Conferencia del Dr. Richard Lindzen. Londres 8 de octubre de 2018. Calentamiento Global para las dos culturas

Presentamos la Primera parte de la traducción de la Conferencia del Dr, Richard Lindzen. Aclaramos que la traducción se hizo a partir del escrito utilizado por el conferenciante.

Hace más de medio siglo, C.P. Snow examinó las implicaciones de las ” Dos Culturas”:

” Varias veces he asistido a reuniones donde las personas, si nos guiamos por los stándares de la cultura tradicional, se consideraban como poseyendo una muy buena educación; con cierta satisfacción, ellos expresaban su incredulidad ante la falta de cultura literaria de los científicos. Después de haber sido provocado una o dos veces, les he preguntado a los allí reunidos cuántos de ellos podían describir la segunda ley de la termodinámica. La respuesta fue fría y también negativa. Sin embargo, estaba preguntando algo que era el equivalente científico de: ” Has leido algo de Shakespeare?” Ahora pienso que si hubiese preguntado algo aún más sencillo, tal como  qué significa el concepto de Masa, o el de Aceleración, que son el equivalente científico de ” Puede Ud. leer?”, no más de una en diez de las personas presentes habría sentido que estábamos hablando el mismo lenguaje. Así el gran edificio de la física moderna se eleva, y la mayoría de las personas más educadas del mundo occidental tienen un conocimiento de él igual al que tenían nuestros ancestros del neolítico” 

Siento que muy poco ha cambiado desde que Snow hizo estos comentarios hace ya 60 años. Mientras que muchos podrían decir que esta ignorancia de la física no impacta en la capacidad o aptitud política, es cierto que tienen un impacto en la capacidad de los políticos que no son científicos  y que deben tomar decisiones en cuestiones que sí tienen una base científica. la brecha que se abre en la comprensión del asunto es también una invitación para una utilización maliciosa. Dada la necesidad democrática de decidir que tienen los no-científicos sobre problemas científicos, la creencia y la fe reemplazan entonces en forma inevitable a la comprensión verdadera. También los falsos relatos sobresimplificados en forma trivial sirven como reaseguro al no-científico de que él no carece absolutamente de una “comprensión científica”. El tema del calentamiento global ofrece numerosos ejemplos de todo esto.

Me gustaría comenzar esta conferencia con un intento para hacer que los científicos que se encuentran en la audiencia logren una comprensión de la verdadera naturaleza del sistema climático, y ayudar a los no-científicos de la audiencia que están motivados, y que podrían ser los ” uno en diez” del ejemplo de Snow, a ir más allá de las sobresimplificaciones triviales.

El Sistema Climático:

La  siguiente descripción del sistema climático no contiene nada que sea controvertido en lo más mínimo, y espero que todo aquel con una base científica seguirá fácilmente la descripción. También trataré, a pesar de las advertencias de Snow, de hacer la descripción comprensible para el no-científico.

El sistema que nos interesa- el sistema climático – consiste en dos fluidos turbulentos: la atmósfera y los océanos, que interactúan uno con el otro. con el término “turbulento” quiero decir que se caracterizan por una circulación irregular, como la que encontramos en un arroyo torrentoso o en el agua hirviendo, pero a la escala planetaria de los océanos y la atmósfera. Lo opuesto de turbulento es “laminar”, pero cualquier fluido que está forzado a moverse lo suficientemente rápido se transforma en turbulento, y la turbulencia obviamente limita la predictibilidad. Por interacción quiero significar que ellos ejercen una influencia recíproca uno en otro y que intercambian calor entre ellos. Estos fluidos están en un planeta que está rotando y que es calentado en forma desigual por el sol. Los movimientos de la atmósfera y , en menor medida el de los océanos, se generan por este desigual calentamiento del sol- que es máximo en el ecuador y que va decreciendo en dirección a los polos –

El sol puede estar estable, pero su energía cae en forma directa en los trópicos, mientras que llega muy poco cuando se trata de los polos. las fuerzas impulsores de los océanos son más complejas, e incluyen la fuerza de los vientos como así también el hundimiento de las aguas más frías y más salinas- que son más densas-. La rotación de la tierra tiene muchas consecuencias también, pero por ahora vamos a llamar la atención sobre el hecho que esta rotación distribuye la radiación solar – la energía- alrededor de los círculos de latitud.

Los océanos tienen circulaciones y corrientes que operan en escalas temporales que van de años hasta milenios, y este sistema de circulación de los océanos transporta calor hacia y desde la superficie. Dada la escala y la densidad de los océanos, las velocidades de los flujos son mucho menores que las de la atmósfera, y se hallan asociadas a escalas temporales mucho más extensas. El hecho que estas circulaciones transporten calor hacia y desde la superficie significa que la propia superficie nunca se encuentra en equilibrio exacto con el espacio. Esto quiere decir que nunca existe un equilibrio exacto entre el calor o energía que llega desde el sol y la radiacion o energía saliente desde la superficie de la tierra, puesto que el calor está siempre acumulándose o escapando-saliendo- en y  desde los océanos, y la temperatura de la superficie está siempre, así, variando de algún modo.

