El sol y el cambio climático. Un ejercicio práctico

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Nos dicen que el sol no es responsable del cambio climático y sin embargo un sencillo ejercicio práctico demuestra que el sol ha sido responsable del cambio climático en el pasado. Es razonable esperar que el sol haya contribuido de forma importante al calentamiento observado en las últimas décadas.

1. Antecedentes

Los defensores de las emisiones de CO₂ como causa única del calentamiento global nos dicen que el sol no puede ser responsable. El problema es que nadie sabe realmente como afecta la variabilidad solar al clima y no se puede negar que algo que no se conoce tenga efecto. Por ejemplo la irradiación solar solo cambia en un 0,1 % a lo largo del ciclo de manchas solares de 11 años, y el efecto que ello tiene sobre la temperatura es pequeño, 0,15-0,2 °C como mucho. Pero ello supone asumir que el cambio de irradiación es el modo principal en que la variabilidad solar afecta al clima y no tiene por qué ser así. La cantidad de energía solar que llegaba a la Tierra durante el último máximo glaciar hace 20.000 años y en el presente es esencialmente la misma, y sin embargo en el primer caso Europa y Norteamérica estaban cubiertas en gran parte de una gruesa capa de hielo, y ahora el hielo se ha retirado hasta Groenlandia y unos pocos glaciares, que a algunos les preocupa que se reduzcan (a mí me preocuparía que crecieran). La diferencia estriba únicamente en lo que el planeta hace con ese energía procedente del sol, del tiempo que tarda en devolverla al espacio y de la manera en que lo hace. De la misma forma la Tierra reacciona a los cambios de irradiación del sol (variabilidad solar) en formas cuyo efecto sobre el clima no somos capaces de determinar todavía. Por ejemplo cuando el sol aumenta su actividad la cantidad de ozono sobre los trópicos puede aumentar del orden de un 5 %, lo cual es 50 veces lo que varía la irradiación total.

Fig. 1. Desviaciones del ozono total desestacionalizado y promediado por área de 5 bases de datos para la banda latutudinal 25°S-25°N. El flujo solar a 10,7 cm se muestra como indicador de la variabilidad solar. Fuente: Chipperfield et al., 2007. "Global ozone: Past and present".

El ozono en la estratosfera se calienta produciendo importantes variaciones de temperatura y alterando la circulación estratosférica, cuyos efectos sobre el clima tampoco conocemos bien.

Cuando la actividad solar aumenta la atmósfera se expande y su densidad a alta altitud aumenta (10 veces a 400 km) frenando a los satélites y acortando su vida operativa, pero además ello hace que la Tierra gire más despacio cambiando la circulación atmosférica de más meridional a más zonal lo que tiene importantes repercusiones sobre el clima que no somos capaces de determinar. Lo que sí sabemos desde los años 70 es que la velocidad de giro de la Tierra, medida mediante la longitud del día (LoD) correlaciona con los cambios de temperatura de la Tierra (Lambeck & Cazenave, 1976. "Long term variations in the length of day and climatic change"), aunque si le preguntáis sobre ello a un climatólogo no sabrá de qué le habláis. El clima es una de las cosas más complicadas que se pueden estudiar y sabemos muy poco, pero ellos prefieren dar respuestas simples aunque no sean ciertas, como que el cambio climático (que lleva sucediendo miles de millones de años) se debe al CO₂ y concretamente al que emitimos nosotros, y que el sol no puede ser.

Fig. 2. Anticorrelación entre la rotación de la Tierra y la temperatura de la superficie del mar. Línea negra, valores anuales de la temperatura de la superficie marina global eliminando la tendencia a largo plazo, obtenidos de HadSST3. Línea roja, invertida, valores anuales de la variación de la longitud del día, ∆LOD, eliminando la tendencia a largo plazo. Fuente: Mazzarella (2013). "Time-integrated North Atlantic Oscillation as a proxy for climatic change".

