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Puntos de inflexión en el sistema climático

Un mapa que muestra los puntos de inflexión globales y regionales: si la temperatura global aumenta más allá de cierto punto (codificado por colores para los umbrales de tempera...

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Un mapa que muestra los puntos de inflexión globales y regionales: si la temperatura global aumenta más allá de cierto punto (codificado por colores para los umbrales de temperatura), este elemento en particular se desequilibraría . [ 1 ] El resultado sería una transición a un estado diferente. [ 2 ]

En la ciencia del clima , un punto de inflexión es un umbral crítico que, al ser superado, conduce a cambios grandes, acelerados y a menudo irreversibles en el sistema climático . [ 3 ] Si se superan los puntos de inflexión, es probable que tengan graves impactos en la sociedad humana y pueden acelerar el calentamiento global . [ 4 ] [ 5 ] El comportamiento de inflexión se encuentra en todo el sistema climático, por ejemplo, en las capas de hielo , los glaciares de montaña , los patrones de circulación en el océano , en los ecosistemas y la atmósfera. [ 5 ] Ejemplos de puntos de inflexión incluyen el deshielo del permafrost , que liberará metano , un potente gas de efecto invernadero , o el derretimiento de las capas de hielo y los glaciares que reduce el albedo de la Tierra , lo que calentaría el planeta más rápidamente. El deshielo del permafrost es un multiplicador de amenazas porque contiene aproximadamente el doble de carbono que la cantidad que circula actualmente en la atmósfera. [ 6 ]

Los puntos de inflexión suelen ser, pero no necesariamente, abruptos . Por ejemplo, con un calentamiento global promedio de entre 0,8 °C (1,4 °F) y 3 °C (5,4 °F) , la capa de hielo de Groenlandia pasa un punto de inflexión y se derrite, pero esto ocurriría a lo largo de milenios. [ 2 ] [ 7 ] Los puntos de inflexión son posibles con el calentamiento global actual de poco más de 1 °C (1,8 °F) por encima de los tiempos preindustriales , y altamente probables por encima de 2 °C (3,6 °F) de calentamiento global. [ 5 ] Es posible que algunos puntos de inflexión estén cerca de ser cruzados o ya hayan sido cruzados, como los de las capas de hielo de la Antártida Occidental y Groenlandia , la selva amazónica y los arrecifes de coral de aguas cálidas . Un estudio de 2022 publicado en Science encontró que superar los 1,5 °C de calentamiento global podría desencadenar múltiples puntos de inflexión, incluyendo el colapso de grandes capas de hielo, el deshielo abrupto del permafrost y la muerte de arrecifes de coral, con potencial para efectos en cascada en el sistema. [ 8 ] [ 9 ]         

Un peligro es que si se cruza el punto de inflexión en un sistema, esto podría causar una cascada de otros puntos de inflexión, lo que llevaría a impactos graves, potencialmente catastróficos , [ 10 ] . [ 11 ] Cruzar un umbral en una parte del sistema climático puede desencadenar que otro elemento de inflexión pase a un nuevo estado. [ 12 ] Por ejemplo, la pérdida de hielo en la Antártida Occidental y Groenlandia alterará significativamente la circulación oceánica . El calentamiento sostenido de las altas latitudes del norte como resultado de este proceso podría activar elementos de inflexión en esa región, como la degradación del permafrost y la muerte regresiva de los bosques boreales . [ 3 ]

Los científicos han identificado muchos elementos en el sistema climático que pueden tener puntos de inflexión. [ 13 ] [ 14 ] A septiembre de 2022, se conocen nueve elementos centrales de inflexión globales y siete elementos de inflexión de impacto regional . [ 2 ] De ellos, es probable que un elemento climático regional y tres globales superen un punto de inflexión si el calentamiento global llega a 1,5 °C (2,7 °F) . Estos son el colapso de la capa de hielo de Groenlandia, el colapso de la capa de hielo de la Antártida Occidental, la muerte de los arrecifes de coral tropicales y el deshielo abrupto del permafrost boreal.  

Existen puntos de inflexión en diversos sistemas, como la criosfera , las corrientes oceánicas y los sistemas terrestres. Entre los puntos de inflexión de la criosfera se incluyen: la desintegración de la capa de hielo de Groenlandia, la desintegración de la capa de hielo de la Antártida Occidental, la desintegración de la capa de hielo de la Antártida Oriental , la disminución del hielo marino del Ártico, el retroceso de los glaciares de montaña y el deshielo del permafrost. Los puntos de inflexión para los cambios en las corrientes oceánicas incluyen la Circulación Meridional de Vuelco del Atlántico (AMOC), el Giro Subpolar del Norte y la circulación de vuelco del Océano Austral . Por último, los puntos de inflexión en los sistemas terrestres incluyen la muerte regresiva de la selva amazónica, el cambio de bioma del bosque boreal, el reverdecimiento del Sahel y las reservas vulnerables de carbono de turba tropical.

Definición

Un sistema que supera un punto de inflexión. El sistema comienza (en azul) en uno de dos estados estables alternativos, representados por la esfera en el valle de la izquierda. Bajo la acción de fuerzas externas a lo largo del tiempo (de izquierda a derecha), este estado pierde estabilidad (en púrpura), representada por la disminución de la profundidad del valle y el descenso de la cima. Al superar un punto de inflexión, el estado estable inicial desaparece y el sistema experimenta un cambio abrupto y autoimpulsado hacia el estado estable alternativo restante (en rojo).
Punto de inflexión positivo en la sociedad

El Sexto Informe de Evaluación del IPCC define un punto de inflexión como un «umbral crítico más allá del cual un sistema se reorganiza, a menudo de forma abrupta y/o irreversible». [ 15 ] Puede ser provocado por una pequeña perturbación que causa un cambio desproporcionadamente grande en el sistema. También puede estar asociado con retroalimentaciones autorreforzantes , que podrían conducir a cambios en el sistema climático irreversibles en una escala de tiempo humana. [ 14 ] Para cualquier componente climático en particular, el cambio de un estado a un nuevo estado estable puede llevar muchas décadas o siglos. [ 14 ]

El Informe Especial del IPCC de 2019 sobre el Océano y la Criosfera en un Clima Cambiante define un punto de inflexión como: «Un nivel de cambio en las propiedades del sistema más allá del cual un sistema se reorganiza, a menudo de manera no lineal, y no regresa al estado inicial incluso si se mitigan los factores que impulsan el cambio. Para el sistema climático, el término se refiere a un umbral crítico en el que el clima global o regional cambia de un estado estable a otro estado estable». [ 16 ]

En los ecosistemas y en los sistemas sociales, un punto de inflexión puede desencadenar un cambio de régimen , una reorganización importante de los sistemas hacia un nuevo estado estable. [ 17 ] Estos cambios de régimen no tienen por qué ser perjudiciales. En el contexto de la crisis climática, la metáfora del punto de inflexión se utiliza a veces en un sentido positivo , como para referirse a cambios en la opinión pública a favor de acciones para mitigar el cambio climático, o al potencial de que pequeños cambios en las políticas aceleren rápidamente la transición a una economía verde. [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]

Comparación de puntos de inflexión

Los científicos han identificado muchos elementos en el sistema climático que pueden tener puntos de inflexión. [ 13 ] [ 14 ] A principios de la década de 2000, el IPCC comenzó a considerar la posibilidad de puntos de inflexión, originalmente denominados discontinuidades a gran escala . En ese momento, el IPCC concluyó que solo serían probables en caso de un calentamiento global de 4 °C (7,2 °F) o más por encima de los tiempos preindustriales, y otra evaluación temprana situó la mayoría de los umbrales de puntos de inflexión entre 3 y 5 °C (5,4 y 9,0 °F) por encima del calentamiento promedio de 1980-1999. [ 21 ]    

