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Categoría: CLIMATOLOGÍA
El clima puede que se defienda atacando

En un artículo anterior, que titulaba “Calor, frío y viceversa, alguien está loco”, les exponía a ustedes las anomalías térmicas padecidas por gran parte de Europa, y sobre todo España, a finales de la primavera y comienzo del verano del 2017. Pues bien, de momento los modelos climáticos de predicción indican que, durante gran parte de este verano las altas temperaturas se van a prolongar, en el hemisferio norte, por lo que he decidido comentar con ustedes algunas cosas, referidas a sus reales, o al menos potenciales, efectos sobre nuestra salud o nuestras actividades de esas altas temperaturas.

En un artículo que aparece en una edición reciente de la revista “Nature Climate Change”, en la U.S. National Library of Medicine, se afirma que las ciudades podrían ser las más afectadas por el cambio climático, puesto que el asfalto, el hormigón, los coches, los equipos de aire acondicionado, etc., intensifican el efecto del calor en las ciudades, dando lugar a las conocidas como “islas de calor urbanas”.

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Esto se agrava cuando las superficies naturales como la vegetación y el agua son reemplazadas por el cemento y el asfalto, que captan el calor de la radiación solar y lo reemiten en forma de radiación infrarroja de onda larga. Se calcula que, para 2050, el efecto de la isla de calor hará que se añadan, como media, al menos 2 ºC, a las previsiones del calentamiento global en las grandes ciudades.

Las temperaturas crecientes aumentarán los costos económicos de la vida en las ciudades de varias formas; por ejemplo, los costos potenciales incluyen el aumento del consumo de energía para la refrigeración, con aumento en la contaminación del aire y el agua, así como una productividad más baja de los trabajadores. Se piensa que poner en marcha medidas de adaptación, a nivel de cada ciudad, para limitar el calentamiento local, producirán en el futuro importantes beneficios económicos netos, para casi todas las ciudades del mundo, y conviene tener en cuenta que las ciudades, que cubren apenas un 1 % de la superficie de la Tierra, producen casi un 80 % del PIB mundial, consumiendo cerca del 78 % de la energía del planeta, y acogiendo a más de la mitad de la población del mismo.

En la revista “Science Advances”, se afirma, lo que por otra parte es evidente, que dormir mal puede tener un enorme impacto en las personas, tanto en su la calidad de vida, como en el rendimiento en el trabajo, por lo que las crecientes temperaturas nocturnas que el cambio climático está trayendo podrían significar que millones de personas duerman cada vez peor, puesto que el cambio hará que, muy probablemente, aumente la frecuencia de temperaturas nocturnas inusualmente altas.

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En el estudio, llevado a cabo en Estados Unidos, se realizaron encuestas sobre miles de personas, domiciliadas por todas las regiones del país, que cada día anotaban cómo habían dormido la noche anterior. Posteriormente los investigadores recogieron los datos meteorológicos de cada noche, en cada una de las ciudades en que vivía cada participante de la encuesta, y compararon las temperaturas nocturnas con los reportes de insomnio, encontrando que en las noches calurosas es más difícil conciliar el sueño para todos, pero lo es más para las personas con ingresos bajos y de más edad.

Las causas son que las personas con poco dinero suelen vivir en lugares que, o no disponen de aire acondicionado, o no pueden permitirse dejar funcionando el equipo todo el tiempo. Por otro lado, las personas mayores no pueden regular su temperatura corporal tan bien como las más jóvenes, lo que las hace más vulnerables al calor. Evidente, si se daban las dos circunstancias, es decir para las personas mayores con ingresos bajos, se encontró que fueron las que tuvieron más dificultades: 10 veces más noches de insomnio que todas las demás.

No recuerdo haber oído hablar de este asunto a los gobiernos, ni a los políticos en general, y sería deseable ir ocupándose y hasta preocupándose por ello, sobre todo en aquellos países que, como España, van camino de encontrarse CON TODO: muy altas temperaturas, muy alta población de edad avanzada y muy bajas pensiones.

El estudio del que se han obtenido estos datos se ha hecho en Estados Unidos, uno de los países más ricos del mundo y que tiene un clima relativamente templado, de forma que podemos anticipar que los efectos serán bastante más graves en países como España, Portugal, Italia o Grecia. De lo contrario llegaremos a que unas noches cálidas más frecuentes, podrían conducir a un aumento en los fallecimientos de personas mayores, que necesitan el sueño para recuperarse del estrés por el calor. Ánimo gobiernos y políticos… (¡Montoro, absténgase!).

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En otro orden de cosas, la revista “Nature Ecology and Evolution”, publica un artículo en el que se afirma que el cambio climático podría favorecer que se produzcan más incendios forestales extremos en todo el mundo en las próximas décadas. En este trabajo se analizaron los datos de casi 500 incendios forestales extremos que se produjeron en todo el mundo entre 2002 y 2013. Los autores del estudio concluyeron que, salvo que se tomen medidas para rebajar la emisión de gases invernadero, habría en el mundo un aumento de entre un 20 y un 50 % en el número de días en que las condiciones serían óptimas para los incendios, siendo máximo este riesgo en zonas como Australia o Europa, y más en concreto los países ribereños del Mediterráneo.

