Series climáticas históricas
- Introducción
- Serie instrumental, 1850-2025
- Serie de los últimos 2000 años, 200-2025
- Serie de Vostok, últimos 420.000 años
- Referencias
Introducción
En este artículo se muestran dos series históricas de temperatura media global en superficie, y una serie local larga, prehistórica, con las temperaturas registradas en la estación antártica de Vostok. Estas son series climáticas de referencia que pueden ayudarnos a entender la evolución del clima de la tierra durante el último medio millón de años, lo cual puede servirnos de gran ayuda para entender la evolución futura que anticipan las proyecciones climáticas (ver por ejemplo referencia 7). Las distintas fuentes de datos a partir de las cuales se han realizado los gráficos, se relacionan al final del artículo, en el apartado de referencias.
Serie instrumental, 1850-2025
Una serie instrumental de temperaturas es aquella que se ha obtenido a partir de registros directos de la temperatura del aire a partir de termómetros. La serie de la figura 1 es una reconstrucción realizada por el Met Office Hadley Centre basada principalmente en medidas instrumentales, aunque no solo. Muestra la evolución de la temperatura media global en superficie en términos de anomalías respecto a las temperaturas del periodo de referencia pre-industrial, 1850-1900. Puede consultarse el fichero .csv fuente de los datos en el siguiente enlace: Summary_Series: Global: Annual.
Aunque con altibajos, se aprecia en el gráfico una tendencia general al aumento de las temperaturas, al principio más lento y después más rápido, con dos ‘acelerones’ (aumento de la pendiente de la curva), uno a partir de 1910 y otro a partir de 1965, más o menos. Además, vemos como el rango (diferencia entre el valor máximo y mínimo durante el periodo) de anomalías de la serie es casi de 1.8 ºC de temperatura, un valor que, como comprobaremos más adelante, es bastante superior al que podría explicar la variabilidad natural del clima en una escala temporal tan corta. El consenso científico en cuanto a que la tendencia al aumento de las temperaturas (‘calentamiento global’) en la serie de la figura 1 tiene causa antropogénica es amplio. Más en concreto, dicha tendencia esta asociada a los cambios en el balance radiativo terrestre (referencia 14) provocados por las emisiones de \(GEI\), gases de efecto invernadero, \(CO_2\), \(CH_4\) y \(N_2O\), principalmente.
El periodo [1850-1910] no muestra una tendencia muy definida, lo cual, junto con el hecho de que las emisiones de GEI durante el mismo todavía eran pequeñas, lo hace buen candidato como periodo de referencia. En cuanto al periodo [1940-1970], la tendencia es ligeramenta a la baja, cosa que sorprende y demanda explicación. Existe cierto consenso científico en cuanto a que la causa de esta tendencia temporal ‘anómala’, ausente o mucho más suave en la serie del hemisferio sur, es el aumento de las concentraciones de aerosoles (ver referencia 13) provocado por el resurgir económico e industrial posterior a la Segunda Guerra Mundial. A medida que la actividad económica fue transitando hacia el uso de combustibles fosiles más limpios las concentraciones de aerosoles fueron disminuyendo, volviendo a hacerse dominante el forzamiento de los gases de efecto invernadero.
En cuanto a la variabilidad de alta frecuencia (subidas y bajadas interanuales) de la serie instrumental, responde principalmente al forzamiento oceánico, relacionado con el fenómeno ENSO, ‘El Niño Southern Oscillation’, así como a las ocasionales erupciones volcánicas ‘importantes’, como por ejemplo la Erupción del Pinatubo en 1991. En menor medida tienen cierta influencia también las variaciones en la actividad solar (ciclo de 11 años). Los episodios de ENSO positivo, El Niño, dejan una huella clara, al alza, en la serie. Por ejemplo los ‘El Niño’ intensos de los años 1877-78, 1982-83, 1997-98, 2023-24. Igualmente sucede, a la baja y en menor grado, con los episodios de ENSO negativa, ‘La Niña’. Por ejemplo los ‘La Niña’ de los años 99-2000, 2007-08, 2010-11, 2020-21.
