Historia de la ciencia del cambio climático para niños

La historia de la ciencia del cambio climático comenzó a principios del siglo XIX. En ese tiempo, los científicos empezaron a sospechar sobre las épocas glaciares y otros cambios naturales en el clima del pasado. También se identificó el efecto invernadero natural, que es cómo la atmósfera de la Tierra atrapa el calor.

A finales del siglo XIX, algunos científicos ya pensaban que las actividades humanas, como la emisión de ciertos gases, podrían cambiar el clima. Sin embargo, sus cálculos eran debatidos. Existían otras teorías sobre el cambio climático, que incluían desde la actividad de los volcanes hasta las variaciones en la energía del Sol.

En los años 60 del siglo XX, la idea de que el dióxido de carbono calentaba la atmósfera se hizo más fuerte. Aunque algunos científicos también señalaron que la contaminación (como los aerosoles) podría tener un efecto de enfriamiento.

Durante los años 70, la mayoría de los científicos se inclinó por la idea del calentamiento. Para los años 90, gracias a mejores modelos informáticos y observaciones que confirmaron la teoría de Milankovitch sobre las épocas glaciares, se llegó a un acuerdo. Este acuerdo decía que el efecto invernadero era clave en la mayoría de los cambios climáticos y que las emisiones humanas estaban causando un serio calentamiento global. Desde entonces, gran parte del trabajo científico se ha centrado en los informes del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático.

Cambios climáticos locales: Desde la antigüedad hasta el siglo XIX

Desde hace mucho tiempo, la gente ha pensado que el clima de una región podía cambiar con el paso de los siglos. Por ejemplo, Teofrasto, un estudiante de Aristóteles, observó cómo el drenaje de pantanos hacía que un lugar fuera más propenso a las heladas. También pensó que los suelos se calentaban más cuando la deforestación (tala de árboles) los exponía al sol.

Los estudiosos de épocas más recientes notaron que la deforestación, el riego y el pastoreo habían alterado los suelos alrededor del Mar Mediterráneo desde la antigüedad. Creían que estas acciones humanas podrían haber afectado el clima local.

El cambio más notable ocurrió en los siglos XVIII y XIX en el este de Norteamérica, donde grandes bosques se convirtieron en tierras de cultivo. A principios del siglo XIX, muchos creían que esta transformación estaba cambiando el clima de esas regiones, quizás para bien. Sin embargo, no todos estaban de acuerdo. Algunos expertos decían que la deforestación no solo causaba escorrentía (agua que corre rápidamente) e inundaciones, sino que también reducía la cantidad de lluvia.

Mientras tanto, las agencias nacionales del clima comenzaron a recopilar muchos datos sobre temperaturas y lluvias. Al analizar estas cifras, vieron muchas subidas y bajadas, pero no un cambio constante a largo plazo. A finales del siglo XIX, la opinión científica cambió. Pocos imaginaban que los seres humanos podrían afectar el clima de todo el planeta.

El clima del pasado y sus causas en el siglo XIX

Bloque errático, rocas grandes dejadas por glaciares lejos de donde hay glaciares hoy, mostraron a los geólogos que el clima ha cambiado mucho en el pasado.

Antes del siglo XVIII, los científicos no pensaban que los climas prehistóricos fueran diferentes a los de su época. Pero a finales del siglo XIX, los geólogos encontraron pruebas de que el clima había cambiado a lo largo de la historia de la Tierra.

Había varias teorías para explicar estos cambios. James Hutton, cuyas ideas sobre cambios cíclicos a lo largo del tiempo se conocieron como uniformismo, encontró señales de actividad glacial pasada en lugares que hoy son muy cálidos.

En 1815, Jean-Pierre Perraudin fue el primero en describir cómo los glaciares podían mover rocas gigantes. Observó rocas de granito dispersas en los valles alpinos y concluyó que el hielo las había arrastrado. Su idea fue recibida con incredulidad al principio, pero finalmente convenció a otros científicos, como Ignaz Venetz y el influyente Louis Agassiz.

Agassiz desarrolló la teoría de la "Glaciación", que decía que los glaciares habían cubierto gran parte de Europa y Norteamérica. En 1837, Agassiz propuso científicamente que la Tierra había tenido una glaciación en el pasado. Esta teoría fue ampliamente aceptada en los años 1870.

En el mismo período, Joseph Fourier descubrió en 1824 que la atmósfera de la Tierra mantenía el planeta más caliente de lo que estaría sin ella. Hizo los primeros cálculos sobre este efecto de calentamiento. Fourier se dio cuenta de que la atmósfera dejaba pasar la luz visible a la superficie, pero no dejaba escapar fácilmente la radiación infrarroja que la Tierra emitía, lo que aumentaba la temperatura. También se preguntó si las actividades humanas podrían influir en el clima, aunque se centró más en los cambios en el uso del suelo.