Además de interactuar con los océanos, la atmósfera está interactuando con una superficie de la tierra irregular en grado sumo. Cuando las corrientes de aire pasan por sobre las cadenas de montañas, el flujo se distorsiona en grado sumo. La topografía, entonces, juega un gran rol en la modificación de los climas regionales. Estos flujos de aire distorsionados generan incluso ondas fluidas que pueden alterar el clima en lugares distantes. Los modelos de simulación por computador del sistema climático generalmente fallan en describir adecuadamente estos efectos.

Un constituyente vital de la composición de la atmósfera es el agua, en sus diversas formas o fases, líquida, sólida y vapor. Los cambios de una fase a otra tienen un impacto muy grande en los flujos de energía del sistema. Cada componente de las distintas fases o formas – líquido, sólido, vapor -también tiene importantes impactos radiativos-( la palabra radiativo hace referencia a la transmisión o flujo de energía)-Todos Uds. saben que se necesita- se gasta- calor para derretir el hielo, y que se necesita aún más calor para que el agua resultante del derretimiento se transforme en vapor de agua. El concepto de humedad se refiere a la cantidad de vapor de agua de la atmósfera. El flujo de calor-energía- se revierte cuando se revierte el cambio de fase; esto es, cuando el vapor se condensa en agua, y cuando el agua se congela. La liberación de calor – energía-cuando el vapor de agua se condensa en agua líquida es lo que mueve a las nubes de tormenta – llamadas cumulonimbus-y la energía en una nube de tormenta es comparable con la energía que libera una bomba de hidrógeno-bomba H-.Digo esto simplemente como ilustración de que estas energías de transformación- de cambio de fase- son muy importantes por su magnitud. Las nubes consisten en agua en forma de pequeñas gotas y de hielo en forma de finos cristales. Normalmente estas pequeñas gotas y cristales están suspendidos por las corrientes de aire ascendentes, pero cuando las gotas y los cristales de hielo  crecen lo suficiente, caen como lluvia o nieve. No sólo es importante la energía involucrada en los cambios de fase, también lo es el hecho de que el vapor de agua y las nubes- tanto las formadas por gotitas líquidas como las formadas por cristales de hielo -afectan fuertemente la radiación = la transmisión de los flujos de energía.

Aunque aún no he discutido el efecto invernadero, estoy seguro de que todos Uds. han escuchado que el dióxido de carbono=CO2 es un gas de efecto invernadero, y que esto explica su acción de calentamiento. Deben entender, también, que los dos elementos más importantes en el efecto invernadero son por sobre todo el vapor de agua y las nubes. Las nubes son también importantes por su efecto de reflejar la luz solar.

La unidad para describir los flujos de energía es el watt por metro cuadrado-(W/m2 ) El presupuesto energético del sistema climático supone la absorción y la reemisión de aproximadamente 200 watts por metro cuadrado. Una duplicación en la cantidad de CO2 – dióxido de carbono- en la atmósfera trae como consecuencia una perturbación del 2% de este presupuesto energético. Y esta perturbación es de la misma magnitud que la que se produce por cambios menores en las nubes y en otros factores del sistema; y estos cambios son comunes. La tierra recibe aproximadamente 340 watts por metro cuadrado proveniente del sol, pero de ellos aproximadamente 140 watts por metro cuadrado son reflejados de vuelta al espacio, ya sea por la superficie de la tierra propiamente o, lo más importante, por las nubes. Esto nos deja los 200 watts por metro cuadrado que la tierra tendrá que emitir para que se establezca el equilibrio.

El sol irradia en la porción visible del espectro porque su temperatura es de 6000 grados Kelvin-6000 K -Los grados Kelvin se contabilizan como grados centígrados más 273.  Cero grados Kelvin es la mínima temperatura posible y equivale a -273°C- con esta temperatura cesa todo movimiento molecular, por eso es la mínima absoluta. La temperatura determina el espectro de la radiación emitida. Si la tierra no tuviera atmósfera en absoluto ( aunque por motivo de la argumentación siga reflejando los 140 watts por metro cuadrado) tendría que radiar hacia el espacio a una temperatura de aproximadamente 255 K y a esta temperatura la radiación está fundamentalmente en el espectro infrarrojo. Pero la tierra tiene atmósfera y océanos y esto introduce una cantidad de complicaciones. Ahora les aviso, lo que sigue requiere una cierta dosis de concentración de parte de Uds.