El valor máximo de la serie instrumental se alcanzó en el año 2024, con un valor de la anomalía térmica global anual de \(\small 1.52^\circ C\). Fue el primer año en que se superó uno de los límites-objetivo (\(\small 1.5^\circ C\)) acordado en la reunión de Naciones Unidas, Paris 2015. Con muy alta probabilidad, refs 7 y 10, se espera que en las decadas venideras la superación de este umbral suceda con más frecuencia y pase de ser un hecho puntual a ser lo habitual. Además, la probabilidad de contener la anomalía térmica por debajo de \(\small 2^\circ C\) (límite alternativo de la reunión de París) en las siguientes decadas no parece muy alta. Dependerá en buena medida del escenario de emisiones en que la comunidad internacional decida acomodarse y de otras acciones de mitigación del calentamiento global, ref 12, que pudieran emprenderse. La referencia 11 es un buen punto de partida para documentarse sobre los probables impactos de la superación de los umbrales de \(\small 1.5\) y \(\small 2^\circ C\) acordados en París en los distintos ecosistemas terrestres.
Un pequeño pronóstico:
(Aunque no siempre es garantía, muy a menudo conocer la historia ayuda a pronosticar que sucederá en adelante. Si añadimos a esto algo de ciencia, la ayuda es aún mayor y la fiabilidad del pronóstico también es mayor.)
A inicios de mayo de 2026 los pronósticos estacionales del Centro Europeo de predicción a plazo medio, anomalías de temperatura del agua del mar en la zona Niño 3-4, apuntan a que, a partir del verano de 2026, se instale en el océano pacífico la fase positiva de ENSO. Sería ‘El Niño’ 2026-2027. Según dichos pronósticos, es muy probable además que este episodio alcance, a finales de año, intensidad similar o superior a los episodios ‘El Niño’ más intensos hasta la fecha. Esto nos permite hacer un pequeño pronóstico:
El 2026 estará entre los dos años más cálidos de la serie instrumental y el 2027 será, muy probablemente, el año más cálido de toda la serie.
Este pronóstico no tendría validez en caso de que en el intermedio tuviera lugar una erupción volcánica de alto impacto, cosa, a día de hoy, no predecible.
Serie de los últimos 2000 años, 200-2025
Si nos movemos más hacia el pasado, más allá de los registros instrumentales, los datos de temperatura que podemos recoger son indirectos. En climatología a este tipo de datos indirectos se les llama datos proxy o indicadores paleoclimáticos. Estos indicadores sirven para reconstruir las condiciones climáticas de momentos pasados de la historia de la tierra. Ejemplos conocidos son los anillos de los árboles, los testigos de hielo (perforaciones profundas en capas de hielo en glaciares o continentes helados), sedimentos marinos, polen, etc. La fiabilidad de estos datos se estima a partir de calibraciones frente a registros instrumentales. En el siguiente gráfico se muestran dos series superpuestas:
- desde el año 200 hasta 1849: serie global de temprtaturas reconstruida a partir de datos multi-proxy obtenidos en distintas regiones del planeta. Publicada en Mann, M.E. and P.D. Jones, 2003. Ver referencia 2
- desde el año 1850 hasta 2025: la serie instrumental del Hadley Center (ver figura 1)
En la figura 2 se aprecia como las temperaturas globales de los dos últimos milenios han permanecido la mayor parte del periodo por encima del promedio pre-industrial. Además, la variabilidad de dichas temperaturas antes de la era industrial esta acotada en unos ± 0.2ºC en torno a un estado de equilibrio bastante por debajo de las temperaturas actuales. Esto es lo que los forzamientos naturales del clima importantes en esta escala temporal (ciclos solares, actividad volcánica, variabilidad asociada a la interacción océano-atmósfera, etc.) han podido modificar la variable temperatura media global del planeta en buena parte de los dos últimos milenios, hasta la llegada de la era industrial. A partir del inicio del siglo XX el comportamiento oscilante en torno a un estado de equilibrio se rompe, dando paso a una tendencia clara al aumento (calentamiento global).