En 1856, la científica estadounidense Eunice Newton Foote fue la primera en proponer que incluso pequeños aumentos de dióxido de carbono (CO₂) en la atmósfera podrían causar un calentamiento global importante.

John Tyndall continuó el trabajo de Fourier en 1864. Investigó cómo diferentes gases absorbían la radiación infrarroja. Descubrió que el vapor de agua, los hidrocarburos como el metano (CH₄) y el dióxido de carbono (CO₂) bloqueaban fuertemente esta radiación.

Algunos científicos sugirieron que las glaciaciones y otros grandes cambios climáticos se debían a cambios en la cantidad de gases emitidos por los volcanes. Pero había muchas otras ideas, como la variación solar o los cambios en las corrientes oceánicas.

A mediados del siglo XIX, James Croll calculó cómo las fuerzas gravitacionales del Sol, la Luna y los planetas afectaban el movimiento y la inclinación de la Tierra. Explicó que la inclinación del eje de la Tierra y la forma de su órbita cambian en ciclos de miles de años. Durante algunos períodos, el Hemisferio Norte recibiría menos luz solar en invierno, lo que podría llevar a la acumulación de nieve y a una glaciación. Sin embargo, la mayoría de los científicos no estaban convencidos por las ideas de Croll ni por otras teorías del cambio climático.

Primeros cálculos del cambio climático causado por el hombre: 1896

En 1896, Svante Arrhenius calculó que duplicar el dióxido de carbono atmosférico podría aumentar la temperatura de la superficie entre 5 y 6 grados Celsius.

A finales de los años 1890, el científico estadounidense Samuel Pierpont Langley intentó medir la temperatura de la Luna. Un científico sueco, Svante Arrhenius, usó las observaciones de Langley para estudiar cómo el dióxido de carbono (CO₂) afectaba la atmósfera.

Arrhenius se dio cuenta de que una atmósfera más fría retendría menos vapor de agua (otro gas de efecto invernadero). También notó que el enfriamiento aumentaría la nieve y el hielo en las zonas polares, haciendo que el planeta reflejara más luz solar y se enfriara aún más, como había propuesto James Croll. Arrhenius calculó que reducir el CO₂ a la mitad sería suficiente para causar una glaciación. También calculó que duplicar el CO₂ en la atmósfera aumentaría la temperatura global entre 5 y 6 grados Celsius.

Otro científico sueco, Arvid Högbom, estaba estudiando las fuentes naturales de emisión de CO₂. Descubrió que la producción de carbono por la industria en los años 1890 (principalmente por la quema de carbón) era comparable a las fuentes naturales. Arrhenius vio que estas emisiones humanas de carbono llevarían al calentamiento. Sin embargo, como la producción de CO₂ era baja en 1896, Arrhenius pensó que el calentamiento tardaría miles de años y que sería beneficioso para la humanidad.

El clima del pasado y las manchas solares: 1900 a 1950

Los cálculos de Arrhenius fueron debatidos. Los primeros experimentos de laboratorio para medir la absorción de infrarrojos no mostraron grandes diferencias con el aumento de CO₂. Además, muchos científicos pensaban que los océanos absorberían rápidamente cualquier exceso de dióxido de carbono.

Mientras tanto, hubo avances en el estudio del clima antiguo (paleoclimatología). Los científicos encontraron formas de descubrir climas pasados a partir de sedimentos y restos de lagos. Un astrónomo, Andrew Ellicott Douglass, vio señales de cambio climático en los anillos de los árboles. Notó que los anillos eran más delgados en años secos y lo relacionó con variaciones solares, como la escasez de manchas solares en el siglo XVII (el mínimo de Maunder). Sin embargo, el valor de los anillos de los árboles para estudiar el clima no se estableció firmemente hasta los años 60.

Durante los años 30, el astrofísico Charles Greeley Abbot defendió la conexión entre el Sol y el clima. Él y otros continuaron investigando hasta los años 60, convencidos de que las variaciones de las manchas solares eran una causa principal del cambio climático. Aunque otros científicos eran escépticos, la idea de conectar el ciclo solar con los ciclos climáticos fue popular en los años 20 y 30.

El ingeniero serbio Milutin Milankovitch mejoró los cálculos de James Croll sobre cómo el Sol y la Luna afectaban la órbita de la Tierra. Algunas observaciones de las varvas (capas en el lodo de los lagos) coincidieron con la predicción del ciclo de Milankovitch, que duraba unos 21.000 años. Sin embargo, la mayoría de los geólogos descartaron esta teoría.

