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El "cambio climático desbocado" vuelve a dirigir aquí. No debe confundirse con el efecto invernadero desbocado .
Posibles elementos de vuelco en el sistema climático.
Interacciones de los puntos de inflexión climáticos (abajo) con los puntos de inflexión asociados en el sistema socioeconómico (arriba) en diferentes escalas de tiempo. [1]

Un punto de inflexión en el sistema climático es un umbral que, cuando se supera, puede provocar grandes cambios en el estado del sistema. Se han identificado puntos de inflexión potenciales en el sistema climático físico , en los ecosistemas afectados y, a veces, en ambos. [2] Por ejemplo, la retroalimentación del ciclo global del carbono es un impulsor de la transición entre los períodos glacial e interglacial , y el forzamiento orbital proporciona el detonante inicial. [3] El registro de temperatura geológica de la Tierra incluye muchos más ejemplos de transiciones geológicamente rápidas entre diferentes estados climáticos. [4]

Los puntos de inflexión climáticos son de particular interés en referencia a las preocupaciones sobre el calentamiento global en la era moderna. Se ha identificado un posible comportamiento de punto de inflexión para la temperatura media global de la superficie mediante el estudio de las retroalimentaciones que se refuerzan a sí mismas y el comportamiento pasado del sistema climático de la Tierra. Las retroalimentaciones que se refuerzan a sí mismas en el ciclo del carbono y la reflectividad planetaria podrían desencadenar una serie de puntos de inflexión en cascada que llevarían al mundo a un estado climático de invernadero . [5] [6]

Los componentes a gran escala del sistema de la Tierra que pueden pasar un punto de inflexión se han denominado elementos de inflexión. [7] Los elementos de vuelco se encuentran en las capas de hielo de Groenlandia y la Antártida , posiblemente causando decenas de metros de aumento del nivel del mar . Estos puntos de inflexión no siempre son abruptos. Por ejemplo, a cierto nivel de aumento de temperatura, el derretimiento de una gran parte de la capa de hielo de Groenlandia y / o la capa de hielo de la Antártida occidental será inevitable; pero la propia capa de hielo puede persistir durante muchos siglos. [8] Algunos elementos de inflexión, como el colapso de los ecosistemas, son irreversibles. [2]

Definición [ editar ]

El IPCC AR5 define un punto de inflexión como un cambio irreversible en el sistema climático. Afirma que los niveles precisos de cambio climático suficientes para desencadenar un punto de inflexión siguen siendo inciertos, pero que el riesgo asociado con cruzar múltiples puntos de inflexión aumenta con el aumento de la temperatura. [9] [Notas 1] A veces también se utiliza una definición más amplia de puntos de inflexión, que incluye puntos de inflexión abruptos pero reversibles. [10] [11]

En el contexto del cambio climático, un "punto de inflexión de la adaptación" se ha definido como "el valor umbral o la condición límite específica donde se superan los límites ecológicos, técnicos, económicos, espaciales o socialmente aceptables". [12]

El comportamiento del punto de inflexión en el clima también se puede describir en términos matemáticos. Los puntos de inflexión se consideran entonces como cualquier tipo de bifurcación con histéresis . [13] [14] La histéresis es la dependencia del estado de un sistema de su historia. Por ejemplo, dependiendo de lo cálido y frío que fue en el pasado, puede haber diferentes cantidades de hielo presentes en los polos a la misma concentración de gases de efecto invernadero o temperatura. [15]

En un estudio inspirado en "enfoques matemáticos y estadísticos para el modelado y la predicción del clima", los autores identifican tres tipos de puntos de inflexión en sistemas abiertos como el sistema climático: bifurcación, inducida por ruido y dependiente de la velocidad. [16] La idea de puntos de inflexión en la ciencia del clima, como lo indican los datos del paleoclima y los modelos climáticos globales, sugiere que "el sistema climático puede 'volcar' abruptamente de un régimen a otro en un tiempo comparativamente corto". [dieciséis]

