Al estudiar con precisión el cambio climático, los científicos han llegado a una comprensión más certera de las causas de este fenómeno. Hoy, los científicos saben que la variación climática tiene causas naturales y antropogénicas (inducidas por el hombre).

Causeas naturales

Las causas naturales de las variaciones climáticas normales se deben a los cambios en la actividad solar, la actividad volcánica, las variaciones en la órbita de la Tierra y el papel de los océanos. Entre éstas, las variaciones en la órbita de la Tierra son la explicación principal de la periodicidad glacial y interglacial. Es importante tener en cuenta que el cambio climático que estamos experimentando hoy tiene un nivel de variación que supera con creces las variaciones climáticas normales provocadas por estas causas naturales.

Actividad solar

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Conoce más sobre las fascinantes manchas solares.

La actividad solar determina la cantidad de radiación solar que emite el Sol. Las manchas solares son tormentas en la superficie del Sol acompañadas por una intensa actividad magnética. Las tormentas y la actividad magnética afectan la salida de la radiación solar. Hay un ciclo de 11 a 22 años de manchas solares, lo que provoca que la irradiación solar total varíe dentro del ciclo y afecte el clima de la Tierra. Sin embargo, la variación en la radiación solar causada por los ciclos de las manchas solares es relativamente pequeña en comparación con la producción solar total (~0.1%) y demasiado baja para causar los cambios de temperatura observados hoy por los científicos del clima.

Actividad volcánica

Los volcanes emiten grandes cantidades de ceniza que pueden permanecer en la atmósfera durante largos períodos de tiempo, bloqueando la radiación solar y reduciendo efectivamente la entrada de luz solar a la Tierra, lo que provoca un período de enfriamiento. El largo período de enfriamiento entre 1500 y el final de 1800 conocido como la Pequeña Edad de Hielo se considera ahora como el resultado de un aumento considerable de la actividad volcánica en todo el mundo. Hay algunas pruebas de que al menos cuatro grandes erupciones volcánicas iniciaron este período de enfriamiento.

Órbita de la Tierra

Milutin Milankovitch, astrónomo y matemático serbio, sugirió que las variaciones en la órbita de la Tierra afectan tanto la cantidad como la distribución de la luz solar recibida en la superficie de la Tierra, lo que impacta directamente el calentamiento de la Tierra. Estas variaciones se denominan Ciclos de Milankovitch Figura 12) y son causadas por tres fuerzas:

Milankovitch cycles
Figura 12. Los ciclos de Milankovitch. 1
  • Cambios en la forma de la órbita de la Tierra alrededor del Sol (excentricidad).
  • La inclinación de la Tierra sobre su eje (oblicuidad).
  • El bamboleo del eje de la Tierra (precesión).

La teoría de Milankovitch explica el momento de las últimas edades de hielo y las principales glaciaciones continentales de acuerdo con los estudios de paleoclimatología, pero estos ciclos ocurren durante decenas de miles de años y más, y no pueden explicar los rápidos cambios de temperatura observados en las últimas décadas.

El papel de los océanos en la moderación del clima

Los océanos cubren 70% de la superficie de la Tierra y debido a su gran profundidad y la alta capacidad de calor específico del agua, los océanos retienen mucho más calor que las superficies terrestre. El informe del IPCC de 2013 indica que 90% del aumento de energía neta en el sistema climático entre 1971 y 2010 se almacena en los océanos de la Tierra; 60% está almacenado en el océano superior (0-700 metros de profundidad) y 30% se almacena en profundidades superiores a 700 metros.

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Para obtener más información sobre ENSO y conocer más acerca de cómo la variabilidad climática ha sido determinada por los científicos haz clic aquí.

Existe un ciclo interactivo natural de 3 a 6 años que involucra tanto a los océanos como a la atmósfera que se ha denominado El Niño-Oscilación del Sur (ENSO). ENSO tiene un gran impacto sobre el clima regional, a menudo con consecuencias desastrosas. Con una frecuencia de pocos años, trae inundaciones a algunas zonas y sequía a otras. Se cree que a medida que se acumule más calor en las aguas del océano, el efecto ENSO se volverá más extremo. Esto significa que las tormentas oceánicas, incluidos los tifones y huracanes, serán más intensas y frecuentes. Puedes conocer más sobre El Niño en la página web National Oceanic and Atmospheric Administration. Como lo demuestran los ejemplos anteriores, los factores naturales afectan el clima de la Tierra. Sin embargo, los cambios en el clima que han tenido lugar desde 1900 no se ajustan a los patrones de variabilidad natural en el clima causados solamente por estos factores naturales solamente.

