Los científicos llevan siglos debatiendo el efecto del sol sobre el clima. Y no saben que el problema está resuelto hace décadas. Faltaba juntar las piezas, pero la creencia en el CO₂ lo ha impedido.
En el primer artículo de esta serie sobre el sol y el clima veíamos cómo hemos llegado a saber que el sol era el responsable de algunos de los mayores cambios climáticos que han tenido lugar en los últimos 11.000 años. En el segundo artículo veíamos toda una serie de cambios que el sol está provocando en el clima actualmente para los que no tenemos una explicación, incluyendo cambios en la rotación del planeta y en el vórtice polar que alteran la frecuencia de los inviernos fríos.
En el primer artículo de esta serie sobre el sol y el clima veíamos cómo hemos llegado a saber que el sol era el responsable de algunos de los mayores cambios climáticos que han tenido lugar en los últimos 11.000 años. En el segundo artículo veíamos toda una serie de cambios que el sol está provocando en el clima actualmente para los que no tenemos una explicación, incluyendo cambios en la rotación del planeta y en el vórtice polar que alteran la frecuencia de los inviernos fríos.
El IPCC no acepta las pruebas que hemos repasado. Se trata de una organización política asesorada por científicos elegidos a propuesta de los gobiernos que deciden lo que se incluye y lo que no en sus informes. Ninguna de las evidencias del efecto del sol sobre el clima está incluida. La función del IPCC es evaluar el riesgo del cambio climático inducido por el hombre, no encontrar las causas del cambio climático, que desde su fundación se asumió que era debido a nuestras emisiones.
11. Principales teorías
Pero unos pocos científicos, que a menudo se ven atacados y obstaculizados, continúan trabajando para tratar de explicar el efecto del sol sobre el clima y han desarrollado tres explicaciones distintas. Estas tres teorías no son incompatibles. Que una sea cierta no implica que las otras sean falsas.
La primera teoría se basa en el efecto directo sobre el clima de los cambios en la radiación de energía procedente del sol. Al ser proporcional el efecto a la causa, decimos que es lineal.
Esta teoría ha sido defendida por el Dr. Soon, el Prof. Scafetta y 35 científicos más en un artículo reciente. Para explicar el efecto del sol sobre el clima, estos científicos realizan su propia reconstrucción de temperatura, basada en estaciones rurales para evitar el efecto de calor urbano, y su propia reconstrucción de la actividad solar a lo largo de los últimos dos siglos. La gráfica izquierda muestra su reconstrucción comparada con la aceptada por el IPCC a la derecha. Las diferencias entre ambas explicarían un efecto mucho mayor del sol sobre el clima que el aceptado por el IPCC.
En la segunda teoría, son los rayos cósmicos quienes cambian el clima y el campo magnético del sol regula la cantidad de rayos cósmicos que llegan a la Tierra. Se trata, por tanto, de un efecto indirecto, pero también lineal, porque el cambio en los rayos cósmicos sería proporcional a la actividad del sol.
Esta teoría, propuesta por el Dr. Svensmark, se basa en que los rayos cósmicos crean iones en la atmósfera que actúan como semillas de nubes. Parte de la teoría fue confirmada por experimentos en un acelerador de partículas, pero aún no se sabe si el efecto es lo suficientemente importante. Un problema es que los rayos cósmicos han ido aumentando, mientras que los satélites indican una reducción en la capa de nubes bajas que de hecho podría estar contribuyendo al calentamiento.
La tercera teoría es la propuesta por mí. En ella el sol no es imprescindible para cambiar el clima. Hay un proceso climático mal conocido sobre el que actúa el sol, pero también varios factores más. Cambios en este proceso son los que provocan cambios en el clima. El sol actúa de manera indirecta sobre el clima y su efecto es no-lineal al haber otros factores implicados. No-lineal quiere decir que el efecto no es proporcional a la causa. Ello explica por qué no hay, ni debería esperarse, una correlación directa entre el sol y las temperaturas de superficie aunque el efecto del sol sea importante. ¿Cual es este proceso capaz de cambiar el clima de forma natural que los científicos se han olvidado de considerar debidamente? Se trata del transporte de calor.
