Francisco Sancho
“El calentamiento en el sistema climático es inequívoco y, desde la década de 1950, muchos de los cambios observados no han tenido precedentes en los últimos decenios a milenios. La atmósfera y el océano se han calentado, los volúmenes de nieve y hielo han disminuido, el nivel del mar se ha elevado y las concentraciones de gases de efecto invernadero han aumentado” (IPCC, 2014)
En este artículo vamos a hacer un repaso de los Fundamentos del Fenómeno de Cambio Climático que se desprenden del Quinto Informe de Evaluación del Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (el IPCC por sus siglas en inglés) referentes a los fundamentos científicos sobre el cambio climático a partir de los “análisis científicos independientes de observaciones del sistema climático, archivos paleo-climáticos, estudios teóricos sobre los procesos climáticos y simulaciones que utilizan modelos climáticos”. El IPCC deja claro en este informe de evaluación que sus resultados en algunos casos están basados en grados de confianza muy altos, pero en algunos casos los grados de confianza son bajos, de acuerdo al tipo de evidencia y la cantidad, calidad y coherencia de los datos disponibles. A lo largo de los diferentes volúmenes del Quinto Informe de Evaluación, el IPCC señala el nivel de confianza de cada uno de los hallazgos que reporta.
Sin embargo, son diversas las fuentes de datos climatológicos de donde se desprenden los resultados en este informe de evaluación, que van desde mediciones directas en plataformas terrestres y satelitales que ha sido registrados desde el siglo XIX, y que han venido a fortalecerse desde 1950. Los datos de tipo paleo-climáticos datan desde siglos o millones de años.
El repaso que aquí ofrecemos permiten conocer las principales observaciones sobre cómo han evolucionado y evolucionarían las emisiones y concentraciones de los gases de efecto invernadero (GEI) y cuáles han sido y serán sus impactos futuros en sistemas como la atmósfera, la superficie terrestre, los océanos y la criosfera (es decir, las masas de hielo).
Como muchos de ustedes sabrán, el IPCC es el equipo científico establecido en 1988 por la Organización Meteorológica Mundial (OMM) y el Programa de Naciones Unidas sobre Medio Ambiente (PNUMA), como el ente encargado de evaluar la información técnica y socioeconómica para la comprensión del fenómeno de cambio climático, sus impactos potenciales, sus riesgos y las opciones de mitigación y adaptación, así como para asesorar la definición de las políticas que se desprenden de las negociaciones de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CMNUCC).
El IPCC está constituido por una plenaria que se denomina el Grupo de Expertos, y que la conforman los puntos focales representantes de los 195 estados miembros. Las sesiones de trabajo de este órgano son dirigidas por la denominada Mesa del IPCC que son 30 representantes elegidos de cada una de las seis regiones en que agrupa el panel (África, Asia, Suramérica, América del norte, central y Caribe, Pacífico suroeste y Europa). Además del Grupo de Expertos, son cientos los científicos voluntarios que participan como autores y colaboradores de los informes de evaluación del IPCC. La Secretaría del IPCC en la encargada de la coordinación de las diversas actividades del panel y está ubicada en Ginebra, Suiza.
El Quinto Informe de Evaluación del IPCC es producto de tres grupos de trabajo: el Grupo I proveyó la base científica sobre el fenómeno del cambio climático y presentó su reporte con el nombre de Cambio Climático 2013: Bases físicas; al Grupo II le correspondió analizar los Impactos, y los temas de adaptación y vulnerabilidad, y presenta su informe en dos volúmenes con el título Cambio Climático 2014: Impactos, Adaptación y Vulnerabilidad. Y por último, el Grupo III trató los temas relacionados con la mitigación e hizo su reporte con el título Cambio Climático 2014: Mitigación del Cambio Climático. https://www.ipcc.ch/activities/activities.shtml
El fenómeno del cambio climático, que como ustedes saben, es el conjunto alteraciones que se dan en el clima como producto del calentamiento global que producen los gases de efecto invernadero. Estos gases, según el Protocolo de Kioto, son el dióxido de carbono, el metano, el óxido nitroso, los clorofluorocarbonos, los perfluorocarbonos y el hexafluoruro de azufre. El efecto invernadero que provocan estos gases, en conjunto con el vapor de agua en las nubes, es debido a que sus emisiones se concentran en la atmósfera terrestre, alterando el equilibrio entre la radiación solar que penetra la atmósfera, es proyectada de vuelta al espacio y la que es atrapada dentro el planeta. Parte de la radiación que devuelve la superficie terrestre es proyectada de vuelta desde la atmósfera a la superficie por los GEI. Mayor concentración de GEI provoca mayor radiación solar se devuelva desde la atmósfera, aumentando la temperatura de la misma, la de la superficie terrestre y la de los océanos, lo que comúnmente se llama calentamiento global.
