Cambio climático

La criosfera es el hielo del planeta, y cuando aumentan las temperaturas tiende a derretirse. Dejando de lado los impactos en los ecosistemas, el deshielo es relevante desde el punto de vista de la física del cambio climático por tres motivos fundamentales:

(1) Es un indicador indirecto del calentamiento.

(2) Reduce el albedo del planeta, actuando así como realimentación positiva del calentamiento (feedback positivo).

(3) El hielo que está sobre tierra firme contribuye al aumento del nivel del mar (también produce alteraciones en la circulación oceánica y atmosférica, pero de esto no voy a hablar).

Nuestras observaciones del hielo del planeta indican que:

• Los glaciares se están derritiendo de manera generalizada en todo el planeta¹.
• Los grandes mantos de hielo (Antártida y Groenlandia) pierden hielo y esa pérdida se está acelerando².
• El hielo marino global se está reduciendo³. Si bien a este respecto se da la particularidad de que la pérdida se da en el Océano Ártico, mientras que el Océano Antártico está ganando hielo (aunque ligeramente, por eso en neto perdemos hielo marino).
• El permafrost también se está derritiendo⁴.
• Se está reduciendo la cubierta de nieve del hemisferio norte³ (el hemisferio sur no está bien monitorizado).

Aunque la pérdida de hielo es generalizada en todo el planeta y a pesar de que hemos medido el aumento de temperatura directamente con estaciones meteorológicas, satélites, globos sonda, boyas marinas, etc… los escépticos son como los muertos del Sexto Sentido, que sólo ven lo que quieren ver, así que se calzan sus anteojeras y te dicen que el ligerísimo aumento del hielo marino antártico es ¡una prueba fehaciente de que no hay ningún calentamiento global! No es broma: los negacionistas razonan así. ¡Qué más da que las mediciones directas de temperatura indiquen incluso que también ha habido calentamiento en esa región, tanto en el océano como en el aire! Y para muestra, diez botones:

1.

Las estimaciones de extensión del hielo marino basadas en observaciones por satélite muestran un aumento de la cubierta de hielo marino de 1979 a 2004, a pesar de que las observaciones in situ muestran una tendencia preponderante de calentamiento, tanto en la atmósfera como en el océano.

Zhang, J. 2007. Increasing Antarctic Sea Ice under Warming Atmospheric and Oceanic Conditions. Journal of Climate, 1 June 2007, Vol. 20, 10.1175/JCLI4136.1

2.

La tendencia de los 17 años (1982–1998) en la temperatura en superficie muestra un [...] calentamiento de la zona de hielo marino, con cambios moderados sobre los océanos. [...] un patrón espacial con temperaturas más cálidas en la Península Antártica y en los mares periféricos, y temperaturas más frías sobre buena parte de la Antártida oriental.

Kwok, R. and Comiso, J.C. 2002. Spatial patterns of variability in Antarctic surface temperature: Connections to the Southern Hemisphere Annular Mode and the Southern Oscillation. Geophysical Research Letters 29: 10.1029/2002GL015415

3. Algo que por cierto ya sabíamos en 1998:

Para los datos de las estaciones en islas del Océano Antártico, los dos métodos indican tasas de calentamiento de 1,0° y 0,7°C (100 a)^-1

Jacka, T.H. and W.F. Budd, 1998. Detection of temperature and sea ice extent changes in the Antarctic and Southern Ocean, 1949-96. Annals of Glaciology, 27, 553-559

4.

Estos registros de temperatura son sistemáticamente más cálidos que mediciones de temperatura hidrográfica anteriores en la región, sugiriendo que la temperatura del Océano Antártico a profundidad media ha aumentado 0,17°C entre los años 50 y los 80. Este calentamiento es más rápido que el del océano global

Gille, S., 2002. Warming of the Southern Ocean Since the 1950s. Science 15 February 2002, Vol. 295. no. 5558, pp. 1275 – 1277

5.

La notable concordancia entre las observaciones y los últimos modelos climáticos sugiere una influencia humana significativa en las temperaturas del Océano Antártico

Fyfe, J. C. (2006), Southern Ocean warming due to human influence, Geophys. Res. Lett., 33, L19701, doi:10.1029/2006GL027247.

