El cambio climático y los modelos de simulación por ordenador

Hay una cosa que no me gusta de algunos artículos que hablan sobre el cambio climático, la tranquilidad con la que describen lo que pasará en el próximo siglo. Acabo de leer un artículo en Nature que presenta una figura que predice las pérdidas de hielo (en billones de kilogramos (Gt) por año) en una cierta región de la Antártida (la costa del Mar de Weddell mostrada en la figura de abajo) desde el año 1860 hasta el 2200. Has leído bien, predicen lo que pasará dentro de 190 años. ¿Cómo evolucionará el clima global de la Tierra en los próximos dos siglos? ¿Cómo evolucionarán las corrientes oceánicas circumpolares? Por muy buenos que sean los modelos numéricos del clima global (en este artículo se ha usado HadCM3), que no lo son, extrapolar sus resultados durante dos siglos me parece excesivo. En mi opinión, estos resultados lo único que hacen es alimentar con argumentos fáciles a los escépticos del cambio climático; los expertos deberían evitar este tipo de figuras tan exageradas, especialmente, en revistas tan leídas como Nature. La figura está extraída del artículo de Hartmut H. Hellmer, Frank Kauker, Ralph Timmermann, Jürgen Determann & Jamie Rae, “Twenty-first-century warming of a large Antarctic ice-shelf cavity by a redirected coastal current,” Nature 485: 225–228, 10 May 2012. Ver también Angelika Humbert, “Cryospheric science: Vulnerable ice in the Weddell Sea,” Nature Geoscience, Published online 09 May 2012.

La simulación numérica de la evolución del clima global durante el siglo XXI requiere el uso de los supercomputadores más poderosos del mundo. Los modelos numéricos más avanzados del clima global que acoplan el comportamiento de la atmósfera, los océanos y los casquetes de hielo trabajan dividiendo la Tierra en regiones de unos 100 km² (en los modelos de regiones más pequeñas se reduce este número a entre 10 y 20 km²); bajar a una resolución de unos 5 km² (que requiere una potencia de cómputo unas 160 mil veces mayor que la actual) no estará disponible en los próximos 5 años. El mayor problema de estos modelos son el gran número de fuentes de incertidumbre; por ejemplo, el efecto de la polución en la dinámica de las nubes se está empezando a incluir desde hace solo unos meses, como nos recuerda Jeff Tollefson, “Climate forecasting: A break in the clouds,” Nature 485: 164–166, 10 May 2012; ¿cómo predecir el efecto del vulcanismo en el presente siglo?

El cambio climático es una realidad demostrada científicamente, pero predecir cuál será su efecto en el año 2100 (no digamos ya en el 2200) es prácticamente imposible. ¿Aumentará la temperatura global 1 ºC o 2 ºC o incluso 4 ºC? La realidad es que nadie lo sabe con certeza. Lo mejor que podemos hacer en la actualidad es estudiar un gran número de modelos diferentes y comparar sus predicciones entre sí.

13 Comentarios

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Blas

Hola,

Creo que la clave está en no interpretar los resultados de estas simulaciones como predicciones, porque no lo son. Aún nos queda mucho por entender sobre el funcionamiento del clima, pero sabemos que está cambiando rápidamente y necesitamos investigar para desarrollar las herramientas necesarias para conocer la magnitud de ese cambio. Las simulaciones climáticas son las herramientas que tenemos actualmente, y estas publicaciones día sí y día también sobre el tema son los indicadores de que se está avanzando en este campo. Aún queda mucho para que una simulación climática a largo plazo pueda parecerse a un pronóstico o predicción, pero mientras, los investigadores que trabajan en este área tienen que publicar sus resultados (interpretándolos con cautela, eso sí), para que otros puedan aprender de sus aciertos y errores. Un abrazo y gracias por el post, muy interesante!

