Arrhenius y el calentamiento global
Estos ultimos días ando algo (bastante) entretenido con el asunto del nuevo Informe de Evaluación o Assessment Report (AR) del Panel Internacional del Cambio Climático (IPCC). Es el sexto de una serie que empezó en 1990 y por eso este último se denota como IPCC AR6. Es un tema que sigo regularmente desde hace mas de diez años, aunque me cuesta lo mío leerme estos informes. El que se publicó el pasado lunes 9 de agosto, al igual que los anteriores, emplea una terminología que es solo para iniciados, una condición que este vuestro Búho no tiene. Aún y así, entre lo que he ido entresacando de los diversos capítulos del informe que me resultan más accesibles (tiene 1400 páginas) y los múltiples comentarios que surgen cada día en los medios y RRSS (generalmente en términos apocalípticos), mi carpeta bautizada como IPCC AR6 se está llenando a ritmo vertiginoso. Y al hilo de este trajín, me voy a permitir contaros una historia sobre el calentamiento global antropogénico (debido a los humanos) que me es relativamente próxima, dada mi formación como químico.
Svante August Arrhenius (1859-1927) es para muchos de los que nos hemos dedicado a enseñar esa parte de la Química denominada Química Física, uno de los padres de dicha especialidad. Para aquellos que tengáis un cierto grado de conocimiento de formación en Química os sonará, o eso espero, la ley de Arrhenius que expresa la dependencia con la temperatura de la velocidad de las reacciones químicas. O quizás hayáis oído hablar de él al estudiar las disoluciones en agua de los electrolitos (ácidos, bases y sales), cuyos fundamentos introdujo y por lo que se llevó el Nobel en Química en 1906.
Pero, en tiempos de Arrhenius, los científicos disparaban a todo lo que se moviera. Y a Arrhenius le interesó investigar algo que ya se sabía en su tiempo, gracias a nuevos avances sobre todo en Geología pero también en Biología, Física o Química. Avances que indicaban que la Tierra del pasado había sufrido largos períodos en los que había estado más fría (glaciaciones) y períodos más calientes entre esas glaciaciones. En su época se creía que esas variaciones pudieran deberse a cosas como la variable posición de la Tierra con respecto al sol. O a que éste emitiera menos energía. Arrhenius conocía también que otros eminentes científicos que le precedieron, como Fourier o Tyndall, ya habían dado pistas de que la Tierra se podía calentar como consecuencia de un aumento de la concentración de CO2 en la atmósfera, uno de los gases que atrapa la radiación infrarroja que emite el globo terráqueo. Algunos ya especulaban entonces que dicho aumento podía provenir de la quema de combustibles fósiles como consecuencia de la incipiente industrialización que se daba en su tiempo.
Sin más armas que lápiz, papel, paciencia y su prodigiosa mente, Arrhenius se embarcó en un tedioso trabajo que le llevó meses de cálculo y que, finalmente, cristalizó en la publicación en abril de 1896 de un artículo cuyo título veis junto a su foto en la figura que ilustra esta entrada. Entre otras cosas, Arrhenius calculó en ese trabajo la variación de temperatura que se produciría en la Tierra si la concentración de CO2 fuera más baja o más alta que la que se daba en su tiempo, unas 280 partes por millón (ppm) o, lo que es igual, un 0.028% de la atmósfera. Estimó así (Tabla VII, página 266 del artículo) que si la concentración se rebajaba a un 67% de la existente en su tiempo, la temperatura tendría que bajar en unos 3ºC. Por el contrario si la concentración de CO2 se duplicaba o triplicaba, la temperatura tendría que subir unos 5-6 grados en el primer caso y de 7.5 a 9.5 grados en el segundo.
El resultado más relevante de esos cálculos y que tiene que ver con lo que hoy se maneja en informes como los del IPCC, es el del aumento de temperatura de la Tierra cuando la concentración de CO2 de la época preindustrial (las 280 ppm ya mencionadas) se duplique en algún punto del próximo futuro. Es lo que en esos informes se conoce como sensibilidad climática en el equilibrio. Es decir, en esos informes se presta especial atención al incremento de temperatura que se produciría en la Tierra cuando la concentración de CO2 alcance las 560 ppm (2x280). La concentración actual de CO2 en la atmósfera es de unas 417 ppm y, al ritmo actual de crecimiento, la cifra de 560 ppm podría alcanzarse alrededor de los años setenta de este siglo.
