Sobre tiempo, clima y cambio climático


Introducción

¿Qué significa estudiar el clima? Quizás la mejor explicación haya sido dada por E. M. Lorenz:

The study of climate can assume many forms. Meteorologists have tended to think of the climate, and the changes that is continually undergoes, as special aspects of the weather. Oceanographers are likely to include ocean currents among the significant climate features, and they may seek the roots of climate changes in oceanic behavior. Geologists may attribute prehistoric climatic variations to changes in land gorms and últimately to the drifting of the continents. Within more recent years the concept of a "climate system" has become firmly established. The basis for this view is the realization that the underlying ocean and land surfaces (and the ice, snow, lakes, rivers, and living things that are often found between these surfaces and the atmosphere) are not mere inert boundary conditions to be taken for granted in seeking explanations for the atmosphere's behavior. On the contrary, they posses their own internal dynamics, and for them the atmosphere is one of the boundary conditions. Taken together with the atmosphere they form a larger system that may logically be studied as a single entity.
– Preface, Physics of Climate, Peixoto and Oort, 1992

El clima terrestre varía en muchas escalas de tiempo diferentes, desde variaciones interanuales hasta cambios seculares. Mi interés es entender los mecanismos físicos responsables de estas variaciones con el fin último de poder predecir futuras variaciones climáticas.

Para entender el funcionamiento del clima es necesario comprender las circulaciones oceánica y atmosférica, así como su interacción. La interacción océano-atmósfera da lugar a fenómenos muy interesantes como el fenómeno de El Niño, el cual no existiría en ausencia de uno de los dos medios. Los avances en la última década han permitido que hoy día se emitan predicciones climáticas estacionales basadas en el uso de modelos numéricos que resuelven las ecuaciones que gobiernan el comportamiento de la atmósfera, el océano y la biósfera terrestre. Estas predicciones se dan en forma estadística y expresan la probabilidad de que la temperatura y/o la precipitación acumulada en un mes (o estación) vaya a estar por encima/debajo de la climatología (promedio sobre un período de tiempo de al menos 50 años). No obstante las predicciones climáticas están recién en su infancia (similar al estado de las predicciones del tiempo en 1960), y una mejor comprension de los mecanismos físicos involucrados ayudará a mejorar esta situación.

Como menciono mas arriba el clima también tiene variaciones en escalas de tiempo de décadas, cientos y miles de años. A lo largo de la historia de la Tierra estas variaciones han reflejado la gran no-linearidad del sistema climático. La existencia de una miríada de procesos de retroalimentación internas al sistema climático hace que una pequeña perturbación (por ejemplo, cambio en la distribución de radiación solar debido a variaciones en la órbita terrestre) pueda amplificarse y generar una respuesta no esperada en el clima. Encima de estas variaciones climáticas naturales existe la respuesta al forzante antropogénico en forma de gases de invernadero emitidos a la atmósfera en los últimos 200 años. ¿Cómo evolucionará el clima en el futuro? Una forma de responder esta pregunta es mirar hacia el pasado. Eso nos permitirá comprender cuáles son los mecanismos más importantes que dieron lugar a las variaciones climáticas en los últimos millones de años. El estudio de paleoclimas ofrece una ventana hacia el pasado que puede ser fundamental para entender el futuro.