El contenido de calor oceánico (OHC) alcanzó un nuevo récord en el primer semestre de 2018: los océanos acumularon más calor que en cualquier otro momento desde que comenzaron los registros de OHC, en 1940.
Ese es uno de los titulares del último informe de Carbon Brief sobre el «estado del clima», una serie trimestral sobre datos climáticos mundiales que ahora incluye temperaturas, calor oceánico, niveles del mar, concentraciones de gases de efecto invernadero, desempeño de los modelos climáticos y hielo polar.
Las temperaturas de la superficie mundial en 2018 van camino de ser las cuartas más altas desde que comenzaron los registros, a mediados del siglo XIX, por detrás únicamente de las de 2015, 2016 y 2017. En 2018, las temperaturas estuvieron cerca de niveles récord pese a un episodio moderado de La Niña, que provocó un enfriamiento durante el primer semestre del año.
Se espera que se desarrollen condiciones moderadas de El Niñoen noviembre, lo que contribuirá a que 2018 termine con temperaturas ligeramente más altas. Sin embargo, como el efecto de calentamiento de El Niño sobre las temperaturas de la superficie suele retrasarse unos meses, este episodio afectará sobre todo a 2019.
Los datos más recientes muestran que el nivel de los océanos del mundo siguió aumentando en 2018: el nivel del mar estaba unos 8 centímetros (cm) por encima del de principios de la década de 1990. Las concentraciones atmosféricas de gases de efecto invernadero, entre ellos el CO2, el metano (CH4) y el óxido nitroso (N2O), también alcanzaron niveles récord en 2018.
Aunque durante la primera parte del año la extensión del hielo marino en el Ártico estuvo en mínimos récord o cerca de ellos, el mínimo estival fue apenas el sexto más bajo desde que comenzaron los registros, a finales de la década de 1970. Actualmente, la cantidad de hielo marino plurianual en el Ártico también está cerca de mínimos récord: alrededor del 80% del hielo marino tiene solo entre uno y dos años.
El contenido de calor oceánico alcanza un máximo récord
Hasta ahora, 2018 ha marcado un nuevo récord en la cantidad total de calor almacenado en los mares, conocida como contenido de calor oceánico (OHC). El OHC medido fue más alto que en cualquier otro año desde que comenzaron las observaciones, a principios de la década de 1940.
Los gases de efecto invernadero emitidos por las actividades humanas atrapan calor adicional en la atmósfera. Aunque parte de este calienta la superficie terrestre, la gran mayoría, más del 90% , va a parar a los océanos. La mayor parte se acumula en los primeros 700 metros, aunque también se mezcla con las aguas profundas. La figura siguiente muestra las estimaciones de OHC entre 1940 y la actualidad para las capas oceánicas de los primeros 700 m y de entre 700 y 2000 m de profundidad.
Contenido de calor oceánico mundial mensual (en zettajulios —mil billones de julios, o 10^21 julios—) para las capas de 0-700 metros y 700-2000 metros. Datos deCheng et al. 2017, actualizados hasta junio de 2018. Gráfico de Carbon Brief elaborado con Highcharts.
En muchos sentidos, el OHC es un indicador del cambio climático mucho mejor que la temperatura media de la superficie mundial. Es donde acaba la mayor parte del calor adicional y varía mucho menos de un año a otro que las temperaturas de la superficie.
Los cambios en la cantidad o el ritmo del calentamiento se detectan con mucha más facilidad en el registro del contenido de calor oceánico que en la superficie. Por ejemplo, el OHC muestra pocos indicios de la desaceleración del calentamiento observada en los registros de temperatura de la superficie a mediados de la década de 2000. También muestra una aceleración clara después de 1991, en consonancia con el aumento del ritmo de las emisiones de gases de efecto invernadero durante las últimas décadas.
Casi todos los años desde 1991 han establecido un nuevo récord de OHC, lo que demuestra que el calor ha seguido acumulándose en el sistema terrestre a medida que han aumentado las concentraciones atmosféricas de gases de efecto invernadero.