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En un estudio publicado recientemente, por un equipo de científicos de la Universidad de Hawái, en la revista “Nature Climate Change”, se afirma que habrá más olas de calor letales con el cambio climático. A día de hoy, más o menos un 30 % de las personas del mundo están expuestas a olas de calor letales cada año, e incluso con los esfuerzos que podrían conducir a una reducción significativa en las emisiones de gases que fomentan el cambio climático, un 48 % de la población seguirá estando en riesgo en 2100, según el equipo internacional de investigadores, que ha desarrollado este trabajo.

El cambio climático ha puesto a la humanidad en un camino que se hará cada vez más peligroso y difícil de revertir; más vale que muy pronto se tomen serias medidas para la disminución de las emisiones de los GEI (Gases de Efecto Invernadero) en todo el planeta; porque, de no hacerlo así, el clima nos hará la vida… ,digamos que “muy incómoda”.

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Pero saben ustedes qué es lo más triste de este asunto, pues el hecho de que quienes tienen que tomar las decisiones necesarias, y sobre todo imponer, a ser posible convenciendo, que esas decisiones se cumplan, Y NO LO HACEN, son las personas, organizaciones y naciones más ricas y poderosas del mundo; mientras que quienes más padecerán este pecado de omisión, llegando incluso a la PÉRDIDA DE VIDAS, serán las naciones y personas más pobres y débiles de este planeta.

En fin, que Dios, o quien tenga esa responsabilidad, castigue a unos y premie a otros, de acuerdo con la responsabilidad y sufrimientos de cada uno, ¡AMÉN!

Adolfo Marroquín Santoña

 

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Calor, frío y viceversa, alguien está loco

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Ante los fenómenos meteorológicos adversos, o simplemente anómalos, frecuente acusamos al clima de estar loco, y hasta es muy probable que lo esté, pero sin embargo no nos damos cuenta de que tal vez le hemos vuelto loco nosotros, con nuestras continuas agresiones; en ese sentido, en la imagen anterior, el único que parece haberse fijado en algunas de las causas es el niño, con su irónico comentario.

Vamos a echar una breve ojeada a algunos aspectos de las tormentosas relaciones entre los humanos y el clima, preguntándonos quién empezó a atacar a quién y, sobre todo, cómo terminará esta absurda guerra. Y digo absurda porque, según la Real Academia, absurdo es todo aquello que es contrario y opuesto a la razón, algo que no tiene sentido.

Por lo que, dada la descomunal desproporción de fuerzas entre ambos contendientes,  resulta evidente que la humanidad puede llegar a ganar alguna pequeña batallita frente al Sistema Climático y a los cinco subsistemas que lo componen: Atmósfera (envuelta gaseosa del planeta), Hidrosfera (agua planetaria), Criosfera (todo el hielo), Litosfera (parte sólida de la Tierra) y Biosfera (conjunto de todos los seres vivos, incluido el hombre para desgracia del planeta), pero es evidente que, la mayoría de las batallas las ganará el ejército climático, y por supuesto el final de la guerra  tendrá al Clima como ganador. ¡No lo duden!

Y no será porque no se viene avisando, desde hace decenios, del peligro que corre el hombre, al agredir al medio ambiente. Como ejemplo, a continuación, adjunto dos diapositivas que he extraído de una presentación que yo mismo utilicé hace unos 30 años, en algunos artículos y conferencias, relacionadas con la meteorología, el clima y sus cambios.

En la de la izquierda figura el esquema de los procesos que intercambian el sistema climático y el hombre; éste atacando a los subsistemas y éstos tratando de buscar el equilibrio, para no alterar el clima. En la de la derecha, que presenta los niveles de vulnerabilidad ante el cambio climático, de distintas partes del mundo, yo remarcaba entonces como áreas de alto o muy alto riesgo las de Centro Europa y los países ribereños del Mediterráneo, incluida, de forma particular, la Península Ibérica; todo ello de acuerdo con las salidas de los modelos climáticos de la época.

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Pues bien, comparado éste antiguo (en ciencia, algo con más de 30 años es ya “antiguo”) mapa de “avisos de vulnerabilidad” con los mapas actuales del cuadrante del hemisferio norte, mapas elaborados por la Japan Meteorological Agency, de Tokyo,  que presento a continuación, en los que se han representado, en la parte izquierda, las anomalías térmicas ¡Calor!, correspondientes a la última semana de la primavera, del 14 al 20 de junio de 2017, en ºC, y a la derecha, tras una semana y una vez entrado el verano, las anomalías térmicas ¡Frio!, que se produjeron en la semana del 28 de junio al 4 de julio; referidos todos los valores, en ºC, a los colores de la escala que figura en la parte inferior.

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A la izquierda puede verse como, en la semana del 14 al 20 de junio, toda Europa y sobre todo España, sufrió unas elevadas temperaturas, muy por encima de los valores registrados para esa época en las series climáticas correspondientes, o sea lo que ya decíamos hace 30 años, como puede comprobarse a simple vista, comparando ambos mapas, el de la vulnerabilidad, de 1980, y éste actual.

A la derecha, pasada una semana, las anomalías de temperatura cambiaron de signo, pasando a ser éstas temperaturas, durante la semana del 28 de junio al 4 de julio, muy inferiores a las de las series climáticas. Entre ambas semanas se detectaron descensos de más de 12 o 14 ºC, y eso en los valores medios semanales; porque si se tratara de una caída en un día y en una zona limitada, podríamos explicarlo por un cambio de masa de aire asociado al paso de un sistema frontal frío, desapareciendo la anomalía después; pero un descenso de temperaturas de ese calibre, en un área tan grande como media Europa, y manteniéndose durante tantos días…

¿Es eso normal? No, no lo es. Es más bien raro, anómalo, algo que no tiene sentido; cosa de locos, vamos.