En 1938, un ingeniero británico, Guy Stewart Callendar, intentó revivir la teoría del efecto invernadero de Arrhenius. Callendar presentó pruebas de que tanto la temperatura como el nivel de CO₂ en la atmósfera habían aumentado en el último siglo. Sin embargo, la mayoría de los científicos seguían dudando o ignorando la teoría.

Crece la preocupación: 1950-1960

En los años 50, una mejor espectrografía (estudio de cómo la luz interactúa con la materia) mostró que el CO₂ y el vapor de agua no se superponían completamente en su absorción de calor. Esto demostró que el efecto invernadero del CO₂ no podía ser completamente contrarrestado por el vapor de agua.

En 1955, Hans E. Suess demostró que el CO₂ liberado por los combustibles fósiles no era absorbido inmediatamente por el océano. En 1957, Roger Revelle descubrió que la capa superficial del océano tenía una capacidad limitada para absorber dióxido de carbono. A finales de los años 50, más científicos argumentaban que las emisiones de dióxido de carbono podrían ser un problema. En 1960, Charles David Keeling demostró que el nivel de CO₂ en la atmósfera estaba aumentando, como Revelle había predicho. La preocupación crecía año tras año debido al aumento de la curva de Keeling, que muestra la concentración de CO₂ en la atmósfera.

Otro indicio de cambio climático surgió a mediados de los años 60, de análisis de núcleos de aguas profundas y estudios de corales antiguos. En lugar de cuatro largas edades de hielo, descubrieron muchos períodos de glaciación más cortos y regulares. Esto indicaba que el momento de las glaciaciones estaba determinado por pequeños cambios orbitales de los ciclos de Milankovitch. Algunos científicos empezaron a sugerir que el sistema climático es sensible a pequeños cambios y puede pasar fácilmente de un estado a otro.

Mientras tanto, los científicos comenzaron a usar computadoras para desarrollar cálculos más avanzados del efecto invernadero. En 1967, Syukuro Manabe y Richard Wetherald hicieron el primer cálculo detallado del efecto invernadero, incluyendo la convección (movimiento de calor). Descubrieron que, si se duplicaban los niveles actuales de dióxido de carbono, la temperatura global aumentaría aproximadamente 2 °C.

En los años 60, la contaminación por aerosol (niebla tóxica) se había convertido en un problema grave en muchas ciudades. Algunos científicos comenzaron a considerar si el efecto de enfriamiento de estas partículas podía afectar las temperaturas globales. No estaban seguros si predominaría el enfriamiento de las partículas o el calentamiento de los gases de efecto invernadero, pero de todas formas, se empezó a sospechar que las emisiones humanas podrían ser perjudiciales para el clima en el siglo XXI.

Los científicos predicen cada vez más el calentamiento: Años setenta

Anomalías en la temperatura media entre 1965 y 1975.

A principios de los años 70, la evidencia de que los aerosoles aumentaban en todo el mundo llevó a algunos científicos a advertir sobre un posible enfriamiento. Sin embargo, una revisión de la literatura científica entre 1965 y 1979 mostró que 7 artículos predecían enfriamiento y 44 predecían calentamiento. Varios paneles científicos de este período concluyeron que se necesitaba más investigación.

Los medios de comunicación de la época a veces exageraron las advertencias de la minoría que predecía un enfriamiento. Por ejemplo, en 1975, la revista Newsweek publicó una historia que advertía sobre "señales inquietantes de que los patrones climáticos de la Tierra han comenzado a cambiar". Más tarde, en 2006, Newsweek reconoció que se había "equivocado terriblemente sobre el futuro a corto plazo".

En los informes para el Club de Roma de 1972 y 1974, ya se mencionaron los cambios climáticos causados por el hombre debido al aumento del CO₂.

La evidencia del calentamiento global aumentaba. Antes de 1975, Manabe y Wetherald habían desarrollado un modelo global del clima tridimensional que representaba el clima de la época. Duplicar la cantidad de CO₂ en el modelo resultaba en un aumento de aproximadamente 2 °C en la temperatura global. Otros modelos de computadora dieron resultados similares: era imposible crear un modelo que se pareciera al clima actual y no mostrara un aumento de temperatura al incrementar el CO₂.