Los niveles de concentración de GEI que vienen provocando el fenómeno de cambio climático se asocian fuertemente a las actividades del ser humano desde 1750, cuando se sitúa el inicio de la era industrial moderna, caracterizada por actividades con altas emisiones de carbono, como la combustión del carbón y los derivados del petróleo, el uso del cemento y los cambios en el uso de la tierra, que han provocado una fuerte pérdida de bosques ante la expansión de la agricultura y de la urbe.
A los efectos sobre la radiación que producen los GEI, se une el efecto de los llamados gases de corta vida como el monóxido de carbono (CO), los óxidos de nitrógeno (NOx) y el carbono negro, que es el hollín por combustión incompleta o ineficiente en automóviles o fábricas. Estos contaminantes, si bien llaman la atención principalmente por la contaminación local que provocan, su efecto sobre el rol en la radiación solar de los GEI, ha provocado que se les preste atención en el tema del calentamiento global.
En 1750 las concentraciones de dióxido de carbono (CO2) eran de 278 ppm y desde entonces han aumentado un 40%, llegando a de 391 ppm en la actualidad. En el mismo periodo, las concentraciones de metano (CH4) han aumentado 150%, pasando de 722 ppmm a 1.803 ppmm. Y respecto al óxido nitroso (N2O) el aumento es de un 20% para pasar de 270 ppmm a 324 ppmm. Este ritmo de aumento de estos gases en la era industrial lo convierte en las tasas más altas de los últimos 22 mil años. Y si esta cifra le parece sorprendente, la IPCC encuentra que las concentraciones de GEI, es decir, la acumulación de los GEI en los diversos cuerpos del planeta, son las más altas en los últimos 800 mil años.
Estos incrementos en emisiones y concentraciones son debidos especialmente a las actividades del ser humano. Entre 1750 y el 2011 las emisiones antropogénicas acumuladas de GEI, cuando se expresan todos en unidades de carbono, son de 555 Giga toneladas de carbono (GtC), de las cuales un 67% provienen del uso de combustibles fósiles y cemento y el 33% de los cambios en el uso del suelo. Un 43% de esas concentraciones se conservan en la atmósfera, un 28% en los océanos y un 29% en sumideros de los ecosistemas naturales en la superficie terrestre.
Como resultado del aumento en las concentraciones de GEI se han producido modificaciones en clima. Por ejemplo, la temperatura en casi la totalidad del planeta, tanto de la superficie terrestre, como la de los océanos y la atmósfera se ha incrementado desde la era preindustrial hasta el presente, en alrededor de 0,85° C durante este periodo, y se ido incrementando en cada decenio sucesivamente, de manera por ejemplo que desde mediados de los ochenta al presente, han sido el periodo de 30 años más cálido en los últimos 1400 años. En los océanos, sobre los niveles superiores a los 75 metros de profundidad, el incremento en la temperatura ha sido de 0,11° C y las observaciones permiten concluir que por debajo de estas profundidades la temperatura también ha seguido una tendencia de aumento.
Es muy importante denotar que la IPCC no encuentra bases para afirmar un incremento generalizado en el régimen lluvioso en todo el planeta. Analizado este factor meteorológico desde el año 1901, se ha encontrado que las lluvias han aumentado en las latitudes medias del hemisferio norte, pero para otras partes del mundo se ha encontrado un patrón de incremento y reducciones en las tendencias, por lo que es bajo el nivel de confianza para afirmar que el incremento de las lluvias es generalizado.