Ahora bien ¿quién está loco el clima o nosotros? Posiblemente ambos, pero si nos preguntáramos ¿quién empezó, quién fue el primero en agredir al otro? Ahí sí que habría que admitir que empezó el clima, puesto que lo del cambio climático no es cosa de ahora; muy al contrario, el clima es esencialmente cambiante, tanto temporal como espacialmente, desde hace millones de años y en todas las zonas del planeta.

04-tendencia-global-de-la-temperaturaPues bien, la mayoría de los climatólogos estamos convencidos de que lo que acaba de ocurrir, y yo acabo de referirles a ustedes, “no es el cambio climático”, pero sí es un eslabón en la cadena que forma la tendencia creciente de las temperaturas planetarias en el último siglo, lo que no significa naturalmente que las temperaturas vayan a ser crecientes mes a mes y año a año, pero sí que considerado el conjunto de las temperaturas de cada decenio, éstas son, y muy probablemente seguirán siendo, estadísticamente crecientes, salvo que se tomen medidas muy drásticas, en el tema de las emisiones de GEI (Gases de Efecto Invernadero), cosa que, hoy por hoy, y más con la descabellada posición que el presidente Trump ha adoptado, parece poco probable.

Por tanto, incluyendo entre los muchos años de subida, alguno aislado de bajada, sin embargo, globalmente “la tendencia es la que es, claramente CRECIENTE”.

Y debemos tener siempre en cuenta que el Sistema Climático, como rector responsable del clima y sus cambios, es una parte esencial de la propia naturaleza, y como tal hay dos cosas que lleva muy mal: los desequilibrios y las prisas. Por lo que, durante millones de años, las temperaturas del planeta Tierra han venido sufriendo altibajos, es decir “cambios”, del orden del que estamos padeciendo ahora, pero… “vaya por Dios, siempre hay un pero”, y el pero, en este caso es que esos cambios, cuando eran naturales, es decir los provocaba la propia naturaleza a través del funcionamiento de su sistema climático, y tenían lugar a lo largo de unos cien mil años, el tiempo entre glaciaciones sucesivas, mientras que en la actualidad el cambio provocado por el hombre está siendo mil veces más rápido, puesto que se ha producido en poco más de cien años.

Pueden ustedes estar seguros de que, “si no dejamos de hacer lo que estamos haciendo”, es decir atacar  al medio ambiente, al sistema climático, éste se encargará de hacernos saber su disgusto, empleando en ello todo su poder, que es muchísimo, con lo que la pasada anomalía térmica, la sequía que se está produciendo, los frecuentes y cada vez más potentes huracanes, tornados y demás “puñetazos sobre la mesa” que está dando el clima, serán apenas caricias con lo que tendrán que pasar las próximas generaciones que sobrevivan en este planeta Tierra.

Pero como el ataque actual es nuestro nos habremos ganado las indeseables consecuencias del contraataque, así que, ni siquiera podremos quejarnos; de forma que, como se dice en Extremadura, bendita tierra: ¡AVE! ¡Otra cosa no hay!

Adolfo Marroquín Santoña

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Ideas meteo-climáticas sobre el confort y la salud humana

“Todo aquel que quiera estudiar medicina correctamente debe conocer las siguientes materias: Primero, debe tener en cuenta los efectos de cada estación del año, y las diferencias que existen entre ellas. En segundo lugar, debe estudiar los vientos fríos y los cálidos, tanto los que son comunes a todos los países, como los que son propios de cada región…” (Hipócrates, médico en la antigua Grecia, entre los años 460 a 370 a.C., en su Tratado de los aires, las aguas y los lugares).

En efecto, cuatro siglos antes de Cristo, ya señalaba Hipócrates la forma en que los vientos fríos y los cálidos afectan a las personas y la posible conexión entre las epidemias y las condiciones meteorológicas. Desde entonces, muchos estudios científicos han certificado de forma taxativa la enorme influencia que los fenómenos atmosféricos tienen sobre la salud humana. No es sólo que una ola de frío provoque episodios de hipotermia o de congelación; o que una ola de calor ocasione muertes por golpes de calor y deshidratación. Lo que los estudios llevados a cabo ponen de manifiesto es el aumento de enfermedades y de mortalidad que se deriva de dichos fenómenos como consecuencia, en gran número de casos, de agravamiento de enfermedades crónicas en personas vulnerables, en particular niños y, sobre todo, ancianos.

La variable más estudiada por ser, sin duda, la más importante en cuanto a efectos en enfermedades y mortalidad, ha sido la temperatura. No obstante, lo que actúa en un momento determinado sobre el organismo de una persona, no es sólo la temperatura, sino una determinada combinación de características de la atmósfera de la que forman parte variables meteorológicas, como la citada temperatura, la humedad, la fuerza del viento, la presión barométrica, etc., y otras no meteorológicas, pero muy relacionadas con ellas, como la contaminación química, la presencia de aerosoles, el contenido polínico del ambiente o la electricidad atmosférica, la existencia de iones, con cargas positivas o negativas, etc.. Todos estos factores son los que actuando conjuntamente sobre individuos con mayor o menor grado de vulnerabilidad a los mismos producen en ellos determinados efectos sobre su salud.

