Aprovechando las ecuaciones de Navier-Stokes y los trabajos de los matemáticos españoles Córdoba y Martínez-Zoroa.
Un sistema energético acoplado
El sistema climático terrestre puede entenderse como un sistema energético acoplado en el que intervienen, simultáneamente, radiación solar, atmósfera, océanos, vapor de agua, nubes, hielo, corrientes, convección y transferencia de calor. El problema aparece cuando se intenta aislar uno solo de esos factores y convertirlo en explicación suficiente de la evolución de la temperatura global.
El efecto radiativo de determinados gases atmosféricos está bien establecido. CO₂, vapor de agua y otros gases absorben radiación infrarroja en determinadas bandas y modifican la cantidad de energía que escapa al espacio. Sin embargo, conocer esa propiedad espectroscópica no equivale a conocer de forma completa la respuesta térmica del planeta. Para traducir un cambio radiativo en una variación de temperatura hay que incorporar la dinámica del sistema.
Atmósfera, océanos y movimiento de la energía
La atmósfera y los océanos son fluidos. Su movimiento redistribuye masa y energía, y su comportamiento se describe mediante ecuaciones de conservación de masa, momento y energía. El campo de temperaturas no es independiente del campo de velocidades: las corrientes oceánicas y atmosféricas transportan calor, la compresión y expansión modifican la temperatura, la evaporación consume energía, la condensación la libera y la convección desplaza energía verticalmente.
El agua y la inercia térmica
El agua introduce una complejidad adicional. La cantidad total de agua terrestre apenas cambia a escala climática humana, pero sí cambia su distribución entre océanos, hielo, vapor atmosférico, agua continental y nubes. Esa redistribución importa enormemente. El agua posee una elevada capacidad calorífica y los cambios de fase movilizan grandes cantidades de energía. Por ello, los océanos introducen una fuerte inercia térmica y ralentizan los cambios de temperatura. La evaporación enfría la superficie, mientras que la condensación libera posteriormente esa energía en otro lugar.
Al mismo tiempo, el vapor de agua absorbe radiación infrarroja. Por tanto, un aumento de humedad atmosférica puede producir efectos distintos y concurrentes: mayor absorción radiativa, mayor transporte de calor latente, cambios en la convección y modificación de la nubosidad.
Las nubes: efectos contrapuestos
Las nubes ilustran especialmente bien esta dificultad. Reflejan radiación solar hacia el espacio y, por esa vía, enfrían. También absorben y reemiten radiación infrarroja, reduciendo la pérdida de energía al espacio. Las nubes bajas y densas suelen producir un efecto neto refrigerante, mientras que determinadas nubes altas pueden contribuir al calentamiento. El resultado depende de altura, espesor, composición, extensión y distribución geográfica.
La circulación oceánica y la AMOC
La circulación oceánica introduce otra capa de interacción. Un debilitamiento de la AMOC puede reducir el transporte de calor hacia el Atlántico Norte y producir un enfriamiento relativo en Europa occidental y zonas próximas. Eso no exige necesariamente que Europa se enfríe en términos absolutos: puede simplemente calentarse menos de lo que lo haría si esa circulación permaneciera constante. La temperatura observada resulta de la combinación de varios efectos simultáneos.
El Sol como fuente externa de energía
La principal fuente externa de energía del sistema es el Sol. La energía recibida depende de la irradiancia solar, de la geometría orbital y de la distancia Tierra-Sol. Posteriormente, nubes, hielo, aerosoles y superficie determinan qué proporción se refleja y cuál se absorbe. Las tormentas solares tienen gran relevancia para la magnetosfera y la tecnología, pero su contribución térmica directa es pequeña comparada con la irradiancia solar ordinaria.
Integrar para comprender
Por ello, una descripción rigurosa del clima exige integrar radiación, dinámica de fluidos, océanos, humedad, nubes y cambios de fase. Estos elementos pueden estudiarse separadamente para comprender sus mecanismos, pero no pueden mantenerse separados al calcular la respuesta del sistema completo.
Los modelos climáticos realizan precisamente esa integración mediante soluciones numéricas y parametrizaciones. Su dificultad no reside en desconocer todas las leyes físicas implicadas, sino en resolver un sistema no lineal enormemente complejo, con procesos que operan desde escalas microscópicas hasta planetarias. Algunos de esos procesos, especialmente turbulencia, nubes y determinados intercambios océano-atmósfera, no pueden resolverse directamente a todas las escalas y deben aproximarse.
Mecanismos conocidos, resultados inciertos
En consecuencia, existe una diferencia fundamental entre identificar mecanismos físicos y cuantificar con exactitud su resultado conjunto. Sabemos describir muchos componentes con gran precisión, pero seguimos teniendo incertidumbre relevante respecto de la magnitud exacta de determinadas retroalimentaciones y de su interacción dinámica. El clima no es reducible a una única variable: es el resultado emergente de un sistema energético y fluidodinámico acoplado.
Hasta aquí llegó el intercambio con la IA
Aquí ya lo dejamos, tras reconocerme ChatGPT la incertidumbre sobre el cambio climático, como resumen de un largo intercambio de ideas y cuestionamientos a sus modelos.
La cuestión surge del sistema ideado por los matemáticos españoles Córdoba y Martínez-Zoroa de resolver por capas las ecuaciones de Navier-Stokes, que describen el movimiento del agua, el aire y otros fluidos, y que puede significarle al segundo la medalla Fields (el llamado Nobel de las Matemáticas para menores de 35 años).
Abogado en ejercicio y colegiado desde 1993, Licenciado en Derecho por la Universidad de Oviedo, Diplomado en Derecho Inglés por la LSE, MBA The Power MBA, Master en Legal Tech UNIR, Master en Derecho de las Transmisiones Electrónicas U. Politécnica de Valencia; Compliance Officer, Experto Profesional en Propiedad Intelectual