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Unsettled Science

Posted in Biología, Cambio climático, Contaminación ambiental by davideg on 11 diciembre 2009

This is a post published in Realclimate (I quite agree with the author):

The phrase “the science is settled” is associated almost 100% with contrarian comments on climate and is usually a paraphrase of what ’some scientists’ are supposed to have said. The reality is that it depends very much on what you are talking about and I have never heard any scientist say this in any general context – at a recent meeting I was at, someone claimed that this had been said by the participants and he was roundly shouted down by the assembled experts.

The reason why no scientist has said this is because they know full well that knowledge about science is not binary – science isn’t either settled or not settled. This is a false and misleading dichotomy. Instead, we know things with varying degrees of confidence – for instance, conservation of energy is pretty well accepted, as is the theory of gravity (despite continuing interest in what happens at very small scales or very high energies) , while the exact nature of dark matter is still unclear. The forced binary distinction implicit in the phrase is designed to misleadingly relegate anything about which there is still uncertainty to the category of completely unknown. i.e. that since we don’t know everything, we know nothing.

In the climate field, there are a number of issues which are no longer subject to fundamental debate in the community. The existence of the greenhouse effect, the increase in CO2 (and other GHGs) over the last hundred years and its human cause, and the fact the planet warmed significantly over the 20th Century are not much in doubt. IPCC described these factors as ‘virtually certain’ or ‘unequivocal’. The attribution of the warming over the last 50 years to human activity is also pretty well established – that is ‘highly likely’ and the anticipation that further warming will continue as CO2 levels continue to rise is a well supported conclusion. To the extent that anyone has said that the scientific debate is over, this is what they are referring to. In answer to colloquial questions like “Is anthropogenic warming real?”, the answer is yes with high confidence.

But no scientists would be scientists if they thought there was nothing left to find out. Think of the science as a large building, with foundations reaching back to the 19th Century and a whole edifice of knowledge built upon them. The community spends most of its time trying to add a brick here or a brick there and slowly adding to the construction. The idea that the ’science is settled’ is equivalent to stating that the building is complete and that nothing further can be added. Obviously that is false – new bricks (and windows and decoration and interior designs) are being added and argued about all the time. However, while the science may not be settled, we can still tell what kind of building we have and what the overall picture looks like. Arguments over whether a single brick should be blue or yellow don’t change the building from a skyscraper to a mud hut.

The IPCC reports should be required reading for anyone who thinks that scientists think that the ’science is settled’ – the vast array of uncertainties that are discussed and dissected puts that notion to bed immediately. But what we do have are reasons for concern. As Mike Hulme recently wrote:

[S]cience has clearly revealed that humans are influencing global climate and will continue to do so, but we don’t know the full scale of the risks involved, nor how rapidly they will evolve, nor indeed—with clear insight—the relative roles of all the forcing agents involved at different scales.

The central battlegrounds on which we need to fight out the policy implications of climate change concern matters of risk management, of valuation, and political ideology. We must move the locus of public argumentation here not because the science has somehow been “done” or “is settled”; science will never be either of these things, although it can offer powerful forms of knowledge not available in other ways. It is a false hope to expect science to dispel the fog of uncertainty so that it finally becomes clear exactly what the future holds and what role humans have in causing it.

Dealing with the future always involves dealing with uncertainty – and this is as true with climate as it is with the economy. Science has led to a great deal of well-supported concern that increasing emissions of CO2 (in particular) are posing a substantial risk to human society. Playing rhetorical games in the face of this, while momentarily satisfying for blog commenters, is no answer at all to the real issues we face.

La subida del nivel del mar

Posted in Cambio climático by davideg on 11 marzo 2009

Todos los días nos están recordando que los océanos se elevan uno a dos milímetros cada año. Parece que se da por supuesto que la tendencia va a continuar las próximas décadas pero ¿realmente está esto tan claro?

