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El premio Nobel de Física del año 2021 ha premiado a dos pioneros en modelizar la complejidad del planeta. Acostumbrados a que que estos galardones recayeran en campos como la física de partículas, la astronomía, y la ciencia de los materiales, es una alegría que haya ido a parar a las manos de quienes estudian la física de la Tierra, Syukuro Manabe y Klaus Hasselmann. Se trata de un campo que presenta formidables dificultades teóricas y prácticas, y que comprende la geofísica, la meteorología y la oceanografía.
La otra mitad del Nobel ha ido para Giorgio Parisi, cuya contribución a los sistemas complejos y procesos aleatorios ha sido también pionera, especialmente en el estudio de unos sistemas magnéticos conocidos como vidrios de espín.
El funcionamiento del planeta es muy complejo, pero eso no quiere decir que no podamos estudiarlo. Al contrario, es un aliciente para hacerlo. Los elementos inertes de la atmósfera y el océano se comportan de una manera muy compleja, a lo que hay que añadir que la Tierra está viva y tanto las plantas como los animales ejercen una influencia medible en el clima. Eso complica mucho la tarea: no es lo mismo tratar de estudiar bolas inertes que esas bolas repletas de un prodigio de biodiversidad.
Para modelizar esta complejidad, entenderla y realizar predicciones, hay que empezar paso a paso. Comenzar por lo básico.
Hay un chiste famoso entre los físicos en el que un ganadero le pide a un físico que le calcule el volumen de su vaca. El físico se lo piensa, y al cabo de unos segundos responde: «Supongamos que la vaca es esférica y de radio R».
El chiste tiene gracia porque recoge muy bien el procedimiento estándar para abordar los problemas en esta ciencia: abstraer los elementos más importantes, obviar en primera aproximación lo accesorio, y analizar con herramientas muy potentes lo fundamental, la esencia del asunto.
La Tierra no es una bola esférica y de radio R. Hay montañas, un océano de profundidad variable, bosques, animales, edificios, y todo un mosaico de superficies. El planeta, de hecho, ni siquiera es esférico: si medimos bien, tiene forma de elipsoide. Pero hay que empezar por algún sitio. El comienzo es simplificar, quedándose con lo esencial, para después ir añadiendo detalles.
Syukuro Manabe encontró la forma de abordar esa tarea aparentemente inabarcable. Fue él quien puso las bases y fundamentos de los modelos de clima que hoy son la base de nuestro conocimiento del cambio climático. Desarrolló el primer modelo viable, uno muy sencillo y elegante, que se ha ido haciendo más detallado con los años. Gracias a él se pudo estudiar por primera vez el papel crucial del ciclo del agua en la atmósfera.
La aportación de Klaus Hasselmann, por otro lado, fue dilucidar de una manera técnica la diferencia entre tiempo y clima. Es decir, de explicar por qué podemos saber cómo va a ser el clima del futuro aunque no podamos saber si el martes que viene va a llover en Toledo. Su trabajo en modelos de océano ha sido también fundamental porque sentó las bases de los desarrollos que han venido después.
Gracias a las contribuciones de Manabe y Hasselmann hoy podemos saber con mucha seguridad que las emisiones de gases de efecto invernadero de los humanos calientan el planeta. Lo sabemos porque proporcionaron una explicación física, mecánica, de los procesos que operan. Esto se hace mediante esos programas informáticos imprescindibles que son los modelos de clima, que son como los laboratorios de los climatólogos.
Estos modelos permiten estudiar el clima de una manera cuantitativa, comprobando hipótesis y permitiendo predecir con fiabilidad lo que va a suceder si se cumplen una serie de condiciones. Sus resultados son la base de los informes del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC).
Los modelos actuales, herederos de aquellos que han merecido el Nobel, son bastante complejos e incluyen detalles intrincados que dan cuenta de la enorme complejidad del mundo natural, y de los desafíos a los que se enfrenta la física cuando se aplica al estudio de nuestro planeta.
Francisco J. Tapiador, Catedrático de Física de la Tierra, Universidad de Castilla-La Mancha
Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.