo que estaba debajo de él. El agua y los suelos son menos reflejantes. Por ello el calentamiento que causa derretimiento tiene una realimentación positiva neta.
Tormentas, Huracanes, etc. (realimentación negativa neta): Estos fenómenos tienden a mezclar la atmósfera y, dado que la superficie es generalmente más cálida que las masas de aire más bajas, las tor-mentas y otras perturbaciones de la atmósfera tienden a tener una influencia enfriadora. Las tormentas de truenos, en particular, tienden a llevar a alturas superiores al aire caliente de la superficie donde la energía calórica puede irradiar con mayor facilidad hacia el espacio.
De tal manera, si el calentamiento de la superficie produce más vapor de humedad en la atmósfera, y si esto provoca más tormentas y huracanes, o los hace más intensos, ellos tienen un efecto de realimentación negativa.
Precipitaciones (realimentación negativa neta). El vapor de agua en la atmósfera la enfría por la radia-ción de sus energía calórica en todas las direcciones, incluyendo la que va hacia el espacio exterior. El vapor se condensa formando precipitaciones de agua en forma líquida (lluvia) y sólida (nieve y granizo). Dado que la radiación tiende a producirse en grandes altitudes de la atmósfera, donde la energía calórica tienen mayor posibilidad de radiar hacia el espacio, estas precipitaciones constituyen un efecto neto de enfriamiento. De tal forma, si el calentamiento de la superficie causa más vapor de agua en la atmósfera, y si eso causa mayor precipitaciones, ese es un efecto de realimentación negativa.
Erupciones volcánicas Las erupciones eyectan gases calientes, líquidos, y sólidos desde las entrañas de la Tierra hacia la superficie y en la atmósfera. En el corto plazo, esto tiende a calentar a la superficie. Sin embargo, los aerosoles del volcán, básicamente compuestos sulfurosos y de otros minerales, son enviados a grandes alturas y tienden a permanecer allí durante años reflejando a la luz solar de regreso al espacio lo que, a su vez, tiende a enfriar a la superficie. El efecto neto es enfriamiento. Por ejemplo, la erupción del Monte Pinatubo en 1991 enfrió las temperaturas globales de 0,1 a 0,3ºC durante el siguiente par de años.
CONCLUSIONES Y PEDIDOSCreo haber descrito brevemente todos los procesos y ciclos naturales más importantes que afectan las temperaturas medias globales. Sin embargo, si los lectores tienen información adicional y correcciones a lo que dije sobre cada uno de ellos, o si hay algo que he pasado por alto, agradeceré comentarios detallados para mejorar mi resumen.
Me parece que mi estimación de 0,4ºC para las Estaciones Normales del Sol está totalmente justificada, pero estoy abierto a escuchar opiniones de los lectores que puedan pensar que he sobre- o sub-estimado este componente del supuesto aumento de aumento de la temperatura global desde 1880.
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