Cambio climático

Hace poco encontré esta duda planteada en un blog. Me pareció una pregunta sincera y humilde. No parecía el típico negacionista creyéndose que su ignorancia tiene la virtud de demostrar cosas. Me explico:

Verdadero escéptico: no entiendo nada. Dicen que cuando se calienta el océano, libera CO2, sin embargo ahora se está calentando y dicen que está absorbiendo CO2.
*La clave es que el verdadero escéptico es consciente de que no es ningún experto en el tema y que cualquier aparente contradicción que se le pueda ocurrir a él, seguramente tenga una explicación que se le escapa y que algún experto podría explicarle. 

Negacionista: me parece estoy absolutamente seguro de que es incompatible que cuando el océano se calienta a veces libere CO2 y a veces lo absorba. Por tanto todo eso del calentamiento global es una patraña.
*Son dos errores típicos. El primero es el efecto Dunning-Kruger, que viene a decir que el negacionista no es consciente de su propia incompetencia. El segundo no es más que una manifestación de esa incompetencia: incluso aunque su premisa fuera cierta (que fuera incompatible), no es capaz de delimitar el alcance e implicaciones de la premisa, y lo que hace es extralimitarlo hasta el infinito.

Lógicamente, el hecho de que en el pasado el CO2 haya actuado como un feedback que realimenta el calentamiento y actualmente no lo esté haciendo, tiene una explicación. Incluso sin tener ni idea del tema, uno puede saber por dónde van los tiros si se para a pensar en cuál era la diferencia entre esos eventos pasados y el actual: en aquellos eventos pasados el ser humano no estaba quemando combustibles fósiles y añadiendo así al ciclo del carbono nuevas cantidades ingentes de CO2 extra por el lado de la atmósfera. La explicación concreta es que el calentamiento disminuye la proporción relativa de CO2 que cabe en el océano, pero si aumentas la cantidad absoluta total de CO2 añadiendo a la atmósfera, el océano puede tener que absorber para recuperar el equilibrio aunque la proporción sea menor.

Vamos a poner un ejemplo práctico para que se vea mejor (puedes pinchar sobre la imagen para verla más grande):

El cuadro relevante es el de abajo a la derecha, que representa la situación actual, pero para entenderlo bien, vamos a desglosar primero por separado el efecto del calentamiento, y el efecto de añadir CO2 en la atmósfera.

Vamos a partir de una situación inicial (descrita en la primera fila) en la que hay un total de 300 moléculas de CO2 [como indica la primera celda], y, a esa temperatura inicial, la relación de equilibrio entre atmósfera y océano es de 1:2 [segunda celda]. Es decir, por cada molécula de CO2 en la atmósfera, en el océano “caben” 2 (el doble). Puesto que tenemos 300 moléculas, el equilibrio inicial 1:2 las distribuye con 100 en la atmósfera y 200 en el agua [tercera y última celda] (el océano y la atmósfera intercambian moléculas constantemente, pero manteniendo el equilibrio).

Ahora vamos a introducir una perturbación para ver cómo reacciona el sistema. Concretamente vamos a representar un típico cambio climático del pasado distante en el que, si bien la cantidad total de CO2 en el ciclo del carbono no va a aumentar (seguimos teniendo un total de 300 moléculas de CO2 [primera celda]), sin embargo el calentamiento de los océanos (provocado, p.ej. por un aumento de la actividad solar), hace que el CO2 se disuelva peor en el océano (se satura más pronto), de modo que la relación de equilibrio atmósfera-océano pasa de 1:2 a 1:1 [segunda celda], por poner un ejemplo un poco burro. Ahora por cada molécula en el aire, ya sólo cabe 1 molécula en el agua (la misma cantidad en ambas reservas). Puesto que tenemos un total de 300 moléculas, el equilibrio 1:1 se dará con 150 moléculas en la atmósfera y 150 en el aire. Puesto que [tercera y última celda] partimos de una situación inicial con 200 moléculas en el agua y 100 en la atmósfera, 50 moléculas del agua tendrán que pasar al aire para recuperar el equilibrio:

Agua: 200 – 50 = 150
Aire: 100 + 150 = 150

Puesto que 50 moléculas han pasado de los océanos al aire, los océanos han liberado CO2 a la atmosfera. Y la causa ha sido una menor disolución debido a un calentamiento. Es decir, la misma cantidad de CO2 se distribuye en otra proporción entre las dos reservas: atmósfera y océano.