Un ejemplo que puede hacernos dudar es que el aumento de CO2 en la atmósfera trae como consecuencia un aumento de la precipitaciones en todo el mundo, incluidos los polos. Teniendo esto en cuenta, podría ocurrir que los casquetes de hielo incrementasen su tamaño debido a que aunque hiciera 5 ó 10 grados más, la lluvia se congelaría igual. Por otra parte debemos tener en cuenta que el agua del deshielo sólo puede elevar el nivel del mar si se trata del hielo que antes cubría tierra firme. El hielo flotante desplaza exactamente el mismo volumen que ocupa el agua líquida, por lo que al nivel del agua no le afecta en absoluto que un iceberg flotante se derrita. La explicación reside en el principio de Arquímedes:

El principio de Arquímedes es un principio físico que afirma que un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido estático, será empujado con una fuerza igual al peso del volumen de fluido desplazado por dicho objeto

Dudas que podrían surgir ante este razonamiento y que yo también he tenido:

Al derretirse el agua dulce provoca una disminución de la salinidad del agua salada que hace que se caliente con mayor facilidad y por lo tanto que se expanda más facilmente. Pero el hielo al congelarse aumenta de volumen y cuando se derrite se contrae y por lo tanto se estaría compensando en cierta medida, por otra parte es posible que los niveles de CO2 nos lleven hacia un efecto de enfriamiento debido a que al hacer más calor se evapora más agua y hay más nubes, las cuales existe el consenso de que influyen más en un efecto de enfriamiento que de calentamiento. Por lo tanto la temperatura podría bajar y el mar en caso de ser menos salado tampoco se expandiría.

No digo que vaya a ocurrir una cosa u otra porque no soy adivino, lo que veo es que existen razones para dudar de las cosas que se aseguran en todos los medios y que mucha gente no se atreve ni a cuestionar. Así pues, no podemos alarmarnos por algo cuyos modelos se basan en condiciones y suposiciones tan poco firmes. Cambio climático, parece claro, ¿hacia donde? no se sabe y el resto son cuentos.

Fuentes:

- Lovelock, J. “La venganza de la Tierra”

- Ball, P. “H2O Una biografía del agua”

 

 

El dudoso futuro de la biomasa como fuente de energía

Posted in Biología, Cambio climático, Contaminación ambiental by davideg on 26 enero 2009

Las plantas nos proporcionan energía tanto a nosotros como a los animales, lo han hecho desde tiempos inmemoriales. Hablando en términos de biomasa, los organismos vegetales de todo el planeta producen anualmente la suficiente biomasa para saldar 10 veces el actual consumo energético mundial.

Razonamientos como el anterior, en principio correctos, son los que están confundiendo a mucha gente.;  de lo contrario no puedo entender la razón por la cual la biomasa ha conseguido tan buena fama y se ha hecho un hueco en todos los discursos, noticias y conferencias.

Solamente se convierte en biomasa el 0,3 por ciento de la energía de la radiación solar en tierra y el 0,07 por ciento en los mares. Este bajo rendimiento es debido a que el contenido en dióxido de carbono es de un 0,03 por ciento en volumen; demasiado bajo para un proceso óptimo de la fotosíntesis.

En otras palabras, obtener energía a partir de biomasa no resulta rentable. Sería necesario trabajar superficies demasiado amplias para obtener muy poca energía.  Si queremos conservar nuestro entorno, nuestros ecosistemas,  nuestros paisajes o simplemente un espacio donde no estar apiñados, debemos comprender que esto de la biomasa, si bien puede ser empleada como una buena solución en lugares puntuales, no es la panacea que se pretende desde muchos medios que nos creamos.

He encontrado algunos datos que dan una idea de la poca eficiencia de la producción de energía a partir de biomasa:

“…Si se pretendiera sustituir el contenido energético del petróleo necesario actualmente en Alemania por el aceite de colza, se necesitaría un campo de colza de unos 1,3 millones de kilómetros cuadrados, aproximadamente 4 veces el tamaño de Alemania; y solamente sustituir el gas natural que se consume por aceite de colza, harían falta otros 900.000 kilómetros cuadrados (dos veces y media el tamaño de Alemania…”

Apoyo bibliografico:

- Ball P. (2008 ) Una biografía del agua. Editorial Turner. Madrid

- Bryson B. (2006) Una breve historia de casi todo. Editorial RBA. Barcelona.