Los modelos climáticos reproducen de forma clara el cambio de comportamiento de las temperaturas al pasar la frontera de la era pre-industrial reflejado en la figura 2. De hecho, cuando se elimina el forzamiento antropogénico en dichos modelos la señal de calentamiento global desaparece, lo cual deja bastante claro la relación causa-efecto entre emisiones de gases de efecto invernadero y evolución de las temperaturas en la epoca reciente. El consenso y literatura científicas respecto a esta relación causa-efecto son amplios y hay poca discusión posible a día de hoy. Es altamente probable, además, de acuerdo con las proyecciones climáticas más recientes (ver referencia 7), que el calentamiento global esté dando paso a un nuevo estado de equilibrio del clima (cambio climático), en torno a una temperatura superior, que se alcanzará tanto más pronto cuanto antes se limiten de manera efectiva las emisiones de gases de efecto invernadero. Esta limitación en las emisiones tiene poca pinta de ocurrir, al menos de manera clara y eficaz, a pesar de los esfuerzos del Panel Intergubernamental para el Cambio Climático, IPCC, para asesorar a los políticos. Lo esperable, por tanto, a corto plazo (decenios) es que la tendencia al aumento de las temperaturas no solo se mantenga, sino que continúe acelerándose.
Serie de Vostok, últimos 420.000 años
Para tener una referencia temporal, la edad de esta serie (figura 3) es unos 100 milenios mayor que la del Homo Sapiens. Los datos se obtuvieron a partir del testigo de hielo del lago Vostok, próximo a la base Antártica de Vostok, y es, a diferencia de las dos series anteriores de temperaturas globales, una serie de temperaturas locales. La serie se ha elaborado a partir de registros de concentraciones de diferentes gases atrapados en el hielo desde hace unos 420 milenios (ver referencia 5). Comparando las dos series mostradas en la figura 3 se aprecia la fuerte correlación entre la temperatura y la concentración de CO2 durante casi todo el periodo, exceptuando algún intervalo temporal (por ejemplo, el periodo entre el sexto y segundo milenio pasados: es compatible un periodo de descenso local de la temperatura con un ascenso de la temperatura global y por tanto del CO2). La alternancia de mínimos y máximos se corresponde con la de periodos glaciales e interglaciales, cuya aparición responde fundamentalmente a factores astronómicos, aunque no solo, siendo el periodo principal de la serie (lapso temporal entre dos máximos interglaciales) de unos 100.000 años. Este valor está en buen acuerdo con el ciclo teórico de Milanlovich asociado a la excentricidad de la órbita terrestre (ver referencia 6). Aunque más difíciles de apreciar sin un análisis espectral, están presentes en el gráfico periodicidades de menor escala (ver referencia 5), correspondientes a los ciclos orbitales de oblicuidad (~ 41.000 años) y precesión (23.000 años).
