La teoría del calentamiento global en pocas palabras
Dr. Roy Spencer, PhD.
Toda teoría científica implica supuestos. La teoría del calentamiento global comienza con la suposición de que la Tierra mantiene naturalmente una temperatura promedio constante, que es el resultado de un equilibrio entre (1) la cantidad de luz solar que absorbe la Tierra y (2) la cantidad de infrarrojos ("IR") emitidos radiación que la Tierra emite continua-mente al espacio exterior.
En otras palabras, la energía que entra es igual a la energía que sale. Este es el mismo concepto que gobierna la tem-peratura de cualquier cosa; si la energía se gana más rápido de lo que se pierde, se produce el calentamiento... pero si la energía se pierde más rápido de lo que se gana, se produce el enfriamiento.
Promediados en todo el planeta durante 1 año, los flujos de energía que entran y salen del sistema climático se estiman en alrededor de 235 a 240 vatios por metro cuadrado. Realmente no lo sabemos con certeza porque nuestras observa-ciones globales de los instrumentos satelitales espaciales no son lo suficientemente precisas para medir esos flujos de energía radiante.
Los componentes de "invernadero" en la atmósfera (principalmente vapor de agua, nubes, dióxido de carbono y metano) ejercen fuertes controles sobre la rapidez con la que la Tierra pierde energía IR hacia el espacio exterior. La quema de combustibles fósiles por parte de la humanidad crea más dióxido de carbono atmosférico. A medida que añadimos más CO2, se pierde un poco menos de energía infrarroja en el espacio exterior, lo que fortalece el efecto invernadero de la Tierra. Esto provoca una tendencia al calentamiento en la atmósfera inferior y en la superficie, y al mismo tiempo hace que la atmósfera superior (especialmente la estratosfera) se enfríe.
Nota de FAEC: actualmente, este punto está seriamente cuestionado por numerosos cientí-ficos, aunque era aceptado hasta hace pocos años. Dado que el clima es un sistema abierto, sin ningún obstáculo sólido o gaseoso, no hay nada que se oponga a la salida de la radiación de energía o calor que emiten las moléculas de CO2. El calor contenido en las moléculas de Nitró- geno contacto geno (N2) y Oxígeno (O2) no es radiado al exterior dado que la capacidad de irradiar es sólo de las moléculas de 3 atómos y, en principio, serían el N2 y el O2 el almacén donde el calor se iría almacenando.
Sin embargo, ese calor almacenado es absorbido por contacto directo por las moléculas de CO2 a su alrededor, que sí irradian el calor hacia el espacio exterior. Ergo, mientras más moléculas de CO2 haya en la atmósfera superior, más energía irán incorporando y lo irradiarán hacia el espacio exterior en proporción directa a su cantidad. La conclusión lógica y matemática es que, en realidad, los verdaderos gases invernadero, los que almacenan calor, son el O2 y el N2 y el CO2 y demás gases multiatómicos son los que enfrían a la atmósfera irradiando el calor al espacio exterior.
Desde el punto de vista energético, es similar a agregar aislamiento a las paredes de una casa con calefacción en invierno; para la misma tasa de entrada de energía (sin termostato), el resultado será que las paredes estarán más calientes por dentro y más frías por fuera. Esto es análogo al efecto invernadero de nuestra atmósfera que aísla la superficie de la Tierra de las profundidades "frías" del espacio exterior.
Se cree (basado en cálculos teóricos) que nuestras emisiones globales de dióxido de carbono han aumentado el efecto invernadero natural de la Tierra en aproximadamente un 1%, reduciendo así la velocidad a la que la energía IR se pierde en el espacio exterior. La teoría del calentamiento global (a través de la conservación de la energía) dice que la atmós-fera inferior debe responder a este desequilibrio energético (se pierde menos radiación IR que la energía solar absorbida) provocando un aumento de la temperatura. Este calentamiento luego aumenta el IR que escapa al espacio hasta que la radiación IR emitida alcanza nuevamente un equilibrio con la luz solar absorbida, y la temperatura deja de aumentar. Esta es la explicación básica de la teoría del calentamiento global.
Manabe y Strickler (1964) calcularon la fuerza promedio global del "efecto invernadero" en las temperaturas de la super-ficie asumiendo que todas las transferencias de energía eran radiativas (sin procesos climáticos), basándose en la teoría de cómo la energía infrarroja recorre la atmósfera. Descubrieron que la superficie de la Tierra promediaría la friolera de 75º C más caliente que si no hubiera efecto invernadero. Pero en realidad, la superficie de la Tierra tiene un promedio de 33º C más cálido, no 75º C más cálido que una Tierra sin efecto invernadero. Esto se debe a que las corrientes de aire convectivas (que crean el clima) alejan el exceso de calor de la superficie, enfriándolo muy por debajo de su valor total de efecto invernadero representado por su suposición imaginaria de "equilibrio de energía radiativa pura".
