En las aulas y en las conversaciones cotidianas, las explicaciones del calentamiento global se basan en el efecto de los gases de efecto invernadero. En pocas palabras, el clima depende del equilibrio entre dos tipos diferentes de radiación: la Tierra absorbe la luz visible que llega del Sol, denominada «radiación de onda corta», y emite luz infrarroja, o «radiación de onda larga», hacia el espacio.
El aumento de los niveles de gases de efecto invernadero, como el dióxido de carbono (CO2), altera ese equilibrio energético: estos gases absorben cada vez más parte de la radiación de onda larga que sale de la Tierra y la retienen en la atmósfera. La energía se acumula en el sistema climático y se produce el calentamiento. Sin embargo, en un artículo publicado esta semana en Proceedings of the National Academy of Sciences, investigadores del MIT muestran que esta visión canónica del calentamiento global solo cuenta la mitad de la historia.
En los modelos informáticos del clima de la Tierra con concentraciones crecientes de CO2, el efecto de los gases de efecto invernadero sí provoca el calentamiento global. Sin embargo, ocurre algo desconcertante: cabría esperar que la radiación de onda larga que escapa al espacio disminuyera a medida que aumenta el CO2, pero su cantidad empieza, de hecho, a aumentar. Al mismo tiempo, la atmósfera absorbe cada vez más radiación solar entrante; esta mayor absorción de onda corta es lo que, en última instancia, mantiene el calentamiento global.
«El hallazgo era curioso y contradecía la comprensión básica del calentamiento global», afirma el autor principal, Aaron Donohoe, antiguo investigador posdoctoral del MIT que ahora es investigador asociado en el Applied Physics Laboratory de la University of Washington. «Nos hizo pensar que algo realmente extraño debía estar ocurriendo en los modelos durante los años posteriores a la incorporación del CO2. Queríamos resolver la paradoja de que los modelos climáticos mostraran un calentamiento debido al aumento de la radiación de onda corta, y no a la disminución de la radiación de onda larga».
Donohoe, junto con Kyle Armour, investigador posdoctoral del MIT, y otras personas de Washington, pasó muchas noches intentando adivinar por qué los modelos climáticos generaban este resultado ilógico, hasta que se dieron cuenta de que tenía todo el sentido, aunque por razones que nadie había explicado ni expuesto en la literatura.
Encontraron la respuesta recurriendo tanto a simulaciones informáticas como a un sencillo modelo de equilibrio energético. A medida que el CO2 retiene la radiación de onda larga, la Tierra empieza a calentarse, lo que repercute en distintas partes del sistema climático. El hielo marino y la cubierta de nieve se derriten, y sus superficies, de un blanco brillante y reflectante, se convierten en zonas más oscuras. La atmósfera se vuelve más húmeda porque el aire más cálido puede contener más vapor de agua, que absorbe más radiación de onda corta. Ambos procesos de retroalimentación reducen la cantidad de radiación de onda corta que rebota de vuelta al espacio, y la superficie del planeta se calienta rápidamente.
Mientras tanto, como cualquier cuerpo físico que se calienta, la Tierra emite radiación de onda larga con mayor eficacia, contrarrestando los efectos de retención de onda larga del CO2. Sin embargo, ahora la Tierra, más oscura, absorbe más luz solar, inclinando la balanza hacia un calentamiento neto debido a la radiación de onda corta.
«Así que hay dos tipos de radiación importantes para el clima, y el CO2 afecta a uno de ellos, pero es el otro el que impulsa directamente el calentamiento global: eso es lo sorprendente», afirma Armour, investigador posdoctoral del Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences del MIT.
En el mundo real, los aerosoles de la contaminación atmosférica reflejan mucha luz solar, por lo que la Tierra no ha experimentado tanto calentamiento debido a la radiación solar de onda corta como podría haber experimentado en otras circunstancias. Sin embargo, los autores calculan que para mediados de siglo se habrá producido suficiente calentamiento como para que el principal impulsor del calentamiento global pase a ser el aumento de la absorción de radiación solar.
El artículo no cuestiona la física de los modelos climáticos; su valor reside en ayudar a la comunidad a interpretar sus resultados. «Aunque este estudio no cambia nuestra comprensión de los fundamentos del calentamiento global, siempre es útil disponer de modelos más sencillos que nos ayuden a entender por qué nuestros modelos climáticos más completos a veces se comportan de formas superficialmente contraintuitivas», afirma Isaac Held, científico sénior del Geophysical Fluid Dynamics Laboratory de la NOAA, quien no participó en esta investigación.
Una forma en que el estudio puede resultar útil es orientar qué buscan los investigadores en las observaciones satelitales del balance de radiación de la Tierra mientras siguen el cambio climático antropogénico en las próximas décadas. «Creo que la suposición predeterminada sería que la radiación de onda larga saliente disminuirá a medida que aumenten los gases de efecto invernadero, pero probablemente eso no ocurrirá», afirma Donohoe. «En realidad, veríamos aumentar la absorción de radiación de onda corta. ¿Llegaremos a observar alguna vez en el futuro los efectos de retención del CO2 sobre la radiación de onda larga? Creo que probablemente no».
El estudio aclara otra cuestión compleja de los modelos climáticos: el desacuerdo sustancial entre distintos modelos sobre cuándo la radiación de onda corta pasa a desempeñar el papel principal en el calentamiento global. Los autores demuestran que el origen de las diferencias está en cómo representa cada modelo los cambios en la cubierta nubosa a medida que se produce el calentamiento global, otro factor importante que determina la capacidad de la Tierra para reflejar la energía solar de onda corta.
Publicado en colaboración con MIT News
Autora: Genevieve Wanucha es colaboradora de MIT News.
Imagen: Radiación de onda larga saliente registrada por el instrumento CERES del satélite Aqua de la NASA el 18 de marzo de 2011, cerca del equinoccio de primavera de 2011.