Pero, por simplificar, si nos fijamos sólo en la temperatura, que como decíamos es sin duda la más importante y estudiada, en su relación con el confort y salud humanas, llegando incluso, en casos extremos, a la mortalidad, se observa que presenta las tasas más altas para temperaturas mínimas muy bajas, a finales del otoño y comienzos del invierno en nuestras latitudes; y también tasas muy altas para temperaturas máximas muy elevadas, normalmente en los meses centrales del verano.

Lógicamente, en esto, como en tantas cosas de la vida, en el término medio suele estar la virtud, de forma que  las tasas de malestar más bajas, a causa de las temperaturas, se dan en días en que las temperaturas se sitúan alrededor de un punto medio, que es diferente de unas zonas a otras, y que depende del clima propio de cada lugar, puesto que corresponde a aquella temperatura que el organismo humano asume como” normal”, para esa zona y en esa época del año.

Otra magnitud importante, desde el punto de vista del confort humano, es la que suele denominarse “sensación térmica”, que no viene dada sólo por la temperatura, sino por una combinación de dicha temperatura con otras variables, como son la humedad o el viento, e incluso la presencia de iones eléctricos en la atmósfera; hasta el punto que la expresión sensación térmica, se ha hecho bastante popular a través de los medios de comunicación.

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Aclaremos que la temperatura que nos hacen llegar los citados medios de comunicación es la que marca un termómetro seco, es decir el normal que todos conocemos y que utilizamos en nuestras casas cuando tenemos fiebre; pero dado que por el contrario, la piel humana funciona a estos efectos, no como un termómetro seco, sino más bien como un termómetro húmedo (aquel cuyo bulbo se mantiene permanentemente humedecido), resulta que, en general, no coincidirá la temperatura que se nos dice en los medios con la que notamos sobre nuestra piel.

En consecuencia, la temperatura del aire que marca el termómetro seco en el exterior, no siempre es un indicador de confianza para conocer el frío o el calor que las personas sienten. La sensación térmica suele utilizarse para indicar el nivel de incomodidad que los humanos sienten a raíz de la combinación de la temperatura y la velocidad del viento en invierno y de la temperatura, la humedad y la velocidad del viento en verano. Todo ello para tratar de explicar los motivos por los que aunque la temperatura del aire sea la misma, unos días sentimos más calor y otros días sentimos más frío.

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La temperatura interna normal del cuerpo en reposo oscila entre los 36 y los 37,5 ºC mientras que la de la piel, en contacto con el exterior, es aproximadamente 0,5 ºC menor. La capacidad del organismo de mantener la temperatura corporal dentro de unos márgenes tan estrechos, a pesar de las amplias variaciones de la temperatura ambiental, es posible gracias a un sofisticado sistema regido por el centro termorregulador del hipotálamo que permite equilibrar los mecanismos de producción y pérdida de calor y mantener de esa forma constante la temperatura.

Básicamente, cuando la temperatura ambiental es elevada se ponen en marcha diversos mecanismos que permiten al cuerpo perder calor, como son:

1.- Aumento de la frecuencia cardíaca y dilatación de los vasos sanguíneos periféricos, lo que conlleva un incremento del flujo sanguíneo de la piel y la consiguiente pérdida de calor al exterior por irradiación.

2.- Sudoración. Al evaporarse el sudor se produce un enfriamiento corporal. Por cada gramo de agua que se evapora desde la superficie corporal se pierden calorías.

3.- Hiperventilación. Al incrementarse la frecuencia respiratoria aumenta la cantidad de calor y vapor, que expulsamos con el aire, en cada espiración.

Por el contrario, en caso de descenso de la temperatura exterior el sistema de termorregulación intenta mantener la temperatura corporal constante a través de:

1.- Aumento de la producción de calor mediante un aumento del metabolismo. El temblor (tiritona) no es sino un mecanismo reflejo mediante el que se desprenden grandes cantidades de calor en los músculos.

2.- Reducción de las pérdidas de calor mediante una vasoconstricción cutánea, lo cual disminuye la cantidad de calor que transporta la sangre desde el interior a la superficie del cuerpo.

A medida que la temperatura ambiente se aleja de esa zona de bienestar, por uno u otro lado, el sistema termorregulador aumenta su actividad y los ajustes que deben producirse a través de los mecanismos descritos se experimentan como sensación de malestar térmico. Puede llegar un momento en que si las temperaturas alcanzan valores extremos los mecanismos de termorregulación se vean desbordados, con el consiguiente riesgo para la salud que ello supone. Para cada individuo, en función de su edad, de su estado de salud previo y de algunas otras variables, aumenta o disminuye su fragilidad ante esa agresión.

La realidad es que, si la temperatura se encuentra entre 20º y 25 ºC; la humedad relativa del ambiente entre un 40% y un 70%; la velocidad del aire no es inferior a 0,15 m/s ni superior a 0,25 m/s; y la presión atmosférica está en torno a 1013,2 milibares y con ionización negativa… nos sentimos estupendamente. Esa franja de valores definen el confort ambiental, tanto en la calle, como dentro de casa, donde cuando nos separamos de dicha franja procuramos reestablecerla mediante la climatización, calefacción o refrigeración, según convenga.

Y como siempre que se trate del futuro de nuestro confort, salud, seguridad y temas afines, es prudente recordar que el indudable cambio climático al que asistimos, acelerado en las últimas décadas por el creciente aumento de GEI (Gases de Efecto Invernadero) presentes en la atmósfera, tendrá a lo largo del siglo en curso un impacto colosal sobre la salud de las personas, tanto de forma directa, al aumentar en frecuencia y duración los fenómenos extremos, como indirectamente al afectar al hábitat y las condiciones socioeconómicas de millones de seres humanos.