Sin embargo, lo que sí se encuentra es que numerosos fenómenos climáticos extremo se han incrementado desde 1950. El número de días y noches cálidas, por ejemplo, ha aumentado en todo el mundo y se ha experimentado un aumento de olas de calor, especialmente en Europa, Asia y Australia, asimismo la frecuencia e intensidad de fuertes lluvias en América del Norte y Europa. En otras regiones del mundo la intensidad y frecuencia de las lluvias ha aumentado, pero el IPCC señala un nivel de confianza medio como para afirmarlo contundentemente. No obstante, el número episodios de aumento de dichas lluvias es mayor que el número de episodios de disminución.
La acumulación de los GEI en los océanos durante la era industrial, ha incrementado la acidificación de mares, medidas como disminución de su pH. Igualmente, en las salinas situadas en los lugares afectados por mayor evaporación ante sequías, se ha dado un incremento de la salinidad, mientras que en las regiones afectadas por mayor precipitación la salinidad ha disminuido.
Con respecto a las coberturas de hielo, los glaciares han venido perdiendo su extensión en los últimos 40 años, y la tasa de pérdidas de hielo se ha ido incrementando en el tiempo, espacialmente en Groenlandia, y en menor medida, aunque también de manera importantes, en el Ártico y la Antártida. Respecto al hielo marino, las observaciones han sido ambiguas, pues en la Antártida ha habido un aumento, mientras que en otras regiones se observan tanto aumentos como disminuciones. Sólo el manto de hielo en el hemisferio norte ha registrado un patrón inequívoco de disminución desde medianos del siglo XX. Por su parte, el permafrost, esa extensión terrestre que permanece congeladas ha tenido un aumento de las temperaturas de hasta 3° C en Alaska y 2° C en el norte de Rusia, lo cual no sólo reduce su masa de hielo, sino que provoca la emisión de carbono de la materia orgánica que contiene.
El nivel del mar ha venido aumentando sus tasas de elevación desde finales del siglo XIX, promediando 3.2 mm/año en las últimas dos décadas. Desde 1970, el descongelamiento de los glaciares y la expansión térmica del mar, por mayores temperaturas, explican el 75% de la elevación registrada en los niveles de los océanos. El resultado es que desde principios del siglo XX al presente, el mar se elevó 0,19 metros, el ritmo de elevación más alto que se haya registrado en los últimos dos milenios.
Efectos esperados sobre el clima
Uno de los cambios fundamentales en este último informe de evaluación del IPCC es que lejos de modelar los factores determinantes de las emisiones como son, entre otros, la población, el crecimiento económico, el cambio tecnológico y las políticas, el potencial de calentamiento global se calcula a partir de los efectos de las concentraciones de GEI sobre la radiación solar acumulada durante un horizonte de tiempo determinado. En palabras más sencillas, el enfoque de este informe es en los niveles de concentración de GEI y sus efectos sobre el clima, independientemente de los diversos patrones de crecimiento económico y poblacional que originen esos niveles de concentración.
Para las proyecciones de los efectos de cambio climático, el IPCC usa simulaciones especialmente para el periodo 2081 a 2100, es decir, las últimas dos décadas de este siglo XXI. Las comparaciones de los efectos en estas proyecciones son con respecto al periodo de referencia que va desde 1850 a 1900, es decir, los primeros cincuenta años de la era industrial.
El IPCC proyecta que las emisiones y las concentraciones de CO2 en la atmósfera y los océanos seguirán aumentando, y aunque los sistemas terrestres prestan un servicio de reservorio para atrapar parte de este carbono, este servicio podría limitarse dependiendo de la trayectoria que siga el cambio del uso del suelo. El IPCC toma en cuenta que el cambio climático producirá un aumento en la capacidad de absorción de CO2 en los diversos reservorios terrestres y oceánicos, lo que compensará parcialmente el aumento de GEI en la atmósfera.
