Nuestro planeta se ha calentado aproximadamente 1,2°C desde 1850 . Pero este calentamiento no es uniforme . El calentamiento en los polos, especialmente en el Ártico, ha sido de tres a cuatro veces más rápido que en el resto del mundo. Es un fenómeno conocido como “amplificación polar”.
Los modelos climáticos simulan este efecto, pero cuando se comparan con los últimos 40 años de calentamiento, estos modelos se quedan cortos . La situación es aún peor cuando se trata de modelar climas pasados con niveles muy altos de gases de efecto invernadero.
Esto es un problema porque estos son los mismos modelos que se utilizan para proyectar hacia el futuro y pronosticar cómo cambiará el clima. Es probable que subestimen lo que sucederá a finales de este siglo, incluidos riesgos como el derretimiento de la capa de hielo o el deshielo del permafrost.
En nuestra nueva investigación publicada hoy en Nature Geoscience utilizamos un modelo de alta resolución de la atmósfera que incluye la estratosfera. Descubrimos que aparece un tipo especial de nube sobre las regiones polares cuando las concentraciones de gases de efecto invernadero son muy altas. Hasta ahora se ha pasado por alto el papel de este tipo de nubes. Ésta es una de las razones por las que nuestros modelos son demasiado fríos en los polos.
Regreso al futuro
Examinar los climas pasados puede darnos vislumbres de posibles futuros para una variedad de condiciones extremas. Para nosotros, esto significa que podemos utilizar la historia de la Tierra para descubrir qué tan bien funcionan nuestros modelos climáticos. Podemos probar nuestros modelos simulando episodios del pasado cuando la Tierra era mucho más cálida. La ventaja de esto es que tenemos reconstrucciones de temperatura de estos episodios para evaluar los modelos, a diferencia del futuro, para el cual no hay mediciones disponibles.
Si retrocedemos unos 50 millones de años, nuestro planeta era muy caliente. Las concentraciones de dióxido de carbono (CO₂) oscilaban entre 900 y 1.900 partes por millón (ppm) , frente a las 415 ppm actuales. Es probable que las concentraciones de metano (CH₄) también fueran mucho más altas.
El archipiélago ártico de Canadá estaba cubierto de exuberantes bosques tropicales habitados por caimanes, tortugas, lagartos y mamíferos.
Para que estas plantas y animales sobrevivieran, las condiciones deben haber sido cálidas y sin hielo durante todo el año. De hecho, las temperaturas de la superficie del océano superaron los 20°C cerca del polo norte (aproximadamente a 87°N) y los 25°C en el Océano Austral (aproximadamente a 67°S).
Este período llamado Eoceno temprano es un banco de pruebas perfecto para nuestros modelos, porque globalmente era muy cálido y los polos eran aún más cálidos, lo que significa que era un clima con una amplificación polar extrema. Además, el Eoceno es lo suficientemente reciente como para que estén disponibles reconstrucciones de temperatura.
Pero resulta que los modelos vuelven a fallar. En latitudes altas hace demasiado frío . ¿Qué les falta a nuestros modelos?
Nubes estratosféricas polares
En 1992, la paleoclimatóloga estadounidense Lisa Sloan sugirió que las nubes estratosféricas polares podrían haber causado un calentamiento extremo en latitudes altas en el pasado.
Estas nubes son una vista rara y hermosa hoy en día. También se les llama nubes nacaradas o de nácar por sus colores vivos y a veces luminosos.
Se forman a altitudes muy elevadas (en la estratosfera) y a temperaturas muy bajas (sobre los polos). En el clima actual, aparecen principalmente sobre la Antártida, pero también se han observado durante los meses de invierno en Escocia, Escandinavia y Alaska, en momentos en que la estratosfera era particularmente fría.
Al igual que los gases de efecto invernadero, absorben la radiación infrarroja emitida por la superficie de la Tierra y reemiten una parte de esta energía a la superficie. Esto sugiere que las nubes estratosféricas polares podrían ser una de las piezas que faltan en el rompecabezas.
Calientan la superficie. Y su efecto podría ser significativo, especialmente en invierno, cuando no sale el sol. Pero son difíciles de simular en un modelo climático, por lo que la mayoría de los modelos los ignoran. Esta omisión podría explicar por qué los modelos climáticos pasan por alto parte del calentamiento polar, porque pasan por alto un proceso que calienta los polos.
Tres décadas después del artículo de Sloan, algunos modelos atmosféricos son finalmente lo suficientemente complejos como para permitirnos probar su hipótesis. En nuestra investigación utilizamos uno de ellos y descubrimos que, bajo determinadas condiciones, el calentamiento adicional debido a estas nubes estratosféricas polares supera los 7°C durante los meses de invierno. Esto reduce significativamente la brecha entre los modelos climáticos y la evidencia de temperatura del Eoceno temprano. Sloan tenía razón.
Implicaciones para proyecciones futuras
Nuestra investigación explica por qué los modelos climáticos no funcionan tan bien en climas pasados, cuando los niveles de gases de efecto invernadero eran mucho más altos que los actuales. Pero ¿qué pasa con el futuro? ¿Deberíamos preocuparnos?
Hay algunas buenas noticias. Si bien las nubes estratosféricas polares calientan los polos, no serán tan comunes en el futuro como lo fueron en el pasado distante, incluso si tanto el CO₂ como el CH₄ alcanzan niveles muy altos.
Esto se debe a otra diferencia entre el Eoceno y la actualidad: la posición de los continentes y las montañas, que entonces eran diferentes y que también influyen en la formación de las nubes estratosféricas polares. Entonces, incluso si alcanzamos niveles tempranos de CH₄ y CO₂ en el Eoceno en el futuro, esperaríamos que se formaran menos nubes estratosféricas polares. Esto sugiere que los modelos climáticos estándar son mejores para predecir el futuro que el pasado.
Por lo tanto, es poco probable que el Ártico y la Antártida queden cubiertos por estas hermosas nubes en el corto plazo. Pero nuestra investigación muestra que la evidencia de climas pasados puede revelar procesos que sólo se vuelven importantes cuando las concentraciones de gases de efecto invernadero son altas. Algunos de estos procesos no están incluidos en nuestros modelos porque los modelos se prueban con observaciones actuales y otros procesos simplemente parecían más importantes de incluir. Mirar al pasado es una forma de ampliar nuestro horizonte y aprender para el futuro.
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