Desde entonces, las estimaciones de los umbrales de calentamiento global generalmente han disminuido, y se cree que algunos podrían estar dentro del rango del Acuerdo de París ( 1,5–2 °C (2,7–3,6 °F) ) para 2016. [ 22 ] A partir de 2021, se considera que los puntos de inflexión tienen una probabilidad significativa al nivel de calentamiento actual de poco más de 1 °C (1,8 °F) , con una alta probabilidad por encima de 2 °C (3,6 °F) de calentamiento global. [ 5 ] Algunos puntos de inflexión pueden estar cerca de ser cruzados o ya haber sido cruzados, como los de las capas de hielo en la Antártida Occidental y Groenlandia, los arrecifes de coral de aguas cálidas y la selva amazónica. [ 23 ] [ 24 ]      

Hasta septiembre de 2022, se han identificado nueve puntos de inflexión centrales globales y siete puntos de inflexión de impacto regional . [ 2 ] De estos, se estima que un elemento climático regional y tres globales probablemente superarán un punto de inflexión si el calentamiento global llega a 1,5 °C (2,7 °F) , a saber, el colapso de la capa de hielo de Groenlandia, el colapso de la capa de hielo de la Antártida Occidental, la muerte de los arrecifes de coral tropicales y el deshielo abrupto del permafrost boreal. Se pronostican dos puntos de inflexión adicionales como probables si el calentamiento continúa acercándose a 2 °C (3,6 °F) : la pérdida abrupta del hielo del mar de Barents y el colapso del giro subpolar del mar de Labrador . [ 2 ] [ 25 ] [ 7 ]    

  1. ↑ El documento también proporciona la misma estimación en términos de emisiones equivalentes: la muerte parcial equivaldría a las emisiones de 30 mil millones de toneladas de carbono, mientras que la muerte total equivaldría a 75 mil millones de toneladas de carbono.
  2. ↑ El documento también proporciona la misma estimación en términos de emisiones: entre 125 y 250 mil millones de toneladas de carbono y entre 175 y 350 mil millones de toneladas de carbono equivalente.
  1. ↑ El documento aclara que esto representa un aumento del 50% en el deshielo gradual del permafrost: también proporciona la misma estimación en términos de emisiones por cada grado de calentamiento: 10 mil millones de toneladas de carbono y 14 mil millones de toneladas de carbono equivalente para 2100, y 25/35 mil millones de toneladas de carbono/carbono equivalente para 2300.
  2. ↑ La pérdida de estos bosques equivaldría a las emisiones de 52 mil millones de toneladas de carbono, pero esto se vería más que compensado por el aumento del efecto albedo de la zona , que reflejaría más luz solar.
  3. ↑ El crecimiento adicional de bosques en esta zona absorbería alrededor de 6 mil millones de toneladas de carbono, pero debido a que esta área recibe mucha luz solar, esto es muy poco en comparación con la reducción del albedo, ya que esta vegetación absorbe más calor que el suelo cubierto de nieve al que se traslada.

Puntos de inflexión en la criosfera

Desintegración de la capa de hielo de Groenlandia

Cambios en la extensión (líneas de colores) y el espesor (líneas negras) de la capa de hielo de Groenlandia a lo largo del tiempo, que muestran su rápido y sostenido derretimiento desde el año 2000.

La capa de hielo de Groenlandia es la segunda capa de hielo más grande del mundo, y el derretimiento completo del agua que contiene elevaría el nivel del mar global en 7,2 metros (24  pies). [ 26 ] [ 27 ] Debido al calentamiento global, la capa de hielo se está derritiendo actualmente a un ritmo acelerado, añadiendo casi 1  mm al nivel del mar global cada año. [ 28 ] Alrededor de la mitad de la pérdida de hielo se produce por derretimiento superficial, y el resto se produce en la base de la capa de hielo donde toca el mar, por desprendimiento de icebergs de sus márgenes. [ 29 ]

La capa de hielo de Groenlandia tiene un punto de inflexión debido a la retroalimentación de deshielo-elevación . El deshielo superficial reduce la altura de la capa de hielo, y el aire a menor altitud es más cálido. La capa de hielo queda entonces expuesta a temperaturas más cálidas, acelerando su deshielo. [ 30 ] Un análisis de 2021 de sedimentos subglaciales en el fondo de un núcleo de hielo de Groenlandia de 1,4 kilómetros (0,87 mi) revela que la capa de hielo de Groenlandia se derritió al menos una vez durante el último millón de años, y por lo tanto sugiere fuertemente que su punto de inflexión está por debajo del aumento máximo de temperatura de 2,5 °C (4,5 °F) con respecto a las condiciones preindustriales observadas durante ese período. [ 31 ] [ 32 ] Hay cierta evidencia de que la capa de hielo de Groenlandia está perdiendo estabilidad y acercándose a un punto de inflexión. [ 30 ]   

desintegración de la capa de hielo de la Antártida Occidental

Mapa topográfico y batimétrico de la Antártida sin sus capas de hielo, asumiendo niveles del mar constantes y sin rebote postglacial.

La capa de hielo de la Antártida Occidental (WAIS, por sus siglas en inglés) es una gran capa de hielo en la Antártida; en algunos lugares, supera los 4 kilómetros (2,5 millas) de espesor. Se asienta sobre roca madre , mayormente por debajo del nivel del mar, habiendo formado una profunda cuenca subglacial debido al peso de la capa de hielo durante millones de años. [ 33 ] Por lo tanto, está en contacto con el calor del océano, lo que la hace vulnerable a una pérdida de hielo rápida e irreversible. Podría alcanzarse un punto de inflexión una vez que las líneas de contacto de la WAIS (el punto en el que el hielo ya no se asienta sobre la roca y se convierte en plataformas de hielo flotantes ) retrocedan detrás del borde de la cuenca subglacial, lo que resultaría en un retroceso autosostenible hacia la cuenca más profunda, un proceso conocido como Inestabilidad de la Capa de Hielo Marina (MISI, por sus siglas en inglés). [ 34 ] [ 35 ] El adelgazamiento y el colapso de las plataformas de hielo de la WAIS están ayudando a acelerar este retroceso de la línea de contacto. Si se derritiera por completo, la WAIS contribuiría a un aumento del nivel del mar de alrededor de 3,3 metros (11 pies) a lo largo de miles de años. [ 14 ]  

La pérdida de hielo de la WAIS se está acelerando, y se estima que algunos glaciares de salida están cerca o posiblemente ya han superado el punto de retroceso autosostenible. [ 36 ] [ 37 ] [ 38 ] El registro paleoclimático sugiere que durante los últimos cientos de miles de años, la WAIS desapareció en gran medida en respuesta a niveles similares de calentamiento y escenarios de emisión de CO 2 proyectados para los próximos siglos. [ 39 ]

Al igual que con las demás capas de hielo, existe una retroalimentación negativa compensatoria: un mayor calentamiento también intensifica los efectos del cambio climático en el ciclo del agua , lo que resulta en un aumento de las precipitaciones sobre la capa de hielo en forma de nieve durante el invierno, que se congelaría en la superficie, y este aumento en el balance de masa superficial (SMB) contrarresta una fracción de la pérdida de hielo. En el Quinto Informe de Evaluación del IPCC , se sugirió que este efecto podría potencialmente superar el aumento de la pérdida de hielo bajo niveles más altos de calentamiento y resultar en una pequeña ganancia neta de hielo, pero para cuando se publicó el Sexto Informe de Evaluación del IPCC , los modelos mejorados habían demostrado que la ruptura del glaciar se aceleraría de manera constante a un ritmo más rápido. [ 40 ] [ 41 ]

desintegración de la capa de hielo de la Antártida Oriental

La capa de hielo de la Antártida Oriental es la más grande y gruesa de la Tierra, con un espesor máximo de 4800 metros (3,0 millas) . Una desintegración completa elevaría el nivel del mar global en 53,3 metros (175 pies) , pero esto podría no ocurrir hasta un calentamiento global de 10 °C (18 °F) , mientras que la pérdida de dos tercios de su volumen podría requerir al menos 6 °C (11 °F) de calentamiento para desencadenarse. [ 42 ] Su derretimiento también ocurriría en una escala de tiempo más larga que la pérdida de cualquier otro hielo en el planeta, tardando no menos de 10 000 años en completarse. Sin embargo, las porciones de cuencas subglaciales de la capa de hielo de la Antártida Oriental podrían ser vulnerables a la inclinación a niveles de calentamiento más bajos. [ 7 ] La ​​cuenca de Wilkes es particularmente preocupante, ya que contiene suficiente hielo como para elevar el nivel del mar en unos 3-4 metros (10-13 pies) . [ 3 ]       