12. Cambios en el transporte de calor cambian el clima
¿Qué es el transporte de calor?
La mayor parte de la energía solar llega a la Tierra en los trópicos, creando una zona de exceso de energía, que recibe más de lo que emite, marcada en rojo en la figura. Fuera de los trópicos se crean dos zonas con déficit de energía, que reciben menos de lo que emiten, y cuyo tamaño depende de las estaciones. Se muestran en azul en la figura, representando la situación durante el invierno del hemisferio norte. Estos desequilibrios deberían causar calentamiento continuo en la zona roja y enfriamiento continuo en las azules. Que esto no pase es debido al transporte de calor, que además transporta humedad y nubes, y es importantísimo para el clima. El clima de cualquier región depende de la insolación y del transporte de calor y humedad.
Pero el transporte de calor constituye un agujero en nuestro conocimiento del clima. Hay varias razones para ello. La primera es que responde a una física muy complicada y, como reconocen los propios científicos que lo estudian, no disponemos de teorías satisfactorias que lo describan. Además no somos capaces de medirlo adecuadamente dado que tiene lugar por toda la atmósfera y todo el océano todo el tiempo y es muy variable a lo largo del año. Desde los satélites se hace un computo global a partir de las emisiones de calor, pero no se pueden distinguir las variaciones en lo que transporta la atmósfera y lo que transporta el océano. La variación estacional es muy importante debido a la inclinación del eje del planeta. En invierno se transporta mucho más calor que en verano, y para su transporte parte del calor entra y sale del océano sin que ello se mida adecuadamente. Debido a que no sabemos casi nada del transporte de calor, los modelos tampoco lo saben, y aunque se puede conseguir que reproduzcan la cantidad total anual transportada no son capaces de hacerlo de la misma forma que lo hace el clima.
A pesar de este desconocimiento, la mayoría de los científicos creen que las variaciones en el transporte de calor no han contribuido al cambio climático reciente. ¿Por qué sostienen esa creencia basada en el desconocimiento? La primera razón es que si se transporta calor horizontalmente dentro del sistema climático la cantidad de calor que contiene el sistema no se altera y ese calor sigue produciendo las mismas emisiones infrarrojas al espacio. Por lo tanto el transporte de calor no puede producir un cambio en el clima global, solo cambios regionales.
¿Es eso cierto? En realidad no lo es. No se menciona casi nunca, pero el 75% del efecto invernadero de la Tierra se debe al vapor de agua y a las nubes formadas por agua. Y su distribución por latitud es extremadamente irregular. La atmósfera tropical contiene mucha agua y la atmósfera polar en invierno no contiene casi nada. Por ello el efecto invernadero en las regiones polares es extremadamente bajo y el transporte de calor desde los trópicos al Ártico sí que altera las emisiones. Ello hace que la suma total no permanezca constante, por lo que el transporte de calor sí posee la capacidad de cambiar el clima global.
Si la cantidad total de calor transportada fuera siempre la misma el transporte no causaría cambio climático, y eso es lo que creen muchos científicos. Piensan que si el transporte de calor por parte de la atmósfera aumenta, el transporte de calor por parte del océano disminuye compensando el cambio y la cantidad total no cambia. Esta compensación teórica que nunca ha sido probada figura de forma diferente en cada modelo sin que se conozcan sus bases físicas. Ello hace que para estos científicos y modelos el transporte no sea causa de cambio climático.
Pero de nuevo la realidad es distinta. El transporte de calor puede aumentar en la atmósfera y también en el océano, alterando la cantidad de energía transportada. De hecho es lo lógico, porque la mayor parte del transporte por parte del océano se realiza en las corrientes superficiales impulsadas por el viento, que es también responsable del transporte de calor por la atmósfera. Si el viento aumenta, el transporte debe aumentar en ambos compartimentos.
