[resumen.cl] Un estudio exploró el riesgo de que los procesos antropogénicos y naturales combinados hagan que la Tierra atraviese un umbral hacia un calentamiento continuo. El pasar este límite impediría que el planeta estabilice su clima a temperaturas intermedias  en un camino llamado «Tierra invernadero», incluso aunque se reduzcan las emisiones humanas.

El cruce de este umbral llevaría a una temperatura promedio mundial mucho más alta que en cualquier periodo interglacial en los pasados 1,2 millones de años. Además, conduciría a niveles del mar significativamente más elevados que en cualquier momento del reciente periodo geológico Holoceno que comenzó hace unos 11.000 años aprox.

Los investigadores examinaron la evidencia si es que tal umbral pudiera existir y en que etapa nos encontraríamos. Si este umbral llegara a cruzarse, la trayectoria resultante probablemente causaría disrupciones catastróficas en los ecosistemas, la sociedades y las economías de todos los países.

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El estudio argumenta que las tendencias sociales y tecnológicas y las decisiones que ocurrirán en la próxima década o la siguiente podrían influenciar significativamente la trayectoria del Sistema Tierra por decenas o cientos de miles de años. El cruce de este umbral podría llevar a condiciones similares a las que presentó la Tierra hace varios millones de años atrás, condiciones que serían inhóspitas para las sociedades humanas y muchas otras especies contemporáneas.

Este umbral podría estar a sólo décadas después de alcanzar los 2°C de aumento de temperatura por encima de los niveles preindustriales. Los impactos de la «Tierra invernadero» en las tendencias de las sociedades humanas podrían volverse masivos, abruptos e indudablemente disruptivos, señala el estudio.

Los investigadores advierten que existe evidencia significativa de un amplio número de fuentes para concluir que existe un alto riesgo de atravesar la frontera planetaria, y la necesidad de crear una tendencia diferente debe ser tomada en serio.

Ilustración esquemática de las posibles tendencias futuras en el clima, en contexto de los ciclos glaciales e interglaciales típicos (abajo a la izquierda). Los niveles del mar siguen al cambio de las temperaturas de una forma relativamente lenta debido a la expansión termal y la fundición de los glaciares y las capas de hielo. La línea horizontal en medio de la figura representan los niveles de temperatura preindustriales, y la actual posición del Sistema Tierra es mostrada por una pequeña esfera en la línea roja cercana a la divergencia entre los caminos «Tierra Estabilizada» y «Tierra Invernadero». La frontera planetaria propuesta de ∼2 °C por sobre los niveles preindustriales también es mostrada. Las letras sobre los caminos de «Tierra Estabilizada» y «Tierra Invernadero» representan los cuatro periodos del pasado reciente de la Tierra que pueden dar una idea de las posiciones a lo largo de estos caminos. (A = medio Holoceno); B = Eemian o también llamado periodo Interglaciar Riss-Würm); (C = Plioceno Medio) y D (Mioceno Medio). Fuente: https://doi.org/10.1073/pnas.1810141115

El estudio señala que las características del complejo «Sistema Tierra» están bien documentadas y entendidas en el Cuaternario Tardío. Por ejemplo, los estados delimitados como «Glacial» e «Interglacial» están razonablemente bien definidos, con una periodicidad de aproximadamente 100.000 años en su ciclo, determinadas por el ciclo de carbono y variaciones del albedo, es decir la cantidad de energía solar que rebota en la superficie de vuelta al espacio, además de forzantes externas como cambios en la incidencia solar por variaciones en parámetros de la órbita.

Actualmente se sabe, con una alta confianza, que la desintegración progresiva de los casquetes polares y la transgresión de otros elementos clave, puede ser difícil de revertir luego de que niveles críticos de calentamiento sean alcanzados.

Observaciones contemporáneas de puntos del comportamiento de puntos de inflexión en el contexto de la anomalía de cerca de 1°C por sobre los niveles preindustriales, sugieren que el incremento de entre 1°C y 3°C en las temperaturas podría aumentar la vulnerabilidad de estos puntos de inflexión.

