Un blog de ciencia para entender el funcionamiento del planeta y su relación con la historia de la humanidad
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Les propongo un ejercicio. En una vaso vacío, echen un hielo recién sacado del congelador y midan cada minuto la proporción de hielo y la proporción de agua en el vaso. Seguramente al principio parece que el hielo no se descongela, casi no aparece agua líquida. De repente habrá un cambio relativamente rápido en el que pasará de mucho hielo y un poquito de agua a mucha agua y un poquito de hielo. Por último ese último resto de hielo parece que se resiste a desaparecer y estará así un buen rato hasta que, efectivamente, todo el hielo se ha convertido en agua. Esta respuesta no lineal, como la que pueden ver en la figura, se le denomina cambio de fase y cuando hablamos del deshielo de los glaciares debido a un calentamiento global esperaríamos una respuesta similar, pero a una escala mucho mayor que la de un vaso de agua, por supuesto. Sin embargo, algo que mantuvo a los científicos un poco desconcertados fue que la respuesta de los glaciares de los Alpes al calentamiento fue mucho más rápido de lo esperado. Todo parece indicar que el incremento de la temperatura que ha tenido el planeta desde mediados del siglo XIX se inició con la quema de combustibles fósiles en la revolución industrial. Bueno, en realidad la revolución industrial empezó con la industria textil un siglo antes en Inglaterra, pero la expansión del modelo energético en otros países europeos tardó unas décadas, por lo que se pone su inicio alrededor de 1820-1830. Después, hacia 1850, en Inglaterra ya empezaba la segunda fase de la revolución industrial con los grandes hornos siderúrgicos y la generalización del transporte ferroviario que tuvo una una capacidad transformadora mucho mayor y también un enorme consumo de carbón. Estos cambios de modelo energético han quedado maravillosamente registrados en los glaciares de los Alpes, donde se observan la quema de combustibles de diferentes tipos (fósiles, maderas y pastos) que dejaron en los núcleos de hielo una señal diferente del isótopo de carbono. Así, la madrera de plantas C3 presentan valores menores que los pastos y plantas C4 y que los combustibles fósiles, de forma similar a cómo vimos ese cambio en los suelos de África. También el tamaño de las partículas de carbono ayuda a interpretarlo, ya que las más grandes son probablemente de zonas cercanas al glaciar, mientras los más pequeños pueden llegar de más lejos.
Recientemente se propuso que ya en 1830 la actividad industrial fue capaz de alterar la composición atmosférica y alterar el flujo de energía, iniciándose un periodo de calentamiento que continúa hoy en día. Es decir, la respuesta del clima del planeta fue relativamente rápida al forzamiento de origen humano, pero los glaciares de los Alpes empezaron a derretirse hacia 1865. Esto confirma el experimento casero que les propuse al principio, que el hielo tarda un tiempo en derretirse. Pero hay un problema, porque los modelos termodinámicos sugieren que ese retroceso glaciar debería haberse observado hasta el siglo XX cuando el cambio de temperatura se hizo mucho más evidente. Además, en periodos como el inicio del siglo XX, que fueron fríos y con elevada precipitación, más similar a la Pequeña Edad de Hielo, los glaciares en los Alpes siguieron retrocediendo, cuando en realidad deberían haber aumentando. ¿Qué estaba pasando entonces? La respuesta en realidad es bastante sencilla y con una pregunta ya van a entenderlo. En verano, cuando hace calor y el Sol pega duro, ¿qué color de ropa prefiere llevar, colores claros y blanco, o colores oscuros y negro? Si no es usted de la moda “Gótica” o “Dark” habrá dicho que ropa blanca, porque sabe que el negro absorbe el calor, mientras que el blanco lo refleja. Pues esencialmente eso es lo que pasó con los glaciares de los Alpes a partir de 1850, cuando el hollín de la revolución industrial se depositó y empezó a absorber energía que