Los valores tanto de las concentraciones proyectadas de GEI, como en la temperatura y los efectos sobre el ciclo del agua, los océanos, y las masas de hielo, dependen de los cuatro escenarios que presenta el IPCC en el Quinto Informe de Evaluación. Para comprender estas cifras recomendamos la revisión especialmente de primer volumen.
En la mayoría de los modelos, el IPCC encuentra que la temperatura para finales del siglo XXI, respecto al periodo de referencia, aumentará sobre los 1,5° C y que incluso es probable que aumente sobre los 2° C, con una tendencia que seguirá en aumento después del año 2100. Estas tendencias señalan que las temperaturas altas extremas se presentarán en la mayoría de los continentes, con olas de calor más frecuentes y duraderas.
Los cambios en el ciclo del agua ante el calentamiento global no serán uniformes, acentuándose los contrastes entre las regiones húmedas y secas. En la latitud norte, la latitud media lluviosa y el Pacífico ecuatorial se espera un aumento de precipitación, pero en regiones secas de latitud media y subtropical la precipitación más bien disminuirá. Se espera que los monzones aumenten y sean más intensos y prolongados. El fenómeno ENOS (compuesto por las fases de El Niño y La Niña) seguirá siendo dominante en el Pacífico tropical y en las regiones donde ENOS afecta se intensificará la variabilidad de las precipitaciones y las sequías.
En el océano se espera que el calentamiento continúe en sus diferentes profundidades, lo que afectará la circulación oceánica, asimismo se espera que continúe su acidificación. En la capa hasta los 100 metros de profundidad, se espera un calentamiento en un rango entre 0,6 a 2° C. La afectación en la superficie oceánica será más importante en las regiones tropicales y subtropicales del hemisferio norte, pero en el océano Austral la afectación será en las capas profundas.
Respecto a las masas de hielo, se espera que la cubierta de Ártico siga disminuyendo, así como el volumen de los glaciares, los cuales disminuirán entre 15% y 55% de su masa. Además, la extensión de hielo marino habrá disminuido para finales del siglo XXI, especialmente en el Ártico. En el Antártico las bases para confirmar estas tendencias de disminución del hielo, tanto en la superficie como en el mar, encuentran un bajo nivel de confianza. En el hemisferio norte se espera que para finales del siglo XXI las primaveras hayan perdido entre 7% y 25% del hielo y las superficies de permafrost habrán disminuido entre 37% y el 81%.
Respecto al nivel del mar, se proyecta que finales del siglo XXI habrá aumentando entre 0,26 a 0,98 metros con respecto al nivel del mar de principios de este siglo, esto debido al calentamiento del mar, lo que produce su expansión, así como por el derretimiento de los glaciares y las masas de hielo. Esta elevación del mar no será uniforme, aunque afectará el 95% de las zonas marítimas. Se espera que un 70% de las costas del mundo experimentaran un aumento en el nivel del mar.
La conclusión del IPP es que las “emisiones continuas de gases de efecto invernadero causarán un mayor calentamiento y nuevos cambios en todos los componentes del sistema climático. Para contener el cambio climático, será necesario reducir de forma sustancial y sostenida las emisiones de gases de efecto invernadero” “Las emisiones de CO2 acumuladas determinarán en gran medida el calentamiento medio global en superficie a finales del siglo XXI y posteriormente. La mayoría de los aspectos del cambio climático perdurarán durante muchos siglos, incluso aunque pararan las emisiones de CO2, lo que supone una notable inexorabilidad del cambio climático durante varios siglos, debido a las emisiones de CO2 pasadas, presentes y futuras” (IPPC, 2013).
Para tener mayor probabilidad de limitar el calentamiento a sólo 2° C, respecto a la era preindustrial, el IPCC encuentra que será necesario que las emisiones de carbono acumuladas permanezcan alrededor de 1.000 GtC, pero hasta el presente, debido nuestro patrón de desarrollo, hemos ya acumulado alrededor poco más de la mitad de esa cifra, lo que demandará un gran esfuerzo en nuestros patrones de consumo y producción, para esa disminución “sustancial y sostenida” de las emisiones que propugna el IPCC.