El vuelco inducido por bifurcación se refiere a cambios en los sistemas dinámicos que ocurren cuando un pequeño cambio suave realizado en los parámetros de bifurcación del sistema causa un cambio topológico abrupto o repentino en el comportamiento del sistema. En la Circulación de vuelco meridional del Atlántico (AMOC) , el paso lento a los parámetros de bifurcación — la salinidad, la temperatura y la densidad del agua — podría hacer que el AMOC colapsara abruptamente cuando alcanza un punto crítico de inflexión. [17] Las corrientes de agua de mar cálida en las capas superiores del Atlántico fluyen hacia el norte, mientras que las corrientes de aguas más frías y profundas del Atlántico norte fluyen hacia el sur, como una cinta transportadora conocida como circulación termohalina.. El hundimiento se produce cuando el agua de mar más cálida y de mayor densidad se acumula y se hunde debajo del agua más fría y de menor densidad, menos salina, procedente del deshielo de los glaciares. Se produciría un colapso de AMOC si se inhibiera el flujo descendente. [18] [desaceleración crítica] (CSD) "ocurre porque una retroalimentación de restauración se está debilitando a medida que se acerca un punto de inflexión de tipo bifurcación". [17]

El vuelco inducido por ruido se refiere a transiciones debidas a fluctuaciones aleatorias o variabilidad interna del sistema, como en los eventos de Dansgaard-Oeschger durante el último período glacial, con 25 ocurrencias de fluctuaciones climáticas rápidas . [19]

El vuelco inducido por la velocidad ocurre en un "sistema excitable", como las turberas, cuando uno de los parámetros del sistema se "eleva" a través de un "cambio constante, lento y monótono" que provoca una "gran respuesta excitable". En el caso de las turberas, el punto de inflexión inducido por la tasa da como resultado una "liberación explosiva de carbono del suelo de las turberas a la atmósfera" - "inestabilidad de la bomba de compost". [20] [21]

Puntos de inflexión para la temperatura global [ editar ]

Se han identificado muchas reacciones positivas y negativas a las temperaturas globales y al ciclo del carbono . El IPCC informa que las retroalimentaciones al aumento de las temperaturas son netamente positivas durante el resto de este siglo, siendo el impacto de la cobertura de nubes la mayor incertidumbre. [22] Los modelos del ciclo del carbono del IPCC muestran una mayor absorción de carbono por los océanos correspondiente a vías de mayor concentración, pero la absorción de carbono terrestre es incierta debido al efecto combinado del cambio climático y los cambios en el uso de la tierra. [23]

El registro geológico de temperatura y concentración de gases de efecto invernadero permite a los científicos del clima recopilar información sobre retroalimentaciones climáticas que conducen a diferentes estados climáticos, como el Cuaternario tardío (últimos 1,2 millones de años), el período Plioceno hace cinco millones de años y el período Cretácico, 100 hace millones de años. La combinación de esta información con la comprensión del cambio climático actual dio como resultado el hallazgo de que "un calentamiento de 2 ° C podría activar importantes elementos de inflexión, elevando aún más la temperatura para activar otros elementos de inflexión en una cascada similar a un dominó que podría llevar al sistema de la Tierra incluso temperaturas más altas ". [5]

La velocidad de la retroalimentación del punto de inflexión es una preocupación crítica y el registro geológico a menudo no proporciona claridad sobre si los cambios de temperatura pasados ​​han tomado solo unas pocas décadas o muchos milenios de tiempo. Por ejemplo, un punto de inflexión que alguna vez se temió que fuera abrupto y abrumador es la liberación de compuestos de clatrato enterrados en los fondos marinos y el permafrost del fondo marino, [24] pero ahora se cree que esa retroalimentación es crónica y de largo plazo. [25]

Algunas reacciones individuales pueden ser lo suficientemente fuertes como para desencadenar puntos de inflexión por sí solas. Un estudio de 2019 predice que si los gases de efecto invernadero alcanzan tres veces el nivel actual de dióxido de carbono atmosférico, las nubes de estratocúmulos podrían dispersarse abruptamente, contribuyendo con 8 grados Celsius adicionales de calentamiento. [26]

