CIENCIAS DE LA TIERRA

Modelos climáticos

"Un problema del tamaño de un planeta" Adaptado de The Economist 5.nov.1994 pp93-95 (Sólo algunos párrafos que se refieren más directamente a modelos. El artículo trata del cambio climático) El programa de investigación sobre el "cambio global" -que incluye el cambio climático, la disminución del ozono, el uso de recursos y la biodiversidad- que fue iniciado al final de los años 80 ha revolucionado las ciencias de la Tierra y buena parte de la Biología. Ha significado una nueva era en la investigación científica al exigir la cooperación entre proyectos de muy distintos tipos de científicos: microbiólogos y especialistas en las ciencias del espacio, botánicos y paleontólogos. Y ha sido, también, una gran fuente de dinero para estas investigaciones. El presupuesto del año 1995 en América para la investigación del cambio global fue de casi dos mil millones de dólares y miles de científicos en el resto del mundo están gastando miles de millones más. Estos científicos tienen un objetivo en su investigación que puede parecer incluso mayor que su presupuesto. Su empeño es hacer un modelo total, que sirva para hacer predicciones de los procesos físicos, químicos y biológicos que regulan la Tierra -un modelo de como todos los sistemas que actúan en el planeta funcionan en conjunto. Con un modelo de este tipo podrían conseguir repetir y controlar una especie de experimento global a base de hacerlo funcionar en sus ordenadores una y otra vez, mientras van cambiando los diferentes parámetros. Dado que el cambio global podría suponer costos de billones de dólares en las próximas décadas, no prevenir este problema sería una falta de responsabilidad. Pero, ¿realmente el modelo que se intenta construir será capaz de evitar la catástrofe?. Para los científicos lo normal es fijarse en un aspecto del mundo mientras dejan de lado todo el resto. Las distintas ramas de la ciencia que han estudiado y modelado diversos aspectos de los sistemas terrestres han tenido las anteojeras puestas en mayor o menor grado. El cambio climático les ha obligado a trabajar en común. Y al hacerlo así han visto lo que los demás aportan. Los biólogos han comprobado las ventajas de los datos obtenidos por satélite; y los modeladores del clima la importancia de la biosfera.  Ya se ha obtenido algún resultado. Oceanógrafos e investigadores de la atmósfera colaborando en el programa TOGA (Tropical Oceans and Global Atmosphere) han desarrollado un modelo que hace predicciones a largo plazo del fenómeno climático periódico del Pacífico llamado "El Niño". Sus previsiones de alteraciones en las precipitaciones ayudan a los agricultores a ajustar sus planes de cultivo. Así se logró mantener el rendimiento agrícola en Perú en 1986-87 y de nuevo en Brasil en 1991-92, a pesar de la sequía. La confianza en que los nuevos modelos capaces de predecir el clima y los cambios ecológicos traerán beneficios económicos como estos, ha convertido a la ciencia del cambio global en la nueva gran favorita. Predicciones como la de "El Niño" han sido posibles al traducir una visión conceptual del mundo en un modelo computacional. Los modelos llamados Ur venían siendo hechos por los meteorólogos desde hace décadas. Para su realización dividen la atmósfera en capas y cada capa en una cuadrícula generando así un retículo de celdas en tres dimensiones. Luego introducen en cada celda datos de temperatura y presión y ecuaciones que expresan como podrían variar estos datos según las condiciones generales y los datos de las celdas vecina. Estos modelos eran útiles para predicciones del clima a corto plazo. Sus sucesores han sido los actuales GCM (Global Circulation Models). Gracias a los supercomputadores estos nuevos modelos son capaces de procesar cascadas de datos que proceden de una, cada vez más amplia, red de satélites y estaciones de control remoto. Pueden modelar la atmósfera del mundo con un sorprendente nivel de detalle. Pero una cosa es predecir que mañana va a llover y otra saber si habrá muchas más sequías dentro de 50 años. Además cuando cambia la atmósfera cambian también otras cosas como los océanos y la delgada capa de vida verde de la superficie del planeta. Varios proyectos están intentando conseguir modelos de la vegetación y los océanos e integrarlos en un modelo común