En general los científicos cuando saben muy poco de algo no lo admiten y rechazan cualquier explicación alternativa por mucha evidencia que la apoye si no tiene un mecanismo que lo explique, porque eso les obliga a confesar que no entienden como funciona en lo que se supone que son expertos. Eso es lo que le ocurrió a Alfred Wegener, un meteorólogo y explorador polar alemán que en 1912 desarrolló la teoría de la deriva continental. Partía de la evidencia geográfica de que los continentes encajan bien unos en otros, particularmente al nivel de las plataformas continentales y reunió una gran cantidad de evidencia de campos muy diversos. Encontró no solo tipos de rocas sino formaciones montañosas que se continuaban de un continente a otro cuando estos se alineaban, como el Cinturón del Pliegue Caledonio que va desde Canadá a Irlanda, Escocia, Groenlandia y la Península Escandinava, formado en el Ordovícico, También encajaban los cratones (afloramientos de rocas antiguas) de África y Sudamérica. Los depósitos glaciales de la glaciación del Permo-Carbonífero solo tienen sentido si la India se encontraba en el Hemisferio Sur próxima a la Antártida, Australia, África y Sudamérica. También la localización de multitud de fósiles como Glossopteris solo pueden explicarse si los continentes estaban unidos, porque no podrían haber saltado entre continentes separados. ¿Cómo es posible que con toda esta evidencia y mucha más la teoría de Wegener fuera casi universalmente rechazada? Parte del problema era que Wegener no era geólogo y ya sabéis, hace falta tener el título adecuado, pero para tenerlo te educan en el dogma imperante. Los expertos llevan mal que alguien de fuera les corrija de forma tan rotunda sus creencias. La otra parte es que a Wegener no se le ocurrió el mecanismo que explicara como se movían los continentes, como si la falta de un mecanismo invalidara una teoría tan apoyada por la evidencia. Wegener murió en una expedición a Groenlandia en 1930 sin que su teoría hubiera sido aceptada, lo que permitió a los geólogos "reinventarla" en 1960 con la tectónica de placas y llevarse el Nobel. Para que os fiéis del consenso de los científicos. Todos los descubrimientos inesperados de la historia se han hecho en contra del consenso científico imperante. La ciencia no se hace por consenso.

Fig. 3. La evidencia de la teoría de la deriva continental era extraordinariamente sólida. a) Las plataformas continentales encajan como piezas de un puzle. Dibujo del propio Wegener. b) Las formaciones geológicas se continúan de un continente a otro cuando están encajados. Cinturón del pliegue caledonio. c) La distribución de fósiles de animales y plantas de hace 335-175 millones de años solo se puede explicar si los continentes estaban unidos. d) Los cratones o afloramientos de rocas muy antiguas también se continúan. e) La distribución de los depósitos glaciales de la glaciación del Paleozoico Tardío (Karoo), solo puede explicarse si los continentes tenían una disposición muy distinta y la India se encontraba en el Hemisferio Sur. La pregunta es cómo el consenso de los científicos pudo rechazar durante 50 años una teoría que tenía tanta evidencia. La respuesta nos la dan los climatólogos, ignorando la evidencia que no apoya la teoría dominante.

En el caso de la actividad solar el meticuloso trabajo de cientos de científicos a lo largo de décadas para establecer el reloj que permite la datación por carbono-14 (14C) ha permitido reconstruir la actividad del sol a lo largo del Holoceno. Los rayos cósmicos, al impactar sobre el nitrógeno de la atmósfera lo transforman en 14C que se oxida a CO₂ que es incorporado por los árboles por fotosíntesis y queda fijado a sus anillos de crecimiento. Cuando el árbol muere sus átomos de 14C siguen decayendo a 14N con una vida media de 5.700 años. Los científicos han reconstruido la relación 14C/12C de los anillos de árboles preservados durante miles de años solapándolos y ensamblandolos hasta construir un patrón. Si un arqueólogo quiere datar una muestra orgánica antigua solo tiene que determinar la relación 14C/12C y el patrón le da una fecha aproximada. Pero ese patrón presenta irregularidades porque la cantidad de rayos cósmicos que caen sobre la Tierra no es constante. Cuando el sol está muy poco activo el campo magnético que rodea el Sistema Solar se debilita y desvía menos rayos cósmicos produciéndose más 14C, lo que aparece en el patrón como una desviación temporal; el tiempo pasa más despacio en el reloj de 14C que en el reloj del tiempo. También las variaciones del campo magnético de la Tierra o de la cantidad de CO₂ afectan a la medida, pero son fáciles de corregir, en el segundo caso para los últimos 12.000 años. El análisis de estas desviaciones iniciado por Hessel deVries a finales de los años 50, permitió demostrar la existencia de variaciones seculares o ciclos de largo periodo en la actividad del sol. También se observó que una época de muy baja actividad solar, el Gran Mínimo de Maunder, coincidía con un periodo particularmente frío de la Pequeña Edad de Hielo. Estos ciclos se llevan estudiando más de 50 años pero a día de hoy nadie ha conseguido establecer un mecanismo de cómo se generan, como le pasó a Wegener. Hay hipótesis planetarias pero no se ha propuesto un mecanismo físico convincente. Los astrofísicos han desarrollado un modelo de cómo funcionan las estrellas, pero en su modelo las estrellas no pueden tener memoria a largo plazo por lo que no pueden sostener ciclos de larga duración y, al igual que le pasó a Wegener con los geólogos, rechazan la existencia de unos ciclos que no pueden explicar a pesar de la clara evidencia de que existen. Pero en ciencia si hay desacuerdo entre los modelos y la evidencia, al final ésta gana siempre.