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Esto sugiere que el riesgo de efectos «dominó» o «cascada» a partir de realimentaciones en el sistema climático de la Tierra podrían ser significativos con 2°C de aumento de temperatura y podrían incrementarse y elevarse bruscamente por sobre ese punto. El presente estudio cierra filas en torno a la que el límite planetario en el Sistema Tierra podría estar situado a un aumento de temperatura de 2°C por sobre los niveles preindustriales.

¿Cuáles son los procesos clave de realimentación biogeofísica de la Tierra? 

El camino que seguirá el sistema climático de nuestro planeta es influenciado por otras variables que van regulando o bien conduciendo a un estado totalmente distinto al sistema, en procesos, denominados realimentaciones. En algunos de estos casos las realimentaciones permiten que el sistema puede mantenerse en un estado dado o de equilibrio (realimentación negativa), en cambio otras pueden amplificar las perturbaciones y conducir a una transición hacia un desequilibrio o un estado diferente (realimentación positiva).

El derretimiento del hielo de los casquetes polares y de la banquisa o hielo marino flotante podría disminuir la superficie de hielo donde se refleja la luz solar (albedo) disminuyendo la capacidad del planeta de enfriarse devolviendo los rayos solares de vuelta al espacio. De esta forma, mientras más superficie de hielo se derrite, se generan las condiciones para un mayor calentamiento.

La trayectoria del Sistema Tierra es influenciada por realimentaciones positivas en las que el sistema puede mantenerse en un estado dado (realimentación negativa) y aquellas que pueden amplificar las perturbaciones y conducir a una transición hacia un estado diferente. Algunos de estas realimentaciones negativas clave, que podrían mantener al Sistema Tierra en condiciones estables como las del Holoceno, como la captura de carbono por los océanos, están debilitándose debido a la acción antropogénica. De esta forma, el riesgo de realimentaciones positivas aumenta.

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Unos pocos cambios asociados con la retroalimentación son reversibles en el plazo de 50 o 100 años (cambio en la extensión de la banquisa polar ártica) pero la mayoría de estos cambios son irreversibles en el periodo de tiempo en que se mueven las sociedades humanas (ej: pérdida del carbono del permafrost)

Para algunos de los puntos de inflexión, el cruce del punto podría gatillar un abrupta respuesta no lineal, como la conversión de grandes zonas de la selva amazónica a Sabana o bosque seco.

Efecto «Cascada» o «Dominó» de puntos de inflexión.

El siguiente mapa muestra algunos potenciales puntos de inflexión que podrían entrar en estado de «cascada» o «dominó» donde los cambios en uno afectan a los demás.

Mapa global de potenciales puntos de inflexión y efecto «cascada». Los elementos de inflexión individuales están coloreados de acuerdos a su límite estimado en un promedio de temperaturas globales (puntos de inflexión). Las flechas muestran las potenciales interacciones entre los elementos de inflexión basadas en la estimulación que podría generar efectos cascada. Nótese que aunque el riesgo crítico de pérdida del casquete polar en la Antártica oriental es propuesto a más de 5°C, algunos sectores marinos en la Antártica oriental pueden ser vulnerables a más bajas temperaturas. Fuente: https://doi.org/10.1073/pnas.1810141115

Los análisis de este estudio se enfocaron en la fortaleza de los procesos de retroalimentación entre ahora y el año 2100. Estos procesos incluyen: deshielo del permafrost, descomposición de los depósitos de hidratos de metano oceánicos, incremento en la respiración bacteriana marina, y pérdida de los casquetes polares, acompañadas de un aumento del nivel del mar y potencial amplificación de la temperatura a través de cambios en la circulación oceánica.

El futuro del Sistema Tierra

El estudio señala que en el porvenir el sistema Tierra podría potencialmente seguir muchas trayectorias, algunas representadas por un gran rango de aumento de temperaturas simulado por modelos climáticos.

En la mayoría de los análisis, estas trayectorias están dirigidas por el aumento de los gases invernadero de actividades humanas que han sido emitidos y que continuarán siendo emitidas a la atmósfera por el resto del siglo y más.