Es también lo que apoyan los datos obtenidos de dos trabajos que estudian el transporte de calor hacia el Ártico en las últimas décadas. Tanto el transporte de calor por la atmósfera como por el océano experimentaron un aumento a principios del siglo XXI. Según la teoría y los modelos esto no es posible. Y sin embargo los efectos de este incremento del transporte de calor no pueden ser más claros. En el Ártico se ha disparado la temperatura en invierno. Obviamente, ese calor tiene que ser transportado hasta allí porque en el Ártico en invierno no luce el sol, por lo que no se genera calor alguno. Y el incremento de la temperatura ha disparado las emisiones de radiación infrarroja al espacio. Recordemos que el efecto invernadero es muy débil en el Ártico en esa época del año y el calor no se retiene. Debido al calentamiento del Ártico causado por el aumento del transporte, el planeta está perdiendo más energía de la que perdía antes de que pasara.
¿Y cuál ha sido la causa de este calentamiento del Ártico en el siglo XXI? Los científicos dicen que ha sido el incremento del CO₂ pero eso no es posible. El CO₂ lleva aumentando fuertemente desde los años 50 del siglo pasado y sus efectos sobre las radiaciones son instantáneos, no tardan 50 años. También se habla de que es una consecuencia del calentamiento que se lleva produciendo desde mediados de los 70, pero tampoco es posible. ¿Por qué tardaría el calor dos décadas en llegar al Ártico? Nos queda el sol. El calentamiento del Ártico y el aumento de las emisiones coinciden en el tiempo con la disminución de la actividad solar que comenzó a mediados de los 90 con el ciclo solar 23, que como vimos fue acompañado de un debilitamiento del vórtice polar.
¿Cómo sabemos que el cambio en la actividad solar ha causado el cambio en el transporte y el calentamiento en el Ártico? Por que lo lleva haciendo miles de años. Un estudio realizado por científicos de primera línea ha investigado la relación entre la actividad solar y la temperatura de Groenlandia y concluye que durante los últimos 4.000 años la actividad solar correlaciona de forma inversa con la temperatura de Groenlandia. Cuando la actividad solar se redujo Groenlandia se calentó, como está sucediendo ahora. También dice que en esos 4.000 años ha habido periodos en que Groenlandia estuvo más caliente que ahora, lo que es incompatible con estar causado por nuestras emisiones.
13. Cómo el sol cambia el transporte
¿Cómo puede la actividad solar causar cambios en el transporte de calor?
La señal procedente del sol se recibe en la capa de ozono de la estratosfera que absorbe buena parte de la radiación ultravioleta. Se trata de un receptor de señal muy sensible porque la radiación UV cambia 30 veces más que la radiación total, un 3%. Pero además el incremento de la radiación UV también crea más ozono, que también aumenta en un 3%. Al haber más ozono y más radiación UV la capa de ozono experimenta un aumento de temperatura con la actividad solar mucho más fuerte que la superficie, de 1°C.
La respuesta del ozono a los cambios en la actividad del sol modifica los gradientes de temperatura y presión, y ello hace que cambie la velocidad de los vientos zonales en la estratosfera, como ya vimos anteriormente. En la figura estos vientos están representados como círculos, y cuanto más fuertes son los vientos más círculos hay y más oscuro es su color. Cuando la actividad es alta los gradientes se hacen más grandes, y ello hace que aumente la velocidad del viento, y cuando la actividad es baja los gradientes disminuyen y la velocidad del viento también. En la troposfera se generan unas ondas atmosféricas llamadas planetarias por su tamaño, y cuando el viento es débil consiguen llegar a la estratosfera e impactan contra el vórtice polar, debilitándolo. Pero cuando el viento es fuerte no consiguen entrar en la estratosfera y el vórtice permanece fuerte. Los cambios en el vórtice se transmiten a la troposfera alterando la circulación atmosférica y el transporte de calor.
Las ondas planetarias son ondas atmosféricas de tipo Rossby. Son como las olas del mar en tres dimensiones y de un tamaño gigantesco. En sus ondulaciones caben las mayores tormentas del planeta y tienen una influencia grandísima en la meteorología. Son responsables de algunos de los fenómenos atmosféricos más extremos, como las olas de calor en 2003 en Europa y 2010 en Rusia, y las inundaciones de Pakistán en 2010, China en 2012 y Europa en 2013. La cantidad de energía que mueven es asombrosa. Las ondas planetarias son las más grandes de todas y bajo ciertas condiciones son capaces de llegar a la estratosfera, impactar contra el vórtice polar y debilitarlo.