con el atmosférico. Pero la empresa es muy difícil. En este diagrama se resumen los diversos factores que influyen en el cambio climático global Una vez hecho un modelo hay que comprobar si refleja de forma suficientemente fiel la realidad. Todos los métodos que se usan para examinar el grado de ajuste a la realidad que tiene un modelo tienen sus defectos. Comparar climas pasados con las predicciones del modelo resulta casi imposible por la falta de datos. Se puede usar el modelo para predecir cambios en los climas actuales y después compararlos con los que se dan en la realidad, pero nadie asegura que un modelo que funciona bien en las condiciones de la actualidad lo hará también en las del futuro. El artículo concluye: "Los modelos globales son una nueva herramienta científica de un futuro prometedor, pero no son una panacea. Necesitan ser evaluados con otros métodos paralelos de estudio del cambiante ambiente. Son necesarios para entender globalmente la realidad, pero no deberían ser el único y exclusivo sistema de trabajo". El estudio del ambiente: tarea multidisciplinar El estudio del ambiente tarea multidisciplinar Un tema complejo como es el ambiental no se puede abordar desde una sola ciencia. No es suficiente un estudio biológico del ecosistema ni, más en general, un estudio científico, entendiendo por ciencias sólo las positivas como la biología, geología, física y química. En cualquier problema ambiental intervienen tantos factores, que hay que acudir a las ciencias y las ingenierías, a la sociología, la ética, la religión y la política, a la geografía y la economía, al derecho, la medicina y la sicología para enfrentarse con él adecuadamente. Tecnologías El acelerado avance científico de los últimos decenios influye en la vida humana sobre todo a través de la técnica. La técnica aplica la ciencia a las cosas y los procesos concretos con el fin de obtener resultados valiosos para el hombre. Fabricar coches, aviones, ordenadores o implantar procesos que permitan conservar mejor los alimentos sin que se estropeen, son tareas posibles gracias al desarrollo científico, en primer lugar, pero gracias también a que la tecnología convierte esos conocimientos en cosas que funcionan y que se pueden hacer a costos asequibles. La técnica es la actividad humana que más directamente influye sobre la naturaleza. Consume gran cantidad de recursos naturales, modifica el paisaje y produce muchos residuos. Al construir una carretera o un edificio, extraer petróleo o minerales, obtener metales o fabricar bienes de consumo, evitar que una plaga destruya una cosecha o propague una enfermedad, estamos alterando el ambiente, cada vez con más poderío y en mayor escala. La acción del hombre sobre la naturaleza es inevitable, pero hay tecnologías más limpias que otras y una de las formas más claras de disminuir los impactos ambientales es mejorar los procesos técnicos y usar aquellos que contaminen menos. También acudimos a la tecnología para eliminar los residuos que vertimos al agua, aire o suelos. El progreso tecnológico es tan grande que algunos de los que se dedican a analizar los problemas ambientales piensan que su solución va a venir del uso de nuevas técnicas más limpias. Otros, en cambio, desconfían de que la técnica vaya a ser la solución y piensan que hay que poner mucho más énfasis en una cambio de forma de vida en nuestra sociedad para que la crisis ambiental encuentre salida. Ecología La ecología estudia los seres vivos pero fijándose en las relaciones entre ellos y con el resto de la naturaleza. La ecología se fija en las funciones que cumplen los seres vivos, por ejemplo, si son los captadores de energía solar, como las plantas, o si obtienen la energía de otros animales como lo hacen los carnívoros. Se interesa por la influencia que tienen las condiciones físicas y químicas del medio sobre los seres vivos; como influye la temperatura, presión, humedad, sustancias químicas presentes, etc. En varias lecciones de este curso estudiaremos con detalle los aspectos básicos de la Ecología porque son imprescindibles para entender la Biosfera, que es el medio en el que vivimos los hombres y del que dependemos. Los cambios que la actividad del hombre introduce en la Biosfera modifican el ambiente, a veces de forma tan importante que se altera el equilibrio de este complejo sistema y se producen los que llamamos problemas ambientales.  