La Fundación BBVA premia a los científicos que hallaron en el hielo el vínculo entre los gases de efecto invernadero y el calentamiento

El trabajo de Dorthe Dahl-Jensen (Universidad de Copenhague), Jean Jouzel y Valérie Masson-Delmotte (Laboratorio de Ciencias del Clima y del Medioambiente de París), y Jakob Schwander y Thomas Stocker (Universidad de Berna) ha demostrado que los registros procedentes de los depósitos de hielo más gruesos y antiguos de la Tierra “muestran que los cambios en las concentraciones atmosféricas de gases de efecto invernadero —como el dióxido de carbono y el metano— van acompañados de cambios sistemáticos en la temperatura del aire en todo el planeta”, ha señalado el jurado de la XVI edición del Premio.

“La nieve, a partir de la cual se forman los hielos polares, captura, a medida que se va acumulando, el aire que hay a su alrededor”, explica Miquel Canals, director de la Cátedra de Economía Azul Sostenible en la Universidad de Barcelona y miembro del jurado. “Este aire queda atrapado dentro de burbujas en el hielo. Y esas burbujas son como un libro sobre las condiciones atmosféricas a lo largo del tiempo, que hay que descifrar en términos de su composición y significado”.

De esta manera, los cinco investigadores premiados han podido reconstruir este valioso registro del clima de la Tierra conservado en los hielos polares. “Eso tiene un atractivo y una virtud especial”, señala Canals, “y es que nos permite enmarcar la situación actual del calentamiento global”.

En este sentido, el acta del jurado del Premio destaca cómo los galardonados han demostrado que “a lo largo de los últimos 800.000 años, las concentraciones de gases de efecto invernadero debidas a la variabilidad natural nunca habían alcanzado los niveles atmosféricos actuales”.

Su trabajo ha permitido “evidenciar que la actual concentración de gases de efecto invernadero se sale de escala. Por lo tanto, no hay precedentes y estamos viviendo un experimento cuyo resultado es una incógnita que amenaza al ser humano, no a la naturaleza, que siempre se ha adaptado”, añade Joan Grimalt Obrador, investigador en el Instituto de Diagnóstico Ambiental y Estudios del Agua (IDAEA) del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) que propuso la candidatura de Thomas Stocker para este galardón que concede anualmente la Fundación BBVA.

Testigos de hielo, una máquina del tiempo para entender el cambio climático

El análisis de los testigos de hielo –muestras cilíndricas que se obtienen mediante la perforación del sustrato a diferentes profundidades– ha sido trascendental para la ciencia del clima, ya que supuso la comprobación definitiva del vínculo entre los gases de efecto invernadero y la temperatura de la Tierra. Desde los años 1960 existían modelos climáticos basados en la física que mostraban que un aumento en la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera produciría un incremento de temperatura.

Sin embargo, para validar esta conclusión faltaban datos concretos sobre la composición de la atmósfera a lo largo de la historia. El análisis de Jean Jouzel de un testigo de hielo antártico procedente de la base de Vostok, publicado en ‘Nature’ en 1987, constituyó esa comprobación definitiva: “El vínculo entre los cambios en la concentración de gases invernadero y la temperatura se estableció realmente gracias al testigo de hielo de Vostok”, afirma el ganador del Premio Fronteras.

Una década después de la publicación de aquel artículo, Valérie Masson-Delmotte realizó un análisis similar con muestras de hielo procedentes de Groenlandia. Sus conclusiones coincidían con las que había obtenido Jouzel en el otro extremo del planeta.

“Los testigos de hielo son alucinantes como máquinas del tiempo. Lo sorprendente es que cada vez tenemos pruebas más sólidas que confirman la intuición de finales de los años 70 del siglo pasado”, destaca Masson-Delmotte. Además, estos registros permiten constatar hasta qué punto la actividad humana ha desbocado los niveles de gases invernadero en la atmósfera: “El registro de los testigos de hielo, junto con otras fuentes de información, muestra que la influencia humana en todo el sistema climático es inequívoca”, apunta la científica galardonada.

Cambios potencialmente irreversibles si el calentamiento sigue aumentando

Además de modelizar los climas pasados a partir de los testigos de hielo, Masson-Delmotte ha combinado esta información con muchos otros aspectos de la ciencia climática para predecir qué le sucederá a la Antártida en 2070 ante diferentes escenarios de calentamiento. “Demostramos que, si el calentamiento global se limita a niveles cercanos a los de hoy, se podrían evitar cambios importantes para esa región. Sin embargo, con niveles más elevados de calentamiento, se producirían cambios potencialmente irreversibles”, detalla la investigadora.

