El reto climático: una carga difícil de llevar

La situación climática podría ser incluso peor de lo que pensamos. Mantener el dióxido de carbono por debajo de los niveles nocivos es más complicado de lo que se creía.
Richard Monastersky
Nature 458, 1091-1094 (2009)

En 2007, el escritor medioambiental Bill McKibben se acercó al climatólogo James Hansen y le preguntó qué concentración de dióxido de carbono en la atmósfera podía considerarse segura. La respuesta de Hansen fue: “No lo sé, pero indago y le respondo”.

Después de darle vueltas, Hansen empezó a sospechar que él y muchos otros científicos habían infravalorado los efectos a largo plazo del calentamiento por efecto invernadero. Por aquel entonces, la concentración de CO2 en la atmósfera sobrepasaba las 382 partes por millón (ppm), nada menos que 100 puntos por encima de los niveles preindustriales. La mayoría de los investigadores, incluido Hansen, se habían centrado en los 450 ppm como umbral que –según la resonante y oficialmente vinculante jerga de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático– evitaría un “cambio climático peligroso”. McKibben era consciente de esto: se le había ocurrido formar una organización llamada 450.org para llamar la atención sobre esa cifra, y su pregunta a Hansen estaba planeada meticulosamente.

Mientras pensaba en la pregunta de McKibben, Hansen –que dirige el Instituto Goddard de Estudios Espaciales de Nueva York– empezó a considerar si 450 ppm no era una cifra demasiado alta. Tras haber trabajado en modelos climáticos durante toda su carrera profesional, sabía de sobra que en algunos aspectos el mundo real supera cualquier previsión. El hielo marino del Ártico estaba alcanzando niveles inusualmente bajos, muchos glaciares de Groenlandia estaban retrocediendo, los trópicos se expandían. “Estaba claro que los modelos climáticos son nuestra herramienta más débil, pues no podemos fiarnos de su sensibilidad en ninguna de estas áreas clave”, explicó. Con estas señales de aviso y su análisis de cambios climáticos del pasado, Hansen concluyó que sólo reduciendo las concentraciones de CO2 por debajo de los valores actuales la humanidad podría evitar problemas graves. Y contactó con McKibben para responderle: no 450, sino 350. En 2008, publicó un artículo donde explicaba los motivos de dicho umbral1.

La diferencia entre 350 y 450 no es sólo un grado. Es una dirección. Una concentración de CO2 de 450 ppm espera al mundo en algún momento del futuro que podría, aunque difícilmente, llegar a evitarse. Pero 350 ppm sólo se puede ver mirando hacia atrás. Según Hansen, los niveles de CO2 ya superan a aquellos que supuestamente ofrecerían seguridad a largo plazo, y el mundo no sólo debe detener la tendencia, sino invertirla. Aunque su opinión dista mucho de ser generalizada, cada vez más científicos admiten que el desafío del CO2 es incluso mayor de lo que inicialmente se pensaba.

Según estudios recientes, por ejemplo, podría resultar extremadamente difícil enfriar el clima con respecto a cualquier pico o límite eventual, sea cual sea la concentración de CO2 que la comunidad internacional elija como umbral. Y al estudiar el problema desde una perspectiva distinta –calculando la cantidad total de carbono inyectada a la atmósfera a lo largo de la historia de la humanidad–, dos artículos de este número de Nature revelan lo cerca que el mundo se encuentra del punto de peligro. “Es más difícil de lo que la gente piensa. Tenemos menos margen para maniobrar”, explicó Malte Meinshausen, autor de uno de los artículos e investigador veterano del Instituto de Investigación del Cambio Climático de Potsdam (Alemania).

El señor efecto invernadero
Hansen cuenta con un largo historial de incitaciones a la controversia con pronósticos pesimistas sobre el clima... que a menudo acaban cumpliéndose. En 1988, en su discurso dirigido al Congreso estadounidense afirmó que el calentamiento reciente de la superficie terrestre era muy inusual y que había llegado el momento de identificar las causas. Hansen afirmaba que en su opinión “ya se ha detectado el efecto invernadero, el cual está cambiando nuestro clima en la actualidad”. Dicha afirmación recibió muchas críticas, pero la Tierra continuó calentándose y el resto de la comunidad científica terminó dándole la razón. También utilizó modelos para predecir la cantidad de enfriamiento que podía esperarse a raíz de la erupción del volcán Pinatubo en 1991. Con ello, mucha gente se convenció de la fiabilidad de dichos modelos y de la teoría del clima.