Algunos paleoclimatólogos juran por sus muertos que estos ciclos solares tienen un gran efecto sobre el clima porque al analizar algunos indicadores climáticos del pasado encajan sorprendentemente bien con los ciclos de actividad solar. Por ejemplo Rohling et al., 2002 en su artículo que estudia las interacciones entre la atmósfera y el océano durante el Holoceno titulado "Holocene atmosphere-ocean interactions: records from Greenland and the Aegean Sea", encuentran un efecto tan grande de los ciclos solares seculares que concluyen:
"En vista de estos hallazgos, pedimos una evaluación multidisciplinaria en profundidad del potencial para la modulación solar del clima en escalas centenarias".

Pero nadie hace caso a los paleoclimatólogos, y ellos no se atreven a enfrentarse a la poderosa maquinaria de triturar carreras de escépticos climáticos dando publicidad a las consecuencias de sus hallazgos, así que se limitan a describir lo que ven en artículos que solo leen otros paleoclimatólogos y algún zumbado como yo. Los alarmistas del IPCC seleccionan cuidadosamente lo que apoya su causa e ignoran olímpicamente todo lo que la contradice. No es muy científico.

La ciencia no se trata de creer, de eso va la religión, sino de comprobar por uno mismo la realidad de las cosas. Por eso os voy a mostrar el efecto de los ciclos solares sobre el clima de forma que vosotros mismos podáis comprobarlo si queréis hacerlo. La realidad es que los cambios en el sol tienen un efecto desproporcionado sobre el clima. Esa es la conclusión ineludible de comprobar uno mismo los datos y es una de las razones que me llevaron a ser un escéptico climático. Nos cuentan solo lo que les interesa y se esfuerzan por acallar a todo el que quiere contar otra cosa, y eso es evidencia clara de que el engaño es intencionado. En ciencia no hay necesidad de acallar a nadie con descalificaciones como negacionista a no ser que uno tenga algo que perder.

Con un par de horas de tiempo, un conocimiento de matemáticas de bachillerato, el programa Excel y conexión a internet, cualquiera puede comprobar por sí mismo el efecto de la variabilidad solar sobre el clima y decidir por sí mismo si lo que nos cuentan de que el calentamiento no puede ser debido al sol es cierto o no. En eso consiste la ciencia.

2. El ciclo solar de 980 años (ciclo de Eddy)

Empezamos con la variabilidad solar durante el Holoceno. Hay muchas reconstrucciones pero no todas son igualmente buenas. Elegimos la de Steinhilber et al., 2012 (SAB2012 a partir de ahora). Puede no ser la mejor, pero es bastante buena y utiliza 14C y 10Be. Estos isótopos siguen distintas vías. El 14C como hemos visto termina como CO₂ y es respirado por los árboles terminando en sus anillos. El 10Be es depositado en el hielo del casquete de Groenlandia. Puesto que los dos isótopos tienen una dependencia climática diferente, el efecto del clima sobre la reconstrucción se minimiza.

El artículo se puede conseguir aquí:
http://www.pnas.org/content/109/16/5967
Y los datos se pueden conseguir aquí:
ftp://ftp.ncdc.noaa.gov/pub/data/paleo/climate_forcing/solar_variability/steinhilber2012.txt

Podemos elegir modulación solar phi (MV) o irradiación solar total TSI (W/m^2). Da lo mismo para nuestro propósito. Elijamos Phi (columna 4). Una gráfica de estos datos (podéis hacerla) es:

Fig. 4. Reconstrucción de la actividad solar por Steinhilber et al., 2012 para los últimos 9.400 años a partir de datos de isótopos cosmogénicos.

Las fechas están en años AP (antes del presente, 1950). El presente se estableció en 1950 porque los valores posteriores al 0 AP (negativos) muestran contaminación de las pruebas de bombas nucleares atmosféricas y son más altos de lo que debieran. El último valle por debajo de -100 MV es el Mínimo de Maunder.

Ahora deberíamos realizar un análisis de frecuencias sobre los datos, pero no necesitamos hacerlo. SAB2012 ya proporciona un periodograma de Lomb normalizado como la figura S16 en los datos suplementarios que se pueden obtener aquí:
http://www.pnas.org/content/pnas/suppl/2012/04/02/1118965109.DCSupplemental/Appendix.pdf

Fig. 5. Periodograma de Lomb normalizado de Steinhilber et al., 2012 para la irradiación solar total (a) y para el registro climático del monzón asiático (δ18O) procedente de la cueva Dongge, en China (b). La línea horizontal marca el nivel del 95 % de significación.

El análisis de frecuencia de SAB2012 proporciona dos periodicidades solares muy claras por encima del ruido. Una periodicidad de unos 210 años y otra de unos 980 años. Ambas corresponden a ciclos solares conocidos desde hace décadas. La periodicidad de 980 años, o ciclo solar milenario, fue bautizada como el ciclo solar de Eddy por Abreu et al. en 2010 "Past and future solar activity from cosmogenic radionuclides". SAB2012 también notan que esta periodicidad aparece en los análisis de frecuencia del monzón asiático (figura 5b).

