Especial Emergencia Climática. Los primeros pasos en la ciencia del clima

Desde hace algunas décadas el término de cambio climático ha ido ganando terreno poco a poco en distintas publicaciones, debates científicos y políticos, los medios de comunicación y la población en general. Gracias a esto hoy se le relaciona no sólo con aspectos del clima, sino que también ya se habla de él en términos económicos, migratorios, políticos, de la moda e incluso deportivos.

Pero que este término haya permeado a distintos sectores no ha sido fácil; han sido décadas de investigaciones que primero se enfocaron en entender por qué nuestro planeta estaba sufriendo cambios en la temperatura, qué los estaba provocando y cuáles serían las consecuencias de esto.

Uno de los grandes hallazgos es que el cambio climático que estamos experimentando ha sido provocado por las actividades humanas, que la temperatura global ha aumentado 1.2 grados y que estamos viviendo eventos extremos con mayor frecuencia. Las bases científicas son infalibles.

Esta evidencia científica empezó a gestarse incluso antes de que empezara a hablarse de cambio climático, de que se creyera siquiera que los humanos podrían transformar la dinámica de algo tan enorme como la atmósfera de nuestro propio planeta, de que existieran los datos y los modelos que hoy nos confirman que estamos ante un momento crucial para modificar nuestras acciones.

Pionero del efecto invernadero

Jean-Baptiste Joseph Fourier fue un destacado matemático francés, a quien se le debe la primera sugerencia de lo que es el efecto invernadero. Aplicó su teoría del calor a la temperatura del planeta y distingue tres causas de ella: la radiación solar, la temperatura del espacio y el calor interno de cuando se formó la Tierra.

En 1824, expuso que un planeta del tamaño de la Tierra y con igual distancia del Sol tendría que ser mucho más frío, por lo que determinó que la atmósfera retenía parte de la energía del Sol y que esto provocaba la diferencia de climas de un lugar a otro.

El científico sueco Svante Arrenhius, menciona sobre Fourier, que “sostenía que la atmósfera actúa como el cristal de un invernadero, porque deja pasar los rayos luminosos del Sol, pero retiene los rayos oscuros del suelo”.

Por su parte, Ian Sample, en el texto The father of climate change, publicado en The Guardian destaca que fue Fourier quien “se dio cuenta por primera vez de que ciertos gases atmosféricos envolvían el planeta como una campana de cristal, transparente a la luz solar, pero absorbiendo a los rayos infrarrojos. Significa que la atmósfera se calienta desde arriba y desde abajo: primero, por la luz solar a medida que brilla y segundo por el infrarrojo que emite la Tierra mientras se enfría durante la noche”.

• El Efecto Invernadero. “La atmósfera es casi transparente a la radiación que viene del Sol, pero es muy opaca a la radiación emitida por la superficie (continente y océano). Esta radiación atrapada calienta el aire, principalmente sus capas inferiores, y da lugar a una temperatura ambiente mucho más alta que si no hubiera atmósfera”. René Garduño en su libro El veleidoso clima. 

Gases de efecto invernadero

Cuando se habla de la historia del descubrimiento del efecto invernadero, un nombre que es poco reconocido, pero que figura dentro de los personajes que participaron de este hecho, es el de la estadounidense Eunice Foote, quien con sus descubrimientos estableció cuál es el efecto del dióxido de carbono (CO2) en la atmósfera, tres años antes de que lo hiciera el irlandés John Tyndall, a quien se le reconoce por ese hecho.

Foote demostró con sus experimentos cuál era el efecto que ejercían los rayos del sol en algunos gases. Para ello utilizó una bomba de vacío, cuatro termómetros y dos cilindros de aire, y descubrió que el vapor de agua y el CO2 absorbían una gran cantidad de calor, con lo que se podría afectar la temperatura del clima.

Estos experimentos fueron publicados en el artículo Circumstances affecting the heat of the sun’s rays, el cual se publicó en 1956 y fue presentado por su colega Joseph Henry en la octava reunión anual de la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia (AAAS), ya que en esas reuniones no se les tenía permitido asistir a las mujeres.