Probablemente, las temperaturas de la superficie serán las cuartas más altas
Las temperaturas de la superficie mundial son registradas por varios grupos internacionales, entre ellos NASA, NOAA, Met Office Hadley Centre/UEA, Berkeley Earth y Cowtan and Way. Copernicus/ECMWF también produce una estimación de la temperatura de la superficie basada en una combinación de mediciones y un modelo meteorológico, un enfoque conocido como «reanálisis».
El gráfico siguiente compara las temperaturas anuales de la superficie mundial registradas por estos distintos grupos desde 1970 (o desde 1979 en el caso de Copernicus/ECMWF). Las líneas de colores muestran la temperatura de cada año, mientras que los puntos de la derecha indican la estimación acumulada en lo que va de año, de enero a septiembre de 2018. Los valores se presentan con respecto a un período de referencia común: la temperatura media de cada serie entre 1979 y 2000. Los registros de temperatura de la superficie muestran un calentamiento de unos 0,86 °C desde 1970, a un ritmo de aproximadamente 0,19 °C por década.
(Cabe señalar que, cuando se publicó este artículo, aún no se habían difundido los valores de septiembre de Hadley, Cowtan & Way y Berkeley. El artículo se actualizará cuando estén disponibles, aunque las cifras cambiarán muy poco.)
Temperaturas medias anuales de la superficie mundial deNASA GISTemp, NOAA GlobalTemp, Hadley/UEA HadCRUT4, Berkeley Earth, Cowtan and Way (líneas) y Copernicus/ECMWF, junto con las temperaturas de 2018 acumuladas hasta la fecha (enero-septiembre, puntos de colores). Las anomalías se representan con respecto al período de referencia 1979-2000. Gráfico de Carbon Brief elaborado con Highcharts.
Es probable que 2018 sea el cuarto año más cálido registrado en todas las series de temperatura de la superficie, salvo en la de Copernicus, donde probablemente será el tercero o el cuarto más cálido. El fenómeno de El Niño que se está desarrollando en el Pacífico tropical, del que se habla en detalle en la siguiente sección del artículo, probablemente contribuirá a anomalías de temperatura ligeramente más cálidas durante los últimos tres meses del año.
Las temperaturas acumuladas en lo que va de 2018 también se acercan bastante a lo que cabría esperar según la tendencia de calentamiento a largo plazo de los datos, representada por la línea negra punteada, pese a haber bajado un poco tras los máximos de 2015 y 2016, que se debieron en parte a un episodio de súper El Niño.
Aunque, en conjunto, los distintos grupos muestran ritmos de calentamiento similares, existen diferencias según qué proporción del Ártico cubra el registro y qué registro de temperatura de la superficie del mar (SST) se utilice. Estas diferencias han sido especialmente marcadas en los últimos años, y el fenómeno continuará en 2018.
Estas diferencias se aprecian con mayor claridad en los datos mensuales de temperatura que muestra la figura siguiente para cada registro, entre enero de 2014 y septiembre de 2018.
Temperaturas medias mensuales de la superficie mundial deNASA GISTemp, NOAA GlobalTemp, Hadley/UEA HadCRUT4, Berkeley Earth, Cowtan and Way y Copernicus/ECMWF. Las anomalías se representan con respecto al período de referencia 1979-2010. Gráfico de Carbon Brief elaborado con Highcharts.
Por ejemplo, a principios de 2018, los registros de NOAA y Hadley/UEA (líneas amarilla y azul) mostraron temperaturas considerablemente más bajas que las de otros grupos, porque no tuvieron plenamente en cuenta las condiciones inusualmente cálidas del Ártico. Como señala el Servicio Meteorológico del Reino Unido, todos los registros coinciden estrechamente cuando se limitan a las zonas que cubren en común.