Las simulaciones de modelos que Hansen y otros utilizaron en sus trabajos durante las décadas de 1970 y 1980 ejercieron un profundo efecto tanto en los climatólogos como en los políticos. Cuando los países empezaron a estudiar políticas para reducir las emisiones de CO2, el límite más debatido era 550 ppm, en gran medida porque sencillamente ésa era la cifra con la que los modelistas habían experimentado: en estudios anteriores del futuro del efecto invernadero, los investigadores habían intentado aproximarse a la escala de cambio posible simulando lo que podría ocurrir si la atmósfera soportara 550 ppm, aproximadamente el doble de los niveles preindustriales de CO2 en el aire.

Dichos estudios mostraban que un mundo con 550 ppm se calentaba, y mucho. En 1979, un panel de la Academia Nacional de las Ciencias de Estados Unidos dirigido por Jule Charney –destacado investigador sobre la meteorología y el clima– calculó que se calentaría entre 1,5 y 4,5 °C. Dicha estimación de lo que se viene llamando “sensibilidad climática” ha permanecido extraordinariamente inalterable desde entonces: el informe más reciente del Panel Intergubernamental del Cambio Climático establecía la sensibilidad entre 2 y 4,5 °C, y añadía que no se podían descartar valores más altos.

Aunque los primeros debates políticos se centraron en el umbral de los 550 ppm, investigadores y políticos no tardaron en concluir que tal calentamiento resultaría excesivo. En 1996, la Unión Europea declaró que “las temperaturas medias mundiales no deberían ascender más de 2 °C por encima del nivel preindustrial, y por tanto las limitaciones globales y los esfuerzos de reducción deberán regirse por niveles de concentración inferiores a los 550 ppm de CO2”. En el transcurso de la siguiente década, los 450 ppm se mencionaron cada vez más como nivel deseable, pues algunos estudios asociaban dicha concentración con un calentamiento de 2 °C.

En su artículo de 2008, Hansen y sus colegas plantean diversos motivos para argumentar que incluso 450 ppm es una cifra demasiado elevada. Los más importantes son observacionales: los rápidos cambios en el Ártico y en otros lugares han demostrado que el planeta es más susceptible incluso con los actuales niveles de gases de efecto invernadero de lo que habían pronosticado los modelos climáticos. Otros motivos dependen de cómo se defina la sensibilidad climática. El enfoque estándar, si nos remontamos a la formulación de Charney, proviene de modelos que permiten el cambio de componentes del clima que reaccionan rápidamente, pero mantienen constantes otros factores más lentos, como los bosques y las capas de hielo. Sin embargo, algunas evidencias del pasado indican que dichos factores más lentos son sumamente sensibles a las variaciones en los niveles de CO2, pero no son tan lentos. Al analizar la forma en que la temperatura y las concentraciones de gases de efecto invernadero se han relacionado en los últimos 500.000 años, mientras las capas de hielo se han formado y derretido, Hansen y sus colegas han descubierto que la auténtica sensibilidad climática es de 6 °C.

Remontándonos más aún, el equipo argumenta la existencia de pruebas de un momento clave en el efecto invernadero. Hace aproximadamente 50 millones de años, las concentraciones de CO2 eran muy superiores a las actuales y no había hielo en la Antártida. Las concentraciones disminuyeron lentamente y cruzaron un umbral decisivo hace 35 millones de años, cuando el planeta se enfrió lo suficiente como para que empezara a formarse una capa de hielo en la Antártida. Mediante una serie de extrapolaciones, los científicos han situado dicho umbral entre 550 y 350 ppm. Para evitar cualquier riesgo de volver a cruzar el umbral y perder el hielo de la Antártida, lo mejor es no superar el nivel más bajo de dicho rango: 350 ppm.

[McKibben y Hansen en una manifestación de 350.org contra el carbono. K. Davison/Greenpeace]

Los argumentos de Hansen no convencen a todo el mundo. Stefan Rahmstorf del Instituto Potsdam afirma que existen importantes diferencias entre la formación y el deshielo de una capa de hielo, y que los dos procesos pueden ocurrir a distintas concentraciones de gases de efecto invernadero. De hecho, un estudio de modelo llevado a cabo en Potsdam en 2005 sugiere que, durante una edad de hielo simulada, la cantidad de calentamiento necesaria para derretir la capa de hielo de Norteamérica es sistemáticamente mayor que la cantidad de refrigeración necesaria para su formación2. “Tenemos umbrales diferentes para las capas de hielo que se forman y las que desaparecen”, explicó Rahmstorf.

Hansen, no obstante, se aferra a la nueva cifra baja. Sostiene que caer en la cuenta de que el mundo ya se encuentra en territorio peligroso desde el punto de vista climático “cambia el panorama por completo. Cuando hablamos de 450 o 550, nos referimos a los índices de crecimiento que vamos a permitir. Al decir que tenemos que llegar a 350, significa que debemos recortar gradualmente las emisiones de CO2 en las próximas décadas”.