Adolfo Marroquín Santoña

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Sobre el clima y sus cambios se habla mucho y se hace poco

Hace ya unos cuantos decenios, muchos más de los que me gustaría recordar, cuando este servidor de ustedes asistía, como joven y aplicado alumno, a las clases de Astrofísica y de Física del Aire que por aquel entonces impartían en la Universidad Complutense de Madrid los ilustres Profesores D. Enrique Gullón de Senespleda y D. Francisco Morán Samaniego, respectivamente, se me planteaba frecuentemente la duda de por qué perteneciendo ambas disciplinas al ámbito de las llamadas Ciencias Exactas, y siendo ambas tratadas con el mismo rigor y exactitud en los cálculos, los resultados eran, sin embargo, tan divergentes en cuanto a su capacidad de proyección hacia un futuro previsible.

Las cosas han cambiado poco desde entonces, de forma que hoy somos capaces de predecir con absoluta precisión la posición de cualquier cuerpo celeste en cualquier momento y en cualquier instante, actual o futuro, en este siglo o en siglos venideros, y sin embargo no somos capaces de predecir el valor que alcanzará una variable meteorológica cualquiera en un lugar determinado dentro de apenas unos días.

Las causas de esta aparente contradicción hay que buscarlas en la periodicidad de los fenómenos astronómicos, frente a la aperiodicidad de los meteorológicos. Pero además, mientras que en astronomía las condiciones iniciales, como la posición y demás características de estrellas, planetas, cometas, etc., pueden establecerse, en general, con una razonable exactitud y precisión, en meteorología las condiciones  iniciales, es decir el estado de la atmósfera en un instante dado, es prácticamente imposible de establecer para todo el planeta, de forma que hemos de aceptar como válidas unas condiciones aproximadas a partir de algunas observaciones, la mayor parte meramente superficiales, y de una serie de hipótesis de partida para asignar los valores que las variables meteorológicas toman en los infinitos puntos no coincidentes con los de la red de observación.

Únicamente la utilización de ordenadores cada vez con mayor capacidad y rapidez ha permitido desarrollar predicciones meteorológicas razonablemente fiables a un plazo de varios días. Sin embargo, la experiencia demuestra que el acierto de las predicciones suministradas por los modelos físico-matemáticos decrece a medida que el plazo es mayor, de forma que más allá de los cinco días, o hasta diez en el mejor de los casos, las predicciones resultan prácticamente aleatorias.

La cuestión que podemos plantearnos es ¿Existe alguna razón que impide extender las predicciones más allá de un cierto número de días? La respuesta hay que buscarla tal vez en la complejidad de la dinámica no-lineal subyacente en los fenómenos atmosféricos, y entonces las ciencias físicas y matemáticas sugieren el enfoque del caos determinista, cuyo rasgo más característico es su sensibilidad a las condiciones iniciales.

Se sabe que muchos sistemas deterministas representados por ecuaciones matemáticas aparentemente simples, pueden sin embargo comportarse de forma tan irregular y compleja que resulte imposible prever con precisión su evolución futura. El estudio de esta dinámica caótica fue desarrollado en principio por los matemáticos, pero en los últimos años ha invadido múltiples campos de la física. De hecho, el pionero fue el meteorólogo Edward N. Lorenz, quien al aplicar en 1963 este tipo de modelo a un problema físico encontró el comportamiento caótico del sistema, lo que posteriormente dio lugar a la actualmente denominada por algunos “Ciencia del Caos”.

Lorenz trataba precisamente de buscar respuesta a la pregunta ¿Por qué es mucho más difícil predecir el movimiento de la atmósfera que el de los cuerpos estelares del Universo? Ambos sistemas están gobernados por las leyes de Newton, de acuerdo con las cuales, si puede fijarse la posición y velocidad de un cuerpo en un instante dado, ambas quedan determinadas para siempre, de forma que, en teoría al menos, podríamos prever la posición y velocidad de ese cuerpo en cualquier momento del futuro.

Pero, puesto que tanto en las revistas científicas como en la prensa diaria aparecen con cierta frecuencia previsiones (reconozco que yo mismo he aportado algunas) de lo que va a ocurrir con las temperaturas o las lluvias en los próximos años o decenios, podría pensarse que el tema de la predicción a medio o largo plazo está ya resuelto científicamente y por tanto en fase “operativa”. Lamentablemente no es así, e incluso se está cuestionando que pueda alcanzarse algún día.

El clima (concepto por otra parte difícil de definir) tiene relación con la historia de los fenómenos meteorológicos a lo largo de todo el período de existencia del planeta y con la proyección de los mismos hacia el futuro, pero a decenios o siglos vista.

Con los conocimientos actuales, nuestra capacidad de predicción presenta una laguna temporal entre los cinco o diez días máximo que alcanza la predicción meteorológica y los varios años o decenios a que podemos establecer la predicción climática, de forma que, entre esos dos intervalos temporales, reina la incertidumbre, cuando no el caos. Ahora bien, en la física actual lo caótico, es decir lo relativo al caos, no está necesariamente unido al concepto clásico de confusión y desorden, sino más bien al de evolución imprevisible.

Para poder entender mejor lo que es y lo que puede conllevar el cambio climático, conviene concretar el significado de ese término, para lo cual lo recomendable es acudir a fuentes generalmente bien informadas sobre el particular, como es el IPCC (Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático), que en una reciente publicación explica que el Cambio Climático es la variación del estado del clima, identificable en las variaciones del valor medio o en la variabilidad de sus propiedades, que persiste como mínimo durante decenios o períodos más largos.