Vamos a construir una función sinusoidal de periodo 980 años con la fórmula y = seno 2π/980 (x) o su equivalente en Excel = SIN((2*PI()/980)*x).

Fig. 6. Función sinusoidal de periodo 980 años.

Ahora necesitamos averiguar el desplazamiento de fase, o distancia horizontal que la función necesita moverse para coincidir con el registro de actividad solar. Es fácil ver que los grandes mínimos solares que están produciendo la periodicidad de 980 años son los marcados con flechas en la figura 7, así que no es necesario recurrir a un ajuste matemático. Este ajuste aproximado requiere desplazar la función 500 años. Es decir el año 500 (x = 500) de la función sinusoidal corresponde al 9.389 AP de la actividad solar, primero de la serie.

Fig. 7. Ajuste de la reconstrucción de la actividad solar y su periodicidad de 980 años.

Que no os preocupe que los valles no coincidan exactamente, que haya otros muchos valles, y que en algunas oscilaciones la actividad no muestre variaciones apreciables. Debéis recordar que los ciclos de actividad solar, como el ciclo de 11 años, son cuasi-ciclos que muestran una alta variabilidad en su periodo y en su amplitud. Algunos ciclos solares de manchas duran 9 años y otros 14, algunos tienen mucha actividad y otros muy poca y no por eso nadie duda de su existencia, porque ya llevamos contabilizados 24 ciclos solares de manchas y estamos aprendiendo a predecir como será el siguiente.

Una de las características de la ciencia es que debe hacer predicciones testables sobre datos desconocidos, bien porque son del futuro o bien porque aún no se han obtenido. Para comprobar si el ciclo que hemos obtenido analizando 9.400 años del Holoceno se cumple para los 2.300 años adicionales que tiene en su inicio y que SAB2012 no analizaron, utilizamos otra reconstrucción de actividad solar en el Holoceno, la de Vieira et al. 2011 "Evolution of the solar irradiance during the Holocene" que analiza 11.700 años. A pesar de no haber sido incluidos en el análisis de frecuencias de la figura 5, la prolongación de la onda sinusoidal (figura 8 onda negra) identifica dos nuevos grandes mínimos solares perfectamente alineados con el ciclo de Eddy (figura 8 flechas).

Fig. 8. Reconstrucción de la actividad solar durante el Holoceno de Vieira et al., 2011, y la periodicidad de 980 años. Las flechas indican dos grandes mínimos solares no incluidos en el análisis de frecuencias pero que claramente pertenecen al mismo ciclo. Nótese que el tiempo está en años antes y después de Cristo.

Ahora que tenemos el ciclo solar de 980 años de Eddy correctamente identificado es hora de pasar a los datos climáticos para ver si la actividad solar afecta al clima.

3. El ciclo de icebergs de Bond

Gerard Bond revolucionó el campo de la paleoclimatólogía cuando analizó la geología de los núcleos extraídos de los fondos marinos del Atlántico Norte entre Canadá e Irlanda. Los icebergs que se producen en Islandia, Groenlandia y el Norte de Canadá flotan hacia el sur por la costa de Canadá hasta que se topan con el ramal norte de la corriente cálida del Golfo que los impulsa hacia Irlanda al tiempo que los funde. Estos icebergs se forman en glaciares donde el hielo erosiona fragmentos de roca que se incorporan al iceberg y que al fundirse van a parar al fondo oceánico, y van siendo cubiertos por sedimentos. El tipo de material indica el origen de los icebergs, como el cristal volcánico de Islandia, los granos teñidos de hematita de Groenlandia o el carbonato detrítico de la Bahía de Hudson. Bond relacionó la abundancia de estos materiales en los núcleos con periodos de mayor producción de icebergs, es decir periodos fríos, e identificó una serie de periodos fríos durante el Holoceno, que han recibido el nombre de eventos Bond. Su artículo Bond et al., 2001 "Persistent solar influence on North Atlantic climate during the Holocene", es uno de los artículos más citados en paleoclimatología, con más de 3.000 citaciones en Google Scholar.

La serie de Bond es uno de los mejores registros de periodos fríos del Holoceno y reproduce periodos climáticos del Holoceno bien conocidos como el evento de 8,2 ka (kilo años, hace 8.250 años), el Periodo Cálido Romano, el Periodo Cálido Medieval y la Pequeña Edad de Hielo. Los datos están disponibles aquí:
ftp://ftp.ncdc.noaa.gov/pub/data/paleo/contributions_by_author/bond2001/bond2001.txt
Estamos interesados en las columnas 9-10 de la Fig 2 "g":
“1. Figure 2, “a,b,e,e,d,g” Columns 9-10: Age model and stack (“ocean stacked” record) of % HSG from MC52, V29191, MC21, and GGC22 cores [Figure 2, 7th panel]”.
Esta pila de datos promedia diferentes indicadores de cuatro núcleos y es lo que todos usan. El modelo de edad indica la determinación que hicieron de la edad de las distintas partes del núcleo. Como veremos tiene un pequeño error.