Bien. Una vez familiarizados con el efecto del calentamiento, vamos a introducir dos perturbaciones: el mismo calentamiento que antes, pero además vamos a desenterrar combustibles fósiles y vamos a quemarlos para añadir más CO2 extra al total. Puesto que lo quemamos, este CO2 extra entra por la atmósfera. Vamos a inyectarle a la atmósfera, por ejemplo, 200 moléculas más de CO2, de modo que ahora tendremos un total en todo el sistema en su conjunto de 500 moléculas (las 300 que había antes de manera “natural” + las 200 que hemos añadido en la atmósfera quemando gasolina) [primera celda]. Al mismo tiempo vamos a aumentar la temperatura, cuyo efecto, como hemos visto antes es que la disolución inicial 1:2 disminuye en el océano y pasa a ser 1:1 [segunda celda] (ya no cabe el doble en el océano que en la atmósfera, sino que debe haber lo mismo en ambas reservas. El proceso de ajuste lo tenemos representado en la tercera y última celda (abajo a la derecha):

Partimos de una situación inicial con 300 moléculas a una temperatura con proporción 1:2 que distribuye esas moléculas con 100 en la atmósfera y 200 en el océano [primera subcelda]. En la siguiente subcelda aumenta la temperatura (la relación pasa a 1:1), pero al mismo tiempo metemos 200 moléculas extra en la atmósfera, de modo que tenemos 300 en la atmósfera (100+200) y las 200 iniciales disueltas en el océano. Puesto que el equilibrio ahora es 1:1 (cabe lo mismo en el océano que en la atmósfera), y tenemos 300 en el aire y 200 en el océano, para recuperar ese equilibrio 1:1, 50 moléculas de la atmósfera tendrán que pasar al océano [segunda celda], de modo que se alcance un equilibrio final 1:1, en el que las 500 moléculas totales estén repartidas por igual entre la atmósfera y el océano: 250 y 250.

Como vemos, el efecto conjunto de disminuir la capacidad de disolución del océano y aumentar la cantidad de CO2 en la atmósfera, ha sido que los océanos han absorbido 50 moléculas del CO2 que hemos emitido quemando combustibles fósiles, porque, aunque en el océano cabe menos en proporción a lo que tiene la atmósfera, la atmósfera ahora tiene mucho más CO2, de modo que aún así tendrá que absorber CO2 para equilibrarse. Esto nos muestra que el océano está mitigando el calentamiento global, al chuparse parte del CO2 que hemos emitido (el océano está actuando como una realimentación negativa, conteniendo parte del calentamiento que se hubiera producido de no existir este efecto). El problema es que el océano tiene un límite y se espera que se vaya saturando, de modo que deje de absorber parte del CO2 que estamos metiéndole a la atmósfera. Actualmente hay indicios de que se está reduciendo la cantidad de CO2 que absorben, pero la tendencia no es aún estadísticamente significativa. Por supuesto los científicos tienen en cuenta todo esto (y muchas más cosas).

Alguno se preguntará si este CO2 que le estamos inyectando al océano no será perjudicial allí abajo. La respuesta la tiene en el artículo sobre los impactos de la acidificación oceánica.

Otra pregunta interesante que planteaba la misma persona en el mismo blog a raíz del efecto paleoclimático del CO2 como feedback o realimentación, fue esta:

“Yo es que siempre me hago un lío…a ver, pongamos que aumenta la temperatura del planeta por la causa que sea. Como comsecuencia aumenta el CO2, porque se libera del océano. El CO2 liberado aumenta la temperatura…Cómo se para ésto? Cómo se paró en las pasadas ocasiones? Fué el Sol que se enfrió? Pues vaya coincidencia!”

Esa duda es inherente al propio concepto de feedbacks o realimentaciones, independientemente de cuál sea el concreto feedback o realimentación. Si por algún casual estás familiarizado con los modelos macroeconómicos, lo que sucede con las temperaturas y los feedbacks es lo mismo que sucede con el multiplicador bancario del mercado del dinero: siempre que el feedback multiplique por menos de 1, tiende a reducirse hasta alcanzar un nuevo equilibrio. Por ejemplo, supón que si caliento la atmósfera 1ºC, se produce un feedback (p.ej. liberación de CO2 de los océanos) que calienta otros 0,5ºC (la mitad). Bien, estos 0,5ºC extra producirán más liberación de CO2, pero esta vez sólo 0,25 ºC más, estos a su vez tan solo 0,17ºC más. Así se va reduciendo la aportación hasta que se alcanza un nuevo equilibrio. Esto es exactamente lo que sucede en el planeta Tierra: los feedbacks multiplican por menos de 1, de modo que, a priori, no hay que temer un proceso de reacción sostenida de calentamiento continuado imposible de detener (runaway feedback). El problema sin embargo es que el calentamiento continúa con inercia durante unas décadas desde que se toman medidas serias de mitigación (p.ej. interrupción completa de todas nuestras emisiones), y después no hay vuelta atrás durante siglos, y en el caso del nivel del mar la estabilización no es tan sencilla; continúa subiendo durante siglos^{1, 2, 3}. Por eso no se puede esperar a ver los perjuicios para tomar medidas. Las medidas, o se toman anticipadamente (hoy) o es demasiado tarde.