manchas solares y clima
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Manchas Solares y ClimaTRANSCRIPT
Ejercicio1
Este, a mi entender, era el ejercicio más difícil de los dos. He dividido esta explicación en dos,
con una primera parte dedicada a comentar el ejercicio hecho por ustedes y una segunda
centrada en aclarar qué es lo que dice la ciencia sobre la influencia del Sol en el calentamiento
global.
Las tres primeras preguntas del ejercicio eran fáciles. Las repuestas han sido muy variadas
pero, en el fondo, no hay demasiados secretos a la hora de describir lo que muestra una figura.
Eso sí, ha habido alguna respuesta en forma de telegrama, de apenas dos frases. Francamente,
hubiera preferido algo más extenso, que preparara el lector (yo) a lo que venía después; por
ejemplo, resaltando hitos significativos en las series de manchas y temperaturas. Cosas como
la disminución brusca de las temperaturas entre 1944 y 1950, el aumento después de 1970 o la
irregularidad en las amplitudes en los ciclos de manchas. En todo caso, no he penalizado estas
carencias más que en los casos de errores de bulto y/o texto incomprensible. La mayoría ha
obtenido la puntuación máxima.
Las tres últimas preguntas eran dispares. En la cuarta, es evidente que no hay correlación
entre lo que le ocurre a las temperaturas durante el período 1940‐60 y la evolución de las
manchas. La quinta pregunta daba pie a una respuesta discrecional y, en general, ha recibido la
máxima puntuación. La sexta, por su parte, merece trato aparte. Comparando las dos figuras, y
sin necesidad de hacer complicados cálculos de correlaciones, se observa que “no encajan”.
Hay algunos elementos que pudieran hacer pensar en cierta correlación. Por ejemplo, se
observa cierta periodicidad de alrededor de un decenio en ciertos intervalos de la gráfica de
temperaturas (no en fase con los ciclos solares); o, también, como casi todo el mundo ha
resaltado, el paralelismo entre la tendencias crecientes en ambas gráficas entre los años 1910‐
15 y 1940 (aprox.); o, como alguien ha observado muy astutamente, la existencia de ciclos de
80‐90 años en ambas figuras. Sin embargo, estas eventuales correlaciones NO implican una
relación causa‐efecto porque muchos elementos importantes de cada una de las gráficas no
tienen contrapartida en la otra. Simplemente, las dos gráficas no son congruentes. Hay
demasiadas discrepancias altamente visibles a ojo.
Tengo una observación más que hacer. Hay cierta tendencia a decir cosas como: “la subida de
temperaturas entre tal y cual año es de tantos grados”. Esto, en un contexto climático, no
tiene sentido. Hablamos, en su lugar, de largos períodos de tiempo, promedios, tendencias.
Por ejemplo, el promedio de temperaturas en tal período es de 1°C superior al promedio en tal
otro período.
Les dejo, para quien quiera leerlo, con lo que dice la ciencia sobre el forzamiento solar. El texto
no es exhaustivo, pero sí suficiente para la ocasión. En todo caso, quiero resaltar que NO se
pretende que ustedes contesten así en una prueba. Está fuera de lugar. En una prueba
(examen o PEC) se les desafía a que ponga en juego su capacidad de observación y análisis de
lo que ven, y de extraer conclusiones congruentes con lo que saben, no que demuestren que
son climatólogos.
NoeselSolAunque la variabilidad solar ha sido considerada como un forzamiento externo, sigue siendo
un mecanismo controvertido de cambio climático. A pesar de los muchos intentos de ligar
estadísticamente períodos de la actividad solar con ciclos del cambio climático, todos han
resultado infructuosos.
ManchassolaresyradiaciónsolarEl ciclo más conocido es el ligado al desarrollo y desaparición de manchas solares. Debido a
variaciones magnéticas del Sol, su período ha variado alrededor del valor de 11 años, bajando
hasta 9 años y subiendo hasta 14 años. El Sol tiene otros ciclos aparte de éste. Por ejemplo,
han sido identificados un doble ciclo magnético de unos 22 años, y periodicidades de 80 a 90
años, 200 años y 2.400 años. Sin embargo, aquí sólo nos va a interesar el asociado a las
manchas solares.
La cuestión es saber si las manchas solares entrañan variaciones en la radiación solar total
incidente, medida en la alta atmósfera (total solar irradiance, TSI, en inglés) y si pueden, estas
variaciones, forzar cambios en el clima. La Figura 1 recoge las medidas de la TSI efectuadas a
partir de satélites desde 1976. Vemos que ha variado en torno a 1366 W/m2 en un rango
relativamente pequeño.