Efecto invernadero desbocado [ editar ]

Artículo principal: efecto invernadero desbocado

El efecto invernadero desbocado se utiliza en círculos astronómicos para referirse a un efecto invernadero que es tan extremo que los océanos hierven y hacen que un planeta sea inhabitable, un estado climático irreversible que ocurrió en Venus . El Quinto Informe de Evaluación del IPCC establece que "un 'efecto invernadero desbocado' —análogo a Venus— parece no tener prácticamente ninguna posibilidad de ser inducido por actividades antropogénicas ". [27] Condiciones similares a las de Venus en la Tierra requieren un gran forzamiento a largo plazo que es poco probable que ocurra hasta que el sol brille unas pocas decenas de por ciento, lo que tomará unos pocos miles de millones de años. [28]

Si bien un efecto invernadero desbocado en la Tierra es prácticamente imposible, hay indicios de que la Tierra podría entrar en un estado de invernadero húmedo que haría que grandes partes de la Tierra fueran inhabitables si el forzamiento del clima es lo suficientemente grande como para hacer que el vapor de agua (H 2 O) sea un constituyente atmosférico importante . [29] Los niveles concebibles de forzamiento climático provocado por el hombre aumentarían el vapor de agua a aproximadamente el 1% de la masa de la atmósfera, aumentando así la tasa de escape de hidrógeno al espacio. Si tal forzamiento se debiera enteramente al CO 2 , el proceso de meteorización eliminaría el exceso de CO 2 atmosférico .mucho antes de que el océano se agotara significativamente. [28]

Elementos de propina [ editar ]

Elementos de propina a gran escala [ editar ]

Un cambio suave o abrupto de temperatura puede desencadenar puntos de inflexión a escala global. En la criosfera estos incluyen la fusión irreversible de Groenlandia y la Antártida capas de hielo . En Groenlandia, existe un ciclo de retroalimentación positiva entre el deshielo y la elevación de la superficie. En elevaciones más bajas, las temperaturas son más altas, lo que conduce a un derretimiento adicional. Este circuito de retroalimentación puede volverse tan fuerte que se produce una fusión irreversible. [7] La inestabilidad de la capa de hielo marino podría desencadenar un punto de inflexión en la Antártida occidental. [2] Cruzar cualquiera de estos puntos de inflexión conduce a un aumento global acelerado del nivel del mar. [8]

Cuando se libera agua dulce como consecuencia del deshielo de Groenlandia, se puede traspasar un umbral que conduce a la interrupción de la circulación termohalina . [30] La circulación termohalina transporta el calor hacia el norte, lo que es importante para la regulación de la temperatura en la región atlántica. [31] Los riesgos de un cierre completo son de bajos a moderados según los niveles de calentamiento del acuerdo de París . [2]

Otros ejemplos de posibles elementos de inflexión a gran escala son un cambio en El Niño-Oscilación del Sur . Después de cruzar un punto de inflexión, la fase cálida (El Niño) comenzaría a ocurrir con más frecuencia. Por último, el océano austral, que ahora absorbe una gran cantidad de carbono, podría cambiar a un estado en el que ya no lo haga. [2]

Elementos de propina regional [ editar ]

El cambio climático también puede desencadenar puntos de inflexión regionales. Algunos ejemplos son la desaparición del hielo marino del Ártico , [32] [33] el establecimiento de especies leñosas en la tundra , la pérdida del permafrost , el colapso del monzón del sur de Asia y el fortalecimiento del monzón de África occidental que llevaría al enverdecimiento del Sahara. y Sahel . [2] La deforestación puede desencadenar un punto de inflexión en las selvas tropicales (es decir, la savanización en la selva amazónica, ...). Dado que las selvas tropicales reciclan una gran parte de sus precipitaciones, cuando se destruye una parte del bosque, las sequías locales pueden amenazar el resto. [2] Finalmente, los bosques boreales también se consideran un elemento de inflexión. El calentamiento local hace que los árboles mueran a un ritmo mayor que antes, en proporción al aumento de temperatura. A medida que mueren más árboles, el bosque se vuelve más abierto, lo que provoca un mayor calentamiento y hace que los bosques sean más susceptibles a los incendios. El punto de inflexión es difícil de predecir, pero se estima entre 3 y 4 ° C de aumento de la temperatura global. [2]