Problemas con las cimas
Entonces, ¿sería muy difícil regresar a los 350 ppm? Casi todos los científicos han supuesto que no tardaríamos mucho en reducir los niveles de CO2 si la humanidad interrumpiera de sopetón todas las emisiones, afirmó Susan Solomon de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica de Boulder (Colorado). “He realizado un pequeño sondeo informal entre colegas –declaró–. Resulta interesante la cantidad de personas inteligentes y expertas en la materia que sostienen que si interrumpimos las emisiones, la situación se reconducirá en quizá 100 años, a lo sumo 200. Pero se equivocan. Yo tampoco pensaba que se tardaría tanto.”

Solomon cambió de opinión a raíz de un estudio en que ella y unos colegas utilizaron el denominado “modelo de sistema terráqueo de complejidad intermedia” (EMIC). Aunque son menos detallados que los modelos de circulación general, que dividen la atmósfera y el océano en millones de celdas, los EMIC tienen la ventaja de requerir menos informática y por tanto pueden realizar simulaciones que abarcan muchos siglos. También resultan útiles porque representan el ciclo de carbono de la Tierra: los movimientos naturales de carbono entre la atmósfera, la biosfera y los océanos. Utilizando un EMIC desarrollado por la Universidad de Berne (Suiza), Solomon y sus colegas probaron qué sucedería si las emisiones de CO2 cesaran inmediatamente después de que las concentraciones alcanzaran varias cimas, empezando por 450 ppm3. Y los resultados les sorprendieron. Los niveles de CO2 disminuían tan lentamente que permanecían muy por encima de los niveles preindustriales durante un plazo de 1.000 años. Las temperaturas mundiales también se mantenían arriba y sólo habían descendido ligeramente con respecto a la cima para el año 3000. De hecho, las simulaciones terminaron antes de que las temperaturas pudieran siquiera acercarse a su punto de partida.

Según Solomon, el clima simulado se recupera muy lentamente debido a dos factores. Los sumideros naturales sólo son capaces de absorber una mínima parte del CO2 de la atmósfera, por lo que aproximadamente el 20% del gas emitido permanecerá en el aire durante al menos un milenio, garantizando el calentamiento continuo del planeta durante mucho después del fin de las emisiones. La inercia térmica de los océanos también influye: la inmensa masa de agua oceánica del planeta está ralentizando el ritmo de calentamiento actual, pues queda rezagada por detrás de los cambios en la temperatura de la superficie. Cuando se caliente, retrasará el ritmo de enfriamiento de la Tierra una vez hayan cesado las emisiones.

Recuperación lenta
Los experimentos llevados a cabo con un modelo más complejo hacen que la situación se presente peor aún. En un artículo de este año, Jason Lowe –director de asesoramiento sobre mitigación en el Centro Meteorológico británico– y sus colegas describieron un estudio utilizando un modelo de circulación general en el Centro Hadley del Centro Meteorológico en Exeter (Reino Unido) combinado con un modelo de ciclo de carbono4. Descubrió que una vez recortadas las emisiones, las temperaturas se mantenían en alza al menos hasta el final de la simulación, que abarcaba hasta 100 años después del recorte. De hecho, si las concentraciones de CO2 alcanzaban los 550 ppm o más antes de detener las emisiones, las temperaturas seguían aumentando durante al menos un siglo (véanse los gráficos). Le gustaría que otros grupos realizaran experimentos similares con sus propios modelos de circulación general.

[Fuente: Lowe, J. et al. Environ. Res. Lett. 4, 014012 (2009).]

El mensaje que podemos llevarnos a casa a raíz de este y de otros estudios, según Lowe, es el siguiente: “Si acabamos llegando adonde no queremos llegar, probablemente nos llevará mucho tiempo regresar a unos niveles de temperatura más bajos”. Lowe estudia ahora cuánto tiempo duraría dicho calentamiento y qué problemas causaría al mundo si, por ejemplo, derritiera la capa de hielo de Groenlandia.

Ya que al parecer el clima tardaría tanto en recuperarse de un calentamiento excesivo, los investigadores estudian ahora nuevas estrategias para evitar dicho exceso en primer lugar. Un enfoque consiste en parar de pensar sobre los niveles en que se podría estabilizar el CO2 y mejor concentrarse en algo más sencillo: la cantidad de CO2 que se puede emitir en total.

