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5 de Febrero de 2020
Climatología

Los primeros modelos climáticos predijeron bien el calentamiento global

Los modelos publicados entre 1970 y 2007 ofrecieron predicciones acertadas del calentamiento superficial global que se observaría después. Ello muestra lo valioso que es utilizar las observaciones globales para comprobar la validez de los modelos climáticos mientras el planeta se calienta.

El cambio de temperatura previsto por un modelo anterior a 2007 para mediados del siglo XXI con respecto al promedio entre 1971 y 2000 según el escenario de emisiones A1B. Los amarillos oscuros indican aumentos de más de tres grados [Laboratorio Geofísico de Dinámica de Fluidos de la NOAA].

Los modelos climáticos son ecuaciones que describen procesos climáticamente relevantes y que se resuelven con superordenadores. Además de ser unos instrumentos valiosísimos para poner a prueba hipótesis científicas, estos modelos ofrecen desde hace muchos años predicciones socialmente importantes. Los primeros modelos climáticos que describían numéricamente una atmósfera, unos océanos y unas superficies terrestres que evolucionan e interaccionan sobre una retícula que cubre la Tierra entera se remontan a la década de 1970. Desde entonces, la superficie del planeta se ha calentado, en buena medida como consecuencia de la emisión de gases de invernadero. Zeke Hausfather, de la Universidad de California en Berkeley, y sus colaboradores evalúan en Geophysical Review Letters retrospectivamente el acierto predictivo de los modelos climáticos publicados entre 1970 y 2007. Sus resultados muestran que la física de esos modelos de hace años acertó al predecir el calentamiento global de la superficie que se observaría después.

Un punto clave que resaltan los autores es el de que la capacidad predictiva de los modelos climáticos está limitada por los factores que impulsan el clima futuro pero que no son cognoscibles. Muchos de los más importantes, como las concentraciones mayores de dióxido de carbono en la atmósfera causadas por la combustión de los combustibles fósiles, dependen de actividades y decisiones humanas. Los primeros modeladores del clima incluyeron estimaciones de los impulsores del clima futuro en sus predicciones. Sin embargo, no podían saber, por ejemplo, cómo se iba a ir industrializando el mundo o qué emisiones de CO2 habría por ello.

Hausfather y sus colaboradores han ideado un método para evaluar las predicciones de los primeros modeladores del clima sin penalizar a sus modelos por haber estado equivocadas las estimaciones de los impulsores del clima del futuro que incluían. Los autores han examinado 17 previsiones de la temperatura media global de la superficie (TMGS) de 14 modelos. Antes de aplicar su método, vieron ya que diez de ellas concordaban con las observaciones. Pero al tomar en cuenta las inexactitudes en la estimación de los impulsores del clima, descubrieron que eran catorce las que coincidían con los datos. De las tres que no, dos predijeron un calentamiento de la superficie mayor que el observado y una, menor.

Elaborar modelos climáticos creíbles mediante el conocimiento de procesos, observaciones y ecuaciones bien formuladas que son climáticamente relevantes supone un problema científica y computacionalmente considerable. Las ecuaciones que describen el clima son complejas y resolverlas requiere una potencia de cálculo grande. Como resultado, los modelos climáticos se han ejecutado siempre en los supercomputadores más rápidos que hubiese. Resulta especialmente impresionante que las predicciones de los modelos más antiguos que han evaluado Hausfather y sus colaboradores fuesen acertadas, dada lo limitadísima que era la potencia de cálculo de que se disponía entonces en comparación con la actual.

Como han demostrado Zeke Hausfather y sus colaboradores, incluso los modelos climáticos más antiguos predijeron correctamente los cambios que luego se han observado en la temperatura media global de la superficie terrestre, y eso aunque se calcularon con superordenadores cuya potencia de cálculo era tan limitada como la de este Univac 1108 de 1972 [CSU Archives/Everett Collection/Alamy].

Aunque los hallazgos de los autores muestran que los modelos climáticos pueden predecir la TMGS acertadamente, esos pronósticos no bastan para conocer los efectos del cambio climático en marcha y prepararse para ellos. Por ejemplo, el cambio climático regional es especialmente susceptible de sufrir una variabilidad climática impredecible, lo que limita mucho la capacidad predictiva, aun en escalas temporales de décadas cuando se conocen los impulsores climáticos. Además, basándose solo en las previsiones de la TMGS cuesta predecir, por ejemplo, la medida en que el nivel del mar subirá, cómo influirá en los ecosistemas marinos la acidificación de los mares causada por la absorción del CO2 atmosférico, y la frecuencia y magnitud de los incendios, sequías e inundaciones del futuro.

Los científicos tendrán que seguir mejorando los modelos del clima y aumentando su conocimiento de los efectos del cambio climático sin perder de vista la tensión entre la necesidad de incrementar la resolución de los modelos, la de una mayor representación de procesos relevantes climáticamente y la de efectuar más simulaciones que caractericen la variabilidad climática impredecible. El éxito de los pronósticos de la TMGS en los primeros modelos climáticos es impresionante, pero deja mucho trabajo por hacer; científicos, responsables públicos y accionistas son bien conscientes de ello.

Los modelos numéricos basados en las ecuaciones científicas que describen la atmósfera se utilizan cotidianamente para tomar decisiones que salven vidas y ahorren dinero. Como el cambio climático sigue cambiando como consecuencia, sobre todo, de las actividades humanas, los científicos han de usar y mejorar los modelos numéricos y las ecuaciones y conocimientos en que se basan, y comunicar el valor que tienen. El trabajo de Hausfather y sus colaboradores demuestra que la física presente en los modelos climáticos lleva decenios ofreciendo predicciones correctas de la TMGS bajo cantidades crecientes de CO2 atmosférico. Esas predicciones resultan útiles para calcular la máxima cantidad de CO2 que se puede arrojar a la atmósfera a lo largo del tiempo de modo que el calentamiento de la superficie no supere determinado nivel.

Tiene la mayor importancia que los resultados de los autores muestren que en las predicciones de la TMGS  los impulsores del clima son una fuente capital de incertidumbre. Y entre esos impulsores, la emisión de los gases de invernadero por la actividad humana es lo que en muy gran medida determinará el futuro calentamiento de la superficie. Los hallazgos indican la utilidad de las predicciones de los modelos climáticos de la TMGS correspondientes a unas emisiones de gases de invernadero crecientes pese a que hay impulsores del clima futuro que no se pueden conocer. Pero los científicos tienen además que seguir elaborando modelos climáticos concertados con todo aquello de que dispongan a fin de prepararse para un clima cambiado que exige mucho más que predicciones del calentamiento superficial.

Jennifer E. Kay / Nature News

Artículo traducido y adaptado por Investigación y Ciencia con permiso de Nature Research Group.

Referencia: «Evaluating the performance of past climate model projections», de Zeke Hausfather et al., Geophysical Research Letters, 47, e2019GL085378 (2020).

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