PD: Aquí dejo dos enlaces sobre el tema, que son antiguos (2009), pero amplían información (uno es propio, perdón por el autobombo):
“Exageran demasiado” (del blog “¿Dónde hay Matemáticas?”): http://ciencimat.wordpress.com/2009/...-demasiado/
“¿Cómo se generan los modelos de Cambio Climático?” (del blog “SIGuiendo el Cambio Global”): http://siguiendoelcambio.blogspot.co...cambio.html

Antonio Altamira Asis

Hola Blas, yo soy uno de esos “escépticos” que creen que el cambio climático antropogénico causado por las emisiones de CO2 a la atmósfera es un bulo acientífico basado en un informe del IPCC que contiene errores metodológicos graves.
El propio IPCC reconoce en ar4_wg1_ch1, p.113 que: “con el desarrollo de capacidades computacionales, los modelos simples no han desaparecido; al contrario se les otorga un énfasis mayor mediante el concepto de ‘jerarquía de modelos’ “.
Blas, ya nos has aclarado que los resultados de esas simulaciones (que acoplan el comportamiento de la atmósfera, los océanos y los casquetes de hielo) no se pueden interpretar como predicciones. Pero tú, que pareces conocer en profundidad la metodología empleada por el IPCC, ¿estimas que la validación de proporcionan ciertos modelos climáticos a aquel cambio climático antropogénico (causado por las emisiones de CO2 a la atmósfera) implican una realidad demostrada científicamente?.
Saludos,
Antonio.

Blas

Hola Antonio, yo no puedo considerarme un experto en la materia, así que cualquier cosa que yo diga al respecto deberías tomarla con cautela. En este asunto hay tres componentes bien diferenciados.

1 – En primer lugar están los datos temperatura tomados durante los últimos 150 años, con termómetros en muchos observatorios y estaciones meteorológicas a lo largo del mundo. Los mejores registros los tenemos desde hace unos 150 años hasta la actualidad. Estos datos sí nos dicen que las temperaturas se están incrementando, con tendencias que son diferentes en distintos lugares de la tierra. Y no solo se habla de temperaturas medias. Yo he trabajado con datos de serie larga de un observatorio de alta montaña, y la tendencia al incremento de las temperaturas medias máximas de verano es mayor que la de las temperaturas medias mínimas. Esto entra en el campo de las “realidades demostradas científicamente”. Estos datos pueden interpretarse como se quiera, pero el incremento está ahí.

2 – En segundo lugar están los datos de temperatura del pasado obtenido mediante “proxies” (dendrocronología, sedimentos, cores de hielo, etc). Estos datos, que tienen márgenes de incertidumbre mucho más amplios que los anteriores, nos muestran que la velocidad del incremento de temperatura en el último siglo es la mayor que se puede encontrar en los últimos 2000 años. Esto también son datos empíricos, que pueden ser discutibles (como todo en la ciencia) desde una perspectiva metodológica. De estos datos hemos aprendido que la concentración de gases con potencial efecto invernadero están correlacionadas con la temperatura.

Antes de llegar al tercer punto, tengo que decir que resulta sencillamente imposible manipular todos los datos de los dos puntos anteriores. Estamos hablando de observatorios meteorológicos situados en todo el mundo, controlados por distintas administraciones, distintas universidades, aeropuertos, etc. Estamos hablando de muchísimos grupos de investigación de todo el mundo recogiendo cores de hielo, muestras de dendrocronología o muestras de sedimentos en todo el mundo. Llegados aquí, ambos grupos de datos dicen que la temperatura está subiendo. Es cierto que lo ha hecho otras veces, subir para luego bajar, o lo contrario, y seguirá fluctuando los próximos milenios, cuando no estemos aquí para verlo. La dinámica de fluctuación de la temperatura no se conoce del todo, y es por eso que se trabaja tanto en el ámbito de los proxies, cuyos resultados pueden relacionarse con erupciones volcánicas, cambios en la intensidad de la radiación solar, o cambios de índole astronómica, relativos a la posición y el movimiento de la tierra.

3 – En tercer lugar están las simulaciones climáticas, en la que los investigadores de la dinámica climática tratan de aplicar lo aprendido especialmente en el punto 2 para diseñar modelos que representen el comportamiento potencial del clima en el tiempo ante distintas situaciones (por ejemplo, distintas concentraciones de gases atmosféricos). No me voy a alargar más en este punto, que ya está convenientemente desarrollado en la entrada de este blog y en las entradas que enlacé. Solo decir que por ahora estas simulaciones se consideran indicadores groseros de tendencia del clima, asumiendo que aún nos queda MUCHO por saber sobre como funciona.