El cambio climático puede deberse a procesos internos naturales o a forzamientos externos tales como modulaciones de los ciclos solares, erupciones volcánicas o cambios antrópicos (debidos al hombre) en la composición de la atmósfera o en el uso del suelo.

Por su parte, la CMNUCC (Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático), en su artículo 1, define el cambio climático como “cambio de clima atribuido directa o indirectamente a la actividad humana que altera la composición de la atmósfera global y que se suma a la variabilidad natural del clima”. La CMNUCC diferencia, pues, entre el cambio climático atribuible a las actividades humanas que alteran la composición atmosférica y la variabilidad climática atribuible a causas naturales.

La imagen anterior presenta los cambios de temperatura registrados en el planeta, a lo largo del siglo XX y comienzos del XXI, pero para anticipar lo que puede ocurrir a lo largo de lo que queda del presente siglo, hay que trabajar con hipótesis sobre lo que vaya a hacer la humanidad con sus agresiones al medio ambiente y, en particular, con las emisiones de los GEI (Gases de Efecto Invernadero) altamente contaminantes.

Si, para simplificar la idea, nos fijamos nada más que en dos de los muchos escenarios posibles y los denominamos, de acuerdo con la nomenclatura del IPCC, RCP2,6 para un escenario con bajas emisiones de GEI y otro escenario RCP8,5 en el que las emisiones serían altas, las subidas de temperatura en el planeta a lo largo de los dos últimos decenios del actual siglo serían, respectivamente, las que aparecen en la siguiente figura.

Como se puede ver, en el caso de bajas emisiones, el aumento de la temperatura quedaría por debajo de los 2 ºC en todo el planeta, excepto en las zonas de elevada latitud norte, en el entorno del Ártico. Éste sería el escenario deseable y al que aspiran los acuerdos firmados en las últimas Cumbres Mundiales del Clima Internacionales, incluyendo el reciente Acuerdo de París, en el que están puestas muchas de las esperanzas para no traspasar el punto de no retorno que nos llevaría a un caos climático.

Ese caos climático, con efectos imprevisibles, pero desde luego no deseables, sería el correspondiente a unas emisiones más altas, con las que la temperatura global alcanzaría subidas por encima de los 6, 7, o más grados centígrados, en la mayor parte del planeta.

Tal como está el nivel de los Gases de Efecto Invernadero en la atmósfera, al ritmo actual de emisiones, que es del orden de 10.000 millones de toneladas anuales, sólo podemos emitir, como máximo, 300.000 millones de toneladas de carbono más, para que el calentamiento no sobrepase los 2 ºC. Es decir que, al ritmo actual de emisiones alcanzaremos el límite en apenas treinta años. De forma que, para permanecer por debajo de los 2 ºC debemos dejar que el 30% de las reservas de petróleo, el 50% del gas natural y un 80% del carbón se queden en el subsuelo.

Según el climatólogo James E. Hansen, sería posible extraer alrededor de cien mil millones de toneladas de carbono del aire mediante la reforestación masiva (limitando el uso de tierras en una medida suficiente para que los bosques puedan crecer de nuevo hasta cubrir una extensión como la que tenían antes de la deforestación humana). Esto, junto con la reducción de las emisiones de carbono, lo que es difícil pero no imposible, podría satisfacer el objetivo de la estabilización en los deseados 2 ºC.

Aun con innovación y economías de escala, en algún momento quizá tengamos que aplicar técnicas de “captura directa del aire” para extraer dióxido de carbono de la atmósfera, lo que sería caro, pero asumible, puesto que el coste descendería notablemente cuando se fabricaran en masa.

El coste de actuar, para conseguir que el cambio climático no se nos vaya de las manos, es solo la mitad del de no hacerlo, luego ¿podemos permitirnos estabilizar el calentamiento planetario por debajo de los dos grados? La respuesta más razonable a esta pregunta debería ser “Lo que no podemos permitirnos es no hacerlo”, pero ¿cuál será la realidad? La respuesta a esta pregunta es… ¡Dependerá de nosotros!

Adolfo Marroquín Santoña

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Catatumbo, la electricidad al acecho

 

Las descargas eléctricas no son simples exhibiciones de fuerza por parte de la naturaleza, por muy impresionantes que resulten, sobre todo para quien se encuentre próximo a ellas, sino que son el resultado de la búsqueda del equilibrio eléctrico entre las nubes, el suelo y la atmósfera de su entorno. El camino preparatorio de la descarga entre una nube y la tierra, o entre dos nubes, comienza dentro de las propias nubes de tormenta; con chorros de cargas negativas (electrones), que saliendo de la zona negativa (centro-inferior) de la nube se van acercando hacia tierra o hacia la zona positiva (superior) de otra nube, dando lugar a la llamada guía escalonada, que va trazando potenciales caminos de descarga.

En el caso de descargas nube-suelo, en el suelo, bajo la nube, se ha producido la acumulación de cargas positivas (iones), que han sido atraídas por las negativas de la base de la nube. Se sabe que en las nubes de tormenta la parte superior posee cargas positivas, mientras que en la parte central e inferior de la nube predominan las cargas negativas, con lo que la nube tomaría forma de “dipolo eléctrico”. Pero, frecuentemente se presenta también un pequeño centro, con cargas positivas, en la base de la nube, pasando por tanto a formarse un “tripolo eléctrico”.