Pero está claro que mientras no evaluemos con precisión cuánto vale la sensibilidad climática, no podremos saber cuánto caliente estará la Tierra en esos años setenta. Si hiciéramos caso, por ejemplo, a los cálculos de Arrhenius, la Tierra tendría que calentarse entre 5 y 6 grados centígrados con respecto a la temperatura media de su tiempo. Años más tarde (1938), otro adelantado en relacionar CO2 en el calentamiento global, Guy Stewart Callendar (1898-1964), rehizo los cálculos del efecto del CO2 en la temperatura global. Además, empezó a acumular datos de las estaciones meteorológicas existentes (casi todas en el Hemisferio Norte) para estimar así una temperatura global de la Tierra. Trataba de averiguar si ya era evidente el efecto del CO2 en el calentamiento global que ya se observaba. Sus conclusiones establecieron que, como consecuencia de doblar la cantidad de CO2 existente en el aire, la temperatura aumentaría en unos 1.7ºC. Ni Arrhenius ni Callendar (especialmente el primero por ser sueco) consideraban que un posible calentamiento de la Tierra nos iba a venir mal. Por temperaturas más agradables y porque, además, se podría incrementar la producción de cultivos, no en vano el CO2 es fundamental (junto con la luz) en el proceso de fotosíntesis, el que hace que las plantas crezcan.
Pero desde los primeros cálculos de Arrhenius y Callendar, la sensibilidad climática ha demostrado ser un parámetro muy esquivo para los científicos que modelan el clima. A pesar de los increíbles avances en los medios y métodos de cálculo que se han ido desarrollando desde entonces y las ingentes cantidades de dinero empleadas en proyectos de este tipo, la sensibilidad climática en equilibrio en el anterior informe del IPCC (AR5, del año 2013), tras casi cuatro décadas de modelado, se estimaba muy probablemente (very likely en la jerga IPCC) en la horquilla entre 1 y 6 grados centígrados, siendo probable (likely) que estuviera entre 1.5 y 4.5 grados centígrados. Así que ni Arrhenius ni Callendar (uno por arriba y el otro por abajo) andaban muy equivocados, a pesar de la escasez de sus medios.
Uno podría preguntarse si los trabajos revisados para la elaboración del AR6 dan como conclusión que esa horquilla se ha ido estrechando. Pues parece que sí, al menos según Carbonbrief, una web radicada en Inglaterra y tenida como una de las más importantes sobre la ciencia y la política del cambio climático. Tras la publicación del IPCC AR6, la web tiene abierta una página con preguntas y respuestas relevantes (FQAs) sobre los resultados del mencionado AR6. Y, entre ellas, hay una pregunta que dice textualmente: ¿Cómo han cambiado las estimaciones de la sensibilidad climática desde el AR5 2013?. Pues bien, según la respuesta de Carbonbrief a esa pregunta "uno de los avances más significativos en el AR6 ha sido estrechar el intervalo para la sensibilidad climática en el equilibrio, permitiendo así proyecciones más fiables de cara al futuro calentamiento". Para explicarnos, un poco más abajo, que el citado estrechamiento pasa ahora (very likely) a una horquilla entre 2 y 5 donde antes era entre 1 y 6. Y a una entre 2.5-4.0 (likely) donde antes era entre 1.5 y 4.5.
Ciertamente algo hemos avanzado pero Arrhenius y Callendar siguen estando desde hace 150 y 83 años, respectivamente, casi dentro de la nueva y más sofisticada horquilla.
Svante August Arrhenius (1859-1927) es para muchos de los que nos hemos dedicado a enseñar esa parte de la Química denominada Química Física, uno de los padres de dicha especialidad. Para aquellos que tengáis un cierto grado de conocimiento de formación en Química os sonará, o eso espero, la ley de Arrhenius que expresa la dependencia con la temperatura de la velocidad de las reacciones químicas. O quizás hayáis oído hablar de él al estudiar las disoluciones en agua de los electrolitos (ácidos, bases y sales), cuyos fundamentos introdujo y por lo que se llevó el Nobel en Química en 1906.
Pero, en tiempos de Arrhenius, los científicos disparaban a todo lo que se moviera. Y a Arrhenius le interesó investigar algo que ya se sabía en su tiempo, gracias a nuevos avances sobre todo en Geología pero también en Biología, Física o Química. Avances que indicaban que la Tierra del pasado había sufrido largos períodos en los que había estado más fría (glaciaciones) y períodos más calientes entre esas glaciaciones. En su época se creía que esas variaciones pudieran deberse a cosas como la variable posición de la Tierra con respecto al sol. O a que éste emitiera menos energía. Arrhenius conocía también que otros eminentes científicos que le precedieron, como Fourier o Tyndall, ya habían dado pistas de que la Tierra se podía calentar como consecuencia de un aumento de la concentración de CO2 en la atmósfera, uno de los gases que atrapa la radiación infrarroja que emite el globo terráqueo. Algunos ya especulaban entonces que dicho aumento podía provenir de la quema de combustibles fósiles como consecuencia de la incipiente industrialización que se daba en su tiempo.