Disminución del hielo marino ártico

Extensión y superficie media decenal del hielo marino del Océano Ártico desde 1979.
La extensión y superficie promedio decenal del hielo marino del Océano Ártico desde el inicio de las observaciones satelitales.
Tendencia anual de la extensión y superficie del hielo marino del Ártico durante el período 2011-2022.
Tendencia anual de la extensión y superficie del hielo marino ártico, 2011-2022

El hielo marino del Ártico se identificó en su momento como un posible punto de inflexión. La pérdida de hielo marino que refleja la luz solar durante el verano expone el océano (oscuro), que se calentaría. Es probable que la capa de hielo marino del Ártico se derrita por completo incluso con niveles de calentamiento relativamente bajos, y se planteó la hipótesis de que esto podría transferir suficiente calor al océano como para impedir la recuperación del hielo marino, incluso si se revirtiera el calentamiento global. Los modelos actuales muestran que esta transferencia de calor durante el verano ártico no supera el enfriamiento y la formación de nuevo hielo durante el invierno ártico . Por lo tanto, la pérdida de hielo ártico durante el verano no es un punto de inflexión mientras el invierno ártico se mantenga lo suficientemente frío como para permitir la formación de nuevo hielo marino ártico. [ 43 ] [ 44 ] Sin embargo, si los niveles más altos de calentamiento impiden la formación de nuevo hielo ártico incluso durante el invierno, este cambio podría volverse irreversible. En consecuencia, el hielo marino invernal del Ártico se incluye como un posible punto de inflexión en una evaluación de 2022. [ 7 ]

Además, la misma evaluación argumentó que, si bien el resto del hielo en el Océano Ártico puede recuperarse de una pérdida total durante el verano en invierno, la capa de hielo en el Mar de Barents puede no reformarse durante el invierno incluso por debajo de 2 °C (3,6 °F) de calentamiento. [ 7 ] Esto se debe a que el Mar de Barents ya es la parte del Ártico que se calienta más rápidamente: en 2021-2022 se descubrió que, si bien el calentamiento dentro del Círculo Polar Ártico ya ha sido casi cuatro veces más rápido que el promedio mundial desde 1979, [ 45 ] [ 46 ] el Mar de Barents se calentó hasta siete veces más rápido que el promedio mundial. [ 47 ] [ 48 ] Este punto de inflexión importa debido a la historia de una década de investigación sobre las conexiones entre el estado del hielo del Mar de Barents- Kara y los patrones climáticos en otras partes de Eurasia . [ 49 ] [ 50 ] [ 51 ] [ 52 ] [ 53 ]  

Retroceso de los glaciares de montaña

Pérdida proyectada de glaciares de montaña durante el siglo XXI, para diferentes cantidades de calentamiento global [ 54 ]

Los glaciares de montaña son el mayor depósito de hielo terrestre después de las capas de hielo de Groenlandia y la Antártida, y también están experimentando un deshielo como resultado del cambio climático. Un punto de inflexión glaciar se produce cuando entra en un estado de desequilibrio con el clima y se derretirá a menos que bajen las temperaturas. [ 55 ] [ 56 ] Algunos ejemplos son los glaciares de la Cordillera de las Cascadas del Norte , donde incluso en 2005 el 67 % de los glaciares observados estaban en desequilibrio y no sobrevivirán a la continuación del clima actual, [ 57 ] o los Alpes franceses , donde se espera que los glaciares Argentière y Mer de Glace desaparezcan por completo a finales del siglo XXI si persisten las tendencias climáticas actuales. [ 58 ]

En total, se estimó en 2023 que el 49 % de los glaciares del mundo se perderían para el año 2100 con un calentamiento global de 1,5 °C (2,7 °F) , y el 83 % de los glaciares se perderían con un calentamiento de 4 °C (7,2 °F) . Esto equivaldría a una cuarta parte y casi la mitad de la pérdida de masa de los glaciares de montaña, respectivamente, ya que solo los glaciares más grandes y resistentes sobrevivirían al siglo. Esta pérdida de hielo también contribuiría con aproximadamente 9 cm ( 3 + 1/2 pulg . ) y aproximadamente 15 cm (6 pulg.) al aumento del nivel del mar, mientras que la trayectoria actual probable de 2,7 °C (4,9 °F) resultaría en una contribución al aumento del nivel del mar de aproximadamente 11 cm ( 4 + 1/2 pulg . ) para el año 2100. [ 54 ]            

La mayor extensión de hielo glaciar se encuentra en la región del Hindu Kush Himalaya , conocida popularmente como el Tercer Polo de la Tierra . Se estima que un tercio de ese hielo se perderá para el año 2100, incluso si el calentamiento se limita a 1,5 °C (2,7 °F) . Por otro lado, los escenarios de cambio climático intermedio y severo ( Trayectorias de Concentración Representativas (RCP) 4,5 y 8,5) probablemente provocarán la pérdida del 50 % y más del 67 % de los glaciares de la región en el mismo período. Se prevé que el deshielo de los glaciares acelere el caudal de los ríos regionales hasta que la cantidad de agua de deshielo alcance su máximo alrededor de 2060, para luego experimentar un declive irreversible. Dado que las precipitaciones regionales seguirán aumentando incluso a medida que disminuya la contribución del agua de deshielo de los glaciares, se espera que los caudales anuales de los ríos solo disminuyan en las cuencas occidentales donde la contribución del monzón es baja; sin embargo, el riego y la generación de energía hidroeléctrica aún tendrían que ajustarse a una mayor variabilidad interanual y a caudales premonzónicos más bajos en todos los ríos de la región. [ 59 ] [ 60 ] [ 61 ]  

Descongelación del permafrost

Colapso del terreno provocado por el deshielo repentino del permafrost en la isla Herschel , Canadá, 2013.
Procesos de retroalimentación relacionados con el permafrost terrestre y submarino.

El suelo permanentemente congelado, o permafrost , cubre grandes extensiones de tierra, principalmente en Siberia , Alaska , el norte de Canadá y la meseta tibetana , y puede alcanzar hasta un kilómetro de espesor. [ 62 ] [ 14 ] También se encuentra permafrost submarino de hasta 100 metros de espesor en el lecho marino bajo parte del océano Ártico. [ 63 ] Este suelo congelado almacena enormes cantidades de carbono proveniente de plantas y animales que han muerto y se han descompuesto a lo largo de miles de años. Los científicos creen que el permafrost contiene casi el doble de carbono que la atmósfera terrestre. [ 63 ]

A medida que el clima se calienta y el permafrost comienza a descongelarse, se liberan dióxido de carbono y metano a la atmósfera. Con temperaturas más altas, los microbios se activan y descomponen la materia biológica del permafrost, parte de la cual se pierde irreversiblemente. [ 64 ] Si bien la mayor parte del deshielo es gradual y puede tardar siglos, en algunos lugares donde el permafrost es rico en grandes masas de hielo, puede producirse un deshielo abrupto, que una vez derretido provoca el hundimiento del terreno o la formación de lagos termocársticos en el transcurso de años o décadas. [ 65 ] [ 66 ]

Estos procesos pueden volverse autosostenibles, lo que lleva a dinámicas de punto de inflexión localizadas y podría aumentar las emisiones de gases de efecto invernadero en alrededor del 40 %. [ 67 ] Debido a que el CO₂ y el metano son gases de efecto invernadero, actúan como una retroalimentación autorreforzante en el deshielo del permafrost, pero es poco probable que conduzcan a un punto de inflexión global o a un proceso de calentamiento descontrolado. [ 68 ] [ 69 ] [ 70 ]

circulación de vuelco meridional del Atlántico (AMOC)