Tres años después de este artículo de Foote, en 1959, el físico John Tyndall, empleando experimentos un poco más sofisticados que los de la científica, también sugirió que los gases que atrapan el calor, como el vapor de agua y el dióxido de carbono, podrían estar reteniendo calor en la atmósfera, con lo que sugería que un aumento del CO2 estuviera relacionado con un incremento en la temperatura del planeta.

Ambos, Foote y Tyndall, llegaron a la misma conclusión, aunque se reconoce más al irlandés como el descubridor de este hecho.

Cálculos para modelar el clima

Casi a finales del siglo XIX, en 1896, el científico sueco, ganador del premio Nobel de Química en 1903, Svante Arrenhius, crea el primer modelo climático y es el primero en sugerir que la actividad humana podría tener un efecto en el cambio climático, por la quema de carbón excesiva.

Arrenhius empieza a interesarse en los temas climáticos a partir de querer saber qué ha provocado la edad de hielo, y se preguntaba si los cambios en el CO2 atmosférico tuvieron que ver con esto. El científico parte de esta idea para hacer distintos cálculos, con el fin de saber qué cantidad de CO2 y de agua podían calentar la atmósfera.

Estos cálculos además pudo realizarlos porque conocía el trabajo de otros como Tyndall sobre el papel del CO2 en la atmósfera o del astrónomo y del físico Samuel Langley, quien había realizado algunos trabajos relacionados con la radiación solar.

En su artículo On the Influence of Carbonic Acid in the Air upon the Temperature of the Ground sugirió que reducir el CO2 a la mitad bajaría la temperatura de la Tiera entre 4 y 5 grados y por el contrario duplicarlo la elevaría a 5 grados.

Así, gracias a sus cálculos este científico fue el primero en establecer que si se alteran los niveles de CO2 atmosférico también la temperatura de la Tierra podría verse alterada, gracias a lo que hoy conocemos como efecto invernadero.

De esta manera, hace casi dos siglos fue cuando se habla por primera vez del efecto invernadero, sin saber siquiera que hoy es un concepto que tiene una gran importancia para el cambio climático. Es a partir de ese momento que inicia una carrera que ha llevado a la ciencia del clima a lugares que en ese tiempo ni siquiera se imaginaba, pues incluso se pensaba que podíamos ir hacia una nueva era glacial y hoy los datos y modelos nos han demostrado que estamos cada vez más calentando a nuestro planeta.

Referencias

Jean-Baptiste Joseph Fourier. 1824. On the Temperatures of the Terrestrial Sphere and Interplanetary Space. Recuperado de https://geosci.uchicago.edu/~rtp1/papers/Fourier1827Trans.pdf

Arrhenius Svante. 1896, On the Influence of Carbonic Acid in the Air upon the Temperature of the Ground. PHILOSOPHICAL AND JOURNAL OF MAGAZINE SCIENCE. Recuperado de https://www.rsc.org/images/Arrhenius1896_tcm18-173546.pdf

Ian Sample. 2005. The father of climate change. The Guardian. Recuperado de https://www.theguardian.com/environment/2005/jun/30/climatechange.climatechangeenvironment2

NASA. Cambio climático: ¿Cómo sabemos lo que sabemos? Recuperado de 

Brahin, Jessica. Eunice Newton Foote (1819-1888), la climatóloga que descubrió el abrigo del planeta Tierra en el sudor de los gases, salivó igualdad y fue carbonizada por el efecto Tyndall (II). 

Ortiz, J. D., & Jackson, R. (2022). Understanding Eunice Foote's 1856 experiments: heat absorption by atmospheric gases. Notes and Records, 76(1), 67-84.

De Jorge, Judith. 2019. La mujer que descubrió el efecto invernadero y cayó en el olvido. Recuperado de https://www.abc.es/ciencia/abci-eunice-foote-mujer-descubrio-efecto-invernadero-y-cayo-olvido-201912030155_noticia.html