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Sesión 8:�El efecto invernadero y su alteración - El clima en la historia

Javier Armentia

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Plan de la asignatura

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Recordemos: ¿qué es el clima?

Etimología: �klima en griego: inclinación (del Sol)

Es el patrón estadístico a largo plazo del tiempo atmosférico en una región

Es el resultado (sistema climático)de la interacción entre:

la atmósfera,
la hidrosfera,
la criosfera,
la litosfera, y
la biosfera

https://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_clim%C3%A1tico

https://es.wikipedia.org/wiki/Clima

¿Qué es el Clima? (5-7 min)

I. Definición y Origen (La Perspectiva del Equilibrio)

¿Qué es el Clima?

No es el tiempo que hace hoy (el pronóstico para mañana).
Es el patrón estadístico a largo plazo del tiempo atmosférico en una región (temperatura, humedad, presión, viento, precipitación).
La Organización Meteorológica Mundial (OMM) usa un promedio de 30 años para establecer el clima de un lugar.

La Etimología (Vínculo con la Energía):

La palabra "Clima" viene del griego klíma, que significa "inclinación" (del Sol).
Esto es fundamental: históricamente y científicamente, el clima está determinado por la inclinación con la que los rayos solares inciden sobre la superficie terrestre (la latitud).

Enfoque del Curso: El clima es la manifestación observable del equilibrio energético del planeta en una región específica, resultado de cómo la atmósfera y el océano distribuyen el calor recibido del Sol.

II. El Clima como Concepto Evolutivo e Interconectado

¿Es un Concepto Fijo? No, es Dinámico.

El clima es fundamentalmente un concepto dinámico que ha cambiado radicalmente a lo largo de la historia geológica de la Tierra (lo veremos en la Sesión 8). La Tierra ha tenido épocas "Bola de Nieve" y épocas mucho más cálidas que la actual.
Lo que consideramos el clima actual ("normal") es simplemente el estado de equilibrio temporal que ha regido durante el Holoceno (los últimos 11.700 años), lo que permitió el desarrollo de la civilización humana.

El Clima no es solo la Atmósfera:

El concepto de clima ha evolucionado de ser puramente atmosférico a ser sistémico.
El clima actual es el resultado de la interacción de cinco grandes componentes (el sistema climático):

Atmósfera (rápida).
Océanos (la "batería" térmica).
Criósfera (hielo y nieve).
Litósfera (tierra y geología).
Biósfera (vida, vegetación).

Conexión con el Equilibrio: Cualquier cambio en uno de estos cinco componentes (ej. derretimiento del hielo, deforestación, liberación de CO₂ geológico) puede desplazar el punto de equilibrio y cambiar el clima de la región.

Con esto, establecemos claramente que el clima es la respuesta estadística al desequilibrio energético solar en un sistema dinámico interconectado, lo que justifica inmediatamente por qué necesitamos estudiar la circulación atmosférica para entender cómo se reparte esa energía.

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El resultado

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Los vientos en superficie

https://es.wikipedia.org/wiki/Viento

La Superficie: Vientos y Climas

El movimiento superficial de estas células define los vientos dominantes y, por extensión, los climas.

Vientos Alisios (Trópicos): Vientos estables hacia el oeste.
Vientos del Oeste (Latitudes Medias): Son los responsables de mover las borrascas que afectan a Europa y América del Norte.

El Vínculo Clima-Circulación: La circulación no solo mueve el calor, sino también la humedad, creando los grandes patrones climáticos del planeta:

Climas Húmedos (Ecuatoriales): Coinciden con el ascenso de aire de Hadley.
Climas Secos (Desérticos): Coinciden con el descenso de aire de Hadley.

Enfoque Equilibrio: La Célula de Hadley es la pieza más robusta del termostato atmosférico, pero es también la más sensible a los cambios de temperatura en el Ecuador.

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imagen: vientos a 10 m sobre el suelo.

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Global_Annual_10m_Average_Wind_Speed.png

La Superficie: Vientos y Climas

El movimiento superficial de estas células define los vientos dominantes y, por extensión, los climas.

Vientos Alisios (Trópicos): Vientos estables hacia el oeste.
Vientos del Oeste (Latitudes Medias): Son los responsables de mover las borrascas que afectan a Europa y América del Norte.

El Vínculo Clima-Circulación: La circulación no solo mueve el calor, sino también la humedad, creando los grandes patrones climáticos del planeta:

Climas Húmedos (Ecuatoriales): Coinciden con el ascenso de aire de Hadley.
Climas Secos (Desérticos): Coinciden con el descenso de aire de Hadley.