La parte norte de la circulación de vuelco meridional del Atlántico

La circulación de vuelco meridional del Atlántico (AMOC), también conocida como el Sistema de la Corriente del Golfo, es un gran sistema de corrientes oceánicas . [ 71 ] [ 72 ] Está impulsada por las diferencias en la densidad del agua; el agua más fría y salada es más pesada que el agua dulce más cálida. [ 72 ] La AMOC actúa como una cinta transportadora, enviando agua superficial cálida desde los trópicos hacia el norte y transportando agua dulce fría de regreso al sur. [ 71 ] A medida que el agua cálida fluye hacia el norte, parte de ella se evapora, lo que aumenta su salinidad. También se enfría al exponerse al aire más frío. El agua fría y salada es más densa y comienza a hundirse lentamente. Varios kilómetros por debajo de la superficie, el agua fría y densa comienza a moverse hacia el sur. [ 72 ] El aumento de las precipitaciones y el deshielo debido al calentamiento global diluyen el agua superficial salada, y el calentamiento disminuye aún más su densidad. El agua más ligera tiene menos capacidad para hundirse, lo que ralentiza la circulación. [ 14 ]

La teoría, los modelos simplificados y las reconstrucciones de cambios abruptos en el pasado sugieren que la AMOC tiene un punto de inflexión. Si el aporte de agua dulce proveniente del deshielo de los glaciares alcanza un cierto umbral, podría colapsar en un estado de flujo reducido. Incluso después de que cese el deshielo, la AMOC podría no regresar a su estado actual. Es improbable que la AMOC alcance un punto de inflexión en el siglo XXI, [ 73 ] pero podría hacerlo antes de 2300 si las emisiones de gases de efecto invernadero son muy altas. Se espera un debilitamiento del 24% al 39% dependiendo de las emisiones de gases de efecto invernadero, incluso sin un comportamiento de punto de inflexión. [ 74 ] Si la AMOC se detiene, podría surgir un nuevo estado estable que dure miles de años, posiblemente desencadenando otros puntos de inflexión. [ 14 ]

En 2021, un estudio que utilizó un modelo oceánico primitivo de diferencias finitas estimó que el colapso de la AMOC podría ser provocado por un aumento suficientemente rápido en el deshielo, incluso si nunca alcanzó los umbrales comunes de inflexión obtenidos a partir de un cambio más lento. Por lo tanto, implicaba que el colapso de la AMOC es más probable de lo que suelen estimar los modelos climáticos complejos y a gran escala. [ 75 ] Otro estudio de 2021 encontró señales de alerta temprana en un conjunto de índices de la AMOC, lo que sugiere que la AMOC podría estar cerca de un punto de inflexión. [ 76 ] Sin embargo, fue contradicho por otro estudio publicado en la misma revista al año siguiente, que encontró una AMOC en gran medida estable que hasta el momento no se había visto afectada por el cambio climático más allá de su propia variabilidad natural. [ 77 ] Otros dos estudios publicados en 2022 también han sugerido que los enfoques de modelado comúnmente utilizados para evaluar la AMOC parecen sobreestimar el riesgo de su colapso. [ 78 ] [ 79 ] En octubre de 2024, 44 científicos climáticos publicaron una carta abierta, afirmando que, según estudios científicos de los últimos años, el riesgo de colapso de la AMOC se ha subestimado enormemente y puede ocurrir en las próximas décadas, con impactos devastadores, especialmente para los países nórdicos. [ 80 ] Un estudio de agosto de 2025 concluyó que el colapso de la AMOC podría comenzar ya en la década de 2060. [ 81 ]

Giro subpolar norte

Calentamiento modelado para el siglo XXI bajo el escenario de cambio climático "intermedio" (arriba). El posible colapso del giro subpolar en este escenario (centro). El colapso de toda la Circulación Meridional de Retorno del Atlántico (abajo).

Algunos modelos climáticos indican que la convección profunda en los mares de Labrador e Irminger podría colapsar bajo ciertos escenarios de calentamiento global , lo que a su vez colapsaría toda la circulación en el giro subpolar norte . Se considera improbable que se recupere incluso si la temperatura vuelve a un nivel más bajo, lo que lo convierte en un ejemplo de punto de inflexión climático. Esto resultaría en un enfriamiento rápido, con implicaciones para los sectores económicos, la industria agrícola, los recursos hídricos y la gestión de la energía en Europa Occidental y la costa este de los Estados Unidos. [ 82 ] Frajka-Williams et al. 2017 señalaron que los cambios recientes en el enfriamiento del giro subpolar, las temperaturas cálidas en los subtrópicos y las anomalías frías sobre los trópicos, aumentaron la distribución espacial del gradiente meridional en las temperaturas de la superficie del mar , que no es capturado por el Índice AMO . [ 83 ]

Un estudio de 2021 encontró que este colapso ocurre en solo cuatro modelos CMIP6 de los 35 analizados. Sin embargo, solo 11 de los 35 modelos pueden simular la Corriente del Atlántico Norte con un alto grado de precisión, y esto incluye los cuatro modelos que simulan el colapso del giro subpolar. Como resultado, el estudio estimó el riesgo de un evento de enfriamiento abrupto sobre Europa causado por el colapso de la corriente en un 36,4%, que es menor que la probabilidad del 45,5% estimada por la generación anterior de modelos. [ 84 ] En 2022, un artículo sugirió que la interrupción previa del giro subpolar estaba relacionada con la Pequeña Edad de Hielo . [ 85 ]

circulación de vuelco del Océano Austral

Desde la década de 1970, la célula superior de la circulación se ha fortalecido, mientras que la célula inferior se ha debilitado. [ 86 ]

La circulación de vuelco del océano Austral consta de dos partes: la celda superior y la inferior. La celda superior, más pequeña, se ve más afectada por los vientos debido a su proximidad a la superficie, mientras que el comportamiento de la celda inferior, más grande, está determinado por la temperatura y la salinidad del agua de fondo antártica . [ 87 ] La intensidad de ambas mitades ha experimentado cambios sustanciales en las últimas décadas: el flujo de la celda superior ha aumentado entre un 50 % y un 60 % desde la década de 1970, mientras que la celda inferior se ha debilitado entre un 10 % y un 20 %. [ 88 ] [ 89 ] Esto se ha debido en parte al ciclo natural de la Oscilación Interdecadal del Pacífico , [ 90 ] [ 91 ] y el cambio climático ha jugado un papel sustancial en ambas tendencias, ya que ha alterado el patrón meteorológico del Modo Anular del Sur , [ 92 ] [ 90 ] mientras que el crecimiento masivo del contenido de calor oceánico en el Océano Austral [ 93 ] ha aumentado el derretimiento de las capas de hielo antárticas , y esta agua dulce de deshielo diluye el agua salada del fondo antártico. [ 94 ] [ 95 ]

La evidencia paleoclimática muestra que toda la circulación se había debilitado considerablemente o colapsado por completo con anterioridad: algunas investigaciones preliminares sugieren que tal colapso podría volverse probable una vez que el calentamiento global alcance niveles entre 1,7  °C (3,1  °F) y 3  °C (5,4  °F). Sin embargo, existe mucha menos certeza que con las estimaciones para la mayoría de los demás puntos de inflexión en el sistema climático. [ 96 ] Incluso si el colapso de la circulación comienza en un futuro cercano, es improbable que se complete hasta cerca del año 2300, [ 97 ] De manera similar, se espera que impactos como la reducción de las precipitaciones en el hemisferio sur , con un aumento correspondiente en el norte , o una disminución de las pesquerías en el océano Austral con un posible colapso de ciertos ecosistemas marinos , también se desarrollen a lo largo de varios siglos. [ 98 ]

