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Irradiación Solar Total y Cambio Climático
Por Nasif Nahle
Recibido el 8 de Mayo de 2008. Aprobado y Publicado: ©12 de mayo de 2008. Actualización: 16 de mayo 2008 (se añadieron vínculos a otros artículos, referencias y se amplió la conclusión).
El autor declara no tener conflictos de intereses. Este artículo es una publicación directa de BIOCAB.
Para citar este artículo copie las siguientes dos líneas:
Nahle, Nasif. 2007. Irradiación Solar Total y Cambio Climático. ©12 May 2008 by Biology Cabinet Organization®. Obtenido de: http://www.biocab.org/SI_Anom_T_Anom.html. Última lectura: (día) (mes) (año).
Resumen:
Algunos autores en las revistas Science y Nature han precisado que la temperatura troposférica no está aumentando, sino disminuyendo. Contrariamente a las predicciones previstas por los científicos que habían relacionado el aumento del bióxido de carbono en la atmósfera al calentamiento de la atmósfera, las observaciones demuestran claramente que la correlación es extremadamente débil o que simplemente no existe, y que la hipótesis sobre el efecto de los gases de invernadero (GI) no es científicamente apropiada para explicar el estado actual del clima global. He escrito un artículo revisado por parejas sobre la imposibilidad de que el bióxido de carbono pueda causar calentamiento global. También escribí otro documento revisado por parejas sobre la correlación de la Irradiación Solar Total (IST) y la Variación de la Temperatura Atmosférica (VTA) donde describí la evidencia sobre la influencia de la actividad solar sobre la temperatura troposférica y el clima global desde la Edad Media hasta el presente. Algunas nuevas evaluaciones han sido hechas por los físicos solares para corregir las bases de datos publicadas en 2001 sobre la intensidad de la Irradiación Solar mediante una nueva calibración (por ejemplo, Lean. (2004), Preminger (2005) y Svalgaard (2007). En este documento comparo las bases de datos calibradas de la IST con las nuevas bases de datos del VTA desde 1610 DC hasta la fecha y desde 1700 AD hasta la fecha. Las bases de datos de la IST fueron proporcionadas por la Dra. Judith Lean para NOAA. Las bases de datos del VTA fueron proporcionadas por el Dr. Craig Loehle y la Universidad de Alabama en Huntsville.
Introducción:
Todos los seres vivientes en la Tierra - y quizás en otros cuerpos cósmicos- dependen de la energía de alguna estrella. El Sol es la fuente única de energía para todos los organismos que viven en nuestro planeta. 1/50000000 porción de la energía total entrante del Sol incide sobre la capa más externa de la atmósfera terrestre. A medida que la radiación solar penetra en la atmósfera de la Tierra, es dispersada, reflejada y absorbida por los componentes de la atmósfera. Solamente el 50% de la energía que incide sobre la capa externa de la atmósfera llega hasta la superficie del planeta; sin embargo, solamente el 1% de la energía incidente sobre la superficie es utilizado por los seres vivos para la fotosíntesis. Una vez que la energía llega a la superficie, un porcentaje es absorbido por el suelo y por los océanos y el otro porcentaje se refleja hacia el espacio exterior. Algo de la energía absorbida es tomado por la atmósfera, especialmente por el vapor de agua, y mantenido por un cierto tiempo, hasta que se emite otra vez al espacio sideral.
Así, es muy importante estudiar las anomalías de la irradiación solar, pues cualquier cambio en la entrada de energía solar afecta no solamente al clima, sino a toda la vida en el planeta.
En 2001, la Dra. Judith Lean escribió un artículo donde ella publicó su base de datos sobre la Intensidad de la Irradiación solar (ISI) basándose en el número de manchas solares observado y añadiendo los datos obtenidos desde otros dominios de investigación (proxies). En diciembre de 2006 hice una comparación entre la IS y la VTA haciendo uso de los datos de la Dra. Lean y la Dra. Wang y publiqué un artículo en este magazín en línea sobre la intensidad de la IS, el calentamiento global medieval y el aumento en la concentración del bióxido de carbono atmosférico. He encontrado también que el bióxido de carbono no tiene una influencia en el clima, mientras que la Irradiación solar afecta definitivamente al clima terrestre. El documento sobre la ISI, el calentamiento global medieval y el aumento del bióxido de carbono atmosférico demuestra la sensibilidad de la temperatura troposférica ante los cambios en la actividad solar. Para esta evaluación, he comparado las reconstrucciones pasadas de la IST por la Dra. Judith Lean con las variaciones de las temperaturas atmosféricas del Dr. Craig Loehle y la universidad de Alabama en Hunstville mediante el graficado de las bases de datos disponibles sobre esas anomalías.
