Un estudio paleoclimático sobre fenómenos extremos sugiere que el planeta puede volverse más volátil a medida que siga calentándose ya que el calentamiento global engendra más calentamiento.
La investigación, publicada en Science Advances por científicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), examina el registro paleoclimático de los últimos 66 millones de años, durante la era Cenozoica, que comenzó poco después de la extinción de los dinosaurios. Los científicos descubrieron que durante este periodo, las fluctuaciones del clima de la Tierra experimentaron un sorprendente «sesgo de calentamiento».
En otras palabras, hubo muchos más episodios de calentamiento -períodos de calentamiento global prolongado, que duran de miles a decenas de miles de años- que de enfriamiento. Además, los episodios de calentamiento tienden a ser más extremos, con mayores cambios de temperatura, que los de enfriamiento.
Los investigadores afirman que una posible explicación de este sesgo de calentamiento puede residir en un «efecto multiplicador», según el cual un grado modesto de calentamiento -por ejemplo, por la liberación de dióxido de carbono a la atmósfera por parte de los volcanes- acelera de forma natural ciertos procesos biológicos y químicos que potencian estas fluctuaciones, lo que conduce, en promedio, a un calentamiento aún mayor.
El equipo observó que este sesgo de calentamiento desapareció hace unos 5 millones de años, más o menos cuando empezaron a formarse capas de hielo en el hemisferio norte. No está claro qué efecto tuvo el hielo en la respuesta de la Tierra a los cambios climáticos. Pero a medida que el hielo del Ártico retrocede, el nuevo estudio sugiere que podría volver a producirse un efecto multiplicador, y el resultado podría ser una mayor amplificación del calentamiento global inducido por el hombre.
«Las capas de hielo del hemisferio norte se están reduciendo y podrían desaparecer como consecuencia a largo plazo de la acción humana –afirma en un comunicado el autor principal del estudio, Constantin Arnscheidt, estudiante de posgrado del Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias del MIT–. Nuestra investigación sugiere que esto puede hacer que el clima de la Tierra sea fundamentalmente más susceptible a eventos de calentamiento global extremos y a largo plazo, como los observados en el pasado geológico».
Para su análisis, el equipo consultó grandes bases de datos de sedimentos que contienen foraminíferos bentónicos de aguas profundas, organismos unicelulares que existen desde hace cientos de millones de años y cuyas duras conchas se conservan en los sedimentos. La composición de estos caparazones se ve afectada por las temperaturas del océano a medida que los organismos crecen; por ello, los caparazones se consideran un indicador fiable de las antiguas temperaturas de la Tierra.
Durante décadas, los científicos han analizado la composición de estas conchas, recogidas en todo el mundo y fechadas en distintos periodos de tiempo, para seguir la fluctuación de la temperatura de la Tierra a lo largo de millones de años.
«Al utilizar estos datos para estudiar fenómenos climáticos extremos, la mayoría de los estudios se han centrado en grandes picos individuales de temperatura, normalmente de unos pocos grados centígrados de calentamiento –afirma Arnscheidt–. Nosotros, en cambio, hemos tratado de observar las estadísticas globales y considerar todas las fluctuaciones implicadas, en lugar de elegir las grandes».
El equipo realizó en primer lugar un análisis estadístico de los datos y observó que, a lo largo de los últimos 66 millones de años, la distribución de las fluctuaciones de la temperatura global no se asemejaba a una curva de campana estándar, con colas simétricas que representaban una probabilidad igual de fluctuaciones cálidas y frías extremas. Por el contrario, la curva era notablemente asimétrica, con más eventos cálidos que fríos.
La curva también mostraba una cola notablemente más larga, que representaba eventos cálidos que eran más extremos, o de mayor temperatura, que los eventos fríos más extremos.
«Esto indica que hay algún tipo de amplificación en relación con lo que se habría esperado –apunta Arnscheidt–. Todo apunta a que hay algo fundamental que está causando este empuje, o sesgo hacia los eventos de calentamiento».
«Es justo decir que el sistema de la Tierra se vuelve más volátil, en un sentido de calentamiento», añade Daniel Rothman, profesor de geofísica del MIT y cofundador y codirector del Centro Lorenz del MIT.
El equipo se preguntó si este sesgo de calentamiento podría ser el resultado de un «ruido multiplicativo» en el ciclo clima-carbono. Los científicos saben desde hace tiempo que el aumento de las temperaturas, hasta cierto punto, tiende a acelerar los procesos biológicos y químicos.
Dado que el ciclo del carbono, que es uno de los principales impulsores de las fluctuaciones climáticas a largo plazo, se compone a su vez de dichos procesos, los aumentos de temperatura pueden provocar mayores fluctuaciones, inclinando el sistema hacia eventos de calentamiento extremo.
En matemáticas existe un conjunto de ecuaciones que describen estos efectos generales amplificadores o multiplicativos. Los investigadores aplicaron esta teoría multiplicativa a su análisis para ver si las ecuaciones podían predecir la distribución asimétrica, incluyendo el grado de su sesgo y la longitud de sus colas.
Al final, descubrieron que los datos, y el sesgo observado hacia el calentamiento, podían ser explicados por la teoría multiplicativa. En otras palabras, es muy probable que, a lo largo de los últimos 66 millones de años, los periodos de calentamiento modesto se vieran reforzados, por término medio, por efectos multiplicadores, como la respuesta de los procesos biológicos y químicos que calentaron aún más el planeta.
Como parte del estudio, los investigadores también analizaron la correlación entre los calentamientos pasados y los cambios en la órbita de la Tierra. A lo largo de cientos de miles de años, la órbita de la Tierra alrededor del sol se vuelve regularmente más o menos elíptica.
Pero los científicos se han preguntado por qué muchos eventos de calentamiento del pasado parecen coincidir con estos cambios, y por qué estos eventos presentan un calentamiento excesivo en comparación con lo que el cambio en la órbita de la Tierra podría haber provocado por sí mismo.
Así, Arnscheidt y Rothman incorporaron los cambios orbitales de la Tierra al modelo multiplicativo y a su análisis de los cambios de temperatura de la Tierra, y descubrieron que los efectos multiplicadores podían amplificar de forma predecible, en promedio, los modestos aumentos de temperatura debidos a los cambios en la órbita de la Tierra.
«El clima se calienta y se enfría en sincronía con los cambios orbitales, pero los ciclos orbitales en sí mismos sólo predecirían cambios modestos en el clima –señala Rothman–. Pero si consideramos un modelo multiplicativo, entonces un calentamiento modesto, emparejado con este efecto multiplicador, puede dar lugar a eventos extremos que tienden a ocurrir al mismo tiempo que estos cambios orbitales».
«Los humanos están forzando el sistema de una manera nueva –añade Arnscheidt–. Y este estudio demuestra que, cuando aumentamos la temperatura, es probable que interactuemos con estos efectos naturales amplificadores».