- Lovelock J. (2007) La venganza de la tierra. Editorial Planeta. Barcelona.

El esmog

Posted in Cambio climático, Contaminación ambiental by davideg on 13 enero 2009

Esmog fotoquímico: contaminación del aire, principalmente en áreas urbanas, por ozono originado por reacciones fotoquímicas, y otros compuestos. Este tipo de smog se suele dar en ciudades con bastante tráfico (emisión de óxido nítrico y compuestos orgánicos volátiles), cálidas y soleadas, y con poco movimiento de masas de aire.

Esmog industrial: mezcla irritante y grisácea de hollín, compuestos de azufre y vapor de agua. Es muy típico en ciudades grandes, como Londres o Chicago, con mucha industria, en las que, hasta hace unos años, se quemaban grandes cantidades de carbón y petróleo pesado con mucho azufre, en instalaciones industriales y de calefacción. En la actualidad en los países desarrollados los combustibles que originan este tipo de contaminación se queman en instalaciones con sistemas de depuración o dispersión mejores y raramente se encuentra este tipo de polución, pero en países en vías de industrialización como China o algunos países de Europa del Este, todavía es un grave problema.

El verano es la peor estación para este tipo de polución y, además, algunos fenómenos climatológicos, como las inversiones térmicas, pueden agravar este problema en determinadas épocas ya que dificultan la renovación del aire y la eliminación de los contaminantes.

En condiciones normales, la temperatura diurna del aire es mayor cerca del suelo, porque los rayos solares inciden en la superficie y el calor absorbido irradia al aire cercano a la superficie. Este aire caliente se eleva con los contaminantes y los dispersa a altitudes superiores. Por tanto, en la situación habitual de la atmósfera, la temperatura desciende con la altitud lo que favorece que suba el aire más caliente (menos denso) y arrastre a los contaminantes hacia arriba.

De noche, cuando el sol no calienta, la corriente se detiene. Esta condición de aire frío abajo y cálido arriba se llama inversión térmica.

Las inversiones suelen tener vida corta, pues a la mañana siguiente el proceso comienza de nuevo y los contaminantes acumulados en la noche se disipan. En cambio, si el tiempo es nublado, el sol tal vez no sea tan fuerte para romper la inversión durante horas y aun días; o una masa de aire a presión podría permanecer sobre el aire superficial frío y atraparlo. Cuando ocurren estas inversiones térmicas prolongadas los contaminantes alcanzan concentraciones peligrosas.

Las reacciones fotoquímicas que originan este fenómeno suceden cuando la mezcla de óxidos de nitrógeno e hidrocarburos volátiles emitida por los automóviles y el oxígeno atmosférico reaccionan, inducidos por la luz solar, en un complejo sistema de reacciones que acaba formando ozono. El ozono es una molécula muy reactiva que sigue reaccionando con otros contaminantes presentes en el aire y acaba formando un conjunto de sustancias distintas como nitratos de peroxiacilo (PAN), peróxido de hidrógeno (H2O2), radicales hidroxilo (OH), formaldehído, etc. Estas sustancias, en conjunto, pueden producir importantes daños en las plantas, irritación ocular, problemas respiratorios, etc.

SOBRE EL CAMBIO CLIMÁTICO

Posted in Cambio climático by davideg on 16 junio 2008

Después de leer varios libros sobre el tema tengo que decir que estoy un poco decepcionado con la confusión existente entre las ideas de científicos totalmente consagrados. A día de hoy, nadie tiene ninguna certeza (o por lo menos no puede demostrarlo) sobre el futuro del clima en nuestro planeta a pesar de todo lo que se dice a diario en periódicos, noticias etc.

Podemos empezar con James Lovelock, al cual admiro mucho, que habla de un calentamiento planetario en el futuro, calentamiento del que parece estar completamente seguro que seguirá incrementándose.