Vamos a ponerla en un gráfico con el ciclo solar de 980 años. Representamos los datos de Bond con el eje Y invertido para que los periodos de alta actividad de icebergs coincidan con los periodos de baja actividad solar.

Fig. 9. La reconstrucción de actividad de icebergs en el Atlántico Norte de Bond et al., 2001 (invertida) y la periodicidad de 980 años en actividad solar muestran una correspondencia excelente excepto por un desfase progresivo en la edad de la serie de Bond y un periodo de mal ajuste entre 4.100 y 1.800 AP.

Dada la excelente correspondencia, queda claro que hay un desfase en la datación conforme los datos se vuelven más viejos. Es pequeño, de unos 200 años en 11.600 años (un 1,7 %), y claramente corresponde a un modelo de edad incorrecto en la serie de Bond, puesto que los datos de radiocarbono están datados al año mediante los anillos de los árboles.

Así que la correspondencia es excelente excepto durante el periodo 4.100-1.800 AP. ¿Qué pasó entonces? Para clarificar este asunto debemos mirar a la potencia del ciclo de Eddy a lo largo del tiempo. Para ello necesitamos un análisis de frecuencia bidimensional conocido como espectro de ondículas (wavelet spectrum), que nos dice donde está presente con más fuerza cada periodicidad a lo largo del tiempo mediante un código de colores. Steinhilber & Beer, 2013 "Prediction of solar activity for the next 500 years" proporcionan uno en su figura 1, que puede encontrarse en:
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/jgra.50210
Seleccionamos en esa figura la periodicidad de 980 años que estamos analizando e ignoramos todo lo demás.

Fig. 10. Espectro de ondículas de la actividad solar de los últimos 9.400 años según Steinhilber & Beer 2013. El recuadro de línea gruesa (añadido) corresponde a la potencia que tiene la periodicidad de 980 años a lo largo del tiempo, es decir a lo que contribuye a que el pico de esa periodicidad de una señal tan fuerte en los análisis de frecuencia.

Como podemos ver la periodicidad de 980 años se mantuvo fuerte (colores rojos y naranjas) hasta el 4.100 AP y fue débil (colores amarillos, verdes y azules) entre el 4.100 y el 1.800 AP, para volver después con fuerza hasta nuestros días. Esto en realidad constituye un fuerte apoyo a la hipótesis. Si la potencia del ciclo solar decayera (la periodicidad desaparece) y la periodicidad climática se mantuviera, una no podría ser causa de la otra. Al desaparecer la periodicidad durante ese periodo en la serie climática y en la serie de actividad solar simultáneamente, queda claro que una es causa de la otra.

4. El monzón asiático

Para el siguiente análisis climático nos vamos al otro lado del mundo. El oxígeno tiene un isótopo estable más pesado con dos neutrones extra que es poco abundante, el 18O. Cuando una molécula de agua contiene 18O se hace más pesada y requiere más energía para pasar a vapor y libera más energía al pasar de nuevo a líquido. Tiende por tanto a estar en la fase líquida y debido a ello durante las lluvias torrenciales del monzón las nubes pierden su 18O más rápidamente cuanto más llueve. Si el monzón es fuerte el agua que cae lejos del mar contiene menos 18O que si es débil. Ese agua se filtra y entra en cavernas donde disuelve carbonato cálcico y gotea sobre el suelo formando estalagmitas, denominadas espeleotemas. El paso del monzón queda registrado en anillos de crecimiento de las estalagmitas donde el 18O ha pasado a formar parte del carbonato cálcico y los científicos obtienen secciones de estalagmita y determinan la relación 18O/16O en cada anillo y su variación entre anillos, lo que se denomina δ18O (la delta indica variación). La datación no se puede hacer utilizando 14C por lo que utilizan el isótopo 230 del Torio, 230Th.

Para nuestro segundo análisis climático vamos a usar los datos de la variación de 18O en el espeleotema obtenido de la estalagmita DA de la cueva Dongge en el sur de China. La referencia científica para ello es Wang et al., 2005 "The Holocene Asian Monsoon: Links to solar changes and North Atlantic climate" (WCE2005).

Es un artículo altamente citado, con más de 2.100 citaciones en Google Scholar. Para que os hagáis una idea solo el 0,026 % de los artículos alcanza las mil citaciones, y es aún más difícil en paleoclimatología que es una disciplina pequeña. No es precisamente ciencia marginal con lo que estamos tratando en este ejercicio práctico.
Los datos para la estalagmita DA pueden encontrarse aquí:
https://www1.ncdc.noaa.gov/pub/data/paleo/speleothem/china/dongge2005.txt
Un gráfico de estos datos con ambos ejes invertidos por conveniencia se muestra en la figura 11.