Puntos de inflexión en los sistemas terrestres

A partir de 2022, el 20% de la selva amazónica ha sido "transformada" (deforestada) y otro 6% ha sido "altamente degradada", lo que ha llevado a Amazon Watch a advertir que la Amazonía se encuentra en medio de una crisis crítica. [ 99 ]

la muerte regresiva de la selva amazónica

La selva amazónica es la selva tropical más grande del mundo. Es dos veces más grande que la India y se extiende por nueve países de Sudamérica. Produce alrededor de la mitad de su propia lluvia reciclando la humedad a través de la evaporación y la transpiración a medida que el aire se mueve a través del bosque. [ 14 ] Este reciclaje de humedad expande el área en la que hay suficiente lluvia para que se mantenga la selva, y sin él un modelo indica que alrededor del 40% del área forestal actual sería demasiado seca para mantener la selva. [ 100 ] Sin embargo, cuando el bosque se pierde debido al cambio climático (por sequías e incendios forestales) o la deforestación , habrá menos lluvia en las regiones a sotavento, lo que aumentará el estrés y la mortalidad de los árboles allí. Eventualmente, si se pierde suficiente bosque, se puede alcanzar un umbral más allá del cual grandes partes de la selva restante pueden morir y transformarse en bosques degradados más secos o paisajes de sabana , particularmente en el sur y el este más secos. [ 101 ] [ 102 ] En 2022, un estudio informó que la selva ha estado perdiendo resiliencia desde principios de la década de 2000. [ 103 ] La resiliencia se mide por el tiempo de recuperación tras perturbaciones a corto plazo , y el retorno tardío al equilibrio de la selva tropical se denomina desaceleración crítica . La pérdida de resiliencia observada refuerza la teoría de que la selva tropical podría estar acercándose a una transición crítica , aunque no se puede determinar con exactitud cuándo o si se alcanzará un punto de inflexión. [ 104 ] [ 105 ]

Según un estudio de modelización realizado por Wunderling et al. y publicado en Nature, las transiciones a gran escala en la Amazonía solo se producirían con un calentamiento de 3,7 a 4,0 °C sin deforestación. Sin embargo, una transición casi total del sistema, que abarcaría entre el 62 % y el 77 % del bosque, podría desencadenarse combinando un calentamiento de 1,5 a 1,9 °C con una deforestación del 22 % al 28 %. El sistema se está acercando a este punto crítico, ya que entre el 17 % y el 18 % de la Amazonía ha sido deforestada para el desarrollo. [ 106 ]

Cambio de bioma de bosque boreal

Durante el último cuarto del siglo XX, la zona de latitud ocupada por la taiga experimentó algunos de los mayores aumentos de temperatura en la Tierra. Las temperaturas invernales aumentaron más que las estivales. En verano, la temperatura mínima diaria aumentó más que la máxima diaria. [ 107 ] Se ha planteado la hipótesis de que los entornos boreales tienen solo unos pocos estados estables a largo plazo: una tundra / estepa sin árboles , un bosque con más del 75 % de cobertura arbórea y un bosque abierto con aproximadamente el 20 % y el 45 % de cobertura arbórea. Por lo tanto, el cambio climático continuo podría forzar al menos a algunos de los bosques de taiga existentes a convertirse en uno de los dos estados de bosque o incluso en una estepa sin árboles, pero también podría transformar áreas de tundra en estados de bosque o bosque a medida que se calientan y se vuelven más adecuadas para el crecimiento de los árboles. [ 108 ]

La respuesta de seis especies de árboles comunes en los bosques de Quebec a un calentamiento de 2 °C (3,6 °F) y 4 °C (7,2 °F) bajo diferentes niveles de precipitación.    

Estas tendencias se detectaron por primera vez en los bosques boreales canadienses a principios de la década de 2010, [ 109 ] [ 110 ] [ 111 ] [ 112 ] y también se había demostrado que el calentamiento estival aumentaba el estrés hídrico y reducía el crecimiento de los árboles en las zonas secas del bosque boreal del sur en el centro de Alaska y partes del extremo oriente de Rusia. [ 113 ] En Siberia, la taiga está cambiando de alerces predominantemente desprendibles de agujas a coníferas perennes en respuesta a un clima más cálido.

Investigaciones posteriores en Canadá encontraron que incluso en los bosques donde las tendencias de biomasa no cambiaron, hubo un cambio sustancial hacia los árboles de hoja ancha caducifolios con mayor tolerancia a la sequía en los últimos 65 años. [ 114 ] Un análisis Landsat de 100 000 sitios no perturbados encontró que las áreas con baja cobertura arbórea se volvieron más verdes en respuesta al calentamiento, pero la mortalidad de los árboles (pardeamiento) se convirtió en la respuesta dominante a medida que aumentaba la proporción de cobertura arbórea existente. [ 115 ] Un estudio de 2018 de las siete especies de árboles dominantes en los bosques del este de Canadá encontró que si bien un calentamiento de 2 °C (3,6 °F) por sí solo aumenta su crecimiento en alrededor de un 13 % en promedio, la disponibilidad de agua es mucho más importante que la temperatura. Además, un calentamiento adicional de hasta 4 °C (7,2 °F) resultaría en disminuciones sustanciales a menos que se compense con aumentos en la precipitación. [ 116 ]    

Un artículo de 2021 confirmó que los bosques boreales se ven mucho más afectados por el cambio climático que otros tipos de bosques en Canadá y proyectó que la mayoría de los bosques boreales del este de Canadá alcanzarían un punto de inflexión alrededor de 2080 bajo el escenario RCP 8.5, que representa el mayor aumento potencial de emisiones antropogénicas. [ 117 ] Otro estudio de 2021 proyectó que bajo el escenario moderado SSP2-4.5 , los bosques boreales experimentarían un aumento mundial del 15 % en biomasa para finales de siglo, pero esto se vería más que compensado por la disminución del 41 % de biomasa en los trópicos. [ 118 ] En 2022, los resultados de un experimento de calentamiento de 5 años en América del Norte mostraron que los ejemplares jóvenes de las especies de árboles que actualmente dominan los márgenes meridionales de los bosques boreales son los que peor se ven afectados incluso por un calentamiento de 1,5 °C (2,7 °F) o 3,1 °C (5,6 °F) y las consiguientes reducciones en las precipitaciones. Si bien las especies templadas que se beneficiarían de tales condiciones también están presentes en los bosques boreales meridionales, son escasas y tienen tasas de crecimiento más lentas. [ 119 ]    

Reverdecimiento del Sahel

El reverdecimiento del Sahel entre 1982 y 1999

El Informe Especial sobre el Calentamiento Global de 1,5  °C y el Quinto Informe de Evaluación del IPCC indican que el calentamiento global probablemente resultará en un aumento de las precipitaciones en la mayor parte de África Oriental, partes de África Central y la principal estación lluviosa de África Occidental. [ 120 ] : 16–17 Sin embargo, existe una incertidumbre significativa relacionada con estas proyecciones, especialmente para África Occidental. [ 120 ] : 16–17 Actualmente, el Sahel se está volviendo más verde, pero las precipitaciones no se han recuperado completamente a los niveles alcanzados a mediados del siglo XX. [ 121 ] : 267

Un estudio de 2022 concluyó: "Claramente, la existencia de un futuro umbral de inflexión para el WAM ( Monzón de África Occidental ) y el Sahel sigue siendo incierta, al igual que su signo, pero dados los múltiples cambios abruptos del pasado, las debilidades conocidas en los modelos actuales y los enormes impactos regionales, pero la modesta retroalimentación climática global, mantenemos el Sahel/WAM como un posible elemento de inflexión de impacto regional (baja confianza)". [ 2 ]

Algunas simulaciones del calentamiento global y el aumento de las concentraciones de dióxido de carbono han mostrado un incremento sustancial de las precipitaciones en el Sahel/Sahara. [ 122 ] : 4 Esto, junto con el aumento del crecimiento vegetal directamente inducido por el dióxido de carbono [ 123 ] : 236 , podría conducir a una expansión de la vegetación hacia el desierto actual, aunque podría ir acompañada de un desplazamiento del desierto hacia el norte, es decir, una sequía en el extremo norte de África. [ 121 ] : 267

Reservas vulnerables de carbono en turberas tropicales: la turbera de Cuvette Centrale

Mapa de la ubicación de Cuvette Centrale en la cuenca del Congo . Tres gráficos muestran la evolución del contenido de carbono de su turbera durante los últimos 20.000 años, reconstruida a partir de tres muestras de turba.