Lo justifica mediante las llamadas “respuestas positivas”; éstas son:

1) EFECTO BUDYKO: La reacción del albedo del hielo, en el que el suelo cubierto de nieve refleja la luz solar y la devuelve al espacio. Así, una vez que la nieve se empezase a derretir, bajo ella aparece el suelo oscuro que empieza a absorber la energía solar y se calienta. Ese calor funde cada vez más nieve y así el deshielo se acelera hasta que toda la nieve ha desaparecido (hay que tener en cuenta que cuando la tendencia es hacia el enfriamiento, el mismo proceso opera al revés).

2) EL CALENTAMIENTO DE LOS OCÉANOS: Trae como consecuencia un empobrecimiento en nutrientes de las aguas, y por consiguiente un lugar más inhóspito para las algas que como consecuencia reduce el ritmo de captación de CO2 de la atmósfera y disminuye la formación de estratos de nubes marinas reflectantes mediante la producción de DMS.

3) El calor en tierra tiende a ir reduciendo los bosques y producir desertificación.

4) La muerte de ecosistemas de bosques o de algas con el calor libera CO2 y CH4 al aire que actúa como respuesta positiva.

5) El calentamiento provocaría la liberación del metano contenido en clatratos (grandes tanques de hielo) que al fundirse elevarían más la temperatura.

Sin embargo, también existen respuestas negativas que contribuyen a enfriar el planeta:

Algunas de las más importantes son las que involucran a la biosfera, es decir, a la vida en la Tierra. En su hipótesis original sobre Gaia, James Lovelock proponía que el propio planeta podía autorregularse mediante realimentaciones de la biosfera, a fin de permanecer a una temperatura que garantizara la continuidad de la vida. Esta idea ha sido muy debatida, pero no existe todavía un consenso sobre si es básicamente correcta.
Pongamos el ejemplo de las nubes, que pueden incrementar el albedo planetario y reflejar más la luz solar…estarían enfriando el planeta. Por otro lado, un cielo nublado retiene más calor de la superficie calentada de la tierra que un cielo despejado. Entonces, ¿las nubes a que contribuyen al calentamiento o al enfriamiento? Actualmente, existe un consenso general de que la influencia del albedo es dominante: las nubes actúan como filtro solar que ejerce un efecto claro de enfriamiento.

Pero para saber en qué medida las nubes afectan al cambio climático, tenemos que ser capaces de prever cómo se alteraría la formación de nubes si el mundo se calentase. Ésa es una cuestión muy complicada, ya que implicaría predecir no sólo cómo se comportaría la humedad del aire sino también los patrones de la circulación atmosférica. Algo imposible si ni siquiera sabemos que tiempo hará la semana que viene.

¿Estarán en el futuro los cielos más nublados? Estas cuestiones son tratadas en la Hipótesis de Gaia, el plancton genera el DMS que se convierte en la atmósfera en las partículas de sulfato que actúan como núcleos de condensación de las nubes. Lovelock, junto a los científicos atmosféricos Robert Charlson, Meinrat Andreae y Stephen Warren, sugirió en los años ochenta que esto podría ser un factor esencial de la influencia autorreguladora de la biosfera.

Otra respuesta negativa la constituyen las tormentas tropicales, que agitan el agua para hacer subir nutrientes a la superficie desde la capas más profundas favoreciendo así el crecimiento de las algas.

Entender estas cuestiones puede significar comprender el futuro de nuestro planeta.

