¿Nosotros cambiamos el clima?

DATOS BÁSICOS

Amenaza Asociada	Otras
Curso	3° Medio 4° Medio
Ámbito/ Asignatura	Ciencias Naturales
Núcleo/ Eje	Fisica
Objetivo curricular	CN-FISI-3y4-OAC-01: Analizar, con base de datos científicos actuales e históricos, el fenómeno del cambio climático global, considerando los patrones observados, sus causas probables, efectos actuales y posibles consecuencias futuras sobre la Tierra y los sistemas naturales y la sociedad.
Tiempo estimado de la actividad	4 horas académicas
Desarrollado por	Alfredo Rivas* Para Itrend *Estudiante de Doctorado en Ciencias de la Tierra, Universidad de Concepción

INTRODUCCIÓN

Te propongo una reflexión, miremos lo que hay a nuestro alrededor como si fuese la primera vez que lo percibimos, intentemos olvidarnos de todo lo que hemos aprendido en nuestro colegio hasta el momento, ¿cómo interpretamos lo que vemos? ¿Acaso no percibimos como el sol y la luna giran en torno a nosotros mismos y a nuestro planeta? ¿No nos parece que la tierra bajo nuestros pies está totalmente inmóvil? ¿Que tal superficie es esencialmente plana y su horizonte no parece tener fin?  ¿Podemos siquiera percibir que la temperatura global de nuestro planeta está aumentando cada año?

No es extraño que los primeros humanos simplemente creyéramos en respuestas simples y directas para explicar nuestras experiencias, y tampoco es tan extraño que muchas personas y movimientos alrededor del mundo hoy en día continúan perpetuando este tipo de respuestas, tales como los terraplanistas o negacionistas del cambio climático, pensando que tampoco es que tengamos un acceso directo a la experticia, evidencias ni instrumentación que nos permite conocer las dinámicas más complejas de nuestro planeta.

En circunstancias normales quizás este tipo de creencias serían inofensivas, pero los científicos están desesperados, el cambio climático ya está causando impactos irremediables en la vida de las personas de todo el mundo, tales como el aumento del nivel del mar, aumento en la frecuencia de desastres climáticos (como inundaciones, ciclones, olas de calor y sequías), pérdida de la biodiversidad, pérdidas económicas, propagación de enfermedades, damnificados, y hambrunas [1]; por lo que las soluciones requieren del apoyo transversal de las autoridades, empresas y comunidades.

Si bien esta cápsula no tiene el interés de denostar las creencias de otras personas (¡siempre nos interesa que la discusión sea sana y desde el respeto!) nos proponemos que tú como estudiante puedas revisar y evaluar críticamente las evidencias científicas que actualmente nos permiten saber que el clima está cambiando, y como se le atribuye a la humanidad la responsabilidad de estos cambios  (OAC-02).

DESARROLLO DE LA ACTIVIDAD

La temperatura global de la Tierra ha aumentado en promedio 0,08 °C por década desde 1880, lo que equivale a un total de aproximadamente 1 °C hasta la fecha [2]. Además, este aumento ha estado acelerando con el tiempo [3]. El clima está cambiando, pero es cierto que desde que la Tierra es Tierra que lo está haciendo, y veamos algunos de los factores naturales del cambio climático:

1.- Los cambios sostenidos en la radiación solar durante décadas o siglos tienen un efecto sobre los patrones climáticos debido al aumento o disminución de la energía que llega a la Tierra [4], pero la evidencia nos indica que cíclicamente cada 11 años sube y baja esta radiación, en cambio la temperatura global del planeta no ha dejado de subir de manera sostenida durante los últimos siglos [5].

2.- Las grandes erupciones volcánicas tienen un efecto temporal sobre la temperatura global, debido a que liberan vapor de agua, gases (dióxido de carbono, dióxido de sulfuro y sulfuro de hidrógeno) aerosoles y cenizas, provocando generalmente un enfriamiento en la superficie, y un calentamiento en la estratósfera debido a la absorción de la radiación [6]. Pero se tiene en cuenta que la emisión de dióxido de carbono anual de los volcanes es significativamente menor a lo que genera la actividad humana actual [7].

3.- Los ciclos de Milankovitch son movimientos celestiales que hacen que la Tierra cambie su posición relativa al Sol, incluyendo variaciones en la forma de su órbita, su tambaleo y la inclinación de su eje. Estos ciclos desempeñan un papel crucial en el clima de la Tierra, pero a lo largo de miles de años [8]. Si quieres saber más puedes visitar el siguiente enlace.

