Un estudio del MIT revela las huellas climáticas de los incendios forestales y las erupciones volcánicas

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En investigaciones que podrían ayudar a esclarecer el papel de los humanos en el calentamiento global, los científicos mostraron cómo tres grandes eventos naturales afectaron a las temperaturas atmosféricas globales.

Investigadores detectaron cambios estadísticamente significativos en las temperaturas atmosféricas globales en respuesta a tres eventos naturales importantes: la erupción del Monte Pinatubo en 1991 (recuadro a la izquierda), los incendios forestales australianos en 2019-2020 (centro) y la erupción del volcán submarino Hunga Tonga en el Pacífico Sur en 2022 (abajo a la derecha). Crédito de la imagen: Noticias del MIT; Richard P. Hoblitt, USGS (Pinatubo); iStock (incendio forestal); NASA GOES-Oeste (Hunga Tonga); Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA (fondo)

En un artículo firmado por Jennifer Chu, de Noticias del MIT que publicado en la sección de noticias del sitio web de la universidad citada, se indica que los volcanes y los incendios forestales pueden inyectar millones de toneladas de gases y partículas de aerosoles al aire, afectando las temperaturas a escala global. Pero distinguir el impacto específico de eventos individuales en un contexto de muchos factores contribuyentes es como escuchar la voz de una persona desde el otro lado de una explanada abarrotada.

Los científicos del MIT ahora tienen una manera de ‘silenciar el ruido de la muchedumbre’ e identificar la señal específica de los incendios forestales y las erupciones volcánicas, incluidos sus efectos sobre las temperaturas atmosféricas globales de la Tierra.

En un estudio publicado esta semana en Proceedings of the National Academy of Sciences, los investigadores informan que detectaron cambios estadísticamente significativos en las temperaturas atmosféricas globales en respuesta a tres eventos naturales importantes: la erupción del Monte Pinatubo en 1991, los incendios forestales australianos en 2019-2020, y la erupción del volcán submarino Hunga Tonga en el Pacífico Sur en 2022.

Si bien los detalles de cada evento diferían, los tres parecieron afectar significativamente las temperaturas en la estratosfera. La estratosfera se encuentra por encima de la troposfera, que es la capa más baja de la atmósfera, la más cercana a la superficie, donde el calentamiento global se ha acelerado en los últimos años. En el nuevo estudio, Pinatubo mostró el patrón clásico de calentamiento estratosférico combinado con enfriamiento troposférico. Los incendios forestales australianos y la erupción de Hunga Tonga también mostraron un calentamiento o enfriamiento significativo en la estratosfera, respectivamente, pero no produjeron una señal troposférica sólida y detectable a nivel mundial durante los primeros dos años después de cada evento. Esta nueva comprensión ayudará a los científicos a precisar aún más el efecto de las emisiones relacionadas con el hombre en el cambio de temperatura global.

“Comprender las respuestas climáticas a los forzamientos naturales es esencial para que podamos interpretar el cambio climático antropogénico”, dijo el autor del estudio Yaowei Li, ex postdoctorado y actualmente científico visitante en el Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias (EAPS) del MIT. “A diferencia del enfriamiento global de la troposfera y la superficie causado por Pinatubo, nuestros resultados también indican que los incendios forestales australianos y la erupción de Hunga Tonga pueden no haber desempeñado un papel en la aceleración del calentamiento de la superficie global en los últimos años. Entonces, debe haber otros factores”, dijo.

Los coautores del estudio incluyen a Susan Solomon, profesora Lee y Geraldine Martin de Estudios Ambientales y Química en el MIT, junto con Benjamin Santer de la Universidad de East Anglia, David Thompson de la Universidad de East Anglia y la Universidad Estatal de Colorado, y Qiang Fu de la Universidad de Washington.

Eventos fuera de lo común
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Los últimos años han establecido récords consecutivos de temperaturas superficiales promedio globales. La Organización Meteorológica Mundial confirmó recientemente que los años 2023 a 2025 fueron los tres años más cálidos registrados, mientras que los últimos 11 años han sido los 11 años más cálidos jamás registrados. El mundo se está calentando, debido principalmente a las actividades humanas que han emitido enormes cantidades de gases de efecto invernadero a la atmósfera durante siglos.

Además de los gases de efecto invernadero, la atmósfera ha sido receptora de otras emisiones a gran escala, incluidos gases de azufre y vapor de agua de erupciones volcánicas y partículas de humo de incendios forestales. Li y sus colegas se han preguntado si estos fenómenos naturales podrían tener algún impacto global en las temperaturas y si tal efecto sería detectable.

“Estos eventos son extraordinarios y únicos en términos de los diferentes materiales que inyectan en diferentes altitudes”, señaló Li. “Así que nos hicimos la pregunta: ¿Estos eventos realmente perturban la temperatura global en un grado que podría ser identificable por el ruido meteorológico natural? ¿Y podrían contribuir al excepcional calentamiento de la superficie global que hemos visto en los últimos años?"