Química, Física, Biología, Geología Las ciencias básicas para el conocimiento de la naturaleza son la Química, la Física, la Biología y la Geología. Con ellas conseguimos un conocimiento detallado y riguroso de los factores ambientales naturales. Si queremos entender el ambiente debemos conocer, por poner algunos ejemplos, la composición química y el funcionamiento de la atmósfera y los océanos; los flujos de energía en la naturaleza; las características del suelo o los tipos de seres vivos que hay en un determinado lugar, etc. etc.. En la Ciencia Ambiental estos conocimientos no se pueden quedar sueltos sino que deben ser integrados porque no podemos olvidar que sólo pueden adquirir su real significado cuando se tiene una visión de conjunto de todo el sistema. Geografía y Urbanismo La Geografía y el Urbanismo se ocupan del medio que nos rodea y en el que vivimos. Describen cómo es, lo analizan desde el punto de vista de su relación con el hombre: cómo lo usamos y lo ordenamos para hacer de este medio un aprovechamiento racional, cómo influye en nuestras vidas. También se dedica, en la llamada Demografía, al estudio de la población humana, de su distribución en el mundo, aumentos o disminuciones, etc.  Economía, Sociología y Política, Religión y Ética La economía es la ciencia que se encarga de estudiar cuales son los recursos (alimentos, energía, materias primas, etc.) que podemos usar las sociedades humanas y de repartirlos eficazmente. La forma de pensar más extendida en los últimos siglos ha sido que la naturaleza era una fuente inagotable de recursos y que se podía acudir a ella, sin freno, en una explotación cada vez mayor. La realidad nos ha mostrado que este modelo de desarrollo está causando graves problemas de agotamiento y mal uso de muchos recursos naturales y de otras agresiones al ambiente. La crisis ambiental se debe principalmente al "mal funcionamiento" del sistema socioeconómico. Muchas personas piensan que no habrá solución adecuada a los problemas ambientales si no se reforma profundamente el tipo de sociedad que ahora tenemos. Como veremos con más detalle en las lecciones correspondientes, conceptos como "desarrollo sostenible", "economía ambiental", valoración de los bienes de la naturaleza, etc. están siendo usados cada vez más y se ven como herramientas muy importantes para enfrentarse con el deterioro ambiental. La Religión y la Ética tienen mucho que decir en estos grandes planteamientos del hombre ante el mundo. Ciencias de la salud La salud depende de un complicado conjunto de factores ambientales además de los factores más personales que le afectan. La alimentación, el clima, las radiaciones, las sustancias químicas, el ruido, la contaminación con organismos vivos del agua o los alimentos, etc. influyen de forma muy importante en la salud de las personas. En la actualidad hay planteadas algunas importantes cuestiones de salud medioambiental en relación a la influencia que pueden tener la gran cantidad de pesticidas, conservantes de los alimentos, plásticos y todo tipo de nuevas sustancias químicas con las que estamos en contacto habitualmente. Derecho Las normas y las leyes son imprescindibles para regular la conducta de los ciudadanos y la actuación de municipios, empresas y todo tipo de instituciones. Con algunas leyes se prohiben vertidos o el uso de algunas sustancias químicas o la caza de una especie, etc. Con otras normas legales se favorece al que tiene actuaciones que protegen el ambiente, disminuyéndole los impuestos o dándole subvenciones y ayudas económicas en recompensa a sus actividades. Educación e Información Para que el conjunto de la sociedad llegue a concienciarse de la necesidad de ser más respetuosos con la naturaleza, las tareas educativas e informativas son muy importantes. En las dos últimas décadas se ha dado un gran avance en este terreno. En muchos planes de estudio, desde la Universidad hasta la enseñanza primaria, se han introducido asignaturas o temas de ciencias ambientales. Escuelas de la naturaleza, Organizaciones No Gubernamentales (ONG), campañas municipales y multitud de iniciativas de todo tipo han contribuido de forma muy notoria a que la sociedad sea cada vez más consciente de la realidad de los problemas ambientales.