transfería al hielo. Hielo que empezó a derretirse aceleradamente tan pronto como 1865 y que desembocó en la reducción de la extensión de los glaciares. De hecho hay quien ha propuesto pintar azoteas y carreteras de blanco en vez de que tengan colores oscuros para reducir la “isla de calor” en la que se convierten las ciudades en verano. En la figura de abajo pueden ver cómo esos modelos termodinámicos recogen claramente el efecto del cambio en el albedo, que es así como se llama a la reflexión de la luz por la superficie del planeta, al pasar de un blanco impoluto a uno más oscuro por el contenido de hollín. Esta anécdota del pasado europeo, es en realidad bastante actual, ya que en los últimos años en China e India ha aumentado enormemente la quema del barato carbón (que forma mucho más hollín que el petróleo). Esto, unido al elevado consumo que continúa habiendo en otras regiones, especialmente Estados Unidos y algunos países europeos, parece que está afectando a glaciares del Hemisferio Norte de forma similar a lo que ocurrió con los glaciares de Europa durante la revolución industrial. Una atmósfera limpia de partículas de carbón no es sólo más sana para todos, sino que sería una de las medidas más efectivas en limitar el calentamiento de la atmósfera, ya que el carbón también absorbe mucho calor cuando se encuentra en la atmósfera, no sólo cuando se deposita y cambia el albedo de los glaciares. Tampoco el problema de partículas provenientes de combustibles fósiles es exclusivo del carbón. Por ejemplo, partículas procedentes de la quema de diésel de baja calidad, muy común en barcos, ha podido “regar” con partículas oscuras los hielos árticos, ya que el deshielo está permitiendo un mayor tráfico naval, que a su vez lleva más partículas, que producen más deshielo. Esto se denomina un sistema que se retroalimenta y no es el único que ocurre, hay una retroalimentación natural relacionada con el albedo del hielo marino. La energía solar pasa de ser reflejada por el blanco hielo marino a ser absorbida por el azul del mar por lo que éste acumula un calor que dificulta que se forme más hielo y eso hace que siga aumentando la acumulación de calor en el mar. Un sistema que se retroalimenta doblemente y que hace frotarse las manos a los dueños de las navieras. Casualmente, (esta entrada estaba escrita desde hace una semana) hace unos días salió una gráfica que muestra la variación estacional en la extensión de hielo marino desde el año 1978. En ella se observa claramente el año 2016 con un perfil completamente diferente, con un mes de noviembre que debería estar mostrando la extensión más elevada del año muy por debajo de otros años o de otros meses que generalmente tienen menor extensión. La pregunta que salta a la cabeza es si esto es el cambio de fase del que hablábamos al principio, si los cambios van a acelerase desde ahora y por las siguientes ¿décadas?, ¿años?, ¿centurias? ¿Vamos hacia un nuevo estado de equilibrio del que no sabemos nada? Son tiempos apasionantes para los climatólogos, solo esperemos que no sean desastrosos para la humanidad. Todo dependerá de cómo nos enfrentemos como sociedad planetaria a los cambios que se avecinan.
Referencias
Abran et al., 2016 Early onset of industrial-era warming across the oceans and continents Nature 536, 411–418 doi:10.1038/nature19082 Painter et al., 2013 End of the Little Ice Age in the Alps forced by industrial black carbon. PNAS September 17, 2013 vol. 110 no. 38. doi/10.1073/pnas.1302570110 Tedesco et al., 2016 The darkening of the Greenland ice sheet: trends, drivers, and projections (1981–2100). The Cryosphere, 10, 477-496. doi:10.5194/tc-10-477-2016 Thevenon et al., 2009. Mineral dust and elemental black carbon records from an Alpine ice core (Colle Gnifetti glacier) over the last millennium. JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH, VOL. 114. doi:10.1029/2008JD011490 http://blogs.ei.columbia.edu/2016/03/22/the-damaging-effects-of-black-carbon/
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