En 1976, un análisis de núcleos de alta mar demostró que la influencia principal en el momento de las edades de hielo provenía de un cambio orbital de Milankovitch de 100.000 años. Esto era inesperado, ya que el cambio de luz solar en ese ciclo era leve. El resultado destacó que el sistema climático es impulsado por retroalimentaciones y, por lo tanto, es muy sensible a pequeños cambios.

En julio de 1979, el Consejo Nacional de Investigación de los Estados Unidos publicó un informe que concluía que si el CO₂ de la atmósfera se duplicaba, los modelos más realistas predecían un calentamiento global de entre 2°C y 3.5°C, con mayores aumentos en las latitudes altas.

La Conferencia Mundial sobre el Clima de la Organización Meteorológica Mundial, celebrada en Génova en 1979, concluyó que "parece razonable que una cantidad creciente de dióxido de carbono en la atmósfera pueda contribuir al calentamiento gradual de la atmósfera baja, especialmente en latitudes más altas".

Comienza el consenso: 1980-1988

A principios de los años 80, la ligera tendencia al enfriamiento que ocurrió entre 1945 y 1975 se detuvo. La contaminación por aerosoles había disminuido en muchas áreas debido a leyes y cambios en el uso de combustibles. Quedó claro que el efecto de enfriamiento de los aerosoles no aumentaría sustancialmente mientras los niveles de dióxido de carbono seguían creciendo.

En 1982, los núcleos de hielo de Groenlandia revelaron grandes cambios de temperatura en el pasado en solo un siglo. Esto mostró que cambios climáticos drásticos eran posibles en el transcurso de una vida humana.

James Hansen durante su testimonio ante el Congreso de los Estados Unidos en 1988, donde alertó sobre los peligros del calentamiento global.

En 1973, el científico británico James Lovelock especuló que los clorofluorocarbonos (CFC) podrían contribuir al calentamiento global. En 1975, Veerabhadran Ramanathan descubrió que una molécula de CFC podía ser 10.000 veces más efectiva absorbiendo la radiación infrarroja que una molécula de dióxido de carbono. Esto hacía que los CFC fueran importantes a pesar de sus bajas concentraciones. Aunque al principio se estudiaron los CFC por su papel en la reducción de la capa de ozono, para 1985 Ramanathan y otros científicos demostraron que los CFC, junto con el metano y otros gases, podrían tener un efecto casi tan importante en el clima como el aumento del CO₂. Esto significaba que el calentamiento global podría ocurrir el doble de rápido de lo esperado.

En 1985, una conferencia conjunta de UNEP/WMO/ICSU concluyó que se esperaba que estos gases causaran un calentamiento significativo en el próximo siglo y que era algo inevitable.

Mientras tanto, los núcleos de hielo perforados por un equipo franco-soviético en la Base Vostok de la Antártida mostraron que el CO₂ y la temperatura habían subido y bajado al mismo tiempo en grandes oscilaciones a lo largo de las edades de hielo pasadas. Esto confirmó la relación entre el CO₂ y la temperatura de forma independiente de los modelos climáticos por computadora.

En junio de 1988, James E. Hansen hizo una de las primeras evaluaciones de que el calentamiento causado por el hombre ya había afectado considerablemente el clima global. Poco después, la "Conferencia Mundial sobre la Atmósfera Cambiante: Implicaciones para la Seguridad Global" en Toronto concluyó que los cambios en la atmósfera debido a la contaminación humana "representan una amenaza importante para la seguridad internacional".

Periodo moderno: Desde 1988 hasta el presente

Tanto el PNUMA como la OMM continuaron con reuniones después de la conferencia de 1985. En 1988, la OMM creó el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC) con la ayuda del PNUMA. El IPCC sigue trabajando hoy en día y publica informes que describen el estado del conocimiento científico en el momento de su preparación.

Descubrimiento de otros factores del cambio climático

Metano: En 1859, John Tyndall descubrió que el gas de alumbrado (una mezcla de metano y otros gases) absorbía fuertemente la radiación infrarroja. El metano fue detectado en la atmósfera en 1948, y en los años 80, los científicos se dieron cuenta de que las emisiones humanas de metano tenían un impacto importante.

Clorofluorocarbonos: En 1973, James Lovelock especuló que los clorofluorocarbonos (CFC) podrían contribuir al calentamiento global. En 1975, Veerabhadran Ramanathan descubrió que una molécula de CFC podía ser 10.000 veces más efectiva absorbiendo la radiación infrarroja que una molécula de dióxido de carbono. Aunque al principio se estudiaron los CFC por su papel en la reducción de la capa de ozono, para 1985 Ramanathan y otros científicos demostraron que los CFC, junto con el metano y otros gases, podrían tener un efecto casi tan importante en el clima como el aumento del CO₂.