Y ahora, creo que viene mi intento de responder a tu pregunta, pero siempre partiendo de esta base: los datos nos dicen que el clima está cambiando más rápido de lo que lo ha hecho anteriormente. A partir de aquí, las evaluaciones del IPCC se basan en lo que sabemos de los efectos del clima durante el tiempo pasado (punto 2), de la tendencia actual de las temperaturas (punto 1), y de las posibles tendencias del sistema en el futuro (punto 3). Sobre si es el hombre o no el causante, no existe una prueba directa, porque no se puede manipular el sistema para comprobarlo (este experimento consistiría en tener 10 tierras, 5 de ellas con el hombre emitiendo gases de efecto invernadero a toda pastilla, y 5 sin emisiones, pon que 200 años, para comparar los resultados). Pero teniendo en cuenta las posibles implicaciones que puede tener el cambio del clima para el hombre (subida del nivel del mar, desplazamiento de los desiertos, incremento en la frecuencia e intensidad de las holas de calor, sequías, etc…), considerando que la actividad industrial y de transporte del hombre está alcanzando cotas sin precedentes año tras año y las emisiones de distintos gases no dejan de incrementarse, se hace necesario aplicar lo que se denomina “principio de precaución”. Como no conocemos del todo la influencia que tenemos sobre el clima, pero sabemos que somos “sospechosos” de tener alguna, ¿por qué no limitamos nuestro efecto sobre el sistema para tratar de disminuir la magnitud de sus consecuencias en el futuro?. Si a pesar de eso, la temperatura sigue subiendo, los nietos de nuestros nietos no podrán decir que no lo intentamos. Este principio de precaución no se ha usado nunca, y esto ha dado lugar a muchas desgracias humanas y ambientales.

Para mi el debate de si la culpa la tiene el hombre o no, no tiene sentido. El cambio del clima está pasando (más o menos rápido, más o menos intenso, da igual), y sus consecuencias a largo plazo son prácticamente impredecibles, pero todas nos llevan a escenarios muy distintos al actual. Creo (esto ya no es ciencia) que tenemos la obligación moral con las generaciones venideras de hacer lo posible por preservarlo en el mejor estado posible.

Un abrazo, y gracias por plantear la cuestión.

Blas

Antonio Altamira Asis

Hola Blas, agradezco tu contestación. De hecho en ella demuestras que el cambio climático antropogénico es un bulo acientífico:
1.- Acepto las medidas (entre 1955 y 2005) revelan un incremento de la temperatura global terrestre en 0.7ºC.
2.- Acepto que, en los últimos 20000 millones de años, los datos de la temperatura global terrestre se han correlacionado con la concentración de gases con potencial efecto invernadero; PERO no acepto que un incremento en la concentración de gases de efecto invernadero cause necesariamente un incremento en la temperatura global terrestre.
3.- No se sabe si el hombre es el causante del incremento de la temperatura terrestre. Y todos los modelos climáticos sólo sirven para reafirmar un mito político creado desde el IPCC, Al Gore, etc.
Sobre si este bulo ha de ser tomado en consideración por cuestiones morales o políticas … habría mucho de lo que hablar. Canadá ya se ha salido del mercadeo de emisiones de CO2. La Unión Europea sigue en él. Cada cual que haga lo que quiera. Si la mayoría de la ciudadanía europea acepta participar en este mercadeo, no me queda otra que aguantarme. Pero yo no lo acepto precisamente por el mismo “argumento” que tú esgrimes: por nuestros nietos y los nietos de nuestros nietos. Para que ellos vivan en sociedades más libres y menos influenciadas por los mitos.
Saludos,
Antonio.

Fer137Fer137

“tengo que decir que resulta sencillamente imposible manipular todos los datos de los dos puntos anteriores.”

Todos no, pero ten por ejemplo en cuenta el sesgo consciente o inconsciente que puede haber a favor del alarmismo: La financiación de los que hacen los estudios depende de ello.