Hace 50 años, un científico propuso que si el sol tenía un efecto sobre el clima, las ondas planetarias constituían un candidato potencial para el mecanismo. Pero nadie investigó esta posibilidad y el artículo fue olvidado.
Un estudio de 2011 le da finalmente la razón y muestra que las ondas planetarias del hemisferio norte responden al ciclo solar. En la gráfica podemos ver en rojo el ciclo de manchas solares, y en negro la amplitud de las ondas planetarias. Observamos grandes oscilaciones de un año a otro porque el mecanismo no es exclusivo del sol y hay otras causas que lo afectan. Es la dificultad de estudiar fenómenos no-lineales. Pero el efecto del ciclo solar es claro, porque las mayores amplitudes se dan en periodos de baja actividad solar.
El efecto que esto tiene sobre el vórtice polar ya lo vimos anteriormente en esta gráfica. Los ciclos solares más activos, con menos ondas planetarias, presentan vientos zonales más rápidos y vórtices más fuertes, mientras que durante los ciclos solares menos activos el aumento de ondas planetarias debilita el vórtice.
Ya mencionamos el efecto que esto tiene sobre la frecuencia de inviernos fríos en el hemisferio norte, pero ¿cómo explica este mecanismo el cambio del clima global?
14. Cómo el sol cambia el clima
Mi teoría propone que cuando la actividad solar es alta, los vientos zonales se refuerzan, lo que obstaculiza que las ondas planetarias entren en la estratosfera y permite que el vórtice se mantenga fuerte todo el invierno. Al actuar como un muro, el vórtice reduce el transporte de calor al Ártico en invierno, y ello hace que las temperaturas desciendan, reduciendo las emisiones infrarrojas al espacio que permiten que el calor escape de la Tierra. Todos estos pasos han sido ya comprobados por los científicos. El resultado es que al reducirse las emisiones el planeta conserva más energía, lo que puede llevar a que se caliente más. Es la situación que tuvo lugar desde mediados de los 70 hasta finales de los 90, cuando el planeta experimentó un fuerte calentamiento bajo alta actividad solar.
Cuando la actividad solar es baja, los vientos zonales se apaciguan, lo que permite que las ondas planetarias entren en la estratosfera e impacten contra el vórtice, debilitándole. Al debilitarse el muro, aumenta el transporte de calor al Ártico, haciendo que se caliente. Este calentamiento aumenta las emisiones al espacio, lo que hace que el planeta conserve menos energía. El resultado es que el planeta se calienta más despacio o se enfría, dependiendo de otros factores. Puesto que el mecanismo regula la cantidad de calor que entra en el Ártico en invierno, he denominado a mi teoría "El portero de invierno".
Es importante destacar que no se trata de una teoría solar, aunque explica el efecto del sol sobre el clima. Las variaciones en el transporte de calor son una causa general de cambio climático. Quizá la más importante. Cualquier factor que cambie de forma duradera la cantidad de calor transportado se convierte en causa de cambio climático y ello incluye la tectónica de placas y las variaciones orbitales. Esta teoría tiene la capacidad de explicar el por qué de la edad de hielo de los últimos millones de años, y del crecimiento y reducción de las masas de hielo en las glaciaciones e interglaciares. Las explicaciones que proporciona coincide mejor con las evidencias que los cambios en el CO₂.
El mecanismo solar que yo propongo, presenta las siguientes características:
- Es indirecto, porque lo que cambia el clima no es el cambio en la energía del sol, sino el cambio en el transporte de calor.
- Se debe exclusivamente a los cambios en la radiación ultravioleta del sol.
- Produce alteraciones dinámicas en la estratosfera, que es la parte del sistema climático cuya respuesta al sol es importante para el cambio climático.
- El mecanismo funciona alterando la propagación de las ondas planetarias, como se propuso hace 50 años.