El Niño empieza a manifestarse
Durante el primer semestre de 2018, las temperaturas bajaron debido a un episodio moderado de La Niña, mientras que se espera que en el último trimestre de 2018 se den condiciones moderadas de El Niño. Casi todos los modelos de pronóstico prevén condiciones moderadas de El Niño durante el resto de 2018, con temperaturas de la superficie del mar en el Pacífico tropical entre 0,5 °C y 1 °C por encima de la media reciente.
Los episodios de El Niño y La Niña —denominados en conjunto El Niño-Oscilación del Sur, o ENSO— son el principal factor de la variación interanual que se superpone a la tendencia de calentamiento de la superficie a largo plazo. Los episodios ENSO son fluctuaciones de temperatura entre el océano y la atmósfera del Pacífico tropical que contribuyen a que algunos años sean más cálidos y otros más fríos.
La figura siguiente muestra una serie de modelos de pronóstico del ENSO elaborados por distintos grupos científicos. Las líneas gruesas rojas, azules y verdes muestran el promedio de cada tipo de modelo. Los valores positivos superiores a 0,5 °C indican condiciones de El Niño, mientras que los valores negativos inferiores a -0,5 indican condiciones de La Niña.
Modelos de pronóstico de El Niño-Oscilación del Sur (ENSO) para períodos de tres meses en la región Niño3.4 (septiembre, octubre, noviembre, SON, etc.), tomados del pronóstico del ENSO del CPC/IRI.
Hay una probabilidad cercana al 90% de que se den condiciones de El Niño durante el resto de 2018 y a principios de 2019, según el Centro de Predicción Climática de la NOAA y el Instituto Internacional de Investigación de la Universidad de Columbia.
En general, los períodos de El Niño suelen ser más cálidos que otros meses, ya que la gran zona cálida del Pacífico oriental tropical transfiere calor adicional a la atmósfera. Del mismo modo, los episodios de La Niña enfrían las temperaturas mundiales. En ambos casos, los efectos suelen tener cierto desfase: al principio del episodio, el efecto en las temperaturas mundiales es pequeño y se hace mayor hacia el final o un poco después.
Esto se observa en la figura siguiente, de los Centros Nacionales de Información Ambiental de la NOAA (NCEI). La figura muestra datos mensuales del registro mundial de temperaturas de la NOAA; el color de cada mes indica su estado ENSO. Los meses en rojo representan condiciones de El Niño, mientras que los meses en azul representan condiciones de La Niña. Los meses en gris corresponden a condiciones neutrales del ENSO.
Temperaturas mensuales de la superficie mundial de la NOAA coloreadas según el estado del ENSO en cada mes. Figura de NOAA NCEI y Deke Arndt.
Se observa una clara tendencia al calentamiento en los tres tipos de meses: El Niño, La Niña y ENSO neutral. Actualmente, los episodios de La Niña suelen ser más cálidos que los episodios de El Niño de hace apenas una década. Aunque el ENSO influye mucho en la variabilidad interanual de las temperaturas mundiales, su efecto es pequeño en comparación con la tendencia de calentamiento a largo plazo impulsada por las emisiones humanas de CO2 y otros gases de efecto invernadero.
Comparación de los modelos climáticos con las observaciones
Pese a que las condiciones se han enfriado ligeramente tras el súper El Niño de 2016, las temperaturas de la superficie siguen estando claramente dentro del rango de las proyecciones de los modelos climáticos.
Los modelos climáticos ofrecen estimaciones del calentamiento futuro basadas en la física y en distintas hipótesis sobre las emisiones futuras, las concentraciones de gases de efecto invernadero y otros factores que influyen en el clima.
Las estimaciones de los modelos sobre las temperaturas anteriores a 2005 son una «simulación retrospectiva» que utiliza influencias climáticas pasadas conocidas, mientras que las temperaturas proyectadas después de 2005 son un «pronóstico» basado en una estimación de cómo podrían cambiar las cosas.