En 2017, se descubrió que el 40% de los humedales de Cuvette Centrale están cubiertos por una densa capa de turba , que contiene alrededor de 30 petagramos (miles de millones de toneladas) de carbono . Esto equivale al 28% de todo el carbono de la turba tropical, equivalente al carbono contenido en todos los bosques de la cuenca del Congo. En otras palabras, si bien esta turbera solo cubre el 4% del área de la cuenca del Congo, su contenido de carbono es igual al de todos los árboles en el otro 96%. [ 124 ] [ 125 ] [ 126 ] Se estimó entonces que si toda esa turba se quemara, la atmósfera absorbería el equivalente a 20 años de las emisiones actuales de dióxido de carbono de Estados Unidos , o tres años de todas las emisiones antropogénicas de CO₂ . [ 125 ] [ 127 ]

Esta amenaza impulsó la firma de la Declaración de Brazzaville en marzo de 2018: un acuerdo entre la República Democrática del Congo , la República del Congo e Indonesia (un país con mayor experiencia en la gestión de sus propias turberas tropicales) con el objetivo de promover una mejor gestión y conservación de esta región. [ 128 ] Sin embargo, una investigación de 2022 realizada por el mismo equipo que originalmente descubrió esta turbera no solo revisó su área (de la estimación original de 145.500 kilómetros cuadrados (56.200 millas  cuadradas  ) a 167.600 kilómetros cuadrados (64.700 millas  cuadradas  )) y profundidad (de 2  m (6,6  pies) a (1,7  m (5,6  pies)) sino que también señaló que solo el 8% de este carbono de turba está actualmente cubierto por las áreas protegidas existentes . En comparación, el 26% de su turba se encuentra en áreas abiertas a la tala , la minería o las plantaciones de aceite de palma , y ​​casi toda esta área está abierta a la exploración de combustibles fósiles . [ 129 ]

Incluso en ausencia de perturbaciones locales derivadas de estas actividades, esta zona constituye el depósito de carbono de turba tropical más vulnerable del mundo, dado que su clima es mucho más seco que el de otras turberas tropicales del sudeste asiático y la selva amazónica . Un estudio de 2022 sugiere que las condiciones geológicamente recientes, entre 7500 y 2000 años atrás, ya eran lo suficientemente secas como para provocar una liberación sustancial de turba en esta zona, y que es probable que estas condiciones se repitan en un futuro próximo debido al continuo cambio climático . En este caso, Cuvette Centrale actuaría como uno de los puntos de inflexión del sistema climático en algún momento aún desconocido. [ 126 ] [ 130 ]

Otros puntos de inflexión

Mortandad de arrecifes de coral

Coral blanqueado con coral normal al fondo.

Alrededor de 500 millones de personas en todo el mundo dependen de los arrecifes de coral para su alimentación, ingresos, turismo y protección costera. [ 131 ] Desde la década de 1980, esto se ve amenazado por el aumento de las temperaturas de la superficie del mar , que está provocando el blanqueamiento masivo de los corales , especialmente en las regiones subtropicales . [ 132 ] Un aumento sostenido de la temperatura del océano de 1 °C (1,8 °F) por encima del promedio es suficiente para causar el blanqueamiento. [ 133 ] Bajo estrés térmico, los corales expulsan las pequeñas algas coloridas que viven en sus tejidos, lo que hace que se vuelvan blancos. Las algas, conocidas como zooxantelas , tienen una relación simbiótica con el coral, de modo que sin ellas, los corales mueren lentamente. [ 134 ] Después de que estas zooxantelas han desaparecido, los corales son vulnerables a una transición hacia un ecosistema dominado por algas marinas , lo que hace que sea muy difícil volver a un ecosistema dominado por corales. [ 135 ] El IPCC estima que para cuando las temperaturas hayan aumentado 1,5 °C (2,7 °F) por encima de los niveles preindustriales, "se proyecta que los arrecifes de coral... disminuirán entre un 70 y un 90 % más"; y que si el mundo se calienta 2 °C (3,6 °F) , se volverán extremadamente raros. [ 136 ]      

Fragmentación de las nubes estratocúmulos ecuatoriales

En 2019, un estudio empleó un modelo de simulación de grandes remolinos para estimar que las nubes estratocúmulos ecuatoriales podrían fragmentarse y dispersarse cuando los niveles de CO₂ superen las 1200 ppm (casi tres veces superiores a los niveles actuales y más de cuatro veces superiores a los niveles preindustriales). El estudio estimó que esto provocaría un calentamiento de la superficie de unos 8  °C (14  °F) a nivel global y de 10  °C (18  °F) en las zonas subtropicales, que se sumaría a los al menos 4  °C (7,2  °F) ya causados ​​por dichas concentraciones de CO₂ . Las nubes estratocúmulos no se reformarían hasta que las concentraciones de CO₂ descendieran a un nivel mucho menor. [ 137 ]

Se sugirió que este hallazgo podría ayudar a explicar episodios pasados ​​de calentamiento inusualmente rápido, como el Máximo Térmico del Paleoceno-Eoceno . [ 138 ] En 2020, un trabajo posterior de los mismos autores reveló que en su simulación de grandes remolinos, este punto de inflexión no se puede detener con la modificación de la radiación solar : en un escenario hipotético donde las emisiones muy altas de CO₂ continúan durante mucho tiempo pero se compensan con una modificación extensa de la radiación solar, la ruptura de las nubes estratocúmulos simplemente se retrasa hasta que las concentraciones de CO₂ alcanzan las 1700 ppm, momento en el que aún causaría alrededor de 5  °C (9,0  °F) de calentamiento inevitable. [ 139 ]

Sin embargo, debido a que los modelos de simulación de grandes remolinos son más simples y de menor escala que los modelos de circulación general utilizados para las proyecciones climáticas, con una representación limitada de procesos atmosféricos como la subsidencia , este hallazgo se considera actualmente especulativo. [ 140 ] Otros científicos dicen que el modelo utilizado en ese estudio extrapola de manera poco realista el comportamiento de pequeñas áreas de nubes a todas las capas de nubes, y que es incapaz de simular nada más que una transición rápida, y algunos lo comparan con "una perilla con dos posiciones". [ 141 ] Además, las concentraciones de CO 2 solo alcanzarían 1200 ppm si el mundo sigue la Vía de Concentración Representativa 8.5, que representa el escenario de emisiones de gases de efecto invernadero más alto posible e implica una expansión masiva de la infraestructura de carbón . En ese caso, se superarían las 1200 ppm poco después de 2100.

Puntos de inflexión en cascada

Una propuesta de cascada basculante con cuatro elementos basculantes.

