Canvi climàtic (6) Els models matemàtics de predicció del clima

Introducció

“La naturalesa és massa complexa i depèn de processos massa complicats, poc coneguts i mesurats de manera poc rigorosa, perquè els models matemàtics que prediuen la seva evolució siguin fiables, tant si es tracta del moviment dels grans de sorra a la costa com els efectes de retroalimentació de la coberta de núvols sobre el canvi climàtic.”

Aquesta frase la podem trobar en un llibre molt interessant, escrit per un pare i la seva filla, titulat Why Environmental Scientists Can’t Predict the Future. Es tracta de Orrin H. Pilkey and Linda Pilkey-Jarvis, i el llibre ha estat editat per la Universitat de Columbia.

Els autors argumenten que la majoria dels models sobre l’evolució de la naturalesa i del medi ambient són pitjor que inútils, i proporcionen un fals sentit de seguretat i una confiança injustificada en els nostres coneixements científics.

Els qui hem tingut l’ocasió de treballar amb models d’aquest tipus sabem, per experiència, que les afirmacions dels autors dels llibres no són gens ni mica exagerades.


El model de l’escalfament degut als gasos d’efecte hivernacle

Ja hem dit en un altre capítol que el CO2 (i els altres gasos d’efecte hivernacle) només capten els raigs infraroigs d’una certa longitud d’onda, i que són una part relativament petita dels raigs infraroigs emesos per la superfície de la terra. Això vol dir que el seu efecte hivernacle va disminuint cada vegada que augmenta la seva concentració. Es a dir, que si les primeres cent parts per milió d’un gas d’efecte hivernacle retenen dos watts/m2, les cent següents en retindran, diguem, un o un i mig, i les cent següents només mig o tres quarts, etc. Es el que es diu un increment logarítmic, per contrapunt a un increment exponencial.

Si acceptem que el que diuen els experts de l’IPCC, trobem que, des del principi de l’era industrial:

- El CO2 ha passat de 280 a 380 ppm; aquest augment de 100 ppm ha provocat una retenció de 1,7 watts/m2.
- El metà ha passat de 0,7 a 1,8 ppm; aquest augment de 1,1 ppm ha provocat una retenció de 0,5 watts/m2.
- El NO2 ha passat de 0,27 a 0,32 ppm; aquest augment de 0,5 ppm ha provocat una retenció de 0,1 watts/m2
- Aquets augment de la retenció de calor per aquests tres gasos d’efecte hivernacle, que és de 2,3 watts/m2, ha causat un augment de temperatura de 0,7 ºC.

Actualment, el CO2 augmenta de 2 ppm per any aproximadament. Si suposem que aquest augment continuarà durant tot el segle, ens trobem que, l’any 2100, hi haurà 600 ppm de CO2 (+ 220). Els altres dos gasos, que tenen una durada de vida a l’atmosfera relativament curta, augmentaran relativament poc.

Tenint compte de que l’efecte d’aquests gasos sobre l’efecte hivernacle és del tipus logarítmic, aquest augment del CO2 tindrà un efecte que no és senzill de calcular, però que, segons els experts, serà el següent:

- segons Lindzen 0,64 ºC
- segons Kondratjew i Mosalenko 0,87 ºC
- segons Charnock i Shine, 1, 46 ºC

Ara bé, les previsions del IPCC són molt més pessimistes. Ens diuen que:

- en el cas que el CO2 augmenti a 600 ppm, la temperatura global augmentarà de 1,8 ºC
- en el cas que el CO2 augmenti a 700 ppm, la temperatura global augmentarà de 2,4 ºC
- en el cas que el CO2 augmenti a 800 ppm, la temperatura global augmentarà de 2,4 ºC
- en el cas que el CO2 augmenti a 850 ppm, la temperatura global augmentarà de 2,8 ºC
- en el cas que el CO2 augmenti a 1250 ppm, la temperatura global augmentarà de 3,4 ºC
- en el cas que el CO2 augmenti a 1550 ppm, la temperatura global augmentarà de 4,0 ºC

Perquè l’IPCC troba aquests valors?. Doncs perquè els seus experts es llancen a fer una sèrie de càlculs dits de “retroelimentació”. Es a dir, preveuen que si augmenta la temperatura de l’aire, la quantitat d’aigua evaporada dels mars augmentarà, es formaran més o menys núvols en funció d’aquest augment, la quantitat de vapor d’aigua a l’atmosfera augmentarà, fent-ho també el seu efecte hivernacle (recordem que l’efecte hivernacle del vapor d’aigua és més important que els dels altres gasos d’efecte hivernacle), etc, etc. Preveuen tota una sèrie d’esdeveniments dels que no se sap pas massa bé com evolucionaran en realitat. Totes aquestes previsions les converteixen en models matemàtics, que van calculant el que passarà, pas a pas. Si una sola d’aquestes previsions és errònia, l’error es va acumulant a cada pas del programa.

De vegades, els resultats d’aquests errors es van anul•lant. Però de vegades es van acumulant. Per això els experts del IPCC donen uns límits màxim i mínim al seu resultat. Així, pel cas d’una augment del CO2 a 600 ppm, donen un augment de temperatura mitjà de 1,8 ºC, amb un marge que va de 1,1 a 2,9 ºC.

Està clar que si ja hi ha discussions entre els que calculen quelcom de tan “senzill” com l’efecte del CO2 sobre la temperatura, i els resultats que ens donen varien tant, quina confiança podem tenir quan a aquest càlcul s’hi afegeixen les retroalimentacions? La resposta és que, al menys, hem de tenir dubtes raonables sobre les previsions del IPCC.

Quan, en els models del IPCC surt al final un augment de la temperatura que va de 1,8 a 4,0 ºC, és perquè a l’efecte directe del CO2 se li afegeix altres “forçaments” i retroalimentacions, a més de canvis circulatoris de les corrents marines que modifiquen la posició dels anticiclons, i de la disminució de la quantitat de CO2 que la terra i els oceans podran absorbir, i que aneu a saber si es compliran o no. No ho sabem nosaltres ni els experts.


El cas dels núvols

Una de les tantes coses que encara no s’entenen del tot és com es formen els núvols. Millor dit, com es forma cada tipus de núvol. Això depèn de molts factors, entre els que hi ha la concentració d’aerosols i la radiació còsmica.

Segons el tipus de núvol, pot ajudar a escalfar o a refredar la terra:

- Els núvols baixos i espessos i de temperatures càlides reflecten molta llum solar i emeten des del seu damunt una radiació infraroja important cap a fora. Per tant, refreden la superfície.
- Els núvols alts i fins, de petits cristalls de gel, són transparents a la radiació solar i la seva emissió cap a l’espai és petita perquè la seva superfície és molt freda. Per tant, augmenten la superfície de la terra.

Ni els experts del IPCC ni ningú és capaç avui dia de dir quin tipus de núvol es formarà amb més freqüència al canviar la temperatura de l’aire. Aquest és un dels fenòmens que poden generar més dubtes sobre la fiabilitat dels models en que es basen les previsions dels experts.