“se hace necesario aplicar lo que se denomina “principio de precaución”. Como no conocemos del todo la influencia que tenemos sobre el clima, pero sabemos que somos “sospechosos” de tener alguna, ”

Te olvidas de las consecuencias positivas, que son las mas obvias. El CO2 es el alimento de toda la biosfera. La vida de este planeta está basada en el carbono que las plantas obtienen del CO2 atmosferico, y actualmente es un minusculo 300ppm, si lo aumentamos bienvenido sea. En general a mas CO2 mas vida.

Blas

“Todos no, pero ten por ejemplo en cuenta el sesgo consciente o inconsciente que puede haber a favor del alarmismo: La financiación de los que hacen los estudios depende de ello.”: NO, la financiación de los que hacen los estudios depende de sus respectivos curriculums y de los avances significativos que han hecho para la ciencia. Hay muchas cuestiones que requieren respuesta, y si no existiera el cambio climático, estos investigadores estarían dedicados a otra cosa. No se les ha fabricado para este problema!. Y te digo una cosa, un artículo desvinculando, CON PRUEBAS, el cambio climático y la actividad humana, se iba a llevar una portada de Science, sin dudarlo. Aún no lo he visto.

“En general a mas CO2 mas vida.”: El cambio del clima NO es una amenaza para la vida en la tierra, y la fertilización por CO2 es una de las consecuencias positivas del cambio climático, ahí estamos de acuerdo. Pero usar eso como idea para soportar la afirmación “el cambio climático es bueno” es mirar para otro lado, y reducir la complejidad del problema al absurdo. Si el cambio climático es una fuente de oportunidades, pues vamos a pensar en como aprovecharlas, en lugar de pelearnos estúpidamente sobre si existe, o sobre quién tiene la culpa. Y afrontemos los problemas que va a traer, también.

Si algún día la descongelación del hielo ártico y el hielo de Groenlandia colapsa la corriente del Golfo de México, aquí en España nos vamos a reír un montón de estas discusiones… bajo la nieve.

Saludos a todos.

Blas

Hola de nuevo,

Disculpa, pero yo NO he demostrado que el cambio climático antropogénico sea un bulo acientífico. No tengo los datos para demostrar que el hombre es causante del cambio del clima, y tampoco tengo los datos para demostrar que no lo es. Es una cuestión de datos y conocimiento científico. Y ambos son incompletos, de momento.

Me parece un error convertir el cambio del clima en una cuestión de “yo creo” o “yo no creo”, en una cuestión de fe (o de política). Eso, para las iglesias. La temperatura global está subiendo, tiene el potencial de cambiar parte del mundo que conocemos (no me refiero a un cambio apocalíptico, pero sí a un cambio significativo), y debemos tomar decisiones sobre como afrontar esos cambios (da igual si la culpa la tiene el hombre o no). Las dudas, los debates y las discusiones estériles nos están haciendo perder el tiempo, y con ello, perdemos capacidad de adaptación. Si alguien piensa que no hay que hacer nada, la única recomendación que puedo hacerle es que lea, que se informe sobre las pequeñas cosas que ya están pasando por el mundo debido al cambio del clima.

Fer137Fer137

“Si alguien piensa que no hay que hacer nada, la única recomendación que puedo hacerle es que lea”

Some cost-and-benefits analysis (William Nordhaus) is reviewed. Doing nothing at least for 50 years is the most sensible option, or at least nearly statistically indistinguishable from the optimum policy. http://motls.blogspot.com.es/2012/05...e.html#more

Eclectikus

Lubos es uno de los científicos escépticos de los que no suelen hablar los alarmistas. Aunque suele ser un poco borrico, su blog es la mar de instructivo para desmitificar el tan cacareado consenso. Además, como especialista en supercuerdas, está acostumbrado a tratar con campos de la física en los que de momento no es posible validar empíricamente los cálculos teóricos, o diseñar experimentos que los falseen.