La figura siguiente muestra el rango de los pronósticos de los modelos individuales incluidos en el quinto informe de evaluación del IPCC – modelos CMIP5 – entre 1970 y 2020, con sombreado gris, y la proyección promedio de todos los modelos, en negro. Las líneas de colores representan los registros individuales de temperatura observada.
Temperaturas medias anuales de la superficie global de los modelos CMIP5 y las observaciones entre 1970 y 2020. Después de 2005, los modelos utilizan los forzamientos RCP4.5. Incluyen las temperaturas de la superficie del mar en los océanos y las temperaturas del aire en superficie sobre tierra para ajustarse a lo medido por las observaciones. Anomalías trazadas respecto de la línea de base de 1970-2000. Gráfico de Carbon Brief con Highcharts.
Aunque entre 2005 y 2014 las temperaturas globales se situaron algo por debajo del calentamiento proyectado por los modelos climáticos, en los últimos años han estado bastante cerca del promedio de los modelos. Esto es particularmente cierto en el caso de los registros de temperatura con cobertura global completa, como los de NASA, Cowtan y Way, Berkeley y el reanálisis de Copernicus.
El nivel del mar sigue subiendo
El nivel del mar alcanzó un nuevo máximo en lo que va de 2018 debido a una combinación del deshielo terrestre —glaciares y mantos de hielo— y la expansión térmica del agua al calentarse.
La figura siguiente muestra el aumento del nivel global del mar desde que los satélites comenzaron a medirlo a principios de la década de 1990. También hay datos anteriores del nivel del mar obtenidos con mareógrafos, que se remontan a finales del siglo XIX.
Nivel medio global del mar según datos satelitales de enero de 1993 hasta la fecha, con un filtro de 6 meses y ajuste isostático glacial. La zona sombreada muestra la incertidumbre estimada, mientras que la línea discontinua entre 1993 y 1998 muestra la corrección de la deriva instrumental de uno de los primeros satélites. Figura de AVISO.
El aumento del nivel del mar es sensible a las temperaturas globales de la superficie; en los años de El Niño, cuando las temperaturas son algo más cálidas, el nivel del mar suele subir más rápido que en los años de La Niña. Por ejemplo, el nivel del mar aumentó rápidamente entre 2014 y 2016. Sin embargo, estas son fluctuaciones relativamente pequeñas en torno a la tendencia constante a largo plazo. En conjunto, el nivel del mar ha subido alrededor de 8 cm desde principios de la década de 1990 y alrededor de 22 cm desde la década de 1880.
Los datos del nivel del mar se corrigen para tener en cuenta el ajuste isostático glacial —el hecho de que las cuencas oceánicas se están ensanchando ligeramente desde el final del último ciclo glacial, debido al rebote de la Tierra tras el peso de los mantos de hielo de varios kilómetros de espesor que cubrían gran parte de Norteamérica y Europa hace unos 20.000 años—. Este ajuste es relativamente pequeño: solo añade alrededor de 0,3 mm/año a las tasas de aumento del nivel del mar, es decir, alrededor del 10 % de la tasa actual.
Aumentan las concentraciones de gases de efecto invernadero
Las concentraciones de gases de efecto invernadero alcanzaron un nuevo máximo en 2018, impulsadas por las emisiones humanas procedentes de los combustibles fósiles, el uso del suelo y la agricultura.
Tres gases de efecto invernadero —CO2, CH4 y N2O— son responsables de la mayor parte del calor adicional atrapado por las actividades humanas. El CO2 es, con diferencia, el factor más importante y representa aproximadamente el 50 % del aumento del «forzamiento radiativo» desde 1750. El CH4 representa el 29 %, mientras que el N2O representa alrededor del 5 %. El 16 % restante se debe a otros factores, entre ellos el monóxido de carbono, el carbono negro y los halocarbonos como los CFC.