Ahora, es posible que se sorprenda al saber que la cantidad de calentamiento causado directamente por nosotros agre-gando CO2 adicional a la atmósfera es, en sí misma, relativamente débil. Se ha calculado teóricamente que, si no hay otros cambios en el sistema climático, una duplicación de la concentración de CO2 en la atmósfera provocaría un calen-tamiento de la superficie de aproximadamente 1º C. Esta NO es una declaración controvertida... es bien entendida por los científicos del clima. A principios de 2019, estábamos a un 50 % del camino hacia la duplicación del CO2 atmosférico.
Pero todo lo demás en el sistema climático probablemente no permanecerá igual. Por ejemplo, se puede esperar que las nubes, el vapor de agua y los sistemas de precipitación respondan a la tendencia al calentamiento de alguna manera, lo que podría amplificar o reducir el calentamiento provocado por el hombre. Estos otros cambios dependientes de la tem-peratura se denominan “retroalimentaciones”, y la suma de todas las retroalimentaciones en el sistema climático deter-mina lo que se denomina “sensibilidad climática”. Las retroalimentaciones negativas (baja sensibilidad climática) signifi-carían que el calentamiento global provocado por el hombre podría no ser siquiera medible, perdido en el ruido de la va-riabilidad climática natural. Pero si los comentarios son lo suficientemente positivos (alta sensibilidad climática), el ca-lentamiento global provocado por el hombre podría ser catastrófico.
Nota: Nuevamente tenemos que referirnos a que, como se explicó en párrafos anteriores, dado que el CO2 contribuye a enfriar a la atmósfera, a mayor cantidad de CO2 no seguiría un calen-tamiento catastrófico, sino -probablemente- un enfriamiento tipo nueva glaciación.
Obviamente, conocer la fuerza de las retroalimentaciones en el sistema climático es fundamental y es el tema de gran parte de mi investigación. Aquí puede leer sobre algunos de mis trabajos sobre el tema, en los que muestro que las retroalimentaciones estimadas previamente a partir de observaciones satelitales de la variabilidad climática natural tienen errores potencialmente grandes. Una confusión entre forzamiento y retroalimentación (en términos generales, causa y efecto) al observar el comportamiento de las nubes ha llevado a la ilusión de un sistema climático sensible, cuando en realidad nuestras mejores observaciones satelitales (cuando se interpretan de manera cuidadosa y ade-cuada) sugieren un sistema climático sensible a IN.
Finalmente, si el sistema climático es insensible, esto significa que el dióxido de carbono adicional que bombeamos a la atmósfera no es suficiente para causar el calentamiento observado en los últimos 100 años; debe estar involucrado algún mecanismo natural. Aquí puede leer sobre un candidato: la Oscilación Decadal del Pacífico, que refleja si estamos en un período de varias décadas de El Niño más fuerte (que produce calor global) o La Niña (que produce frialdad glo-bal). También existen otras posibilidades de cambios naturales en el sistema climático. Lo más importante que debe recordar acerca de los modelos climáticos que se utilizan para proyectar el calentamiento global futuro es que fueron "sintonizados" con la suposición con la que comencé este artículo: que el sistema climático se encuentra en un estado natural de equilibrio de energía y no hay cambio climático a largo plazo a menos que los humanos lo provoquen.
Esta es una suposición arbitraria e ilógica. El sistema climático es un ejemplo de un “sistema dinámico no lineal”, lo que significa que puede cambiar por sí mismo. Por ejemplo, los cambios lentos en la tasa de vuelco vertical de los océanos del mundo pueden provocar el calentamiento global (o el enfriamiento global) sin ningún tipo de "forzamiento externo" del sistema climático.
En cambio, los modelos climáticos están "afinados" para no producir un cambio climático natural. Si una ejecución de 100 años del modelo produce un cambio, el modelo se ajusta para eliminar la "desviación". Los modelos no producen un balance energético global a partir de “primeros principios físicos”, porque ninguno de los procesos que controlan ese balance se conocen con suficiente precisión. En su lugar, los modelos se “modifican” para producir un balance energé-tico, en base a la suposición de los modeladores de que no hay cambio climático natural. Luego, los modelos se usan como "prueba" de que solo el aumento de CO2 ha causado el calentamiento reciente.
Este es un razonamiento circular.
No estoy en contra del modelaje; Los modelos son necesarios para comprender procesos complejos en el sistema climático. Pero, si bien los modelos son herramientas útiles y necesarias para estudiar el cambio climático, no creo que todavía se pueda confiar en ellos para cambios importantes en la política energética.