Yo recomiendo echarle un ojo al blog (además es bastante gracioso), y muy especialmente esta entrada:

http://motls.blogspot.com.es/2010/03...cience.html

en la que desmonta punto por punto las despectivas sentencias, que John Cook pretende colar como evidencias con un “la Ciencia dice…”, en su sitio “anti-escépticos” Skeptical Science.

Eclectikus

Buenas. Antes que nada felicitarte por este fantástico blog, desde mi punto de vista el mejor blog de Ciencia (y especialmente de Física) de la blogosfera hispana. Quería expresar un par de opiniones sobre mi visión, lo siento, muy escéptica (¿cuando ha sido malo eso?), del Calentamiento Global Antropogénico, y muy especial el de caracter alarmista y sectario. Me explico.

“El cambio climático es una realidad demostrada científicamente.”

Por su puesto, nadie en su sano juicio puede negar que el clima cambia. Ni siquiera hace falta plantear un hipótesis y someterla a la validación empírica, ya lo han hecho diversas ramas de la geología y de la geofísica siglos atrás (e incluso de la Historia). Nadie tampoco mínimamente serio discute cierto calentamiento global, en ningún modo peligroso y no parece que acelerado. Y muy pocos (yo no conozco a ninguno) consideran que el CO2 no tenga influencia en el Clima Terrestre, se sabe que lo tiene y que es un factor a tener en cuenta si quieres modelizar el Clima. El problema se da cuando se intenta cuantificar esa influencia y también al asumir los intervalos de confianza con los que se dan resultados que provienen de unos modelos, que adolecen de muchos defectos, reconocidos algunos, disimulados otros y todavía no imaginados los que quedan. Y ahí, no veo nada que esté demostrado, ni que haya visos de que lo vaya haber en un futuro cercano, a no ser que se haga acto de fe con dichos modelos numéricos.

Mi escepticismo en concreto bebe de varias fuentes (el método científico, la validación empírica, la consensititis, la mala praxis, la politización, los intereses económicos cruzados…), pero por nombrar la original, la que me hizo dudar de este tema desde el principio, es que la corriente oficial del IPCC (digamos el consenso), pretenden proyectar (o atribuir) unos resultados según unos modelos climáticos reconocidamente incompletos, donde de una de las variables principales (el volumen de CO2 emitido por las actividades humanas), no tenemos ni idea cual va su evolución a décadas vista. Pongamos por ejemplo que funciona el ITER y dentro de 15 años (estuve recientemente en una conferencia de Carlos Alejaldre, director general adjunto del ITER, y calculan que el primer plasma se producirá en torno al 2020, y la fase de producción podría estar para el 2027), desaparece el consumo de hidrocarburos a nivel global y por tanto se reducen o casi eliminan las emisiones humanas de CO2. Esto no es una circunstancia descabellada, es muy posible que pase, pero no es la única que puede pasar, hay cientos de posibilidades que podrían cambiar drásticamente el mix energético global (escenarios positivos: nuevas fuentes de energía, optimización de la eficiencia en renovables… y negativos: guerras, crisis económicas, epidemias…), y es imposible en la práctica considerarlas en modelos informáticos. Esto combinado con los mecanismos que no conocemos a fondo en los actuales inputs de los modelos (por ejemplo las nubes, y aerosoles), es para mi más que suficiente para mantenerme escéptico con el Cambio Climático Antropogénico (sección Apocalíptica). Y la única manera que veo de tragarme el asunto es el caer en una falacia de autoridad gigante, por mucho que se disfrace de consenso. No había consenso con la Teoría de la Relatividad, ni con la Mecánica Cuántica, y en esta última, como sabes, cuando lo hubo, dos de sus impulsores principales Einstein (Dios no juega a los dados”) y Schrödinger (“no me gusta, y lamento haber tenido algo que ver con ella”), eran profundamente escépticos, y eso a pesar de que, a diferencia de la Climatología, había toda una colección de validaciones empíricas… Cosas veredes.

En fin, perdón por la charla, pero mi intención era que no se caiga en la simplificación de que los escépticos climáticos son “negacionistas”, o que los de la versión oficial son cándidos crédulos. Hay toda una gama de grises, y en esos grises hay más puntos en común de los que ha menudo los medios nos pintan.

Saludos

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