Caos, Cambio Climático y el Efecto Mariposa: La Importancia de los Cambios Bruscos y sus Repercusiones sobre los Suelos

Desde que en 1992, las autoridades del CSIC me involucraron en iniciativas relacionadas con el cambio climático, parecía clamar en el desierto. Mientras la mayor parte de los expertos hablaban de cambios “más o menos graduales” en el sistema climático, debido al calentamiento de la atmósfera antrópicamente inducido, personalmente insistía en la importancia de los cambios bruscos y “relativamente” impredecibles. Había comenzado a interesarme por las ciencias del caos en 1986, por lo que no entendía bien las razones de que tales posibilidades no fueran contempladas con más atención. Desde entonces, han surgido numerosas evidencias e hipótesis plausibles que confirman que no iba tan descarriado. De hecho, uno de los ejemplos más mediáticos que se utilizaron para ilustrar la naturaleza de los sistemas caóticos, no fue ni más ni menos que el archipopular “efecto mariposa”, mostrado por Edward Lorenz. Para aquellos que aun no sepáis lo que significa, reproduciremos seguidamente unos párrafos extraídos de la Wikipedia Española.      

 

 

 

En varias ocasiones el Planeta Tierra ha sufrido

una glaciación global. Fuente: Blog de J. L. Castillo

 

El “efecto mariposa” es un concepto que hace referencia la noción de sensibilidad a las condiciones iniciales dentro del marco de la teoría del caos. Su nombre proviene de un antiguo proverbio chino: “el aleteo de las alas de una mariposa se puede sentir al otro lado del mundo”.

 

La idea es que, dadas unas condiciones iniciales de un determinado sistema natural, la más mínima variación en ellas puede provocar que el sistema evolucione en formas totalmente diferentes. Sucediendo así que, una pequeña perturbación inicial, mediante un proceso de amplificación, podrá generar un efecto considerablemente grande.

 

Un ejemplo claro sobre el efecto mariposa es soltar una pelota justo sobre la arista del tejado de una casa varias veces; pequeñas desviaciones en la posición inicial pueden hacer que la pelota caiga por uno de los lados del tejado o por el otro, conduciendo a trayectorias de caída y posiciones de reposo final completamente diferentes. Cambios minúsculos que conducen a resultados totalmente divergentes.

 

El meteorólogo Edward Lorenz fue el primero en analizar este concepto en un trabajo de 1963 para la Academia de Ciencias de Nueva York. Lorenz, tratando de predecir el clima a través de fórmulas matemáticas que relacionaban variables como tiempo y humedad, lograba predecir la meteorología del día siguiente. Cuando revisó los datos se dio cuenta de que, haciendo pequeñísimos cambios en ellos, se lograban resultados absolutamente diferentes. Esto ocurre porque las variables meteorológicas están todas relacionadas (véase: Horizonte de predicciones).

 

Esta interrelación de causa-efecto se da en todos los eventos de la vida. Un pequeño cambio puede generar grandes resultados o poéticamente: “el aleteo de una mariposa en Hong Kong puede desatar una tormenta en Nueva York“.

 

La consecuencia práctica del efecto mariposa es que en sistemas complejos tales como el estado del tiempo o la bolsa de valores es muy difícil predecir con seguridad en un mediano rango de tiempo. Los modelos finitos que tratan de simular estos sistemas necesariamente descartan información acerca del sistema y los eventos asociados a él. Estos errores son magnificados en cada unidad de tiempo simulada hasta que el error resultante llega a exceder el ciento por ciento.

 

Edward Lorenz fue involuntariamente uno de los descubridores del “caos”. Dentro de sus obras más importantes está La esencia del caos donde relata su experiencia con relación a este fenómeno y en la que en la página 137 incluye su famosa y singular anécdota del invierno del 1961.

 

 

Unas puntualizaciones respecto a esta narración de Wikipedia: Digamos que el efecto mariposa ocurre en los sistemas caóticos, no en otro tipo de sistemas dinámicos. También cabe mencionar que muchos sistemas naturales lo pueden ser, aunque no necesariamente todos. Sin embargo, el clima resulta ser un sistema no lineal en donde numerosos procesos han mostrado la dificultad de poderse predecir más allá de un cierto umbral temporal.  Del mismo, modo los denominados sistemas complejos o no lineales son los que se rigen por una dinámica que se encuentra a “medio camino” entre los caóticos y los deterministas (que sí son predecibles; aunque también se da el caos en alguna clase de ellos). Por otro lado, dependiendo de la naturaleza de las formulaciones matemáticas de un modelo de simulación numérica, los resultados pueden ser estables, lineales y graduales, o inestables, súbitos e impredecibles. Digamos para finalizar que el efecto mariposa es una exageración ilustrativa, pero de cualquier modo desproporcionada.