La evaporación de los océanos da lugar al vapor de agua en la atmósfera, y el vapor de agua absorbe y emite fuertemente en el espectro del infrarrojo. Esto es lo que significa que el vapor de agua es un gas de efecto invernadero. El vapor de agua esencialmente bloquea e impide que la radiación infrarroja abandone la superficie, causando que la superficie y, – a través de la conducción calórica – el aire adyacente a la superficie, se calienten, y tal como sucede en un recipiente con agua caliente, se inicia la convección– otra de las formas en que se transmite el calor -. Puesto que la densidad del aire decrece con la altura, los gases se expanden a medida que ascienden. Esto causa que la masa de aire se enfríe mientras se eleva, y la resultante es un decrecimiento de la temperatura con la altitud, y no una temperatura constante. Para complicar las cosas, la cantidad de vapor de agua que el aire puede contener decrece rápidamente a medida que baja la temperatura. A una determinada altura hay tan poco vapor de agua por encima , que a esta altitud la radiación puede finalmente escapar al espacio. Es en este nivel de altitud – aproximadamente 5 kilómetros- que la temperatura debe estar a 255 k para poder equilibrar la radiación entrante. Sin embargo, y puesto que la convección causa que la temperatura disminuya con la altura, la superficie de la tierra debe por lo tanto estar a una temperatura superior que la de 255 K . Resulta que esta temperatura de la superficie es de aproximadamente 288 K – que es la temperatura promedio de la superficie de la tierra-Esto es lo que se llama Efecto Invernadero. Resulta una interesante curiosidad que, si la convección produciera una temperatura uniforme, no existiría el efecto invernadero. En realidad, la situación es aún más complicada. Entre otras cosas, la existencia de un nivel superior con nubes tipo cirrus, que son poderosas absorbentes y emitentes de radiación infrarroja, efectivamente bloquean la radiación infrarroja desde abajo. Entonces, cuando están presentes esas nubes por sobre los 5 kilómetros, es su tope, más que la citada altura de 5 km. lo que determina el nivel de altitud desde el cual la radiación escapa al espacio.

Ahora bien, la adición de otros gases de efecto invernadero, como el dióxido de carbono-CO2- eleva el nivel de emisión, y por la mezcla convectiva, el nuevo nivel va a ser más frío. Esto reduce el flujo saliente infrarrojo y, para que el equilibrio se restaure, la atmósfera tendrá que calentarse. Duplicar la cantidad de CO2 en la atmósfera se estima que produce un forzamiento de 3,7 Watts por metro cuadrado, que es un poco menos del 2% del flujo entrante de 200 Watts por metro cuadrado. Muchos factores, como el área de cobertura de nubes y su altura, la superficie de la tierra cubierta por la nieve, la circulación de los océanos, causan comunmente cambios de magnitud comparable.

Es importante notar que semejante sistema va a fluctuar en escalas de tiempo que van desde los segundos hasta los milenios, aunque no existan forzamientos explícitos. Sólo es necesaria la acción de un sol estable. Mucha de la literatura popular en ambos lados del debate climático, asumen que todos los cambios en el sistema climático se deben a algún factor externo. Por supuesto que el sistema climático es dirigido por el sol, pero aún con un forzamiento solar constante- sol estable- el clima aún variará. Esto es algo que todos Uds. ya saben desde hace tiempo- aunque no se hayan dado cuenta. Después de todo, no tienen dificultad en reconocer que una cuerda de violín vibra bajo la acción estable del arco, generando ondas sonoras. De modo semejante el sistema atmósfera-océanos responde al forzamiento estable  con sus propias formas de variación – y hay que admitir que son muchas veces formas más complejas que las implicadas en el ejemplo de la cuerda del violín-Más aún, dada la masiva naturaleza de los océanos, estas variaciones pueden involucrar escalas de tiempo de milenios, más bien que de microsegundos. El Niño es un ejemplo relativamente pequeño, que involucra años, pero la mayor parte de estas variaciones internas son demasiado extensas en el tiempo como para que hayan quedado en el corto registro temporal que posee la sociedad. La naturaleza tiene  numerosos ejemplos de variabilidad autónoma, incluyendo el ciclo de las manchas solares de aproximadamente 11 años, y el de la reversión del campo magnético terrestre cada 200.000 años. En este sentido, el sistema climático no es diferente de otros sistemas naturales.

Por supuesto que semejante sistema también responde a forzamientos externos, pero ellos no son necesarios para que haya variabilidad  

Mientras que en lo dicho hasta ahora no hay controversia alguna, les pido que por favor piensen en ello por un momento. Consideremos la heterogeneidad masiva y la complejidad del sistema, y la variedad de mecanismos de variabilidad, mientras pasamos a ocuparnos del relato-narrativa corriente que se nos presenta como ciencia establecida.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google photo

You are commenting using your Google account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s