Cruzar un umbral en una parte del sistema climático puede desencadenar que otro elemento de inflexión cambie a un nuevo estado. Estas secuencias de umbrales se denominan puntos de inflexión en cascada , un ejemplo de efecto dominó . [ 12 ] La pérdida de hielo en la Antártida Occidental y Groenlandia alterará significativamente la circulación oceánica . El calentamiento sostenido de las altas latitudes del norte como resultado de este proceso podría activar elementos de inflexión en esa región, como la degradación del permafrost y la muerte regresiva de los bosques boreales . [ 3 ] El deshielo del permafrost es un multiplicador de amenazas porque contiene aproximadamente el doble de carbono que la cantidad que circula actualmente en la atmósfera. [ 6 ] La pérdida de hielo en Groenlandia probablemente desestabilice la capa de hielo de la Antártida Occidental a través del aumento del nivel del mar, y viceversa, especialmente si Groenlandia se derritiera primero, ya que la Antártida Occidental es particularmente vulnerable al contacto con agua de mar cálida. [ 11 ]

Un estudio de 2021 con tres millones de simulaciones por computadora de un modelo climático mostró que casi un tercio de esas simulaciones resultaron en efectos dominó, incluso cuando los aumentos de temperatura se limitaron a 2 °C (3,6 °F) , el límite superior establecido por el Acuerdo de París en 2015. [ 11 ] [ 142 ] Los autores del estudio dijeron que la ciencia de los puntos de inflexión es tan compleja que hay una gran incertidumbre sobre cómo podrían desarrollarse, pero no obstante, argumentaron que la posibilidad de cascadas de puntos de inflexión representa "una amenaza existencial para la civilización". [ 143 ] Un análisis de modelo de red sugirió que los sobrepasos temporales del cambio climático (aumentar la temperatura global más allá de los objetivos del Acuerdo de París temporalmente, como se proyecta a menudo) pueden aumentar sustancialmente los riesgos de cascadas de puntos de inflexión climáticos ("hasta en un 72 % en comparación con los escenarios sin sobrepaso"). [ 144 ] [ 145 ]  

Anteriormente considerados elementos de inflexión

Lista anterior (2008) de elementos de inflexión en el sistema climático. [ 21 ] En comparación con listas posteriores, las principales diferencias son que en 2008 ENSO , el monzón de verano indio, el agujero de ozono ártico y todo el hielo marino ártico se enumeraron como puntos de inflexión. Sin embargo, la circulación Labrador-Irminger, los glaciares de montaña y el hielo de la Antártida Oriental no se incluyeron. Esta lista de 2008 también incluye el agua de fondo antártica (parte de la circulación de vuelco del Océano Austral ), que se omitió en la lista de 2022, pero se incluyó en algunas posteriores.

La posibilidad de que la Oscilación del Sur de El Niño (ENSO) sea un elemento de inflexión había atraído la atención en el pasado. [ 11 ] Normalmente, fuertes vientos soplan hacia el oeste a través del Océano Pacífico Sur desde Sudamérica hasta Australia . Cada dos a siete años, los vientos se debilitan debido a cambios de presión y el aire y el agua en el centro del Pacífico se calientan, lo que provoca cambios en los patrones de movimiento del viento en todo el mundo. Esto se conoce como El Niño y generalmente conduce a sequías en India , Indonesia y Brasil , y a un aumento de las inundaciones en Perú . En 2015/2016, esto causó escasez de alimentos que afectó a más de 60  millones de personas. [ 146 ]

Las sequías inducidas por El Niño pueden aumentar la probabilidad de incendios forestales en la Amazonía . [ 147 ] El umbral de inflexión se estimó entre 3,5 °C (6,3 °F) y 7 °C (13 °F) de calentamiento global en 2016. [ 22 ] Después de la inflexión, el sistema estaría en un estado de El Niño más permanente, en lugar de oscilar entre diferentes estados. Esto ha ocurrido en el pasado de la Tierra, en el Plioceno , pero la configuración del océano era significativamente diferente a la actual. [ 11 ]    

Hasta el momento, no hay evidencia definitiva que indique cambios en el comportamiento de ENSO, [ 147 ] y el Sexto Informe de Evaluación del IPCC concluyó que es "prácticamente seguro que ENSO seguirá siendo el modo dominante de variabilidad interanual en un mundo más cálido". [ 148 ] En consecuencia, la evaluación de 2022 ya no lo incluye en la lista de posibles elementos de inflexión. [ 7 ]

El monzón de verano indio es otra parte del sistema climático que en investigaciones anteriores se consideraba susceptible a un colapso irreversible. [ 149 ] Sin embargo, investigaciones más recientes han demostrado que el calentamiento tiende a fortalecer el monzón indio, [ 150 ] y se prevé que se fortalezca en el futuro. [ 151 ]

Se creía que los depósitos de hidrato de metano en el Ártico eran vulnerables a una rápida disociación que tendría un gran impacto en las temperaturas globales, en un escenario dramático conocido como la hipótesis del cañón de clatratos . Investigaciones posteriores descubrieron que los hidratos de metano tardan milenios en responder al calentamiento, [ 10 ] mientras que las emisiones de metano del fondo marino rara vez se transfieren de la columna de agua a la atmósfera. [ 152 ] [ 153 ] [ 154 ] El Sexto Informe de Evaluación del IPCC afirma: "Es muy improbable que los clatratos de gas (principalmente metano) en el permafrost terrestre más profundo y los clatratos submarinos conduzcan a una desviación detectable de la trayectoria de emisiones durante este siglo". [ 155 ]

Teoría matemática

Ilustración de tres tipos de puntos de inflexión: (a), (b) inducidos por ruido, (c), (d) inducidos por bifurcación y (e), (f) inducidos por la tasa. (a), (c), (e) series temporales de ejemplo (líneas de colores) que pasan por el punto de inflexión, con líneas negras continuas que indican estados climáticos estables (p. ej., lluvia baja o alta) y líneas discontinuas que representan el límite entre estados estables. (b), (d), (f) Los paisajes de estabilidad proporcionan una comprensión de los diferentes tipos de puntos de inflexión. Los valles representan diferentes estados climáticos que el sistema puede ocupar, con cimas que separan los estados estables.

El comportamiento de los puntos de inflexión en el clima puede describirse en términos matemáticos. Se han identificado tres tipos de puntos de inflexión: bifurcación , inducido por ruido y dependiente de la tasa . [ 156 ] [ 157 ]

Vuelco inducido por bifurcación

El vuelco inducido por bifurcación ocurre cuando un parámetro particular del clima (por ejemplo, un cambio en las condiciones ambientales o un forzamiento ) supera un nivel crítico, momento en el que se produce una bifurcación, y lo que era un estado estable pierde su estabilidad o simplemente desaparece. [ 157 ] [ 158 ] La Circulación Meridional de Vuelco del Atlántico (AMOC) es un ejemplo de un elemento de vuelco que puede mostrar un vuelco inducido por bifurcación. Los cambios lentos en los parámetros de bifurcación de este sistema (la salinidad y la temperatura del agua) pueden empujar la circulación hacia el colapso. [ 159 ] [ 160 ]

Muchos tipos de bifurcaciones muestran histéresis , [ 161 ] que es la dependencia del estado de un sistema de su historia. Por ejemplo, dependiendo de cuán cálido fue en el pasado, puede haber diferentes cantidades de hielo en los polos a la misma concentración de gases de efecto invernadero o temperatura. [ 162 ]

señales de alerta temprana

Para los puntos de inflexión que ocurren debido a una bifurcación, puede ser posible detectar si un sistema se está acercando a un punto de inflexión, ya que se vuelve menos resistente a las perturbaciones al aproximarse al umbral de inflexión. Estos sistemas muestran una ralentización crítica , con una memoria aumentada ( autocorrelación creciente ) y varianza . Dependiendo de la naturaleza del sistema de inflexión, puede haber otros tipos de señales de alerta temprana. [ 163 ] [ 164 ] El cambio abrupto no es una señal de alerta temprana (EWS) para los puntos de inflexión, ya que el cambio abrupto también puede ocurrir si los cambios son reversibles al parámetro de control. [ 165 ] [ 166 ]

Estos sistemas de alerta temprana (EWS) a menudo se desarrollan y prueban utilizando series temporales del registro paleoclimático, como sedimentos, casquetes polares y anillos de árboles, donde se pueden observar ejemplos pasados ​​de puntos de inflexión. [ 163 ] [ 167 ] No siempre es posible decir si el aumento de la varianza y la autocorrelación es un precursor de los puntos de inflexión, o si es causado por la variabilidad interna, por ejemplo, en el caso del colapso de la AMOC. [ 167 ]