Enfoque Equilibrio: La Célula de Hadley es la pieza más robusta del termostato atmosférico, pero es también la más sensible a los cambios de temperatura en el Ecuador.

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https://wikisabio.com/corrientes-oceanicas/

Corrientes Oceánicas. El océano es dinámico y está en constante movimiento. El movimiento más intenso y visible ocurre en la superficie. Estos movimientos son las olas, mareas y las corrientes superficiales. Estos movimientos promueven la mezcla de las aguas oceánicas, y tiene efectos sobre la vida en los mares. Las corrientes y las olas están influenciadas por los vientos. Los vientos a su vez están influenciados por el calor generado por el sol. Las corrientes marinas transportan grandes cantidades de agua y energía en forma de calor, por lo que influyen en la distribución de la salinidad y de la temperatura. Como resultado afecta el clima y la productividad de las aguas.

El agua tiene unas propiedades únicas que la distinguen de otros fluidos. Dentro de las propiedades físicas más importantes están su alto calor específico, su leve conducción de calor y la gran capacidad de disolución. En gran medida estas propiedades dependen de la temperatura, salinidad y presión. La temperatura promedio del océano es de aproximadamente 17.5 ºC. La temperatura máxima es de 36 ºC en el Mar Rojo y la mínima es de – 2 ºC en el Mar de Weddell en la Antártida. La distribución de temperatura de las aguas depende de la radiación solar y de la mezcla de las masas de agua en el océano. Las aguas cálidas superficiales transmiten el calor a las aguas próximas debajo de ellas formando una zona de productividad, aproximadamente de 200-400 m. Más profundo a los 1000-1800 m la temperatura disminuye gradualmente y bajo los 1800 m el agua se mantiene fría.

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3. Climas, océanos �y el desafío global del equilibrio

III. Climas, Océanos y el Desafío Global del Equilibrio (30 min)

A. La Interconexión: Océanos y Atmósfera (15 min)

La atmósfera es rápida, pero los Océanos son la gran batería térmica del planeta (perspectiva de Sistema Interconectado de EarthLabs).

El Rol de Amortiguación: El agua tiene una capacidad calorífica enorme. El océano absorbe la mayor parte del exceso de energía que el planeta está reteniendo.
Corrientes Océanicas Superficiales: Son impulsadas directamente por los vientos atmosféricos. Transportan el calor de los trópicos a los polos (ej. la Corriente del Golfo mantiene el clima de Europa inusualmente cálido).
Ejemplo de Equilibrio Inestable (ENOS): El fenómeno de El Niño-Oscilación del Sur (ENOS) es un ejemplo perfecto de cómo el acoplamiento entre el Océano Pacífico y la atmósfera (vientos Alisios) puede oscilar, alterando los patrones climáticos de la mitad del mundo.

B. La Criósfera y los Bucles de Retroalimentación (10 min)

Criósfera (Conexión EarthLabs): El hielo es un factor crucial de equilibrio.

El hielo es blanco y refleja la luz solar (alto albedo).
El agua y la tierra oscura absorben la luz solar (bajo albedo).

Bucle de Retroalimentación (Vínculo Sesión 9):

Si el clima se calienta $\rightarrow$ se funde el hielo (criósfera) $\rightarrow$ la Tierra es más oscura $\rightarrow$ se absorbe más calor $\rightarrow$ el clima se calienta más.
Este es un bucle de retroalimentación positiva, la gran amenaza a la estabilidad del equilibrio.

C. Apertura a la Sesión 8: La Amenaza al Balance Energético (5 min)

Enfoque Amenaza: La circulación global está perfectamente diseñada para mover el calor existente, pero no está diseñada para manejar un exceso de energía adicional atrapado en el sistema.
El Origen de la Amenaza (Vínculo Sesión 8 - Carbon Cycle):

El Ciclo del Carbono (natural y geológico) siempre ha regulado la temperatura terrestre a largo plazo (termostato).
El hombre, al quemar combustibles fósiles, introduce CO₂ a una velocidad mil veces superior, alterando la composición atmosférica.
Este aumento del CO₂ intensifica el Efecto Invernadero, añadiendo energía extra al sistema (un exceso de calorías en la dieta climática).

Conclusión: En la próxima sesión, profundizaremos en el mecanismo del Efecto Invernadero y cómo esta inyección adicional de energía está afectando los equilibrios climáticos que acabamos de estudiar, observando la historia climática de la Tierra para entender la magnitud del cambio actual.