Gráficos:
Gráfico No. 1- La IST se ha compaginado con el gráfico de la VTA y la concentración atmosférica de CO2. La línea púrpura es para la Irradiación Solar Total (IST); la línea roja para el VTA y la línea azul para la concentración del CO2 atmosférico (CCO2A). De este gráfico concluí que hay una correlación cercana entre el IST y el VTA, mientras que no hay correlación entre el VTA y CCO2A.
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He hecho también una gráfica a partir de la base de datos de IST tomado del artículo de la Dra. Lean y de la base de datos del Dr. Craig Loehle sobre el VTA; sin embargo, la evaluación incluye solamente de 1610 a 2000 y el CCO2A no fue considerado en este boceto. El Dr. Mike Lockwood escribió que la IS había disminuido en las dos décadas pasadas mientras que la temperatura global había aumentado; sin embargo, el pico del VTA ocurrió solamente en 1998 y la temperatura global ha declinado perceptiblemente desde 1999, exactamente como lo ha hecho la IS. Así, las bases de datos sobre las temperaturas globales revisadas por el Dr. Lockwood no fueron correctamente interpretadas.
Los instrumentos demuestran que la temperatura está disminuyendo también. Es claro que cuando la irradiación solar aumenta, la temperatura troposférica aumenta también, y que cuando la irradiación solar decrece, la temperatura troposférica decrece también. La correlación entre la IST del artículo de Lean y la VTA de las bases de datos de Craig-UAH se muestran en el gráfico No. 2:
Gráfico No. 2- La línea azul denota la IST y la línea roja denota el VTA. La línea roja punteada designa a la tendencia polinómica de la 5ta gama de la VTA y la línea azul punteada designa a la tendencia polinómica de la 5ta gama de la IST. Note la correlación cercana entre la IST y el VTA. Para el período a partir de 1985 hasta el 2000, la IST declina y la VTA declina también (último segmento de los diagramas). Note también que el cambio de temperatura más elevado en los últimos 400 años sucedió en 1934, no en 1998. (Base de datos de temperaturas globales por cortesía del Dr. Craig Loehle y de la Universidad de Alabama en Huntsville).
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Siguiendo la misma línea de evaluación de las bases de datos, tracé los datos contenidos en la segunda reconstrucción de la IST de la Dra. Judith Lean y obtuve las anomalías de la IST. Comparé las anomalías de la IST con las anomalías de las temperaturas troposféricas trazadas desde las bases de datos del Dr. Craig Loehle y la Universidad de Alabama en Huntsville. Los resultados son bastante interesantes porque los datos de la segunda base de datos del Dra. Lean fue calibrada sin considerar los dominios de investigación externos. La calibración fue hecha tomando solamente en cuenta el número de manchas solares, sin considerar los otros dominios que la Dra. Judith Lean y colaboradores habían considerado para su primera reconstrucción del la IST.
Las anomalías de la IS fueron calculadas considerando una IST estándar de 1360.5 W/m^2. El gráfico No. 3 demuestra que el Sol es el conductor de las temperaturas globales de 1700 DC a la fecha:
Gráfico No. 3- La línea roja designa la VTA y la línea azul para las anomalías de la IS. La línea roja punteada designa la tendencia polinómica de 6to grado de las anomalías de la IS y la línea azul punteada para la tendencia polinómica de la 6to grado de la variación de la temperatura. Una vez más, se observa claramente una correlación estrecha entre las anomalías de la IS y las variaciones de la temperatura. Para el período a partir de 1985 a 2000, las anomalías de la IS declinaron y la VTA también declinó. (Base de datos de IST por cortesía de la Dra. Judith Lean. Base de datos de las temperaturas globales por cortesía del Dr. Craig Loehle y la Universidad de Alabama en Huntsville).
