M5 Estado Climático Límite - Hothouse Vs. Icehouse

Tópico

El sistema climático terrestre ha existido en distintos estados climáticos estables a lo largo de la historia geológica del planeta, y las transiciones entre estos estados climáticos implican cruzar bifurcaciones globales del propio sistema climático. El espacio de estados climáticos estables incluye, al menos, tres estados climáticos límite. El primero es el clima de invernadero, como el que existió durante el Cretácico, hace cerca de noventa millones de años, con una concentración de dióxido de carbono de entre mil y dos mil partes por millón, sin hielo polar permanente y con temperaturas polares de entre diez y veinte grados. El segundo es el clima glacial, como el que existe hoy durante el Cuaternario, con capas de hielo permanentes en ambos polos. El tercero es la Tierra Bola de Nieve, un estado de congelación casi total del planeta que ocurrió durante el Proterozoico, hace entre setecientos y seiscientos treinta y cinco millones de años.

El modelo de balance energético latitudinal capta la física esencial detrás de estos estados climáticos estables: para cada latitud, la temperatura de esa latitud depende del balance entre la insolación que esa latitud absorbe y la radiación infrarroja que esa misma latitud emite, más el transporte meridional de calor que llega desde otras latitudes. Dentro de este modelo de balance energético latitudinal, el parámetro crítico es el albedo: el hielo refleja entre el sesenta y el ochenta por ciento de la radiación solar que recibe, mientras que el océano o la tierra descubierta reflejan apenas entre un seis y un treinta por ciento de esa misma radiación solar.

Si el hielo avanza lo suficiente hacia los trópicos, hasta cruzar una latitud crítica cercana a los treinta grados, la retroalimentación entre el hielo y el albedo se vuelve catastróficamente positiva: cuanto más avanza el hielo hacia los trópicos, más aumenta el albedo promedio del planeta, y un albedo promedio más alto refleja más radiación solar y enfría todavía más al planeta, lo que hace avanzar al hielo todavía más hacia los trópicos. Una vez que esta retroalimentación catastróficamente positiva entre el hielo y el albedo se dispara, el planeta se congela por completo y entra en el estado de Tierra Bola de Nieve descrito antes. Salir de este estado de Tierra Bola de Nieve requiere que el dióxido de carbono volcánico se acumule, durante millones de años, hasta alcanzar una presión cercana a una décima parte de la presión atmosférica actual, porque el hielo que cubre todo el planeta en el estado de Tierra Bola de Nieve refleja tanta radiación solar que ningún otro mecanismo logra calentar lo suficiente al planeta como para derretirlo.

El Máximo Térmico del Paleoceno-Eoceno, ocurrido hace cerca de cincuenta y seis millones de años, es el análogo paleoclimático más cercano al cambio climático antropogénico actual: una inyección masiva de carbono, de entre tres mil y diez mil gigatoneladas de carbono, ocurrida en menos de veinte mil años, produjo un calentamiento global de entre cinco y ocho grados, acidificó el océano y provocó la extinción de los foraminíferos bentónicos que vivían en el fondo del océano. El Máximo Térmico del Paleoceno-Eoceno muestra que el sistema climático puede responder de forma no lineal a forzamientos de carbono que ocurren muy rápido, del mismo modo en que el cambio climático antropogénico actual también es, en esencia, un forzamiento de carbono que ocurre muy rápido en comparación con la escala de tiempo geológica.

El análisis de la sensibilidad climática de equilibrio en distintos estados climáticos —el clima de invernadero del Cretácico, el clima más cálido del Plioceno y el clima actual— revela que esa misma sensibilidad climática de equilibrio depende del estado climático de fondo del sistema climático, y no es un número fijo e independiente de en qué estado climático estable se encuentre el planeta. Esta dependencia de la sensibilidad climática de equilibrio respecto al estado climático de fondo conecta a los tres estados climáticos límite descritos al comienzo —el clima de invernadero, el clima glacial y la Tierra Bola de Nieve— con eventos de transición rápida como el Máximo Térmico del Paleoceno-Eoceno: para entender cuánto se calentará el sistema climático actual frente a una inyección de carbono determinada, no basta con conocer esa inyección de carbono, también hace falta saber en qué estado climático de fondo, entre estos distintos estados climáticos estables, se encuentra el sistema climático cuando la recibe.

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