 

Ya hablamos sobre la teoría del recalentón (ver post: Cambio Climático: Hacía una Península Más Cálida o Más Fría), por la cual es plausible que, en lugar de dirigirnos a un calentamiento, un incremento excesivamente rápido de las emisiones, nos condujera a una fase de enfriamiento, transitoria o no.  Pues bien, el nueve de junio de 2006 el Boletín de Noticias mi+d se hacía eco de la siguiente noticia: “Variaciones en los vientos podrían haber llevado a un cambio climático abrupto glacial”. Seguidamente, exponemos una buena parte del contenido de la investigación mencionada:

 

Científicos de la Universidad Complutense de Madrid (UCM) y del Instituto de Potsdam para la Investigación del Impacto Climático, en Alemania, han realizado una investigación en la que se señala que pequeñas alteraciones en los vientos superficiales marinos han podido jugar un importante papel en el cambio climático abrupto, ocurrido durante el último período glacial, cuyas causas no son aún del todo conocidas. La investigación ha sido publicada en la prestigiosa revista científica Geophysical Research Letters y ha recibido una mención especial por parte de la American Geophysical Union.


El trabajo, realizado por los investigadores Marisa Montoya y Anders Levermann, ha concluido que existe un punto a partir del cual una variación muy pequeña en la fuerza de los vientos de superficie marinos se ve correspondida con un cambio drástico en la intensidad de la circulación atlántica. Según Marisa Montoya, “si el clima glacial se hubiera encontrado próximo a ese umbral, esos pequeños cambios en los vientos podrían haber dado lugar a cambios climáticos abruptos en ese período.

 

 

La circulación oceánica del Atlántico Norte es parte de la circulación
termohalina que afecta al conjunto de las masas de agua oceánicas.
Foto: Andrew Ryzhkov

 

 

El estudio se ha basado en simulaciones climáticas del llamado “último máximo glacial” (el período de máxima extensión de las masas de hielos perpetuos, que tuvo lugar hace unos 21.000 años). Estas simulaciones han mostrado la existencia de un umbral a partir del cual una pequeña variación en la fuerza de los vientos de superficie trae consigo una importante alteración en la intensidad de la circulación oceánica. Los resultados apuntan a que estas variaciones en los vientos podrían haber tenido una especial relevancia en el cambio climático abrupto del último período glacial.


La simulación del clima durante el último máximo glacial es uno de los mayores retos que afrontan los expertos en esta área. La comparación entre los resultados de estas simulaciones con las reconstrucciones climáticas realizadas a partir de datos obtenidos de elementos naturales como los sedimentos marinos o el hielo más antiguo permite, por una parte, evaluar los modelos climáticos en condiciones independientes y distintas a aquellas bajo las que se construyen. Por otra, posibilita la obtención de hipótesis acerca de cuáles son los mecanismos físicos responsables de los cambios climáticos observados en las reconstrucciones.


Tanto las simulaciones como las reconstrucciones climáticas apuntan a que las variaciones en la circulación oceánica en el Atlántico pueden haber sido el principal mecanismo responsable del cambio climático abrupto durante el último período glacial. Esta circulación juega un papel fundamental en la regulación del clima a nivel global, ya que transporta grandes cantidades de agua relativamente cálida desde latitudes inferiores hasta las regiones más septentrionales, suavizando así el clima de países como Noruega o Irlanda, en comparación con otros lugares de la misma latitud, pero con climas mucho más severos, como Alaska o Nueva York. Este trabajo sugiere que los cambios en la circulación oceánica pueden haber estado producidos por variaciones en la intensidad del viento de superficie.

 

Podéis observar, como en nuestro post de la teoría del recalentón, vuelve a hablarse de la corriente termohalina, que tanto condiciona el clima de la Península Ibérica, por ejemplo. Hoy en día los expertos son más receptivos a la posibilidad de este tipo de saltos bruscos, por lo que entre la comunidad científica se debate cual podría ser el desenlace final de nuestro inexcusable experimento planetario. Digamos también que la noticia nos habla de una posibilidad (un modelo) plausible pero nada más, aunque también nada menos. Eso sí, no confundamos las predicciones de un modelo con la realidad.

