Emisiones de gases de efecto invernadero, calentamiento global, meta del 1,5 °C, mediciones y sugerencias del IPCC. Activistas enardecidos, empresas que burlan los compromisos medioambientales. Fenómenos meteorológicos extremos. Cumbres, leyes, inversiones ¿Les suena? Los científicos del clima tienen muchas preocupaciones y ahora surge una más: el enfriamiento de la atmósfera superior de la Tierra es un hecho.
En el corazón del clima cambiante hay una paradoja. Mientras la capa de aire cercana a la superficie de la Tierra se está calentando, la mayor parte de la atmósfera por encima se está volviendo dramáticamente más fría. Los mismos gases que están calentando los pocos kilómetros de aire del fondo, están enfriando las extensiones mucho mayores que se extienden hasta el borde del espacio, revela una investigación.
Esta paradoja ha sido predicha durante mucho tiempo por los modeladores climáticos, pero solo recientemente cuantificada en detalle por sensores satelitales. Los nuevos hallazgos brindan una confirmación definitiva sobre un tema importante y a la vez plantean muchas preguntas.
La buena noticia para los científicos del clima es que los datos sobre el enfriamiento en altura hacen ratifican la precisión de los modelos que identifican el calentamiento de la superficie provocado por el hombre.
El estudio publicado en la revista PNAS por el veterano modelador climático Ben Santer de la Institución Oceanográfica Woods Hole encontró que aumentó cinco veces la fuerza de la «señal» de la huella digital humana del cambio climático. Al reducir el «ruido» de interferencia de variabilidad natural de fondo. Sander dice que el hallazgo es «incontrovertible».
Y ahora el enfriamiento de la atmósfera superior
Los nuevos descubrimientos sobre la escala del enfriamiento de la atmósfera superior están creando a los expertos con nuevas preocupaciones. Sobre la seguridad de los satélites en órbita y el destino de la capa de ozono. Así como sobre el potencial de estos rápidos cambios en el aire para provocar una agitación repentina e imprevista en nuestro planeta.
La atmósfera de la Tierra tiene varias capas. La región que mejor conocemos, porque es donde sucede nuestro clima, es la troposfera. Esta densa capa de aire de unos 8 a 12 kilómetros de espesor contiene el 80% de la masa de la atmósfera pero solo una pequeña fracción de su volumen. Por encima hay amplios espacios abiertos de aire progresivamente menos denso.
A la estratosfera, que termina a unos 33 kilómetros de altura, le sigue la mesosfera, que se extiende hasta 80 kilómetros. Luego está la termosfera que alcanza más de 643 kilómetros de altura, reseña Yale Environment 360. Una publicación de la Universidad de Yale.
Desde abajo, estas zonas distantes aparecen como un cielo azul plácido y prístino. Pero, de hecho, son azotados por fuertes vientos y enormes mareas de aire ascendente y descendente que ocasionalmente invaden la troposfera. Y la preocupación es que este entorno ya dinámico podría cambiar nuevamente a medida que se infiltra CO2. Y otros productos químicos creados por el hombre que interfieren con la temperatura, la densidad y la química del aire en lo alto.
Casi siempre se piensa en el cambio climático en términos de las regiones más bajas de la atmósfera. Pero los físicos advierten que se debe repensar esta suposición. Los aumentos en la cantidad de CO2 ahora «se manifiestan en toda la atmósfera perceptible», sostuvo Martin Mlynczak. Físico atmosférico del Centro de Investigación Langley de la NASA en Hampton, Virginia.
Larga historia del CO2
La emergencia del clima está “impulsando cambios dramáticos que los científicos apenas ahora comienzan a comprender. Esos cambios en el azul salvaje allá arriba», indicó Mlynczak, «muy por encima de nuestras cabezas, podrían retroalimentarse para cambiar nuestro mundo debajo».
La historia de los cambios de temperatura en la atmósfera en todos los niveles es en gran parte la historia del CO2. Las emisiones de más de 40 mil millones de toneladas de gas al año están calentando la troposfera. Esto sucede porque el gas absorbe y vuelve a emitir radiación solar, calentando otras moléculas en el aire denso y elevando las temperaturas en general, refiere el estudio.
Pero no todo el gas se queda en la troposfera. También se propaga hacia arriba a través de toda la atmósfera. Ahora se sabe que la tasa de aumento de su concentración en la parte superior de la atmósfera es tan grande como en la parte inferior, detalla el informe.
Pero su efecto sobre la temperatura en altura es muy diferente. En el aire más delgado en lo alto, la mayor parte del calor reemitido por el CO2 no choca con otras moléculas. Escapa al espacio. Combinado con la mayor captura de calor en los niveles más bajos, el resultado es un rápido enfriamiento de la atmósfera circundante.