4.- Los movimientos de las placas tectónicas pueden afectar el clima de la Tierra al alterar su superficie y cambiar la forma en que se comporta la atmósfera y el océano. Esto puede provocar cambios climáticos globales en períodos de tiempo de millones de años [9].

Si bien el efecto invernadero es un proceso esencial para la existencia de la vida en la Tierra, y los factores naturales mencionados anteriormente ayudaron a mantener niveles de dióxido de carbono óptimos para esto, ninguno de estos factores pueden explicar el aumento acelerado de la temperatura global de la Tierra en una escala de tiempo acotada, cuyo aumento acelerado  coincide con el inicio de la Revolución Industrial, y con este la liberación de dióxido de carbono a niveles por sobre lo que la naturaleza ya emite (Figura 1). Se sabe que el efecto invernadero ocurre cuando la radiación infrarroja del sol queda retenida en la Tierra debido a la concentración de dióxido de carbono, metano y óxido nitroso en la atmósfera, lo cual provoca que aumente gradualmente la temperatura global de la Tierra [10]. 

Figura 1: En las ordenadas están los niveles de dióxido de carbono y en las abscisas el tiempo. Observa que desde hace 800.000 años en el pasado hasta 1950 los niveles de dióxido de carbono mantenían un patrón cíclico y no superaban las 300 partes por millón. Posteriormente a 1950, este límite fue superado hasta llegar a los  420 partes por millón al día de hoy. Figura modificada de enlace.

Actualmente podemos medir la temperatura en el aire, por encima de la superficie o la superficie del océano, y con esto podemos obtener un promedio global [11], y también podemos conocer la concentración de dióxido de carbono en el aire mediante técnicas como la espectroscopia, que consiste en emitir radiación a través de una muestra de aire, cuya absorción o reacción a esta radiación entrega información sobre la identidad y concentración de los gases que componen ese aire [12].

¿Pero cómo podemos saber cómo eran estas concentraciones en el pasado?:

1.- Se puede extraer muestras de aire atrapada en el hielo, conocidos como muestras de núcleo de hielo, donde se puede obtener información de la concentración de dióxido de carbono [13]  de hasta 800.000 años en el pasado con muestras obtenidas de la Antártida [14], con lo cual podemos conocer también algunos de los ciclos de aumento y disminución de la temperatura en nuestro planeta.

2.- La densidad y tamaños de los estomas de las plantas fósiles nos entregan información sobre la concentración de dióxido de carbono de hasta millones de años en el pasado [15]. Los estomas son poros en la superficie de hojas y tallos que están relacionados con el intercambio de gases entre la planta y la atmósfera.

3.- La concentración de dióxido de carbono atmosférico se refleja en el contenido isotópico de carbono orgánico, es decir la razón entre los isótopos carbono-12 y carbono-13, encontrado en las rocas sedimentarias marinas [16]. Mira la sección adicional para saber más.

Entonces, ya sabemos que hay diferentes métodos para conocer cómo fue la concentración de dióxido de carbono en el pasado y en la actualidad. Entonces si volvemos a mirar la Figura 1, podemos observar que en este gráfico tenemos una ventana hacia 800.000 años en el pasado, pero ¿y más aún en el pasado? Hace 100.000.000 de años las evidencias (Figura 2) nos muestran que la Tierra ha alcanzado concentraciones de dióxido de carbono mucho mayores que las actuales, pero que desde hace 100.000.000 de años ha estado bajando sostenidamente  [17].

Figura 2: En este gráfico podemos observar los niveles de dióxido de carbono (partes por millón) desde hace 100.000.000 de años hasta el día de hoy. Observa que hace millones de años los niveles de dióxido de carbono superaban las 1.000 partes por millón, pero han estado disminuyendo progresivamente hasta nuestra época actual. El gráfico fue modificado y obtenido de [17].

INSTRUCCIONES DE ACTIVIDAD

Para esta actividad vamos a navegar sobre lo más profundo de internet, buscando cuáles son los argumentos detrás de los negacionistas del cambio climático. Probablemente habrán muchos argumentos que son de índole político o contra las instituciones que suelen investigar o tratar con el cambio climático, pero habrá algunas que intentan agarrarse de datos científicos. Selecciona ese tipo de argumentos e intenta refutarlos.