Las emisiones humanas de gases de efecto invernadero han elevado las concentraciones atmosféricas de CO2, CH4 y N2O a sus niveles más altos en al menos unos pocos millones de años —si no más—. La figura siguiente muestra las concentraciones de estos gases de efecto invernadero, en partes por millón (PPM) para el CO2 y partes por mil millones (PPB) para el CH4 y el N2O, desde principios de la década de 1980 hasta la actualidad.
Concentraciones globales de CO2, CH4 y N2O. Basadas en datos del Laboratorio de Investigación de Sistemas Terrestres de NOAA. Las líneas continuas muestran los valores mensuales y las discontinuas, el promedio de 12 meses. Gráfico de Carbon Brief con Highcharts.
Mientras que las concentraciones de CO2 y N2O han aumentado de forma constante —e incluso se han acelerado en los últimos años—, las concentraciones de CH4 muestran un patrón algo inusual. Tras un período de concentraciones estables a principios del siglo XXI, han vuelto a crecer desde 2007.
La causa del aumento de las concentraciones de CH4 durante la última década sigue siendo objeto de debate científico. Algunos estudios han sugerido que los humedales y el cultivo de arroz en los trópicos son los principales responsables y que la expansión de la extracción no convencional de petróleo y gas desempeña un papel limitado. Otros sostienen que los combustibles fósiles tienen un papel igualmente importante que la agricultura en este aumento.
El hielo marino sigue en niveles bajos
Durante gran parte de principios de 2018, el hielo marino se mantuvo en mínimos históricos en el Ártico y en niveles bastante bajos en la Antártida. En los últimos meses se ha recuperado algo en el Ártico, pero sigue en el extremo inferior del rango histórico del período 1979-2010.
La figura siguiente muestra la extensión del hielo marino ártico y antártico en 2018 (líneas rojas y azules continuas), el rango histórico del registro entre 1979 y 2010 (zonas sombreadas) y los mínimos históricos (línea negra punteada). A diferencia de los registros de temperatura global, los datos del hielo marino se recopilan y actualizan a diario, lo que permite ver su extensión hasta la fecha.
Extensión diaria del hielo marino ártico y antártico según el Centro Nacional de Datos sobre Nieve y Hielo de EE. UU.. Las líneas gruesas muestran los valores diarios de 2018; la zona sombreada indica el rango de dos desviaciones estándar de los valores históricos entre 1979 y 2010. Las líneas negras punteadas muestran los mínimos históricos de cada polo. Gráfico de Carbon Brief con Highcharts.
La extensión del hielo marino solo ofrece una parte de la información sobre los cambios en los polos; el espesor (y el volumen) también son variables importantes, aunque son más difíciles de medir. El sistema Pan-Arctic Ice Ocean Modeling and Assimilation System (PIOMAS) proporciona estimaciones del volumen del hielo marino desde 1979, que se muestran en la figura siguiente.
Anomalías del volumen del hielo marino ártico entre 1979 y 2017, según PIOMAS.
El volumen del hielo marino muestra una clara tendencia a la baja. Aunque algunos meses individuales registran valores inferiores o superiores a otros, el rango de lo que va de 2018 es coherente con el descenso a largo plazo del volumen del hielo marino ártico.
Actualmente, el hielo marino plurianual del Ártico también se encuentra cerca de mínimos históricos. La figura siguiente, del Centro Nacional de Datos sobre Nieve y Hielo de EE. UU. (NSIDC), muestra la antigüedad del hielo marino al final de la temporada de deshielo estival de cada año desde mediados de la década de 1980.
Hielo plurianual al final de cada temporada de deshielo estival desde 1985, en millones de kilómetros cuadrados. Figura de M. Tschudi y S. Stewart, de la Universidad de Colorado en Boulder y W. Meier y J. Stroeve, del NSIDC.
Según las estimaciones del NSIDC, solo alrededor del 20 % del hielo marino actual tiene tres años o más; el 80 % restante tiene apenas entre uno y dos años. Este descenso del hielo marino plurianual hace que el Ártico sea más vulnerable a un deshielo adicional y refleja el descenso general del volumen del hielo marino.