Desde la tierra, las cargas positivas intentan también cerrar el circuito eléctrico, alzándose hacia la nube, dando lugar a las sondas de conexión que van subiendo, aunque con mucha más lentitud y “torpeza” que las cargas negativas que están bajando.

Cuando la guía descendente enlaza con la sonda ascendente, tiene lugar el contacto y se produce la primera descarga de retorno, que va de suelo a nube, descarga que es mucho más potente, intensa y brillante que los tramos en zigzag descendentes. Posteriormente se repetirán varias réplicas, descendiendo de nube a suelo las cargas negativas y ascendiendo de suelo a nube las positivas, continuando el proceso hasta quedar neutralizadas las cargas.

Ahora bien, cuando las circunstancias del entorno hacen que la carga eléctrica de las nubes presentes se regenere y mantenga, prácticamente continua, entonces el proceso de descarga se hace también prácticamente continuo, dando lugar a tormentas eléctricas recargadas y reiteradas, cuya duración puede llegar a ser de varias horas. Estos casos no son inusuales, dentro de ciertos límites, pero los que sí resultan extraordinarios son los casos como el que ocurre en Catatumbo (Venezuela)

 

Catatumbo es un rincón de Venezuela donde caen nada menos que 1,6 millones de rayos por año; tras las investigaciones del porqué Catatumbo es un punto con tanta actividad de descargas eléctrica, se ha llegado a la conclusión de que los vientos cálidos y húmedos en niveles bajos, próximos al suelo, procedentes del Mar Caribe y la presencia de los Andes y las sierras de Perijá que rodean al lago Maracaibo, crean condiciones ideales para recargar las tormentas eléctricas, especialmente en la zona suroccidental de la cuenca del lago. Las altas montañas pueden conducir al desarrollo y la persistencia de grandes nubes, que se recargan cuando los vientos sostenidos aportan más y más humedad a la zona.

El origen de este fenómeno está en el efecto orográfico de estas cordilleras que encierran y frenan a los vientos del noreste produciéndose nubes de gran desarrollo vertical, concentradas principalmente en la cuenca del río Catatumbo. Este fenómeno es muy fácil de ver desde cientos de kilómetros de distancia, es decir, desde el propio lago por lo que también se conoce el fenómeno como el Faro de Maracaibo, ya que las embarcaciones que surcaban la zona podían navegar durante la noche sin problemas en la época de la navegación a vela.

Este singular fenómeno meteorológico consiste en una sucesión de tormentas, casi continuas, con abundantes descargas nube-nube, nube-tierra y viceversa, formando un arco voltaico semipermanente a media altura de la zona de desarrollo de las nubes de tormenta, a unos cinco kilómetros sobre el terreno, con una gran carga eléctrica que se mantiene “al acecho” sobre los cielos del Estado de Zulia, en Venezuela, estimándose que se producen descargas eléctricas sobre la desembocadura del rio Catatumbo entre 240 y 260 noches al año, con flashes de sus relámpagos que pueden verse durante 7 o 10 horas cada noche, lo que supone una actividad eléctrica en su atmósfera muy por encima de lo normal en el resto del planeta.

El estatus de Catatumbo como capital de las tormentas eléctricas del mundo fue reconocido oficialmente en enero de 2014, cuando fue incluido en el Libro Guinness de los Récords como el lugar con más alta concentración de relámpagosen el mundo,estimados en 250 por kilómetro cuadrado al año. El récord anterior lo tenía la región de Kifuka, en la República Democrática de Congo, con 152 relámpagos por kilómetro cuadrado al año.

 

Al fenómeno constituido por todos los relámpagos que se producen en aquella zona, considerado como el conjunto de tormentas eléctricas que ocurren a lo largo del año en toda la cuenca del Lago de Maracaibo, lo que supone un número global del orden de 250 por kilómetro cuadrado, se le denomina “Relámpago del Catatumbo”, porque avistándose desde lejos las distintas tormentas y sus descargas parecen ser una sola, tendiendo a situarse con mayor frecuencia cerca de la desembocadura del río Catatumbo, en el suroeste del Lago. Como decíamos antes, al fenómeno se le denomina “Relámpago de Catatumbo”, si bien ocasionalmente se les suele denominar también “Faro de Maracaibo”, dado que su permanencia en la zona ha servido de guía a navegantes, pescadores y viajeros.

Hace aproximadamente unos 500 años que existen referencias a estas descargas, observándose la ocurrencia de este fenómeno electro-atmosférico de características singulares, y desde hace ya algunos decenios, la observación satelital y el estudio detallado de las condiciones del contorno, ha permitido poner en marcha modelos de predicción a medio y largo plazo, orientados a la explotación del fenómeno como atracción turística, a lo largo de una extensa zona de la costa suroeste del Lago de Maracaibo.

Adolfo Marroquín Santoña

 

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El arco iris, su belleza y su porqué

En realidad, deberíamos haber titulado “Los arcos iris, …”, puesto que siempre van de dos en dos, aunque a veces es difícil ver al pobre secundario, con lo que pasa desapercibido, tal como les pasa a tantos secundarios en muchos aspectos de la vida real…

La belleza del arco iris ha llamado la atención a muchos pintores, que han intentado plasmarla en sus lienzos, y digo intentado porque, no es fácil captar toda la belleza de los espectáculos que nos regala la naturaleza cada día, como el amanecer o el ocaso, con sus contraluces, las formaciones nubosas y los reflejos del sol en ellas, la electricidad de las tormentas, o simplemente estos humildes arcos iris.