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En el siguiente gráfico consideré solamente el período de 1900 a 2007 DC, que es el período que ha recibido las opiniones más discrepantes sobre la correlación plausible entre la irradiación solar y la variabilidad de la temperatura troposférica global. En este gráfico, podemos notar que existe una estrecha analogía y que no hay mucha diferencia entre las dos tendencias polinómicas. Es posible decir que la diferencia es solamente de 0.24, y en algunos casos de 0.02, lo cual significa que el clima de la tierra es extremadamente sensible a las desviaciones de la intensidad de la radiación solar:
Gráfico No. 4- La línea roja denota la variación de la temperatura y la línea azul a las anomalías de la irradiación solar. La línea roja punteada denota la tendencia logarítmica de las anomalías de la temperatura y la línea azul punteada denota la tendencia logarítmica de las anomalías de la irradiación solar. La correlación entre las anomalías de la irradiación solar y las variaciones de la temperatura troposférica se confirma en este gráfico. Para el período a partir de 1985 a 2007 DC, las anomalías de la IS han declinado y las variaciones de la temperatura troposférica también han declinado. (Base de datos de IST por cortesía de la Dra. Judith Lean. Base de datos de las temperaturas globales por cortesía del Dr. Craig Loehle y la Universidad de Alabama en Huntsville).
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Algunos autores han calibrado las bases de datos sobre el número de manchas solares; por ejemplo, la Dra. Dora Preminger. El siguiente diagrama es una comparación entre las anomalías de la IS calculadas a partir de la reconstrucción de la Dra. Preminger y las desviaciones de la temperatura troposférica estándar (DTTest) para el período 1875-2007 DC.
En el siguiente gráfico incluí la tendencia polinómica de sexto grado para ambas bases de datos, es decir, para las anomalías de la irradiación solar y la desviación de la temperatura troposférica:
Gráfico No. 5- La línea roja indica la VTA y la línea azul denota las anomalías de la IS. La línea roja punteada denota la tendencia polinómica de la VTA y la línea azul punteada a la tendencia polinómica de las anomalías de la IS. La correlación entre las anomalías de la IS y la VTA se confirma en este gráfico. Para el período a partir de 1875 a 2007 DC, las anomalías del IS han declinado y las variaciones de la VTA también han declinado. (Base de datos de la IST de la Dra. Dora Preminger por cortesía del Dr. Leif Svalgaard. Base de datos de temperaturas globales por cortesía de la Universidad de Alabama en Huntsville).
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Podemos notar en este gráfico, trazado a partir de la base de datos calibrada de la Dra. Preminger sobre la IST y de la variación calibrada de la UAH sobre la temperatura troposférica, que el clima en la Tierra depende directamente de la intensidad de la irradiación solar.
Evaluación
1. La reconstrucción hecha por la Dra. Judith Lean sobre la intensidad de la irradiación solar a partir de las manchas solares y de otros dominios (background) coincide con la reconstrucción de la variación de la temperatura atmosférica del Dr. Moeberg et al.
2. La reconstrucción hecha por la Dra. Judith Lean que incluye al número de manchas solares y otros dominios, coincide con la reconstrucción de la variación de la temperatura atmosférica hecha por el Dr. Craig Loehle (la cual excluye los datos de los anillos de árboles y está basada en otros dominios de información, como isótopos, diatomeas, foraminíferos, etc.) y la base de datos de las anomalías de la temperatura publicadas por NSSTC en UAH (totalmente instrumental).
3. El gráfico sobre las anomalías de la irradiación solar calculada sobre la base de datos de la reconstrucción de la intensidad de la irradiación solar de la Dra. Judith Lean coincide con la reconstrucción de la variación de la temperatura atmosférica hecha por el Dr. Craig Loehle y la bitácora publicada por la NSSTC de la Universidad de Alabama en Huntsville.
4. El gráfico de las anomalías de la irradiación solar calculada sobre la base de datos de la Dra. Judith Lean a partir únicamente del número de manchas solares coincide con la reconstrucción de la variación de la temperatura atmosférica hecha por el Dr. Craig Loehle y la bitácora publicada por el NSSTC de la Universidad de Alabama en Huntsville.
5. El gráfico de las anomalías de la irradiación solar calculada sobre la base de datos de la Dra. Dora Preminger y colaboradores coincide con la reconstrucción de la variación de la temperatura global hecha por el Dr. Christy del NSSTC de la Universidad de Alabama en Hunstville.
Conclusión
La correspondencia entre las condiciones de la troposfera y la intensidad de la radiación solar ha sido aclarada por Baranyi and Ludmány del Heliophysical Observatory Debrecen en Hungría. Por su parte, Fredrik Boberg y Henrik Lundstedt del Lund Observatory en Lund, Suiza, demostraron que las Eyecciones Masivas Coronales (EMC) producen tormentas magnéticas no recurrentes. Con base en investigaciones previas, A. M. Selvam, S. Fadnavis, S. U. Athale and M. I. R. Tinmaker del Indian Institute of Tropical Meteorology en Pune, India, descubrieron en 1998 que las fluctuaciones en la presión de la troposfera mantienen el mismo patrón de las fluctuaciones del Campo Geomagnético (CGM), el cual es influenciado directamente por el Campo Magnético Interplanetario (CMI) dependiente de la actividad solar. Los vientos dominantes (alisios) son afectados por las fluctuaciones en la presión atmosférica y el campo gravitacional. Esta es la explicación más plausible hasta el momento sobre la correlación entre la Irradiación Solar y el Clima Terrestre.