Sin más armas que lápiz, papel, paciencia y su prodigiosa mente, Arrhenius se embarcó en un tedioso trabajo que le llevó meses de cálculo y que, finalmente, cristalizó en la publicación en abril de 1896 de un artículo cuyo título veis junto a su foto en la figura que ilustra esta entrada. Entre otras cosas, Arrhenius calculó en ese trabajo la variación de temperatura que se produciría en la Tierra si la concentración de CO2 fuera más baja o más alta que la que se daba en su tiempo, unas 280 partes por millón (ppm) o, lo que es igual, un 0.028% de la atmósfera. Estimó así (Tabla VII, página 266 del artículo) que si la concentración se rebajaba a un 67% de la existente en su tiempo, la temperatura tendría que bajar en unos 3ºC. Por el contrario si la concentración de CO2 se duplicaba o triplicaba, la temperatura tendría que subir unos 5-6 grados en el primer caso y de 7.5 a 9.5 grados en el segundo.
El resultado más relevante de esos cálculos y que tiene que ver con lo que hoy se maneja en informes como los del IPCC, es el del aumento de temperatura de la Tierra cuando la concentración de CO2 de la época preindustrial (las 280 ppm ya mencionadas) se duplique en algún punto del próximo futuro. Es lo que en esos informes se conoce como sensibilidad climática en el equilibrio. Es decir, en esos informes se presta especial atención al incremento de temperatura que se produciría en la Tierra cuando la concentración de CO2 alcance las 560 ppm (2x280). La concentración actual de CO2 en la atmósfera es de unas 417 ppm y, al ritmo actual de crecimiento, la cifra de 560 ppm podría alcanzarse alrededor de los años setenta de este siglo.
Pero está claro que mientras no evaluemos con precisión cuánto vale la sensibilidad climática, no podremos saber cuánto caliente estará la Tierra en esos años setenta. Si hiciéramos caso, por ejemplo, a los cálculos de Arrhenius, la Tierra tendría que calentarse entre 5 y 6 grados centígrados con respecto a la temperatura media de su tiempo. Años más tarde (1938), otro adelantado en relacionar CO2 en el calentamiento global, Guy Stewart Callendar (1898-1964), rehizo los cálculos del efecto del CO2 en la temperatura global. Además, empezó a acumular datos de las estaciones meteorológicas existentes (casi todas en el Hemisferio Norte) para estimar así una temperatura global de la Tierra. Trataba de averiguar si ya era evidente el efecto del CO2 en el calentamiento global que ya se observaba. Sus conclusiones establecieron que, como consecuencia de doblar la cantidad de CO2 existente en el aire, la temperatura aumentaría en unos 1.7ºC. Ni Arrhenius ni Callendar (especialmente el primero por ser sueco) consideraban que un posible calentamiento de la Tierra nos iba a venir mal. Por temperaturas más agradables y porque, además, se podría incrementar la producción de cultivos, no en vano el CO2 es fundamental (junto con la luz) en el proceso de fotosíntesis, el que hace que las plantas crezcan.
Pero desde los primeros cálculos de Arrhenius y Callendar, la sensibilidad climática ha demostrado ser un parámetro muy esquivo para los científicos que modelan el clima. A pesar de los increíbles avances en los medios y métodos de cálculo que se han ido desarrollando desde entonces y las ingentes cantidades de dinero empleadas en proyectos de este tipo, la sensibilidad climática en equilibrio en el anterior informe del IPCC (AR5, del año 2013), tras casi cuatro décadas de modelado, se estimaba muy probablemente (very likely en la jerga IPCC) en la horquilla entre 1 y 6 grados centígrados, siendo probable (likely) que estuviera entre 1.5 y 4.5 grados centígrados. Así que ni Arrhenius ni Callendar (uno por arriba y el otro por abajo) andaban muy equivocados, a pesar de la escasez de sus medios.
Uno podría preguntarse si los trabajos revisados para la elaboración del AR6 dan como conclusión que esa horquilla se ha ido estrechando. Pues parece que sí, al menos según Carbonbrief, una web radicada en Inglaterra y tenida como una de las más importantes sobre la ciencia y la política del cambio climático. Tras la publicación del IPCC AR6, la web tiene abierta una página con preguntas y respuestas relevantes (FQAs) sobre los resultados del mencionado AR6. Y, entre ellas, hay una pregunta que dice textualmente: ¿Cómo han cambiado las estimaciones de la sensibilidad climática desde el AR5 2013?. Pues bien, según la respuesta de Carbonbrief a esa pregunta "uno de los avances más significativos en el AR6 ha sido estrechar el intervalo para la sensibilidad climática en el equilibrio, permitiendo así proyecciones más fiables de cara al futuro calentamiento". Para explicarnos, un poco más abajo, que el citado estrechamiento pasa ahora (very likely) a una horquilla entre 2 y 5 donde antes era entre 1 y 6. Y a una entre 2.5-4.0 (likely) donde antes era entre 1.5 y 4.5.
Ciertamente algo hemos avanzado pero Arrhenius y Callendar siguen estando desde hace 150 y 83 años, respectivamente, casi dentro de la nueva y más sofisticada horquilla.
