De acuerdo con The Conversation, Syukuro Manabe, Klaus Hasselmann y Giorgio Parisi han sido galardonados con el Premio Nobel de Física 2021, el premio reconoció la profunda importancia del trabajo de Manabe durante décadas en la creación de modelos climáticos, así como la aplicación de esos modelos para entender cómo los niveles crecientes de gases de efecto invernadero han provocado el calentamiento global.
A continuación te contamos a detalle de qué va este trabajo.
¿Qué tan complicado es el sistema meteorológico y climático?
El tiempo es lo que se ve hora a hora y día a día, y se refiere sólo a la atmósfera. El clima es el tiempo medio durante décadas y está influenciado por los océanos y las superficies terrestres.
El tiempo y el clima son complicados porque implican muchos procesos físicos diferentes —desde el movimiento del aire hasta el flujo de la radiación electromagnética, como la luz solar, pasando por la condensación del vapor de agua— en una amplia gama de escalas espaciales y temporales.
El sistema es increíblemente complejo y está interconectado. Por ejemplo, un grupo de pequeñas tormentas eléctricas puede influir en un sistema meteorológico que abarca un continente.
Antes de 1955, los meteorólogos extrapolaban el tiempo futuro a partir de los cambios de los días anteriores. Utilizaban métodos sencillos pero muy laboriosos, en parte cuantitativos y en parte basados en la experiencia.
El nacimiento de los modelos climáticos
A finales de la década de 1950, fue posible realizar previsiones mediante la ejecución de modelos meteorológicos en ordenadores digitales que acababan de aparecer pero que mejoraban rápidamente.
Un modelo meteorológico es un sistema de ecuaciones que expresa las leyes físicas que rigen el tiempo. Ejecutar un modelo meteorológico significa resolver las ecuaciones en un ordenador, utilizando los datos del tiempo de hoy para predecir el tiempo de mañana.
En parte debido a las limitaciones de los ordenadores, los primeros modelos meteorológicos solo podían cubrir partes de la Tierra, como América del Norte, por ejemplo. Pero a principios de la década de 1960, ordenadores más rápidos permitieron crear modelos que representaban toda la atmósfera mundial.
Manabe dirigió el desarrollo de uno de esos modelos, construyendo una red interconectada de miles de ecuaciones que podían simular el clima y el cambio climático.
Con este modelo, Manabe y sus colegas fueron capaces de producir simulaciones bastante realistas de cosas como las corrientes en chorro y los monzones. Aunque los modelos modernos de predicción meteorológica y climática global son mucho más potentes, pueden considerarse descendientes del primer modelo de Manabe.
Cuando Manabe empezó a trabajar a principios de los años 60, algunos científicos ya habían señalado la posibilidad de que el aumento del dióxido de carbono atmosférico pudiera provocar un calentamiento global.
En 1967, Manabe y su colega Richard Wetherald utilizaron una versión simplificada de su modelo climático para realizar el primer estudio cuantitativo de los efectos del aumento del dióxido de carbono en la atmósfera.
Además de confirmar que el dióxido de carbono aumenta las temperaturas globales, también descubrieron que el aumento del contenido de vapor de agua en el aire más cálido amplifica el calentamiento general porque el propio vapor de agua es un gas de efecto invernadero.
Hacer predicciones
El clima implica tanto a los océanos como a la atmósfera, pero los primeros modelos no habían unido a ambos. En 1969, Manabe y su colega oceanógrafo Kirk Bryan construyeron el primer modelo climático que incluía tanto los océanos como la atmósfera.
Sobre la base de ese progreso, en 1975 Manabe y Wetherald publicaron los resultados de una simulación del calentamiento global con un modelo climático global. En esta simulación, duplicaron la fracción molar de dióxido de carbono en la atmósfera de 300 partes por millón de volumen a 600 partes por millón de volumen y dejaron que el modelo hiciera números.
Hace casi 50 años, predijeron el calentamiento general de la superficie de la Tierra, un calentamiento mucho más fuerte en el Ártico, una disminución de la capa de hielo y nieve, un aumento de la tasa media mundial de precipitaciones y un enfriamiento de la estratosfera.
Durante la década de 1980, el equipo de Manabe también utilizó sus modelos para identificar la posibilidad de un aumento de la sequedad en algunas regiones continentales. Todas esas predicciones se han hecho realidad.
Premio Nobel de Física 2021
Los trabajos de los otros galardonados con el Premio Nobel de Física 2021, Hasselman y Parisi, siguieron la estela de las primeras investigaciones de Manabe y muestran cómo las interacciones a gran escala en todo el planeta dan lugar al comportamiento caótico y difícil de predecir del sistema climático en escalas de tiempo cotidianas.
Parisi estudió el papel del caos en una gran variedad de sistemas físicos y demostró que incluso los sistemas caóticos se comportan de forma ordenada. Sus teorías matemáticas son fundamentales para elaborar representaciones más precisas de los sistemas climáticos caóticos.
Hasselman llenó otra laguna al ayudar a conectar aún más el clima y el tiempo. Demostró que el clima altamente variable y aparentemente aleatorio de la atmósfera se convierte en señales que cambian mucho más lentamente en el océano. Estos cambios lentos a gran escala en los océanos modulan a su vez el clima.
En conjunto, los trabajos de Manabe, Hasselman y Parisi han permitido a los científicos predecir cómo cambiará con el tiempo el comportamiento caótico y acoplado de la atmósfera, los océanos y las superficies terrestres.
Sin embargo, no es posible realizar previsiones meteorológicas detalladas a largo plazo, la capacidad de la humanidad para comprender este complicado sistema es un logro increíble.
En conclusión, el trabajo de Manabe, Hasselman y Parisi merecen con creces el Premio Nobel de Física 2021.