En particular, el equipo buscó señales de cambio de temperatura global en respuesta a tres eventos naturales a gran escala. La erupción del Pinatubo provocó alrededor de 20 millones de toneladas de aerosoles volcánicos en la estratosfera, el mayor volumen jamás registrado por instrumentos satelitales modernos. Los incendios australianos inyectaron alrededor de 1 millón de toneladas de partículas de humo en la troposfera superior y la estratosfera. Y la erupción de Hunga Tonga produjo la mayor explosión atmosférica registrada por satélite, lanzando casi 150 millones de toneladas de vapor de agua a la estratosfera.

Si algún evento natural pudiera cambiar de manera mensurable las temperaturas globales, razonó el equipo, sería cualquiera de estos tres.

Señales naturales
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Para su nuevo estudio, el equipo adoptó un enfoque de señal a ruido. Buscaron minimizar el “ruido” de otras influencias conocidas sobre las temperaturas globales para aislar la “señal”, como un cambio de temperatura asociado específicamente con uno de los tres eventos naturales.

Para lograrlo, primero observaron las mediciones satelitales tomadas por la Unidad de Sondeo Estratosférico (SSU) y las Unidades de Sondeo por Microondas y Avanzadas por Microondas (MSU), que han estado midiendo temperaturas globales a diferentes altitudes en toda la atmósfera desde 1979. El equipo compiló mediciones de SSU y MSU desde 1986 hasta la actualidad. A partir de estas mediciones, los investigadores pudieron ver tendencias a largo plazo de calentamiento troposférico constante y enfriamiento estratosférico. Esas tendencias a largo plazo están asociadas en gran medida con los gases de efecto invernadero antropogénicos, que el equipo restó del conjunto de datos.

Lo que quedó de esa operación fue más bien una línea de nivel básico, que todavía contenía algo de ruido confuso, en forma de variabilidad natural. El tema, es que los cambios de temperatura global también pueden verse afectados por fenómenos como El Niño y La Niña, que naturalmente calientan y enfrían la Tierra cada pocos años. El sol también influye en las temperaturas globales en un ciclo de aproximadamente 11 años. El equipo tuvo en cuenta esta variabilidad natural y restó los efectos de estas influencias.

Tras minimizar ese ruido en su conjunto de datos, el equipo razonó que cualquier cambio de temperatura que permaneciera podría atribuirse más fácilmente a los tres eventos naturales a gran escala y cuantificarse. Y de hecho, cuando vincularon los eventos a las mediciones de temperatura, en los momentos en que ocurrieron, pudieron ver claramente cómo cada evento influyó en las temperaturas en todo el mundo.

Pinatubo
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El equipo descubrió que el aporte del Pinatubo disminuyó las temperaturas troposféricas globales hasta aproximadamente 0,7 grados Celsius, durante más de dos años después de la erupción. Los aerosoles de sulfato volcánico actuaron esencialmente como pequeños reflectores, enfriando la troposfera y la superficie al dispersar la luz solar de regreso al espacio. Al mismo tiempo, los aerosoles, que permanecieron en la estratosfera, también absorbieron el calor emitido desde la superficie, calentando posteriormente la estratosfera.

Este hallazgo coincidió con muchos otros estudios del evento, que confirmaron que el enfoque del equipo es preciso. Aplicaron el mismo método a los incendios forestales australianos de 2019-2020 y a la erupción submarina de 2022, eventos en los que la influencia en las temperaturas globales es menos clara.

Incendios
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En el caso específico de los incendios forestales australianos, descubrieron que las partículas de humo provocaron que la estratosfera global se calentara hasta aproximadamente 0,77 grados Celsius, lo que persistió durante unos cinco meses pero no produjo una señal troposférica global clara.

“Al final descubrimos que el humo de los incendios forestales provocó un calentamiento muy fuerte en la estratosfera, porque estos materiales son químicamente muy diferentes del sulfato”, explicó Li. “Son partículas de color oscuro, lo que significa que son eficientes para absorber la radiación solar, mientras una cantidad relativamente pequeña de partículas de humo puede causar un calentamiento dramático”.

Hunga Tonga
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En el caso de Hunga Tonga, la erupción submarina desencadenó un efecto de enfriamiento global en la estratosfera media-alta, de hasta aproximadamente medio grado Celsius, que duró varios años.

“Los incendios australianos y lo ocurrido con Hunga Tonga realmente tuvieron un impacto en altitudes estratosféricas, y este estudio muestra por primera vez cómo cuantificar qué tan fuerte fue ese impacto”, advirtió Solomon. “Creo que su impacto en las alturas es bastante notable, pero el problema actual es por qué los últimos años han sido tan cálidos en las zonas bajas en la troposfera: descartar esos eventos naturales apunta aún más fuertemente a influencias humanas”.

Cita
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El artículo Study reveals climatic fingerprints of wildfires and volcanic eruptions fue publicado, con la firma de Jennifer Chu, del equipo de noticias del MIT, en el sitio web de la universidad.
El artículo Detectable global temperature responses to wildfires and volcanic eruptions (Respuestas detectables de la temperatura global a los incendios forestales y las erupciones volcánicas) fue publicado en la revista científica Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America Autores: Yaowei Li, Benjamin D. Santer, Susan Solomon, David W. J. Thompson, y Qiang Fu