 

Pero antes de finalizar otra advertencia al sufrido lector. Durante muchos años, los ultra-defensores de la existencia del calentamiento, es decir sus “voceros”, reiteraban una y otra vez que los cambios actuales del sistema climático eran más bruscos que los que acaecieron bajo condiciones naturales. Ya hemos mostrado casos que respaldan con rotundidad la frecuencia con la que acaecen tales transformaciones radicales, como en el post que escribimos sobre la relación entre terremotos e inundaciones catastróficas. Pero hay más. Aquellos voceros se fiaban sin dudar de cronologías y eventos obtenidos de diversas fuentes (dataciones por radioisótopos, registros sedimentarios, análisis de hielos en los polos, estudios polínicos, etc.). Debemos enfatizar que, hoy por hoy, cuando más nos retrotraemos en el tiempo, más imprecisos son tales datos. Saber que un cambio climático ocurrió entre dos fechas concretas (un determinado intervalo de años), no significa a menudo que no pudiera ser muy rápido. Pero la misión de los voceros es alarmar para que el ciudadano abrace su causa. No obstante, como vemos, tales proclamas panfletarias terminan siendo dañinas y confundentes. Seguiremos hablando del caos y los sistemas complejos en futuros post.

 

Reflexiones Edafológicas: Cambios abruptos de la edafosfera

Lo dicho hasta aquí tiene notables repercusiones en la edafosfera. Si uno o varios factores formadores cambian bruscamente, sus efectos repercutirán “más o menos” inmediatamente sobre el suelo. Así, por ejemplo, un cambio brusco hacia una glaciación afectaría primero al clima, pero después también a la biota y más tarde a la fisiografía. Por lo tanto, aunque con cierto retraso, un cambio climático global repercutirá sobre toda la edafosfera planetaria, modificando sus propiedades, distribución geográfica de los tipos de suelos, calidades de los mismos, extensión superficial, etc. Hoy sabemos que la historia de la Tierra ha estado jalonada de ellos. No consideremos a los suelos como entes estáticos. Así, en el Pérmico, se generó una era glaciar que afecto a una buena parte del Planeta (aunque no todos los autores están de acuerdo en este punto), causando una enorme extinción de especies. Por lo tanto, cabe suponer que grandes masas de tierra (y por tanto de suelo) quedaron sepultadas por gruesas láminas de hielo, mientras que otra buena parte de la edafosfera debieran haber haber estado constituida por Gelisuelos (Criosuelos), y/o al menos albergar estructuras de permafrost (soslayar la nomenclatura sobre suelos que alberga en este caso Wikipedia, por cuanto es obsoleta).  Desde luego, si no en este periodo, hoy si se sabe que la Tierra se ha helado desde los polos al ecuador en varias ocasiones. Así pues, como indica en su blog, José Luís castillo:

 

Hay evidencias directas de que la Tierra queda afectada por glaciaciones durante, al menos, el 5-10% de su historia. La primera gran glaciación generalizada fue la Huroniana, hace 2.400-2.300 m.a. También hay un gran periodo de glaciaciones dentro del Neoproterozoico, que da nombre a una edad de la Tierra, el Criogénico, que va desde hace 850 a hace 630 m.a., con las grandes glaciaciones Sturtian y Varanger. Ya en el Paleozoico, se pueden observar diferentes glaciaciones en Gondwana conforme se sitúa en el polo sur en varias ocasiones (Ordovícico final, Carbonífero final y Pérmico inicial). La siguiente época de glaciaciones nos ha tocado en suerte: es el Cuaternario.

 

Juan José Ibáñez

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Comentarios

en realidad no entiendo nada

hola q tal…bueno ami me cuesta trabajo entender de fisica pero lo que enrealidad no capto es q por ke tiene que ser de la mariposa bueno me entindes no osea por ke no otro animal???

Fernada,

Es una elección simbólica: animal pequeño batiendo las alas……

Buen podría haber sido citado otro animal. No hay ningun secreto, pero el autor "Lorentz" del descubrimiento, prefirió una mariposa, a otros animales.

Juanjo Ibáñez

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