Causas antropogénicas

Existe una evidencia científica abrumadora de que los importantes cambios climáticos que se están produciendo en la actualidad se deben a causas antropogénicas. Aunque las causas naturales antes mencionadas pueden ayudar a explicar las variaciones históricas del clima, éstas no pueden dar cuenta del drástico calentamiento que la Tierra ha experimentado desde la década de 1950. Como se señaló en el informe del IPCC de 2007, “la mayor parte del aumento observado en las temperaturas medias mundiales desde mediados del siglo XX es muy probable que se deban al aumento observado en las concentraciones antropogénicas de gases de efecto invernadero”.

carbon cycle
Figura 13. Diagrama del ciclo del carbono. Los números blancos entre paréntesis indican la cantidad de carbono (en gigatoneladas) que se almacena en los depósitos de carbono como los océanos, la atmósfera y la tierra. Las flechas indican el movimiento del carbono entre los diferentes depósitos. Los números amarillos son flujos naturales de carbono y los rojos son contribuciones humanas en gigatoneladas de carbono por año. 2

Recapitulando

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Si quieres ver de nuevo la fotosíntesis, regresa al capítulo de energía.

El gas de efecto invernadero emitido a la atmósfera en la mayor cantidad, debido a la actividad humana, es el dióxido de carbono. El carbono circula naturalmente a través de los océanos, la tierra, la biosfera, y la atmósfera (Figura 13). En la atmósfera, el carbono está presente principalmente como gas de dióxido de carbono (CO2). El dióxido de carbono se libera a la atmósfera de fuentes naturales tales como plantas, microbio, y la respiración animal. Por otra parte, el dióxido de carbono se absorbe fuera de la atmósfera a través de sumideros naturales, como el proceso de fotosíntesis utilizado por las plantas y las algas. A través de este ciclo natural, la cantidad de CO2 liberada mediante la respiración equilibra la cantidad consumida por la fotosíntesis. De esta manera, la atmósfera no acumula demasiado CO2 ni se agota el CO2. Aquí, la cantidad de CO2 liberado a través de la respiración equilibra la cantidad consumida por la fotosíntesis.

Coalbrookdale by Night painting
Figure 14: The artist Philip James de Loutherbourg painted this picture of Coalbrookdale by Night in 1801. It depicts an example of Industrial Revolution carbon emission, in this case from the ‘Bedlam’ iron smelting furnaces of England’s Coalbrookdale Company. 3

Sin embargo, como vimos en el Capítulo de Energía, desde la Revolución Industrial los seres humanos han extraído grandes cantidades de recursos de la corteza terrestre basados en el carbón, como la madera, la turba y los combustibles fósiles (Figura 14). Los combustibles fósiles, como el carbón, el petróleo y el gas natural, se crean a partir de acumulaciones, durante millones de años, de compuestos orgánicos de plantas y animales en descomposición, que enterradas, se han transformado gradualmente.

Una vez extraídos, los humanos queman estos recursos como combustible. El carbono que se emite como resultado de quemar estos combustibles reacciona con el oxígeno que se produce naturalmente en la atmósfera y libera tanto calor como dióxido de carbono en un proceso denominado reacción de combustión. La cantidad de dióxido de carbono agregado a la atmósfera mediante las reacciones de combustión excede por mucho la capacidad de las plantas y las algas oceánicas para absorber a través de la fotosíntesis. Esto lleva al ciclo natural de carbono significativamente fuera de equilibrio.

Por ejemplo, la concentración atmosférica de CO2 aumentó de 280 ppm (partes por millón) en 1850 a más de 400 ppm en 2014 (un aumento de 30%), porque el dióxido de carbono aumentó en la atmósfera a través de las emisiones de combustibles fósiles más rápido de lo que fue eliminado por las plantas y algas. El nivel máximo de dióxido de carbono para que la Tierra mantenga el equilibrio entre sus muchos sistemas y procesos naturales es menor de 350 ppm. Esto se conoce como el “punto de inflexión”.

rise in CO2 graph
Figura 15: Aumento en CO2 ppm desde 2005. 4

Preguntas para considerar

Imagina que estás hablando con un amigo que está convencido de que el cambio climático global tiene causas naturales y que las acciones humanas no han contribuido significativamente a este fenómeno.

¿Qué evidencia científica podrías ofrecer para desafiar el punto de vista de tu amigo?

Si tu amigo no acepta tus pruebas científicas, ¿qué otro punto considerarías a continuación para tratar de ayudar a tu amigo a comprender el problema del cambio climático global?

La quema de combustibles fósiles no es el único impulsor antropogénico del cambio climático global. Como se señaló anteriormente en la exposición de los gases de efecto invernadero en esta sección, el cambio climático también se ha acelerado por las prácticas agrícolas industriales y la deforestación. De hecho, las prácticas agrícolas industriales producen más emisiones de gases de efecto invernadero que cualquier otra actividad humana. Además, la deforestación está relacionada, en gran medida, con la agricultura industrial para expandir las tierras cultivadas.