Rebuscando en las pinacotecas de algunos de los más famosos museos del mundo, pueden encontrarse pinturas, como la que aparece a la derecha de la imagen superior, obra del pintor francés Jules Breton (1827-1906), titulada “Arco iris en el cielo” (1883), en la que los personajes parecen estar comentando algo sobre la tormenta y el arco iris que están dejando atrás, al tiempo que se van alejando de la oscuridad del fondo; lo que bien podría interpretarse como un poético escape hacia la esperanza.

 

En estas otras dos obras podemos ver, a la izquierda, “The Rainbow”, obra de Clarence Whaite (1828-1912), en la que el arco iris circunda, alejándose, la mayor parte de la escena. Mientras que el cielo azul sugiere un brillante día de comienzo de la primavera, la sombra en la media distancia parece indicar la presencia de lluvia sobre el terreno, en los momentos anteriores a haberse formado el arco iris.

A la derecha la obra “The Rainbow Landscape”, de Peter Paul Rubens (1577-1640), presenta una luz dorada idílica, típica de los paisajes que Rubens pintó en los alrededores de su casa en Bélgica, en la obra se muestra a los campesinos y al ganado en torno a una pequeña corriente recién alimentada por la lluvia. El arco iris nos lleva a través de las diferentes partes del campo y sugiere la bendición de Dios sobre sus habitantes.

 

Aquí, en la figura superior, presentamos a la izquierda la obra “Salisbury Cathedral from the Meadows”, de John Constable (1776-1837), con la catedral situada en un cielo de tormenta, donde la precipitación precedente ha oscurecido la piedra hasta un negro impresionante y dramático. Este cuadro fue pintado poco después de la muerte de la esposa del autor, lo que probablemente influyó en el resultado. El paso de la tormenta, el arco iris, y la torre de la iglesia, que parece penetrar, a través de la nube, en un cielo brillante, allá en lo alto, podría sugerir toda la fe de Constable, que buscaba esperanza y apoyo tras la pérdida de su esposa.

A la derecha la pintura “The Wreck of the Hope”, de Francis Danby (1793-1861), en la que el autor muestra cómo la humanidad parece insignificante e impotente ante la fuerza de la naturaleza. Un barco naufragado se tambalea hacia un lado, a punto de ser hundido por el mar tormentoso, o estrellado contra las rocas que se intuyen a la derecha.

Lo que he tratado de reflejar con estas cinco muestras, que me he permitido comentar, es que la dificultad del pintor al intentar capturar la belleza que ofrecen los arcos iris, queda resuelta con creces por la aparente facilidad con que el artista traslada a la obra, no solamente su visión de esa belleza, sino además un toque de sus propios sentimientos.

Pues bien, pasando ahora a la física que hay detrás de esa belleza, intentaré explicar lo que ocurre, echando mano del bien conocido adagio “una imagen vale más que mil palabras”:

 

En la imagen, los rayos de la luz del sol, luz blanca compuesta por la suma de todas las longitudes de onda componentes (los siete colores del espectro visible: rojo, naranja, amarillo, verde, azul, añil y violeta), se encuentran con las gotitas de agua presentes en la atmósfera, procedentes fundamentalmente de las precipitaciones habidas; cada rayo de sol sufre entonces tres procesos ópticos, una refracción, una reflexión y otra nueva refracción, que provocan que los rayos de sol no sólo cambien de dirección, sino que además se separen las distintas longitudes de onda (los siete colores).

La consecuencia es que al observador que se encuentra con el sol a su espalda el rayo de luz que le llega está a 42º (grados de ángulo) por debajo del que llegaba del sol y con todos los colores componentes desplegados. Y esto para todo el arco que el ojo es capaz de ver, bajo el mismo ángulo, desde su posición de observación.

 

Una vez entendido lo que ha ocurrido en la formación del arco iris primario, es ya fácil entender la aparición del arco secundario, que como antes decía “siempre está ahí”, pero que no siempre resulta visible. En este caso el rayo de sol incidente, como he tratado de explicar en el texto incluido en la propia figura, ha sufrido, antes de salir de la gotita de agua, una nueva reflexión, y la consecuencia es que ha perdido parte de su energía, por eso no siempre es visible, y además ha cambiado el ángulo bajo el que se dirige al observador, pasando de 42º a 52º (grados de ángulo), de forma que el secundario está siempre por fuera del primario, y finalmente, como consecuencia de la nueva reflexión, ha cambiado el orden de los colores en el rayo de salida, que en el primario es, de fuera hacia dentro: rojo, naranja, … , añil y violeta, y en el secundario será, visto también de fuera hacia dentro: violeta, añil, … , naranja y rojo.

¡Toda una orgía de colores, que además es gratuita, tal como nos ofrece siempre la naturaleza su belleza!

Adolfo Marroquín Santoña

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Adolfo Marroquín, Doctor en Física, Geofísico, Ingeniero Técnico Industrial, Meteorólogo, Climatólogo, y desde 1965 huésped de Extremadura, una tierra magnífica, cuna y hogar de gente fantástica, donde he enseñado y he aprendido muchas cosas, he publicado numerosos artículos, impartido conferencias y dado clases a alumnos de todo tipo y nivel, desde el bachillerato hasta el doctorado. Desde este blog, trataré de contar curiosidades científicas, sobre el clima y sus cambios, la naturaleza, el medio ambiente, etc., de la forma más fácil y clara que me sea posible.