Puntos de inflexión en cascada [ editar ]

Cruzar un umbral en una parte del sistema climático puede provocar que otro elemento de vuelco se vuelque en un nuevo estado. Estos son los llamados puntos de inflexión en cascada. [34] La pérdida de hielo en la Antártida Occidental y Groenlandia alterará significativamente la circulación oceánica . El calentamiento sostenido de las latitudes altas del norte como resultado de este proceso podría activar elementos de inflexión en esa región, como la degradación del permafrost, la pérdida del hielo marino del Ártico y la muerte regresiva del bosque boreal . [6] Esto ilustra que incluso a niveles relativamente bajos de calentamiento global, se pueden activar elementos de inflexión relativamente estables. [35]

Timothy Lenton, de la Universidad de Exeter , Inglaterra, y su equipo de investigadores, habían advertido por primera vez en su histórico artículo PNAS del 7 de febrero de 2008 , sobre los "riesgos de los puntos de inflexión climáticos". [36] En 2008, Lenton y su equipo "pensaron que los peligros solo surgirían cuando el calentamiento global excediera los 5 grados Celsius (9 grados Fahrenheit) por encima de los niveles preindustriales". [36] [7] Un nuevo estudio publicado en Nature el 27 de noviembre de 2019 por Lenton y 6 coautores, advirtió en un lenguaje que es "mucho más duro" que las previsiones del Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático , [37]que los riesgos son "mucho más probables y mucho más inminentes" y que algunos "puede que ya se hayan incumplido". [37]

Señales de alerta temprana [ editar ]

Para algunos de los puntos de inflexión descritos anteriormente, puede ser posible detectar si esa parte del sistema climático se está acercando a un punto de inflexión; [38] sin embargo, la detección solo puede señalar que es probable que se produzcan cambios abruptos, mientras que predecir cuándo y dónde ocurrirán sigue siendo difícil. [39] Un modo principal de detección de estas señales de advertencia es a través de archivos naturales como sedimentos, casquetes polares y anillos de árboles, donde se pueden observar cambios climáticos pasados. [40] [38]Todas las partes del sistema climático a veces se ven perturbadas por fenómenos meteorológicos. Después de la interrupción, el sistema vuelve a su equilibrio. Una tormenta puede dañar el hielo marino, que vuelve a crecer después de que ha pasado. Si un sistema está cada vez más cerca de volcarse, esta restauración a su estado normal puede llevar cada vez más tiempo, lo que puede usarse como una señal de advertencia de vuelco. [41] [42]

Cambios en el Ártico [ editar ]

Más información: liberación de metano en el Ártico

Un estudio del PNUMA de 2019 indica que ahora, al menos para el Ártico y la capa de hielo de Groenlandia, ya se ha alcanzado un punto de inflexión. [43] [44] Debido al rocío del suelo de permafrost , más metano (además de otros contaminantes climáticos de vida corta ) podría ingresar a la atmósfera antes de lo que se predijo anteriormente y la pérdida de los escudos de hielo reflectantes ha iniciado un poderoso ciclo de retroalimentación positiva que conduce a temperaturas cada vez más altas. La inestabilidad climática acelerada resultante en la región polar tiene el potencial de afectar el clima global, desactualizando las predicciones anteriores [45] [46] [47] [48] [49]sobre el momento en el futuro en el que se producirá un vuelco global.