Los datos satelitales han revelado que entre 2002 y 2019, la mesosfera y la termosfera inferior se enfriaron 3,1 grados F (1,7 grados C). Mlynczak estimó que la duplicación de los niveles de CO2 que se cree probable para finales de este siglo provocará un enfriamiento en estas zonas. De alrededor de 13,5 grados F (7,5 grados C), que es entre dos y tres veces más rápido que el calentamiento promedio esperado a nivel del suelo.
El cielo se está cayendo
Los primeros modeladores climáticos predijeron en la década de 1960 que esta combinación de calentamiento troposférico y un fuerte enfriamiento en las alturas era el efecto probable del aumento de CO2 en el aire. Pero la confirmación por mediciones satelitales aumenta la confianza en la influencia del CO2 en las temperaturas atmosféricas, agregó Santer. Experto y dedicad durante 30 años a modelar el cambio climático.
Este mes, utilizó nuevos datos sobre el enfriamiento en la estratosfera media y superior para volver a calcular la fuerza de la «señal» estadística de la huella digital humana en el cambio climático. Encontró que se reforzó mucho, en particular debido al beneficio adicional proporcionado por el menor nivel de «ruido» de fondo en la atmósfera superior. Esto debido a la variabilidad natural de la temperatura.
Santer descubrió que la relación señal-ruido para la influencia humana se quintuplicó. Proporcionando «evidencia incontrovertible de los efectos humanos de la estructura térmica de la atmósfera terrestre». Estamos “cambiando fundamentalmente” esa estructura térmica, afirmó. “Estos resultados me preocupan mucho”.
Gran parte de la investigación que analiza los cambios en el aire ha sido realizada por científicos empleados por la NASA. La agencia espacial tiene los satélites para medir lo que está sucediendo. Pero también tiene un interés particular en las implicaciones para la seguridad de los propios satélites. Este interés surge porque el enfriamiento de la atmósfera superior también hace que se contraiga. El cielo se está cayendo, literalmente.
La profundidad de la estratosfera ha disminuido aproximadamente un 1%, o 396,24 metros desde 1980, según un análisis de datos de la NASA realizado por Petr Pisoft. Físico atmosférico de la Universidad Charles en Praga. Por encima de la estratosfera, Mlynczak descubrió que la mesosfera y la termosfera inferior se contrajeron casi 1341 metros entre 2002 y 2019.
Impacto en los satélites en órbita
Parte de este comportamiento se debió a una disminución a corto plazo en la actividad solar que ya terminó, pero unos 341 metros se debió al enfriamiento causado por el CO2 adicional, calcula Mlynczak.
Esta contracción significa que la atmósfera superior se está volviendo menos densa. Lo que a su vez reduce la resistencia de los satélites y otros objetos en órbita baja, en alrededor de un tercio para 2070, estima Ingrid Cnossen, investigadora del British Antarctic Survey.
A primera vista, esta es una buena noticia para los operadores de satélites. Sus cargas útiles deberían permanecer operativas durante más tiempo antes de volver a caer a la Tierra. Pero el problema son los otros objetos que comparten estas altitudes. La creciente cantidad de basura espacial también se quedan más tiempo, lo que aumenta el riesgo de colisiones con los satélites actualmente operativos.
Más de 5000 satélites activos y desaparecidos, incluida la Estación Espacial Internacional, están en órbita a estas altitudes. Acompañados por más de 30 000 elementos conocidos de escombros de pequeño diámetro. Los riesgos de colisión, dice Cnossen, crecerán cada vez más a medida que el enfriamiento de la atmósfera y la contracción se aceleren.
Esto puede ser malo para los negocios en las agencias espaciales, pero ¿cómo afectarán los cambios en el aire a nuestro mundo de abajo?
Una gran preocupación es el ya frágil estado de la capa de ozono en la estratosfera inferior, que nos protege de la dañina radiación solar que causa cánceres de piel. Durante gran parte del siglo XX, la capa de ozono se adelgazó bajo el ataque de las emisiones industriales de sustancias químicas que consumen ozono, como los clorofluorocarbonos (CFC).
Los agujeros de ozono absolutos se formaron cada primavera sobre la Antártida, advierte el amplio estudio.
Débil capa de ozono
El Protocolo de Montreal de 1987 tenía como objetivo cerrar los agujeros anuales eliminando esas emisiones. Pero ahora está claro que otro factor está socavando este esfuerzo: el enfriamiento de la atmósfera superior.
La destrucción del ozono opera a toda marcha en las nubes estratosféricas polares, que solo se forman a temperaturas muy bajas. Particularmente sobre las regiones polares en invierno.
Pero la estratosfera más fría ha significado más ocasiones en las que se pueden formar tales nubes. Mientras que la capa de ozono sobre la Antártida se está reformando lentamente a medida que desaparecen los CFC, el Ártico está demostrando ser diferente, dice Peter von der Gathen, del Instituto Alfred Wegener para la Investigación Polar y Marina en Potsdam, Alemania.
En el Ártico, el enfriamiento está empeorando la pérdida de ozono. Von der Gathen dice que la razón de esta diferencia no está clara.
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