6.

El patrón de reducción de las plataformas de hielo refleja [...] y la fuente parecen ser las corrientes océanicas 0,5ºC más cálidas en promedio

Shepherd, A., D. Wingham, and E. Rignot (2004), Warm ocean is eroding West Antarctic Ice Sheet, Geophys. Res. Lett., 31, L23402, doi:10.1029/2004GL021106.

7.

los 1.000 m. superiores del océano del hemisferio sur se han calentado sustancialmente durante este periodo en todas las profundidades [...] el océano ha ganado calor de la atmósfera durante los últimos 50 a 70 años

Gille, Sarah T., 2008. Decadal-Scale Temperature Trends in the Southern Hemisphere Ocean. Journal of Climate, 15 September 2008

8.

El kilómetro superior del Océano Antártico circumpolar se ha calentado

Mayewski, P. A., et al. (2009), State of the Antarctic and Southern Ocean climate system, Rev. Geophys., 47, RG1003, doi:10.1029/2007RG000231

9.

el estancamiento aparente del nivel de temperaturas hasta 1991 puede interpretarse como un periodo de débil aumento en comparación con la perspicua tendencia de calentamiento de 2,8 mK año⁻¹ de los siguientes 15 años

Zenk, W., and E. Morozov (2007), Decadal warming of the coldest Antarctic Bottom Water flow through the Vema Channel, Geophys. Res. Lett., 34, L14607, doi:10.1029/2007GL030340

10.

En este documento revisamos las evidencias de un calentamiento decadal reciente de estas aguas abisales derivadas de la Antártida en gran parte de los océanos globales

Gregory Johnson 2009. Recent decadal warming and freshening of Antarctic-derived abyssal waters. IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 6 032006

Pero nada, el negacionista tiene un lema: si no llegan a la conclusión que a él le gusta (que es básicamente que todo está bien mientras no le digan lo que tiene que hacer), los estudios son erróneos, están manipulados o forman parte de una conspiración mundial. Y además no necesita demostrar nada, es algo que se presume, igual que en las investigaciones derivadas del falso escándalo del climategate. Sin embargo, los que han decidido vivir en el mundo real y, además, atreverse a entenderlo, se han centrado, lógicamente, en encontrar la explicación a esa aparente contradicción, y esta nota de prensa de la NASA es un excelente resumen⁵.

Para empezar, conviene destacar que los modelos climáticos proyectan una amplificación del calentamiento mucho mayor en el Polo Norte. Esta es la proyección de temperatura por latitudes de los modelos del IPCC 2007 para el año 2080-2099 (promedio), con respecto a la media 1980-1999:

A la izquierda del todo estaría el Polo Sur, en el centro estaría el ecuador y a la derecha del todo el Polo Norte. Como se ve en el gráfico, los propios modelos climáticos ya preveían un calentamiento menor en el hemisferio sur y la Antártida (con respecto al polo norte) (ver también NCAR CCSM3 promediado del ensemble de 9 modelos sobre el escneario A1B). Esto es debido a (1) la inercia térmica del océano (los océanos tienen más capacidad que la tierra para absorber el calor inicial producido por el efecto invernadero, y en el hemisferio sur hay muchísima más superficie oceánica), además (2) las corrientes cálidas se mezclan en la Antártida a mucha mayor profundidad, y (3) la reducción de albedo por derretimiento de la nieve es mayor en el hemisferio norte (dado que hay más superficie terrestre, especialmente cerca del circulo polar, hay mucha más nieve en el norte). Otro factor diferencial es (4) la reducción de albedo por derretimiento del hielo marino; el hielo es un buen aislante, de modo que su desaparición hace que el océano atrape calor cuando recibe radiación solar, pero permite que libere calor cuando no recibe radiación solar. Esto es un inconveniente cuando el hielo desaparece en verano (el océano absorbe calor) y reaparece en invierno (la capa de hielo mantiene el calor oceánico), como sucede en el Polo Norte, porque amplifica el calentamiento.