También te recomendamos que veas los siguientes videos para complementar la información:

El Cambio Climático es Culpa Nuestra y Puedo Convencerte: https://www.youtube.com/watch?v=JQHtjT-_c7U

Cambio Climático: ¿En Quién Puedes Confiar? https://www.youtube.com/watch?v=3ZbRHzimXOA

Finalmente, conversa con tus compañeros y profesor durante la clase para responder a las siguientes preguntas:

ACTIVIDAD 1

1.- ¿Qué argumentos encontraste contra el cambio climático?

2.- ¿Cómo has podido refutar estos argumentos  con los datos científicos que hemos revisado?

3.- ¿Has encontrado algún argumento en contra que no has podido refutar? ¿Por qué?

4.- ¿Se te ocurren maneras de poder convencer o tener una llegada con los negacionistas del cambio climático?

SECCIÓN ADICIONAL

El carbono-12 y carbono-13 son isótopos estables del carbono, en la naturaleza se encuentran en una proporción de 98,9% y 1,1%, respectivamente. ¿Pero qué significa que sean isótopos estables?

Los isótopos son variantes de un elemento químico, si recuerdas bien los átomos de los elementos tienen un núcleo compuesto de protones y neutrones, y órbitas con electrones. Los neutrones suelen tener la misma cantidad que protones en un mismo elemento estable. En este caso, el carbono-12 tiene 6 protones y 6 neutrones en su núcleo. El carbono-13 tiene 6 protones y 7 neutrones, también es estable, pero es más raro que el carbono-12.

Los isótopos pueden ser estables o inestables (radiactivos). Los isótopos radiactivos pueden experimentar desintegración y convertirse en átomos de otros elementos a través del tiempo, liberando radiación en el proceso. Los isótopos estables no.

¿Por qué esto nos sirve para conocer la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera?

Cuando la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera es alta, las plantas tienden a favorecer la captación de carbono-12 en su proceso de fotosíntesis, ya que es más liviano y requiere menos energía para procesar. Como resultado, las plantas acumulan una mayor cantidad de carbono-12 en su tejido en comparación con el carbono-13 [18].

Cuando estas plantas mueren y se depositan en el fondo marino, estos restos orgánicos conservan la proporción de carbono-12 y carbono-13 del ambiente en que vivieron, y esta señal isotópica se conserva en las capas de sedimentos marinos.

REFERENCIAS 

1. United Nations Framework Convention on Climate Change. 2006. Climate change: Impacts, vulnerabilities and adaptation in developing countries. ENLACE.
2. Lindsey R. & Dahlman, L. 2023. Climate change: Global temperature. ENLACE.
3. Hansen, J. & Sato, M. 2020. Global warming acceleration. ENLACE.
4. National Aeronautics and Space Administration. 2021. How does the solar cycle affect Earth’s climate? ENLACE.
5. National Aeronautics and Space Administration. 2020. Graphic: Temperature vs solar activity. ENLACE.
6. Marshall, L., Maters, E. C., Schmidt, A., Timmreck, C., Robot, A. & Toohey, M. 2022. Volcanic effects on climate: Recent advances and future avenues. ENLACE.
7. Friend, D. 2022. How do volcanic eruptions affect climate? ENLACE.
8. Buis, A. 2020. Milankovitch (orbital) cycles and their role in Earth’s climate. ENLACE.
9. DeConto, R. M. 2009. Plate tectonics and climate change. ENLACE.
10. United States ENvironmental Protection Agency. 2022. Climate change indicators: Atmospheric concentrations of greenhouse gases. ENLACE.
11. Buis, A. 2021. The raw truth on global temperature records. ENLACE.
12. Moseman, A. & Kroll, J. 2021. How are gases in the atmosphere analyzed and measured? ENLACE.
13. Neftel, A., Oeschger, H., Schwander, J., Stauffer, B. & Zumbrunn, R. 1982. Ice core sample measurements give atmospheric CO2 content during the past 40,000 yr. ENLACE.
14. Bauska, T.2022. Ice cores and climate change. ENLACE.
15. Rothman, D. H. 2002. Atmospheric carbon dioxide levels for the last 500 million years. ENLACE.
16. Hare, V. J., Loftus, E., Jeffrey, A. & Ramsey C. B. 2018. Atmospheric CO2 effect on stable carbon isotope composition of terrestrial fossil archives. ENLACE.
17. Zeebe, R. E., Tyrrell, T. 2019. History of carbonate ion concentration over the last 100 million years II: Revised calculations and new data. ENLACE.
18. O’ Leary, M. H. 1981. Carbon isotope fractionation in plants. ENLACE.

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