En el gráfico inferior de la figura 3 se constata que durante todo el periodo los niveles promedio de CO2 están claramente por debajo del promedio del último siglo (320 ppm), no superándose en ningún momento la concentración media de 300 ppm. Para esta serie, la máxima amplitud de los cambios de temperatura media centenal se da en las transiciones desde un periodo glacial al siguiente inter-glacial, y es de unos 11 ºC, con rango [-8,3] ºC respecto a la temperatura media del último siglo en la estación de Vostok (-54.35ºC), según su registro instrumental (ver referencia 5) combinado con datos del testigo de hielo. Hay que tener en cuenta que Vostok es una estación con elevadas continentalidad y latitud, factores que llevan al extremo la variabilidad térmica. El rango de variabilidad comentado, asociado al forzamiento orbital o astronómico del clima (eficiente a escalas de miles de años), es muy superior al rango de anomalías globales (figura 2) derivadas del forzamiento natural del clima (asociado a cambios en la actividad solar y volcánica, procesos de interacción océano atmósfera, etc.), a escalas temporales menores. No obstante, la comparación, aunque tentadora, no es justa, pues la serie de Vostok es una serie de temperaturas locales y la de Mann es una serie de temperaturas medias globales. Además, las variaciones de gran amplitud en la serie de Vostok ocurren en escalas temporales de milenios, mientras que en la serie de la figura 2, en su parte final, se aprecian variaciones importantes en una escala temporal de decenios. Las pendientes máximas de la curva de temperaturas de Vostok son del orden de unos 11 ºC en 10 milenios (ritmo promedio de ~0.1 ºC cada 100 años). Este ritmo de cambio es muy inferior al de la temperatura global promedio del último siglo (~0.4ºC, ver serie), aún a pesar de los factores de extremas continentalidad y latitud de la estación de Vostok.
Destacar finalmente la corta duración (unos pocos milenios) de los periodos cálidos o interglaciales, excepto, curiosamente, el periodo interglacial presente, el Holoceno, que lleva manteniéndose durante unos 11 milenios. Este hecho merece explicación a parte. ¿Qué es diferente en el Holoceno respecto a los periodos interglaciares anteriores?. La respuesta está en el forzamiento orbital, claramente menor durante el Holoceno. Esto ha hecho que la tendencia descendente tras el máximo alcanzado hace unos 6 milenios haya sido mucho más lenta.
Referencias
[1] Met Office Hadley Centre observations datasets. Met Office Hadley Centre
[2] Mann, M.E. and P.D. Jones, 2003,2000 Year Hemispheric Multi-proxy Temperature Reconstructions, IGBP PAGES/World Data Center for Paleoclimatology. NOAA/NGDC Paleoclimatology Program, Boulder CO, USA. Enlace al artículo
[3] J.R. Petit, D. Raynaud, C. Lorius, J. Jouzel and G. Delaygue, N.I. Barkov, V.M. Kotlyakov. Historical Isotopic Temperature Record from the Vostok Ice Core. Enlace a artículo y datos
[4] J.-M. Barnola, D. Raynaud, C. Lorius, N.I. Barkov. Historical Carbon Dioxide Record from the Vostok Ice Core. Enlace a artículo y datos
[5] J.R. Petit, D. Raynaud, C. Lorius, J. Jouzel, y otros. Climate and atmospheric history of the past 420,000 years from the Vostok ice core, Antarctica. Enlace al artículo
[6] Variaciones orbitales y ciclos de Milankovitch. Enlace al artículo
[7] E. Rodríguez Camino, J.A. Parodi, F. González Rouco, M. Montoya Redondo. Proyecciones climáticas. Física del caos en la predicción meteorológica. Capítulo 29. Enlace al artículo
[8] Serie instrumental de temperaturas en la estación antártica de Vostok
[9] Acuerdo de Naciones Unidas, Paris 2015
[10] Panel Intergubernamental para el Cambio Climático, IPCC
[11] Copernicus, Climate Change: Why do we keep talking about 1.5°C and 2°C above the pre-industrial era?
[12] Mitigación del calentamiento global, wikipedia
[13] Atmospheric Carbon Dioxide and Aerosols: Effects of Large Increases on Global Climate. Rasool and Schneider. Science New Series, Vol. 173, No. 3992 (Jul. 9, 1971) https://www.science.org/doi/10.1126/science.173.3992.138
[14] Forzamiento radiativo, wikipedia
[15] Record Warmth of 2023 and 2024 was Highly Predictable and Resulted From ENSO Transition… . Eduardo Blanchard-Wrigglesworth, Roberto Bilbao, Aaron Donohoe, Stefano Materia. https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com
[16]El niño-oscilación del sur, wikipedia
[17] 1991 eruption of Mount Pinatubo, wikipedia