- Al haber varias causas que afectan a dicha propagación, la relación causa-efecto se vuelve no-lineal, lo que complica enormemente su estudio porque los humanos pensamos de forma lineal.
- Afecta al vórtice polar, que se encarga de transmitir lo que ocurre en la estratosfera a la troposfera, determinando la posición de las corrientes en chorro y la circulación atmosférica en invierno.
- En su parte final el mecanismo altera el transporte de calor al Ártico en invierno. Este es el efecto más visible del sol sobre el clima. Las temperaturas en el Ártico en invierno y la frecuencia de inviernos fríos en el este de Norteamérica y Eurasia revelan la acción del sol sobre el clima.
- Y en definitiva el mecanismo funciona porque el efecto invernadero es extremadamente heterogéneo en el planeta. Es una manta muy espesa en los trópicos que deja al descubierto los polos. El aumento de CO₂ no cambia eso porque la mayor parte del efecto invernadero se debe al agua, que cambia muchísimo más que el CO₂.
Esta teoría explica muchos de los problemas que siempre ha tenido el efecto del sol sobre el clima:
- Explica la disparidad entre la variación de energía solar y el efecto climático producido. El cambio de energía solar solo proporciona la señal, como el dedo que aprieta el botón de un ascensor. La energía para cambiar el clima la ponen las ondas planetarias, que transportan cantidades muy grandes de energía que actúa sobre partes sensibles del clima.
- Explica la falta de correlación causa-efecto argüida por la NASA y el IPCC. Se trata de un proceso no-lineal al que no cabe exigirle una correlación lineal.
- Explica el reciente calentamiento del Ártico, cuya temporalidad no puede ser explicada por el CO₂ o el calentamiento global.
- Explica el reciente aumento de inviernos fríos en el hemisferio norte que los científicos no pueden explicar adecuadamente.
- Explica los cambios en la rotación de la Tierra debidos al sol, que nadie había explicado hasta ahora. Los cambios en la circulación atmosférica inducidos por el sol son los que alteran el momento angular responsable de los cambios en el giro de la Tierra.
- Explica el efecto acumulativo de los cambios de actividad solar sobre el clima. El por qué los grandes mínimos solares tienen un efecto tan grande, proporcional a su duración. La baja actividad altera el balance energético aumentando las emisiones durante todo el tiempo que dura el gran mínimo, reduciendo progresivamente la energía del sistema climático y haciendo que los efectos se vayan haciendo mayores y globales.
- Explica el mayor impacto en el hemisferio norte de los cambios climáticos inducidos por el sol, dado que afecta al calor que se transporta al Ártico. El vórtice polar de la Antártida es mucho más fuerte y no tan sensible a la acción del sol. Por eso el Periodo Cálido Medieval y la Pequeña Edad de Hielo, que responden a la acción del sol, son fenómenos mucho más evidentes en el hemisferio norte.
- Explica parte del calentamiento del siglo XX. Los 70 años del máximo solar de ese siglo han hecho que el planeta aumente su energía, calentándose.
Conclusiones
El sol tiene mucho que decir sobre el clima del futuro, pero no le estamos escuchando. Los cambios de actividad solar a largo plazo son cíclicos y lo que ahora está sumando al calentamiento en el futuro restará. Esta teoría no niega que los cambios en el CO₂ afecten al clima, y de hecho se basa en las diferencias de emisiones debidas a cambios en el efecto de invernadero, solo que no en el tiempo, sino en el espacio, con la latitud. Pero es innegable que si el sol ha tenido un papel relevante en el calentamiento del siglo XX ello reduce el papel que le queda a nuestras emisiones. La emergencia climática no lo es tanto y esperar hasta estar seguros es lo más prudente, porque las predicciones que ignoran un factor tan importante van a fallar y los enormes gastos efectuados no podrán recuperarse.
Este artículo puede verse también como un video de 18 minutos.
Más información:
- Libro: Resolviendo el Puzzle Climático. El Sorprendente papel del Sol
- Libro: Climate of the Past, Present and Future. A Scientific Debate
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