Es posible que ya se haya alcanzado un punto de inflexión más regional en forma de una recesión masiva del hielo marino del Ártico. Según el científico Ron Lindsay del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad de Washington, un punto de inflexión en el Ártico se materializa como un ciclo de retroalimentación positiva, donde "un mayor derretimiento en verano significa una disminución del crecimiento invernal y luego aún más derretimiento el próximo verano, y así sucesivamente". [50] La pérdida del hielo marino del Ártico, si bien es perjudicial para la región, también tiene graves consecuencias para el resto del mundo. Es de vital importancia el papel del hielo marino en el aumento del albedo o reflectividad de la Tierra. El hielo marino tiene un nivel de albedo de 0.5 a 0.7, lo que refleja del cincuenta al setenta por ciento de la energía entrante, mientras que el océano debajo tiene un albedo de solo .06, lo que refleja solo el seis por ciento de la energía entrante.[51] A medida que el hielo marino disminuye y expone el océano menos reflectante, el albedo disminuye en toda la región. El hielo marino de verano es de particular importancia, ya que refleja aproximadamente el cincuenta por ciento de la radiación entrante de regreso al espacio en un momento en que ya hay un aumento de la luz del día en el Ártico. [52] La NOAA (Administración Nacional Oceánica y Atmosférica) señala que en septiembre de 2019, "la capa de hielo marino alcanzó su mínimo anual de verano, empatando con 2007 y 2016 como la segunda más pequeña registrada". [53]

En junio de 2019, imágenes satelitales de todo el Ártico mostraron incendios ardientes que están más al norte y de mayor magnitud que en cualquier momento del registro satelital de 16 años, y algunos de los incendios parecen haber encendido suelos de turba . [54] La turba es una acumulación de vegetación parcialmente descompuesta y es un sumidero de carbono eficiente . [55] Los científicos están preocupados porque los incendios de turba de larga duración liberan el carbono almacenado a la atmósfera, lo que contribuye a un mayor calentamiento. Los incendios de junio de 2019, por ejemplo, liberaron tanto dióxido de carbono como las emisiones anuales de gases de efecto invernadero de Suecia. [56]

Efectos de punto de inflexión [ editar ]

Ver también: Efectos del calentamiento global

Si el clima se inclina hacia un escenario de tierra de invernadero, algunos científicos advierten sobre la escasez de alimentos y agua , cientos de millones de personas desplazadas por el aumento del nivel del mar , condiciones insalubres e insalubres y tormentas costeras que tienen mayores impactos. [35] El cambio climático descontrolado de 4 a 5 ° C puede hacer que algunas franjas del planeta alrededor del ecuador sean inhabitables, con niveles del mar hasta 60 metros (197 pies) más altos que en la actualidad. [57] Los seres humanos no pueden sobrevivir si el aire es demasiado húmedo y caliente, lo que sucedería en la mayoría de las poblaciones humanas si las temperaturas globales aumentan entre 11 y 12 ° C, ya que las masas de tierra se calientan más rápido que el promedio global. [58] Efectos como estos se han popularizado en libros comoLa tierra inhabitable y el fin de la naturaleza .

Notas [ editar ]

  1. ^ Valerie Masson-Delmotte incluyó la definición de IPCC_SROCC el 27 de abril de 2020 en su serie de Twitter # 1day1wordforclimate: "Punto de inflexión Un nivel de cambio en las propiedades del sistema más allá del cual un sistema se reorganiza, a menudo de manera no lineal, y no regresa al estado inicial incluso si los impulsores del cambio se reducen. Para el sistema climático, el término se refiere a un umbral crítico cuando el clima global o regional cambia de un estado estable a otro estado estable. Los puntos de inflexión también se utilizan cuando se hace referencia al impacto: el término puede implican que un punto de inflexión del impacto está (a punto de ser) alcanzado en un sistema natural o humano. Ver también Adaptación, Sistema humano, Impacto, Irreversibilidad y Sistemas naturales ".

Ver también [ editar ]

  • Retroalimentación sobre el cambio climático
  • Tierra de invernadero y congelador
  • Sensibilidad climática
  • Límites planetarios
  • Ingeniería climática

Referencias [ editar ]

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Enlaces externos [ editar ]

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