Figura 1
Para inferir los valores de la TSI anteriores a los satélites, es necesario recurrir a medidas
indirectas a través de proxies. El 14C es uno de ellos. Cambios en la eyección de partículas de
alta energía por el Sol (viento solar) modula la producción de 14C en la alta atmósfera. Resulta
que las propiedades magnéticas del viento solar cambian con las variaciones en el número de
manchas, por lo que esta última variación afectará la producción de 14C. El efecto es una alta
producción de 14C durante períodos de bajo número de manchas y baja producción en caso
contrario. La Figura 2 muestra los resultados de este tipo de medidas. Hay que tener cuidado al
leer la curva (gris) del 14C puesto que la escala (izquierda) está invertida – los valores menores
en la gráfica son los de mayor producción.
Figura 2
Veamos ahora el asunto de las manchas y de su relación con la TSI.
1) Se sabe que los períodos de manchas aumentan la TSI. Parece sorprendente, pero así es. La
razón estriba en que, si bien las propias manchas son regiones de enfriamiento, están
rodeadas de una corona más caliente que compensa el efecto negativo de las manchas.
2) A partir de las medidas instrumentales de la TSI (satélites) y de los datos sobre manchas, se
puede establecer la relación entre el número de manchas y la TSI. Básicamente, la variación en
la TSI inducida por el ciclo de manchas es bastante menor del 1%
3) Los recuentos históricos sistemáticos del número de manchas (una de las primeras
preocupaciones de los astrónomos) y las medidas de 14C (y de otros proxies), nos permiten
reconstruir la actividad solar y la TSI desde, prácticamente, el siglo XVII. El resultado es la
Figura 2.
4) En base a todos estos indicadores, puede hacerse una reconstrucción aproximada para
períodos más largos de la actividad solar, tal como aparece en la Figura 3.
Figura 3
TSIycalentamientoglobalLa dificultad en atribuir el cambio climático observado a las variaciones de la TSI, es que estas
últimas son muy pequeñas. Para evaluar las consecuencias de las variaciones de la TSI debidas
al ciclo de manchas solares, Hansen y colaboradores (Earth’s energy imbalance and
implications, Atmos. Chem. Phys., 11, 13421–13449, 2011) hicieron un cálculo del balance
energético de la Tierra. Durante el período 2005‐2010 este balance era positivo y de 0,58
W/m2, del cual el forzamiento debido al ciclo de manchas solares sólo explicaba un máximo de
0,25 W/m2 (véase Fig. 1). Quedaban 0,33 W/m2 por justificar. La única explicación congruente
con todo lo se conoce sobre el clima, es que esta cantidad es el forzamiento combinado de los
efectos de la actividad humana, que encabeza el CO2 atmosférico. La Figura 4 lo sintetiza,
mostrando el aumento de temperaturas desde 1980 (obtenidas de tres bases de datos: GISS,
HadCRUT3 y NCDC), el aumento de la concentración de CO2 y la TSI. Se aprecia cómo esta
última no justifica el aumento de temperaturas.
Figura 4
Descartado las variaciones en la TSI como primera causa del calentamiento actual, hay quien
defiende la hipótesis de, en realidad, no son las amplitudes del ciclo lo importante sino el
período mismo. Me explico. En 1991, Friis‐Christensen y Lassen publicaron en la revista
Science un artículo (Length of the Solar Cycle: An Indicator of Solar Activity Associated with
Climate, Science, 254, 698‐700) en el que sugerían la existencia de una correlación entre la
duración del ciclo solar y las temperaturas globales. Inferían que esta correlación apoyaba la
tesis del Solo como responsable del calentamiento global. La Figura 5 muestra esta supuesta
correlación (duración del ciclo solar ‐ azul vs. La temperatura global en el Hemisferio Norte ‐
rojo). La correlación es de libro, y eso desde 1860, para que se vea que las actividades
humanas no tienen nada que ver.
Figura 5
El problema con la representación de la Fig. 5 fue que el tratamiento estadístico de datos fue
incongruente. Los 4 últimos puntos (del 1 al 4) fueron filtrados de forma diferente a los 20
primeros. Es más, el 3 y el 4 no lo fueron en absoluto, lo que hacía que la figura estuviera
completamente viciada. Uno años más tarde, uno de los autores, Lassen, corrigió las
deficiencias y obtuvo el gráfico de la Figura 6. En el panel superior se ve cómo los últimos
puntos, resultado del forzamiento por variación de la duración del ciclo solar (TSCL), ya no
encajan en las temperaturas observadas (TObs) sino que están muy por debajo. Esta corrección
desmontaba la hipótesis solar cuando se representó la diferencia TObs‐TSCL (Fig. 6, panel
inferior). La magnitud de esta diferencia desde 1870 es lo suficientemente importante como
para cuestionar la hipótesis solar, especialmente desde 1970.
Figura 6