Una implicación clave de este calentamiento sería el aumento del nivel del mar, que ya se ha elevado en 20 centímetros desde 1900 y cuya expansión se acelera desde los años 90. “Estamos abocados a una subida de 50 centímetros para 2100 si el calentamiento se limita a niveles bajos, o de más de un metro si se producen grandes emisiones de gases invernadero”, abunda Masson-Delmotte: “Estos aumentos afectarán a mil millones de personas en 2050 y tendrán múltiples consecuencias directas para las costas”.

Reconstruir el pasado para comprender el clima futuro del planeta

Las contribuciones de la danesa Dorthe Dahl-Jansen se han centrado en la reconstrucción del clima del pasado a partir del estudio de testigos de hielo en Groenlandia, tal y como plasmó en un estudio publicado en 1998 por la revista ‘Science’.

Dahl-Jansen ha comprobado que las concentraciones de gases de efecto invernadero jamás alcanzaron los niveles de hoy. “Aunque hubo periodos cálidos, por ejemplo hace 115.000 años, en los que la temperatura aumentó hasta cuatro grados, la concentración de CO2 nunca superó las 300 partes por millón (ppm), mientras que hoy la media es de 420 ppm. En el presente, los seres humanos hemos provocado un aumento muy significativo de los niveles de CO2 y estamos viendo cómo eso provoca el incremento de la temperatura”.

Dahl-Jansen señala también que, en base a los resultados de sus investigaciones sobre algunos cambios abruptos en el clima del pasado, existe el riesgo de que la inyección de agua dulce en el océano, debido al deshielo, pueda provocar una disrupción de las corrientes oceánicas que mantienen una temperatura relativamente cálida en Europa durante los meses de invierno: “La Corriente del Golfo es importante porque calienta el norte de Europa, Dinamarca y también España. Si esta corriente se interrumpe debido al calentamiento global, podría tener un impacto severo en nuestros países, aunque irónicamente enfriaría la temperatura”.

La innovación tecnológica que permitió explorar la historia del clima en el hielo

Todas estas investigaciones no habrían sido posibles sin la tecnología necesaria para obtener los testigos de hielo, y Jakob Schwander ha sido pionero en este campo. El investigador suizo se considera un “apasionado” de la ingeniería y de las técnicas de perforación del hielo y ha sido un gran innovador en este aspecto, desarrollando, mejorando y creando nuevos dispositivos para llegar a capas más profundas de hielo prístino. Esta, precisamente, ha sido una de sus principales aportaciones.

Hace poco más de una década, Schwander comenzó a desarrollar la perforadora de hielo más pequeña del mundo, su dispositivo más conocido, bautizado como RADIX (‘Rapid Access Drill for Ice eXtraction’, o perforadora de acceso rápido para la extracción de hielo). Con un diámetro de tan sólo 2 cm, en 2021 consiguió alcanzar los 320 metros de profundidad en el hielo de la Antártida, a -55ºC, en pocos días. “Se trataba de una técnica completamente nueva –comenta–, muchas de las piezas de la perforadora tuvieron que ser rediseñadas para hacerlas muy pequeñas”.

“Mi contribución tal vez haya sido un buen arranque para estudios posteriores. Cuando empecé, estaba prácticamente solo y ahora hay más de 100 personas trabajando en este tema”, añade.

Nuevos modelos para lograr un conocimiento único sobre nuestro planeta

Thomas Stocker, que colaboró con Schwander  en el desarrollo de la perforadora RADIX, ha centrado su trabajo posterior en la medición de las concentraciones de dióxido de carbono atrapado en las burbujas de aire de los testigos de hielo de 800.000 años de antigüedad.

Stocker desarrolló varios modelos climáticos para interpretar los datos obtenidos para obtener tres conclusiones fundamentales. “En primer lugar, que las concentraciones de dióxido de carbono son un 35% más altas que en los últimos 800.000 años. En segundo lugar, que el calentamiento global no tiene precedentes en, al menos, los últimos 2.000 años. Y tercero, que gracias a los testigos de hielo polar hemos podido saber que hubo inestabilidades en el sistema climático —cambios abruptos— que podrían volver a ocurrir en el futuro debido a las importantes alteraciones que el ser humano está infligiendo en el clima”, destaca Stocker.

El investigador señala que un punto importante de estas conclusiones es que las mismas provienen de datos de la Antártida y de Groenlandia, lo que aporta “un conocimiento único” sobre la dinámica del sistema de la Tierra. Aunque se habían formulado hipótesis sobre la importancia del océano en la transmisión de las alteraciones del clima a gran escala entre ambos hemisferios. Stocker apunta que ya se habían formulado hipótesis sobre esta relación, basadas en simulaciones con modelos climáticos, pero que la misma “se ha podido confirmar gracias a los análisis detallados del hielo de Groenlandia y la Antártida”.