Más allá de la frontera de los 2°C de calentamiento con respecto a la era preindustrial, los procesos de retroalimentación positiva en el Sistema Tierra podrían volverse dominantes en el control de la trayectoria del sistema. El estudio señala que precisamente donde una potencial frontera planetaria podría ser incierta, los investigadores sugieren 2°C porque esta temperatura podría activar importantes «puntos de inflexión», elevando las temperaturas para activar otros puntos de inflexión en un «efecto dominó» o «cascada» que podría llevar al sistema Tierra a temperaturas más altas.

Paisaje de estabilidad que muestra las tendencias futuras del Sistema Tierra fuera del Holoceno y por lo tanto, fuera del ciclo glacial-interglacial y su posición presente en Antropoceno más caliente. La bifurcación en el camino del Sistema Tierra es mostrada aquí como 2 diferentes vías (flechas punteadas). Actualmente el Sistema Tierra está en el camino hacia una «Tierra Invernadero» debido a las emisiones antropogénicas de gases invernadero y la degradación de la biosfera a través de la frontera planetaria de ∼2 °C más allá de la cual el sistema seguirá un esencialmente irreversible camino derivado por sus realimentaciones biogeofísicas intrínsecas. El otro camino lleva a una «Tierra Estabilizada», una vía de administración del sistema climático terrestre, guiada por realimentaciones antropogénicas para generar un cuasi estable estado apto para la mantención de las sociedades humanas.
La «Estabilidad» en el eje vertical de la figura es definida aquí a la inversa de la energía potencial del sistema. Sistemas en un estado altamente estable (valles profundos) tienen una baja energía potencial, y una considerable energía es requerida para moverlos fuera de ese estado. Los sistemas que están en un estado inestable (arriba del valle) tienen alta energía potencial, y requieren solo un poco de energía adicional para empujarlos hacia abajo al valle de energía potencial más baja.  Fuente: https://doi.org/10.1073/pnas.1810141115

El estudio sugiere que los procesos de retroalimentación positiva de la biosfera pueden jugar un rol más importante que el que asume normalmente, limitando el rango de potenciales futuras trayectorias y potencialmente eliminando la posibilidad de trayectorias intermediarias. Los investigadores argumentaron que existe un riesgo significativo de que estas dinámicas internas podían volverse un factor dominante en la trayectoria que la Tierra podría seguir en los próximos siglos.

Este análisis implica que, incluso si el objetivo del Acuerdo de París de limitar el calentamiento a 1,5°C a 2,0 °C se alcanzara, no se puede excluir el riesgo de que estos efectos cascada pongan al Sistema Tierra en el camino irreversible de «Tierra Invernadero».

El estudio concluye que «se requiere una acción humana colectiva para alejar al Sistema Tierra de un umbral potencial y estabilizarlo en un estado interglacial habitable» apuntando a que para ello se requiere una administración de la biosfera, el clima y las sociedades, la que podría incluir la descarbonización de la economía mundial, la mejora de los sumideros de carbono de la biosfera, cambios de comportamiento en la población, innovaciones tecnológicas, nuevos arreglos de gobernanza y transformación de valores sociales». 

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El estudio concluye que el sistema Tierra se aproxima a un «umbral» o «frontera» planetaria que podría bloquear una vía rápida y continua hacia condiciones mucho más cálidas: la llaman «Tierra invernadero» Además recalcan que este camino sería impulsado por fuertes retroalimentaciones biofísicas, muy difíciles de influenciar por acciones humanas, en una vía que no podría ser dirigida, invertida, o sustancialmente ralentizada.

A ello podemos agregar que el despilfarro de recursos naturales, la degradación de la biosfera, la acción ecocida de Estados y megacorporaciones que caracteriza nuestras sociedades también debe detenerse para evitar que nuestro planeta continúe siendo transformado y caiga en un estado permanentemente tórrido e irreversible.

El enorme desafío de la especie humana es actualmente crear las condiciones para una «Tierra estabilizada».

Fotografía principal: NASA. Extraída de http://www.bioedonline.org/