Las limitaciones de calidad de los paleodatos complican aún más el desarrollo de los EWS. [ 167 ] Se han desarrollado para detectar el vuelco debido a la sequía en los bosques de California, [ 168 ] y el derretimiento del glaciar Pine Island en la Antártida Occidental, [ 166 ] entre otros sistemas. Utilizando señales de alerta temprana (aumento de la autocorrelación y la varianza de la serie temporal de la tasa de derretimiento), se ha sugerido que la capa de hielo de Groenlandia está perdiendo resiliencia, lo que concuerda con las señales de alerta temprana modeladas de la capa de hielo. [ 30 ]

Los cambios inducidos por el ser humano en el sistema climático pueden ser demasiado rápidos para que las señales de alerta temprana se hagan evidentes, especialmente en sistemas con inercia. [ 169 ]

Vuelco inducido por el ruido

El vuelco inducido por ruido es la transición de un estado a otro debido a fluctuaciones aleatorias o variabilidad interna del sistema. Las transiciones inducidas por ruido no muestran ninguna de las señales de alerta temprana que ocurren con las bifurcaciones. Esto significa que son impredecibles porque el potencial subyacente no cambia. Debido a su imprevisibilidad, tales sucesos a menudo se describen como un evento "una vez cada x años". [ 170 ] Un ejemplo son los eventos de Dansgaard-Oeschger durante la última edad de hielo , con 25 sucesos de fluctuaciones climáticas repentinas en un período de 500 años. [ 171 ]

Inclinación inducida por la velocidad

El vuelco inducido por la velocidad ocurre cuando un cambio en el ambiente es más rápido que la fuerza que restaura el sistema a su estado estable. [ 157 ] En las turberas , por ejemplo, después de años de relativa estabilidad, el vuelco inducido por la velocidad puede conducir a una " liberación explosiva de carbono del suelo de las turberas a la atmósfera", a veces conocida como "inestabilidad de la bomba de compost". [ 172 ] [ 173 ] La AMOC también puede mostrar un vuelco inducido por la velocidad: si la velocidad de deshielo aumenta demasiado rápido, puede colapsar, incluso antes de que el deshielo alcance el valor crítico donde el sistema sufriría una bifurcación. [ 75 ]

Impactos potenciales

Esquema de algunas posibles interacciones y efectos en cascada entre el sistema climático de la Tierra y el sistema social de la humanidad.

Los puntos de inflexión pueden tener impactos muy graves. [ 3 ] Pueden exacerbar los impactos peligrosos actuales del cambio climático o dar lugar a nuevos impactos. Algunos puntos de inflexión potenciales ocurrirían abruptamente, como las interrupciones del monzón indio , con graves impactos en la seguridad alimentaria de cientos de millones de personas. Otros impactos probablemente ocurrirían en escalas de tiempo más largas, como el derretimiento de los casquetes polares . El aumento del nivel del mar de aproximadamente 10 metros (33 pies) debido al derretimiento combinado de Groenlandia y la Antártida Occidental requeriría trasladar muchas ciudades tierra adentro a lo largo de los siglos, pero también aceleraría el aumento del nivel del mar este siglo, y se proyecta que la inestabilidad de la capa de hielo antártica expondría a 120 millones de personas más a inundaciones anuales en un escenario de emisiones medias. [ 174 ] 

Un colapso de la Circulación de Vuelco del Atlántico provocaría  un enfriamiento de más de 10 °C en partes de Europa, sequía en Europa, América Central, África Occidental y el sur de Asia, y un aumento del nivel del mar de aproximadamente 1 metro ( 3 + 1/2 pies) en el Atlántico Norte. [ 5 ] [ 175 ] [ 176 ] Los impactos del colapso de la AMOC tendrían graves consecuencias para la seguridad alimentaria; una proyección muestra una reducción en el rendimiento de cultivos clave en la mayoría de las regiones del mundo, y, por ejemplo, la agricultura de secano se volvería económicamente inviable en Gran Bretaña. [ 177 ] [ 178 ] 

Estos impactos podrían ocurrir simultáneamente en el caso de puntos de inflexión en cascada. [ 10 ] Una revisión de los cambios abruptos ocurridos en los últimos 30 000 años mostró que los puntos de inflexión pueden generar una gran cantidad de impactos en cascada en los sistemas climáticos, ecológicos y sociales. Por ejemplo, la terminación abrupta del período húmedo africano provocó una cascada de efectos, y la desertificación y los cambios de régimen llevaron al retroceso de las sociedades pastoriles en el norte de África y a un cambio de dinastía en Egipto . [ 167 ]

Algunos académicos han propuesto un umbral que, de superarse, podría desencadenar múltiples puntos de inflexión y bucles de retroalimentación autorreforzantes que impedirían la estabilización del clima, causando un calentamiento y un aumento del nivel del mar mucho mayores y provocando graves perturbaciones en los ecosistemas, la sociedad y las economías. [ 10 ] Este escenario se conoce a veces como el escenario de la Tierra Invernadero . Los investigadores propusieron que este escenario podría desarrollarse más allá de un umbral de alrededor de 2  °C por encima de los niveles preindustriales. Sin embargo, si bien este escenario es posible, la existencia y el valor de este umbral siguen siendo especulativos, y se han planteado dudas sobre si los puntos de inflexión consolidarían un calentamiento mucho mayor a corto plazo. [ 179 ] [ 180 ]

Las decisiones que se tomen durante la próxima década podrían influir en el clima del planeta durante decenas o cientos de miles de años e incluso generar condiciones inhóspitas para las sociedades humanas actuales. El informe también señala la posibilidad de que se desencadene una serie de puntos de inflexión, incluso si se alcanza el objetivo establecido en el Acuerdo de París de limitar el calentamiento a 1,5–2,0  °C (2,7–3,6  °F). [ 10 ]

Escalas de tiempo geológicas

El pulso de agua de deshielo 1A fue un período de aumento abrupto del nivel del mar hace unos 14.000 años. Podría ser un ejemplo de punto de inflexión. [ 167 ]

El registro geológico muestra muchos cambios abruptos en escalas de tiempo geológicas que sugieren que se pudieron haber cruzado puntos de inflexión en tiempos prehistóricos. [ 167 ] Por ejemplo, los eventos Dansgaard-Oeschger durante la última edad de hielo fueron períodos de calentamiento abrupto (en décadas) en Groenlandia y Europa, que pudieron haber involucrado cambios abruptos en las principales corrientes oceánicas. Durante la desglaciación en el Holoceno temprano , el aumento del nivel del mar no fue suave, sino que subió abruptamente durante pulsos de agua de deshielo . El monzón en el norte de África experimentó cambios abruptos en escalas de tiempo decenales durante el período húmedo africano . Este período, que abarca desde 15 000 hasta 5000 años atrás, también terminó repentinamente en un estado más seco.

Efecto invernadero descontrolado

Un efecto invernadero descontrolado es un punto de inflexión tan extremo que los océanos se evaporan [ 181 ] y el vapor de agua escapa al espacio, un estado climático irreversible que ocurrió en Venus . [ 182 ] Es prácticamente imposible que un efecto invernadero descontrolado sea causado por los humanos. [ 183 ] ​​Las condiciones similares a las de Venus en la Tierra requieren un gran forzamiento a largo plazo que es improbable que ocurra hasta que el sol brille un diez por ciento, lo que tomará entre 600 y 700 millones de años. [ 184 ]

Véase también

Referencias

  1. ↑ "Elementos de inflexión: grandes riesgos en el sistema terrestre" . Instituto de Potsdam para la Investigación del Impacto Climático . Consultado el 31 de enero de 2024 .
  2. 1 2 3 4 5 6 7 8 Armstrong McKay, David; Abrams, Jesse; Winkelmann, Ricarda; Sakschewski, Boris; Loriani, Sina; Fetzer, Ingo; Cornell, Sarah; Rockström, Johan; Staal, Arie; Lenton, Timothy (9 de septiembre de 2022). " Un calentamiento global superior a 1,5 °C podría desencadenar múltiples puntos de inflexión climáticos" . Science . 377 (6611) eabn7950. doi : 10.1126/science.abn7950 . hdl : 10871/131584 . ISSN 0036-8075 . PMID 36074831. S2CID 252161375 .   
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