Cuantificando la magnitud del Calentamiento Global; cuando el tamaño sí importa.

Iosu Marruedo. Biólogo

Obtener un único valor de temperatura representativo de toda la superficie del planeta requiere el manejo de cientos de miles de datos, procedentes de todos los puntos de la Tierra, correspondientes a los 365 días de cada año, durante una larga serie de años. Es tarea enormemente compleja.

La importancia de determinar con precisión la cantidad de calentamiento producido reside en que según sea ésta nos podemos encontrar ante un problema grave, un problema leve o quizás ni tan siquiera tengamos un problema. Y las decisiones en cada caso serán diferentes, en esto reside la importancia del dato.

Para conseguir determinar la magnitud del calentamiento, son dos los elementos necesarios:

* Un instrumento de medición de la temperatura. En la actualidad, se utilizan principalmente dos tipos de instrumentos de medida: los instalados en estaciones meteorológicas terrestres continentales (termómetros)  y a bordo de barcos o/y boyas (para datos de la superficie oceánica), y los instalados en satélites que orbitan alrededor de la Tierra. Estos últimos llevan termómetros de precisión (resistencia redundante de platino) calibrados en el laboratorio antes de su lanzamiento.

* Una metodología para el tratamiento estadístico de los cientos de miles de datos recogidos. Esta es quizás la parte más polémica o más frágil del complicado proceso de obtención de la Temperatura superficial global anual.

Dicho de otra manera: es posible que de un mismo conjunto de datos, dependiendo del tratamiento estadístico aplicado (decisión que adopta en cada caso el equipo de trabajo correspondiente) se obtengan resultados diferentes. Es por esto que suele ser frecuente el fuego cruzado de críticas y acusaciones de manipulación de datos entre los diferentes equipos (diferentes metodologías) que ofrecen información de la Temperatura Global y de su evolución.

Existen cinco registros o bases de datos oficiales para la medición de la Temperatura global de la superficial terrestre (además de las numerosas agencias nacionales de meteorología).

Tres de estas bases de datos se nutren de mediciones por instrumentos situados en la superficie de la Tierra (estaciones meteorológicas y barcos).
Hay registros directos (termométricos) fiables desde 1850.
Esta tres Bases de Datos son:

a) Base de datos del Instituto Goddard de Estudios Espaciales , NASA,  con datos procedentes de 6300 estaciones meteorológicas (GISTEMP  NASA).

b) Base de Datos de la Unidad de Investigación del Clima de la Universidad de East Anglia, corazón del IPCC  de la ONU, fuente de los informes oficiales sobre el Clima (las últimas versiones de estas bases de datos son HadCRUT4 y HadCRUT5).

c) Base de Datos de la Administración Oceánica y Atmosférica de EEUU, ( GHCN  NOAA).

Suele haber diferencias entre el resultado presentado por estas tres bases de datos, debido fundamentalmente a que emplean diferente número de estaciones meteorológicas, con diferente localización y también emplean diferente metodología para la interpolación de los datos.

Las otras dos bases de datos registran mediciones realizadas por instrumentos situados en satélites; existe registro satelital continuo desde 1978:

d) Base de datos Sistemas de Teledetección RSS MSU , en California.

e) Base de Datos del Clima en la Universidad de Alabama en Huntsville, (UAH).

El IPCC (quien marca la "doctrina oficial" a través de sus  informes periódicos sobre el Clima) no acepta la validez de los registros satelitales y utiliza únicamente los registros procedentes de estaciones meteorológicas en superficie (temperatura del aire a 2 m del suelo), fundamentalmente los conjuntos de datos de HadCRUT4/-5.

Desde hace ya bastantes años (2009) Anthony Watts (el "alma" del blog escéptico Watts up with that?) viene llamando la atención sobre el hecho constatado de una corrupción generalizada en los datos de las estaciones oficiales de medición de temperatura de la NOAA (que contribuye a la base de datos HadCRUT5) debido a su colocación en puntos calientes creados por el hombre o muy cerca de los mismos. Ejemplo: en la imagen siguiente, el círculo rojo señala la ubicación de los sensores de la estación ubicada en el aparcamiento de la Universidad de Arizona en Tucson (Fuente: Anthony Watts).

Un nuevo informe publicado por The Heartland Institute, Estaciones climáticas corruptas, el registro oficial de temperatura superficial en EEUU,  considera que el problema de la distorsión y el sesgo de calor es aún peor en la actualidad (en EEUU).

La investigación muestra que el 96% de esas estaciones meteorológicas están corrompidas por efecto del desarrollo urbanístico, produciéndose un sesgo de calentamiento debido a su proximidad al asfalto, maquinaria, calefacción de edificios, tráfico .... y otros objetos que producen, atrapan o acentúan el calor.

Colocar estaciones en esos lugares viola los estándares publicados por la NOAA (sección 3.1 en este enlace ) y socava la legitimidad y la magnitud del consenso sobre las tendencias del calentamiento climático en los EEUU. Estaciones meteorológicas que cumplían los estándares de calidad en el año 1995, ya no los cumplen en 2009 y mucho menos en 2022 debido al grado de desarrollo urbanístico ocurrido en ese período.

En consonancia con esta alerta lanzada por Anthony Watts, el pasado 2 de noviembre, Roy Spencer publicó una interesante entrada en su blog (ver aquí) en la que presenta un método para calcular la magnitud del efecto "isla urbana de calor"  en las temperaturas superficiales, comparando la diferencia del grado de urbanización y población durante el período 1973-2022  en relación con las temperaturas registradas entre estaciones meteorológicas poco distanciadas pero con diferente afectación urbanística.