Durante mucho tiempo se creyó que entrábamos en las eras glaciales y salíamos de ellas de forma gradual pero gracias a los testigos de hielo de Groenlandia, disponemos de un registro detallado del clima durante unos 100.000 años que nos indican que la Tierra durante la mayor parte de su historia reciente, no ha sido nada parecido al lugar tranquilo y estable que hemos conocido; sino que ha oscilado más bien, violentamente, entre periodos de calor y frío brutal. Hacia el final de la última graciación, hace 12.000 años, la Tierra empezó a calentarse, y con gran rapidez, pero luego volvió a precipitarse bruscamente en el frío inclemente, durante un millar de años o así, en un acontecimiento que la ciencia denomina Dryas Más Joven. Al final de esta arremetida del hielo de un millar de años, las temperaturas medias saltaron de nuevo, hasta 4ºC en veinte años. Los testigos de hielo de Groenlandia muestran que las temperaturas cambiaron alli hasta 8ºC en 10 años lo que modificó el régimend de lluvias y el crecimiento de las plantas. Ciertamente, sería un cambio de consecuencias terribles si ocurriese hoy día. Lo más alarmante de todo es que no tenemos ni idea de qué fenómeno natural pudo haber perturbado con tanta rapidez el termómetro de la Tierra. Según Elizabeth Kolbert: “Ninguna fuerza externa conocida, ni siquiera alguna que se haya propuesto como hipótesis, parece capaz de hacer oscilar tan violentamente, y tan a menudo, la temperatura como han demostrado esos testigos de hielo que sucedió”. Parece haberse tratado, añade, de un enorme circuito de retroalimentación, en el que probablemente participaban los océanos y perturbaciones de las pautas normales de circulación oceánica, pero aún queda un largo camino para poder aclarar todo esto.

Una teoría es que el enorme aflujo de agua fundida a los mares en el inicio del Dryas Más Joven redujo la salinidad (y, por tanto, la densidad) de los océanos septentrionales, haciendo desviarse la corriente del Golfo hacia el sur. Las latitudes septentrionales, privadas del calor de la corriente del Golfo, volvieron a condiciones de frío. Pero esto no empieza a explicar siquiera por qué un millar de años después, cuando la Tierra volvió a calentarse, la Corriente del Golfo no se desvió como antes. Se nos otorgó, en vez de eso, el período de tranquilidad insólita conocido como el Holoceno, en el que vivimos ahora.

No hay ninguna razón para suponer que este periodo de estabilidad climática haya de durar mucho más. En realidad, algunas autoridades en la materia creen que nos aguardan cosas aún peores. Se ha dicho incluso, y resulta más plausible de lo que podría parecer en un principio, que una elevación de las temperaturas podría provocar una era glacial. La idea es que un ligero calentamiento produciría un incremento en los índices de evaporación e incrementaría la cubierta de nubes, lo que provocaría en las latitudes más altas una acumulación de nieve más persistente. En realidad, el calentamiento global podría, plausible y paradójicamente, conducir a un enfriamiento intensamente localizado en América y Europa.

El clima es el producto de tantas variables (aumento y disminución de los niveles de dióxido de carbono, los cambios de los continentes, la actividad solar, las tremendas oscilaciones de los ciclos de Milankovic) que resulta tan dificil conocer los acontecimientos del pasado como predecir los del futuro. Muchas cosas están fuera de nuestro alcance. Pensemos en la Antártida. Durante un mínimo de veite millones de años después de que se asentó en el polo Sur, estuvo cubierta de plantas y libre de hielo. Eso simplemente no debería haber sido posible.

El hecho extraordinario es que no sabemos qué es más probable: un futuro que nos ofrezca eones de frigidez mortal u otro que nos dé periodos similares de calor bochornoso. Sólo una cosa es segura: vivimos en el filo de una navaja.

Por otra parte, los periodos glaciales no son en modo alguno una mala noticia sin más para el planeta a largo plazo. Trituran rocas dejando atrás suelos nuevos de espléndida fertilidad y forman lagos de agua dulce que proporcionan abundantes posibilidades nutritivas para cientos de especies. Actúan como un acicate para la migración y mantienen dinámico el planeta.

Bibliografía:

- Ball P. (2008 ) Una biografía del agua. Editorial Turner. Madrid

- Bryson B. (2006) Una breve historia de casi todo. Editorial RBA. Barcelona.

- Lovelock J. (2007) La venganza de la tierra. Editorial Planeta. Barcelona.

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