Fig. 11. Datos de δ18O para la estalagmita DA de la cueva Dongge de Wang et al., 2005.

Por si no lo recordáis el análisis de frecuencia para estos datos fue realizado por SAB2012 y está en la figura 5. Los datos muestran una periodicidad altamente significativa de 980 años.

El monzón está causado por la diferencia de temperatura entre el mar y la tierra y por tanto es dependiente de las variaciones estacionales en el ángulo de incidencia de la irradiación solar que determinan la posición a lo largo del año de la zona de convergencia intertropical. Los datos de δ18O de la estalagmita DA muestran una tendencia sinusoidal de largo plazo que está causada por los lentos cambios orbitales en insolación debidos a la precesión de la Tierra. Esta tendencia a largo plazo interfiere a la hora de hacer nuestros cálculos por lo que hay que eliminarla (detrending). WCE2005 utilizan análisis de espectro singular para ello, pero nosotros vamos a utilizar un método más sencillo, la herramienta de línea de tendencia de Excel que nos da una fórmula de un polinomio de tercer grado que se ajusta a los datos y que en este caso es:
y = 0.0000000000087*x^3 – 0.000000117*x^2 + 0.00022*x – 7.4517

Fig. 12. Ajuste polinómico a los datos de la estalagmita DA de la cueva Dongge.

Ahora simplemente sustraemos el polinomio de los datos y su nueva tendencia es plana.

Fig. 13. Datos sin tendencia de la estalagmita DA de la cueva Dongge.

En este punto WCE2005 comparan sus datos con el registro de variación del 14C (indicador de actividad solar) y señalan su alta correlación, particularmente para el periodo de 9-6 ka (ver la figura 2 en el artículo WCE2005). Pero nosotros queremos ir más allá y comprobar la periodicidad milenaria encontrada en los datos de la cueva Dongge para ver si coincide con las otras dos periodicidades milenarias, en actividad solar y en la actividad de icebergs del Atlántico Norte. Para ello necesitamos reducir el ruido de los datos, lo que hacemos simplemente calculando una media centrada de 75 puntos. Esto es equivalente a hallar una media de 150-225 años que no afecta a la variabilidad milenaria.

Fig. 14. Datos de la estalagmita DA de la cueva Dongge sin tendencia y promediados en 75 puntos.

Ahora es el momento de comparar todos los datos. He ajustado la amplitud de la función sinusoidal que representa la actividad solar utilizando una función extraída de la intensidad de color de la figura 10 para el periodo de 980 años (reconvirtiendo los colores del recuadro a la escala de potencia, según el patrón proporcionado). De esta manera se representa de forma más correcta la actividad variable del ciclo de 980 años a lo largo del tiempo (curva roja de la fig. 15), pero ello no es necesario para las conclusiones. Los datos de la serie Bond también han sido comprimidos en un 1,7 % en la escala temporal para corregir la evidente deriva en su modelo de edad, como hemos señalado en la figura 9.

Fig. 15. El ciclo milenario (Eddy, 980 años) de actividad solar (en rojo, sin escala). La actividad de icebergs en el Atlántico Norte (en azul, invertido, escala izquierda), y la intensidad del monzón asiático (en negro, escala derecha). Las flechas gruesas indican periodos cuando coinciden, dentro de la incertidumbre de datación, periodos de baja actividad solar, alta actividad de icebergs y monzones más débiles. La caja violeta señala el periodo cuando la actividad solar no mostró picos de frecuencia de 980 años. En ese tiempo también se perdió la sincronía entre la actividad de icebergs y la intensidad del monzón asiático. PCR, periodo cálido romano, PFAEM, periodo frío de la Alta Edad Media, PCM, periodo cálido medieval, PEH, Pequeña Edad de Hielo, CGM, calentamiento global moderno.

La correspondencia entre las tres series demuestra que durante la mayor parte del Holoceno los periodos de baja actividad solar han correspondido a periodos de alta formación de icebergs en el Atlántico Norte y monzones más débiles en Asia, y que dichos periodos muestran una periodicidad de aproximadamente mil años. Aunque la periodicidad se perdió durante un par de milenios, se ha recuperado en los últimos dos mil años y lo ha hecho manteniendo la fase que tenía antes de la interrupción.

La coincidencia entre el ciclo milenario de actividad solar y las variaciones milenarias en el clima no se limitan a los dos ejemplos analizados. Otros paleoclimatólogos las han encontrado en otros indicadores de otras partes del mundo, como Marchitto et al., 2010 "Dynamical response of the tropical Pacific Ocean to solar forcing during the early Holocene" en el Pacífico (ver su figura 4).