En este número de Nature, Meinshausen y sus colegas presentan los resultados de un modelo combinado clima-ciclo de carbono que analiza los efectos de distintos itinerarios de emisiones de CO2 y otros gases de efecto invernadero importantes. Para el período de 2000 a 2050, constatan que el mundo tendría que limitar las emisiones de todos los gases de efecto invernadero al equivalente de 400 gigatoneladas de carbono para poder aspirar a un 75% de probabilidades de evitar un calentamiento superior a 2 °C. Se calcula que otros gases de efecto invernadero, como el metano y el óxido nitroso, producirían el mismo calentamiento que 125 gigatoneladas de carbono en forma de CO2, lo que significa que en el próximo medio siglo las emisiones de CO2 no podrían superar las 275 gigatoneladas de carbono. Se trata de un objetivo extremadamente difícil, admitió Meinshausen, habida cuenta de que las emisiones de los últimos nueve años ya han consumido casi un tercio de esa cuota. “Nos queda un presupuesto de emisiones sumamente pequeño –afirmó–. Si lo que queremos es aterrizar suavemente y reducir las emisiones poco a poco, se nos han agotado las opciones. Necesitamos una bajada drástica de las emisiones para antes de 2020.”

También en este número, Myles Allen, de la Universidad de Oxford, Meinshausen y sus colegas describen cómo efectuaron una serie de simulaciones empleando una combinación sencilla de modelos climáticos y de ciclo de carbono. Explican que si la humanidad pudiera limitar todas las emisiones de CO2 procedentes de combustibles fósiles y se produjera un total de 1 billón de toneladas de carbono, habría bastantes posibilidades de que el clima no se calentara más de 2 °C por encima de su intervalo preindustrial. Puesto que ya hemos arrojado a la atmósfera la mitad de dicho billón de toneladas y actualmente las emisiones medias rondan los 9.000 millones de toneladas al año –y van en aumento–, el límite del billón de toneladas permitiría al mundo mantener su tendencia actual durante un máximo de 40 años, para luego tener que renunciar totalmente a las emisiones de carbono de golpe.

Hansen planteó una forma de abordar el desafío. Continuar quemando todo el petróleo y gas que queda en las reservas convencionales, explicó, y al mismo tiempo concentrar todos los esfuerzos en reducir gradualmente y de manera rápida el carbón, o capturar y almacenar las emisiones asociadas a él. Si los países logran eliminar el uso del carbón para 2030 y evitan la explotación de combustibles fósiles no convencionales, como las arenas bituminosas y los hidratos de metano, el mundo podría limitar las emisiones de CO2 futuras a 400 gigatoneladas de carbono.

[Fuente: Centro de Análisis de Información sobre Dióxido de Carbono, Laboratorio Nacional de Oak Ridge.]

Ya están apareciendo otros estudios basados en el enfoque del “carbono total emitido”. En abril se presentaron un par de ellos en el Congreso Internacional sobre Cambio Climático celebrado en Copenhague. Aunque difieren en los detalles, básicamente llegan a conclusiones similares. Allen afirmó que un límite total en las emisiones de carbono, al que llama “compromiso de calentamiento acumulativo”, es una cifra mucho más resoluta que una concentración estabilizada de CO2 en la atmósfera.

El problema con la concentración estabilizada es que antes hay que conocer la respuesta a largo plazo del planeta –su “sensibilidad climática de equilibrio”– para calcular cuánto se calentará el planeta con una determinada concentración. Los cálculos sobre cuál podría ser dicha sensibilidad climática de equilibrio no son fiables, como tampoco, por tanto, las predicciones basadas en ellos. Si nos centramos en las emisiones totales de carbono y no en las concentraciones, no tenemos ese problema, porque presupone que las concentraciones aumentan y, en algún momento, acaban bajando, sin llegar a estabilizarse en ningún nivel particular. Así el clima nunca alcanza el equilibrio y las incertidumbres sobre su respuesta a largo plazo no importan tanto. “Si concebimos un límite para la inyección de carbono –explicó Allen–, no necesitamos conocer la sensibilidad climática, y por tanto todo este debate sobre la respuesta de equilibrio carece de relevancia.”

Aunque los resultados de los estudios pueden parecer desoladores, ofrecen algunos rayos de esperanza. Andrew Weaver, climatólogo modelista de la Universidad de Victoria en Columbia Británica (Canadá), afirma que en los nuevos estudios lo que importa es cuánta contaminación emitimos al cielo, no cuándo lo hacemos. “Esto nos aporta algo de flexibilidad”, explicó. Desde la perspectiva política, la idea de un tope para las emisiones totales “es mucho más sencilla de asimilar” que una concentración meta o, pongamos, una reducción del 20% con respecto a las emisiones de 1990. Un tope es como un presupuesto. Cuando lo agotas, ya no queda más para gastar.

Lamentablemente el mundo se comporta como si pensara que podrá permitirse entrar en números rojos. Y a los investigadores se les acaban las ideas para convencer al mundo de la gravedad del problema del carbono. “Llega un momento en que te llevas las manos a la cabeza. Es muy frustrante”, afirmó Weaver, que rememora una antigua crisis mundial. “Los climatólogos –explicó–, hemos empezado a sentirnos como una panda de Noés, miles de Noés.”