Los resultados para las estaciones meteorológicas incluidas en el estudio de Roy Spencer (todas del este de los EEUU) también muestran que el conjunto de datos oficial de la NOAA está sobrecalentado, obteniéndose valores menores al aplicar el algoritmo de "desurbanización" (Built-up) desarrollado por el autor. 

Coincidiendo con las observaciones de Anthony Watts, R. Spencer señala que es urgente revisar la "idoneidad" de la ubicación actual de las estaciones meteorológicas que nutren las bases de datos a partir de las cuales se determina la magnitud del calentamiento por década, ya que , al parecer, un buen número de ellas parecen estar contaminadas por el efecto "isla urbana de calor", afectadas por el desarrollo urbanístico (y las emisiones de calor asociadas) proporcionando registros de temperatura sobrecalentados.

Señala que el problema detectado en EEUU podría existir también en Europa y resto de continentes. 

¿Estamos midiendo la magnitud del calentamiento producido por el Cambio Climático, o  un efecto producido por el desarrollo urbanístico y poblacional (aumento de superficies asfaltadas, calefacciones, tráfico ...)?

Vistas así las cosas, se me ha ocurrido realizar un test simple de idoneidad de los registros de temperatura de un par de estaciones meteorológicas en España. Casi como divertimento, pretendo comparar la evolución de la temperatura media anual para el período 1973-2021 de dos estaciones meteorológicas próximas, de altitud semejante y misma zona climática, no separadas por cadenas montañosas, pero con diferente afectación de desarrollo urbanístico y poblacional. Es decir, la variable "año" representará en realidad la exposición al efecto "isla urbana de calor", la exposición al efecto de los cambios urbanísticos y poblacionales en el entorno de estas estaciones meteorológicas.

Las dos estaciones elegidas están situadas en la comunidad de Madrid, son Getafe (situada cerca de la factoría de Airbus, altitud 620m) y Torrejón de Ardoz (base aérea, altitud 607m), señaladas con un asterisco negro sobre la imagen siguiente, en la que se compara el grado de desarrollo urbanístico en el período 1973-2020 . En la elaboración de esta imagen se ha utilizado la base de datos de la Capa Global de Asentamientos Humanos de la Agencia Europea (basado en datos de Landsat). 

Los datos de temperatura (con algún año de la serie sin información) se han obtenido de www.tutiempo.net.

(Click sobre la imagen para aumentar).

Estamos comparando una estación (Getafe, una zona 30 en la Capa Global) fuertemente afectada por el cambio urbanístico y poblacional con otra de afectación menor (Torrejón, una zona 21). Pero en ningún caso Torrejón puede catalogarse como una estación de ubicación en red rural de baja densidad. 

Estos son los resultados obtenidos, comparando en cada caso la evolución de temperatura media anual , la evolución de la temperatura máxima media anual y la de la mínima media anual.

En relación a la temperatura media anual del período 1973-2021 (Click sobre la imagen para aumentar):

Para el cálculo de la tendencia se utilizó una regresión lineal. Como puede observarse, las temperaturas siempre son más elevadas en Getafe, tanto la media del período (+2,15ºC para Getafe) como la tendencia (un 12,5% de sobrecalentamiento respecto a Torrejón).

Para la temperatura máxima media anual del período 1973-2021 (Click sobre la imagen para aumentar):

Observamos también que las temperaturas registradas en Getafe son mayores que en Torrejón, si bien la diferencia es menor (+0,51ºC) que en el caso anterior. Sin embargo, la tendencia de calentamiento presenta una diferencia mayor, presentando Getafe un sobrecalentamiento del 17%  respecto a Torrejón.
Si comparamos las temperaturas mínimas media anual del período 1973-2021:

La temperatura mínima media del período también es superior en Getafe (+1,76 ºC); este último dato estaría en consonancia con  una observación realizada por R. Spencer en su informe para las estaciones del este de EEUU, en la que señalaba que el mayor sesgo de calor tenía lugar durante la noche. Las temperaturas máximas (diurnas) son las que presentan una menor diferencia entre las estaciones testigo; la diferencia de media anual sería un acumulado de nocturnas (mínimas) y diurnas (máximas).

 

Este es el paisaje que se puede ver desde la ubicación de la estación de Getafe. 

Conclusiones:

Todos los datos refuerzan la evidencia de que nos encontramos en una etapa de calentamiento. 

El tamaño del calentamiento y su velocidad o avance en el tiempo parece que, efectivamente, también depende de la ubicación de las estaciones meteorológicas (de los cambios urbanísticos y poblacionales en su entorno) que proporcionan los datos de temperatura superficial.

A medida que el desarrollo urbanístico y aumento de población se acercan a la ubicación de una estación meteorológica, los datos proporcionados por ésta se "calientan", en especial las temperaturas nocturnas (mínimas). En nuestro caso, especialmente en Getafe.

Esto se constata observando los valores de "R cuadrado" en cada gráfica; siempre son notablemente mayores en Getafe.

El coeficiente de determinación (o R cuadrado) toma valores entre 0 y 1, expresando la capacidad de explicar la variación de Y (temperatura) con la variación de X (variación temporal del grado de urbanismo y población). Cuanto más próximos estemos a 1, mayor vinculación de la variable Y con la X.

 

El "divertimento" que he propuesto no va más allá de realizar una cata de registros de temperatura en España. Pero cuando los resultados se parecen tanto a los presentados en informes más extensos, serios y bien elaborados, quizás sea recomendable revisar la idoneidad de la ubicación de las estaciones que proporcionan estos datos, tal y como se sugiere en EEUU.

Pero eso sí, todo ello en aras de la mayor legitimidad y rigor de las informaciones sobre el Cambio Climático.

Espero que la estación de Getafe no pertenezca al conjunto de datos de HadCRUT5 para la determinación de la temperatura global（no he sido capaz de verificar este dato).