Se puede observar a partir de los datos que estamos muy cerca del pico milenario en actividad solar, que se debería alcanzar en torno al 2095, en unos 75 años. Sin embargo al estar tan cerca del máximo no hay que esperar que la actividad solar del siglo XXI sea muy superior a la del siglo XX.

5. Conclusiones

¿Qué hemos demostrado con este pequeño ejercicio?

  • Que hay una periodicidad de 980 años en los registros de isótopos cosmogénicos indicadores de la actividad solar. Dicha periodicidad es conocida como el ciclo de Eddy.
  • Que la periodicidad muestra una excelente correspondencia con el registro de actividad de icebergs en el Atlántico Norte conocido como la serie de Bond excepto en el periodo 4.100-1.800 AP.
  • Que la periodicidad también muestra una excelente correspondencia con el registro del monzón asiático en el Sur de China excepto en el periodo 4.100-1.800 AP.
  • Que el periodo de mal ajuste entre la actividad solar y el clima corresponde a un periodo cuando la actividad solar no muestra la periodicidad de 980 años, reforzando aún más la relación entre la actividad solar y el clima.
  • Que la periodicidad ha vuelto a estar activa en los últimos dos mil años manteniendo la fase.

La evidencia apoya que el Atlántico Norte y el Sur de China (al igual que otros lugares del planeta) muestran una periodicidad climática milenaria durante la mayor parte del Holoceno. Esta periodicidad correlaciona bien con la evidencia arqueológica e histórica de los últimos dos mil años a partir de la cual se puede inferir también una periodicidad climática milenaria manifestada en periodos de unos 500 años con climatología opuesta, marcados por sus iniciales en la figura 15. La reconstrucción de la actividad solar a partir de isótopos cosmogénicos muestra la misma periodicidad en fase con las periodicidades climáticas. La explicación más razonable es que pequeños cambios a largo plazo en la actividad solar de naturaleza periódica son responsables de los cambios climáticos observados. Que no sepamos qué causa la periodicidad o cómo responde el clima a los pequeños cambios a largo plazo en la actividad solar no es excusa para ignorar la evidencia, como diría Alfred Wegener.

Llevamos midiendo la actividad solar directamente a través de las manchas solares desde 1700 y durante ese tiempo la actividad solar a largo plazo ha venido creciendo. Si calculamos la media de manchas solares mensuales de los últimos 270 años, el periodo entre 1935 y 2005 destaca por constituir el periodo más largo del que tenemos registro en que la actividad solar ha estado por encima de la media. Este periodo ha sido denominado el Máximo Solar Moderno (Kobashi et al., 2015. "Modern solar maximum forced late twentieth century Greenland cooling"). Puesto que los registros de actividad solar basados en isótopos cosmogénicos muestran que la Pequeña Edad de Hielo fue un periodo con muy baja actividad solar, podemos afirmar que el siglo XX ha visto la mayor actividad solar en al menos 600 años.

Fig. 16. Existen registros de manchas solares anuales desde 1700, y mensuales desde 1749. La línea gris (escala derecha) son las manchas solares medias para cada mes entre 1750 y 2020. La línea negra es la media móvil de 70 años (840 meses, escala izquierda). La media de los 270 años es de 82 manchas mensuales. Entre 1935 y 2005 la media de manchas solares mensuales estuvo por encima de ese valor definiendo el periodo más largo desde que hay registros con actividad por encima de la media, lo que se ha llamado el Máximo Solar Moderno. Datos: SILSO.

Curiosamente, ante la coincidencia en el tiempo de la mayor actividad solar en 600 años y el periodo de mayor calentamiento en 600 años, los partidarios del CO₂ afirman que no tiene nada que ver. Su argumento es que desde 1980 la actividad solar ha estado descendiendo mientras que el mundo se ha seguido calentando. Tal argumento es simplista. Si la actividad está por encima de la media debe provocar calentamiento independientemente de que suba o baje, hasta que caiga por debajo de la media. Reducir el fuego bajo una cazuela no hace que se enfríe a no ser que se reduzca mucho, hace que se caliente más despacio. Pero es que además existen fuertes indicios de que las variaciones de actividad solar no producen su mayor efecto climático a través de los cambios de irradiación, sino a través de múltiples respuestas del sistema climático de la Tierra que según las investigaciones presentan diferentes inercias y retrasos.