Esta evaluación parcial demuestra la existencia de una respuesta sensible del clima de la Tierra a los cambios de intensidad en la irradiación solar. Las reconstrucciones de los 108 años pasados sobre la irradiación solar total de la Dra. Judith Lean publicadas en 2001 y en 2004 coinciden con la gráfica de la variación de la temperatura atmosférica del Dr. Moeberg, con la reconstrucción del Dr. Loehle y con la reconstrucción de la NSSTC en la UAH. De igual manera, las desviaciones obtenidas a partir de la base de datos calibrada del Dr. Leif Svalgaard sobre la irradiación solar total coincide con los cambios en la temperatura troposférica a partir de 1978. Consecuentemente, esta evaluación proporciona suficiente evidencia en apoyo de la actividad solar como el conductor principal de la temperatura atmosférica y del clima global de la tierra.
Sin embargo, las variaciones de la irradiación solar obtenidas de estas bases de datos no son adecuadas para explicar los cambios climáticos repentinos que han ocurrido regularmente durante los pasados 11500 años. Mi evaluación demuestra que las transiciones de la irradiación solar están correlacionadas con el clima de la Tierra, pero solamente es aplicable a períodos de tiempo cortos.
Está claro que hay mecanismos internos que implican cambios en las corrientes oceánicas que causan transiciones climáticas abruptas que no están relacionadas con las actividades humanas ni con la irradiación solar. Los expedientes geológicos de hace unos pocos millones de años confirman numerosas transiciones repentinas que recapitulan cambios climáticos a largo plazo. Esto último significa que los cambios climáticos a largo plazo ocurren mediante cambios repentinos más que mediante variaciones graduales. Por ejemplo, después de un aumento repentino, la temperatura troposférica está ahora disminuyendo. Por tanto, concluyo que el calentamiento repentino del siglo pasado es uno de esos cambios repentinos que tal vez conduzcan a la Tierra hacia un cambio del clima más prolongado.
REFERENCIAS
1. Lean, J. 2004. Solar Irradiance Reconstruction. IGBP PAGES/World Data Center for Paleoclimatology Data Contribution Series # 2004-035. NOAA/NGDC Paleoclimatology Program, Boulder CO, USA.
2. Loehle, C. 2007. A 2000-Year Global Temperature Reconstruction Based on Non-treering Proxies. Energy & Environment 18(7-8): 1049-1058.
3. Monthly reports of temperature from the National Space Science and Technology Center (NSSTC) of the University of Alabama in Huntsville.
4. Preminger, D. G., and S. R. Walton. 2005. A New Model of Total Solar Irradiance Based on Sunspot Areas. Geophys. Res. Lett., 32, L14109, doi:10.1029/2005GL022839.
5. Kerr, Richard A. GLOBAL WARMING: Mother Nature Cools the Greenhouse, but Hotter Times Still Lie Ahead. Science 2 May 2008: Vol. 320. No. 5876; p. 595. DOI: 10.1126/science.320.5876.595.
6. Keenlyside, N. S., Latif, M., Jungclaus, J., Kornblueh, L. and Roeckner, E. Advancing Decadal-Scale Climate Prediction in the North Atlantic Sector. Nature 453, 84-88 (1 May 2008) | doi:10.1038/nature06921; Received 25 June 2007; Accepted 14 March 2008; Corrected on 8 May 2008.
8. Fredrik Boberg and Henrik Lundstedt. Coronal Mass Ejections Detected in Solar Mean Magnetic Field. Gephysical Research Letters; Vol. No. 27, No. 19, Pages 3141-3143, October 1, 2000.
9. T. Baranyi and A. Ludmány. Geoeffective Factors of Solar Plasma Streams. Heliophysical Observatory Debrecen. May 2, 2003.
10. A. M. Selvam, S. Fadnavis, S. U. Athale and M. I. R. Tinmaker. Enhancement in Surface Atmospheric Pressure Variability Associated with a Major Geomagnetic Storm. arXiv:chao-dyn/9807008v1. 3 Jul 1998.
11. Svalgaard, Leif. 2008. Reconstruction of Total Solar Irradiance. Research Analysis. Last reading on May 12, 2008.