Efectivamente, esa amplificación se está observando en el Ártico, que es la región del planeta que más se ha calentado (aquí⁶, aquí⁷ oaquí⁸), un calentamiento sin precedentes en al menos los últimos miles de años (aquí⁹ o aquí¹⁰), y cuya causa es antropogénica¹¹. El hielo marino está ya reduciéndose más de lo proyectado por los modelos¹², y el motivo también es antropogénico (aquí¹³ o aquí¹⁴) [aunque en el aumento de temperaturas también han influido aerosoles antropogénicos¹⁵ y en la pérdida de hielo cambios en la circulación atmosférica que también pueden tener origen humano¹⁶]

Por lo expuesto dos párrafos antes, el IPCC ya advertía que “se proyecta que el hielo marino antártico se reduzca más lentamente que en el Ártico” (Cap. 10.3.3.1).

Sin embargo, es justo reconocer que el calentamiento en el conjunto de la Antártida durante el s. XX ha sido menor que el que simulan los modelos climáticos¹⁷. Si bien el calentamiento habido también es antropogénico¹¹ y el propio autor que descubrió la sobrestimación de los modelos también nos decía en su propia nota de prensa que tenemos una explicación razonable de por qué la Antártida se ha calentado menos de lo modelizado. Sabemos que se debe a una intensificación de los vientos circulares (vórtices) que rodean a la Antártida, que actúan como una pantalla impidiendo la llegada del aire cálido a la zona continental interior¹⁷. Por lo visto el culpable puede ser el agujero de la capa de ozono en el polo sur, que, al enfriar la estratosfera (absorber menos radiación) esté intensificando esos vientos^{19, 20}. Puesto que (afortunadamente) se han tomado medidas para que se recupere, aún hay motivos para pensar la Antártida alcanzará el calentamiento proyetado por los modelos a lo largo del s. XXI.

Por otro lado, los modelos también proyectan una reducción del hielo marino Antártico (Fig. 10.13), sin embargo, a pesar del ligero aumento del hielo marino, aún es pronto para valorar si esta proyección falla. Las observaciones aún se encuentran dentro de los márgenes de incertidumbre. Como decía antes, esta nota de prensa de la NASA⁵resume las tres teorías que han pretendido explicarlo, de las cuales la primera es la que más peso ha tenido:

(1) La destrucción del ozono estratosférico ha enfriado la estratosfera  (Gillet 2003¹⁸). Esto refuerza los vientos ciclónicos que rodean el continente antártico (Thompson 2002¹⁷). El viento empuja el hielo hacia el exterior, creando áreas de agua abierta llamadas polynyas. Más polynyas generan más hielo marino (Turner 2009²¹).

(2) La desalinización del agua superficial derivada de mayor precipitación y de más hielo nuevo, de modo que aumenta la diferencia de densidad con la capa profunda más cálida (mayor estratificación) y eso reduce la convección de aguas cálidas hacia la superficie, por lo que hay menos deshielo (Zhang 2007²²).

(3) La mayor precipitación también hace que esa nieve en muchos casos acabe convirtiéndose en hielo marino²³ (mecanismo que, por cierto, ya fue anticipado en 1992²⁴).

Por último, conviene saber que según los atlas cartográficos de la época, el hielo marino antártico ocupaba una extensión mucho mayor a mediados de siglo. Puedes ver la reconstrucción del HadISST del hielo marino tanto en el Ártico como en el Antártico, o mirar aquí²⁵, aquí²⁶ oaquí²⁷.

Información muy gráfica aquí.

[Actualización 15/06/2011: publicado el informe de evaluación del Arctic Monitoring and Assessment Program, comentado aquí]

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2. Velicogna, I. (2009), Increasing rates of ice mass loss from the Greenland and Antarctic ice sheets revealed by GRACE, Geophys. Res. Lett., 36, L19503, doi:10.1029/2009GL040222
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4. Christensen, T. R., T. Johansson, H. J. Åkerman, M. Mastepanov, N. Malmer, T. Friborg, P. Crill, and B. H. Svensson (2004), Thawing sub-arctic permafrost: Effects on vegetation and methane emissions, Geophys. Res. Lett., 31, L04501, doi:10.1029/2003GL018680
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