La variación de la irradiación solar total tiene un efecto sobre la temperatura, con un retraso entre cero y dos años, de en torno a 0,2 °C para el ciclo solar de 11 años (Tung & Camp, 2008. "Solar cycle warming at the Earth’s surface in NCEP and ERA-40 data: A linear discriminant analysis"). El efecto estratosférico de la variabilidad de la radiación UV solar tiene una influencia sobre la oscilación térmica del Atlántico Norte que presenta un retraso de 2-4 años (Scaife et al., 2013. "A mechanism for lagged North Atlantic climate response to solar variability"). Kobashi y col. 2015 describen un retraso de 10-40 años en la temperatura de Groenlandia medida en los núcleos de hielo que atribuyen a la desaceleración de la circulación termohalina meridional del Atlántico y se correlaciona con los cambios en la curva de tensión del viento en el Atlántico Norte con un retraso de 38 años con respecto a la variabilidad solar. Varios estudios que correlacionan los cambios en el ancho del anillo de los árboles y la variabilidad solar documentan un retraso de 10-20 años (Eichler et al., 2009 "Temperature response in the Altai region lags solar forcing"; Breitenmoser et al., 2012 "Solar and volcanic fingerprints in tree-ring chronologies over the past 2000 years"; Anchukaitis et al., 2017 "Last millennium Northern Hemisphere summer temperatures from tree rings. Part II").

La existencia de retrasos múltiples significa que para que se sienta el efecto máximo de la variabilidad solar en el clima, hay un retraso de aproximadamente 20 años. El retraso se debe al reclutamiento de respuestas climáticas oceánicas y atmosféricas que cambian más lentamente.
Esto tiene dos importantes consecuencias que son la razón de que se minusvalore el efecto de los cambios solares sobre el clima:

  • Los cambios durante el ciclo de 11 años son demasiado rápidos para tener un gran impacto en el clima. La actividad se da la vuelta antes de que se produzca el efecto acumulado sobre el clima y los retrasos se solapan y se anulan.
  • La disminución general de la actividad solar desde 1980 se debe haber sentido en el clima sobre todo desde el año 2000 (el periodo 1998-2013 es conocido como La Pausa en el calentamiento), y la baja actividad solar de los ciclos 24 y 25 debería tener un efecto máximo sobre el clima a partir de 2030.

La consecuencia más importante para el presente es que estamos viviendo un período de varios siglos en el que cabría esperar que esta periodicidad milenaria de la actividad solar produjera calentamiento, y dicho calentamiento se ha producido. Incluso si las emisiones de CO₂ desde mediados del siglo XX han contribuido al calentamiento, las implicaciones y consecuencias del efecto antropogénico propuesto sobre el clima son radicalmente diferentes si un fuerte efecto solar cíclico es responsable de parte del calentamiento. De entrada el efecto sobre el clima de reducir las emisiones sería inapreciable.

La hipótesis solar hace predicciones muy claras que son contrarias a las predicciones de la hipótesis del CO₂. Independientemente de los cambios en los niveles y las emisiones de CO₂, el mundo no debería experimentar un calentamiento significativo durante el período 2000-2035, e incluso podría experimentar algo de enfriamiento. La pausa en el calentamiento entre 2003 y 2013 que los científicos no pudieron explicar encuentra fácil explicación dentro de la hipótesis solar. Si la predicción es correcta, podemos suponer que la contribución solar al clima es más fuerte que la contribución del CO₂ que emitimos. Tras 2035 la actividad solar debería aumentar y debería tener lugar algo más de calentamiento puesto que el ciclo milenario que hemos desvelado alcanza su cima en torno a 2095. No debería haber enfriamiento significativo antes del siglo XXII o XXIII.

  1. #23
    07/12/20 09:27
    Tremendo análisis Know.
    Sigo tus artículos desde hace tiempo, aunque todavía no me había suscrito a tu blog, que dicho sea de paso, es uno de mis blogs de referencia. En una época de aborregamiento general, tus conocimientos y análisis de tantas materias son un refugio para los que buscamos sentido común y un criterio independiente, que desafortunadamente, somos muy pocos. Muchas gracias por el esfuerzo que dedicas, que no es poco.
    Un saludo.
    Javier.
  2. #22
    07/11/20 04:16
    Ole y ole por el artículo. Muy bien documentado.

    La vanidad humana nos hace llegar a creer que podemos afectar más nosotros al clima que el propio sol. En los 70 tras el estancamiento los 20 años anteriores de la temperatura media mundial, que a pesar de ser la época de mayor industrialización y la más contaminante no había estado subiendo, hizo que algunos científicos hablaran de la Gran Glaciación (creo que hasta Carl Sagan lo dijo), con la desertificación del planeta la tierra era ahora menos oscura y ésta iba a absorber menos la energía del sol y esto provocaba enfriamiento...que viene el coco, uuhhh!

     
    media de temperatura global
    media de temperatura global
     
  3. en respuesta a Alsaen
    -
    #21
    17/08/20 22:33
    "¿Con petroleo de Brasil, Iran y Venezuela tenemos petroleo para 100 años?"
    ¿Qué les respondes?  ¿Fuentes de los datos? ¿Y si me dicen que solo eres un bloguero, que decirles?