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https://wikisabio.com/corrientes-oceanicas/

La salinidad de la superficie del agua depende mayormente de la evaporación y la precipitación. En zonas tropicales donde la evaporación es mayor que la precipitación encontramos agua de mayor salinidad (350/00). En las regiones costeras, agua dulce desemboca cerca de las bocas de los ríos y la salinidad generalmente no excede de 15-200/00. En las zona de los polos el proceso de congelamiento y derretimiento de los hielos ejercen mayor influencia sobre la salinidad de las aguas superficiales. En el verano del Ártico encontramos las mas bajas salinidad (~290/00). La salinidad promedio es de 350/00, pero ésta puede variar depende de la estación, la latitud y la profundidad. En conjunto la temperatura y la salinidad afecta la densidad del agua. A su vez la densidad afecta muchos otros parámetros como los procesos de mezcla de las diferentes masas de agua y la transmisión de sonido.

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¿Cómo se hacen los modelos climáticos?

Subsistemas:

atmósfera
océano
tierra (cubierta vegetal y hielo)

Física:

dinámica de fluidos
termodinámica
transferencia de radiación y balance

¿CÓMO CONSTRUIMOS EL FUTURO? los modelos climáticos

https://es.wikipedia.org/wiki/Modelo_clim%C3%A1tico

modelo climático es una representación de los procesos físicos, químicos y biológicos que afectan el sistema climático.[3] Los modelos climáticos usan métodos de investigación cuantitativa para simular las interacciones de la atmósfera terrestre, los océanos, el relieve terrestre y el hielo. Se utilizan para el estudio de la dinámica del sistema meteorológico y climático para las proyecciones del clima futuro.

Diapo 1 (Introducción a Modelos)

Título: Modelando el Futuro: ¿Qué son los Modelos Climáticos?
Énfasis: Los modelos no son "adivinanzas", son herramientas matemáticas basadas en las leyes de la física, la química y la dinámica de fluidos (las mismas que usamos para predecir el tiempo, pero a largo plazo).
Un modelo es una representación simplificada de la Tierra, dividida en una cuadrícula tridimensional.

Diapo 2 (Componentes del Modelo)

Mostrar o describir la malla 3D.
Explicar los SUBSISTEMAS: Cada celda de la cuadrícula resuelve ecuaciones para:

Atmósfera (vientos, temperatura, humedad).
Océano (corrientes, temperatura del agua).
Tierra (cubierta vegetal, hielo, nieve).

La clave es la INTERACCIÓN: lo que pasa en la atmósfera afecta al océano y viceversa.

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La malla con sus celdas

La resolución de las ecuaciones en cada celda de la malla proporciona predicciones de:

temperatura de los elementos
viento y nubes
salinidad y corrientes
humedad del suelo
evapotranspiración
…

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Leyendo el pasado: los “proxies” climáticos

¿Cómo saber el clima del pasado?

núcleos de hielo, testigos
dendrocronología de árboles
sedimentos oceánicos y otros
corales, muladares ratunos…

Diapo 4 (¿Qué son los Proxies Climáticos?)

Título: Proxies Climáticos: El ADN del Pasado.
Pregunta: Si los satélites solo miden desde hace 40 años, ¿cómo sabemos que antes la Tierra nunca pasó de 300 ppm?
Respuesta: Usamos Proxies. Son indicadores indirectos (sustitutos) de variables climáticas del pasado.

Diapo 5 (Ejemplos Clave de Proxies)

Núcleos de Hielo (Antártida/Groenlandia): Miden burbujas de aire atrapadas (miden $\text{CO}_2$ directo) y proporción de isótopos de oxígeno (miden la temperatura pasada).
Anillos de Árboles (Dendrocronología): El grosor del anillo indica las condiciones de crecimiento (temperatura y precipitación) de ese año.
Sedimentos Oceánicos: Miden la composición química de los restos de organismos microscópicos (foraminíferos) que nos dicen la temperatura del océano.

Diapo 6 (Datos en los Modelos)

¿Qué datos incorporan los modelos?

Datos Observados (Input):CO2 actual (Curva de Keeling), temperatura superficial, radiación solar, emisiones históricas.
Datos del Pasado (Validación): Usan los proxies (como los núcleos de hielo) para "entrenar" y validar si los modelos son capaces de reproducir el clima que ya existió. Si el modelo predice bien el pasado, podemos confiar en que predice mejor el futuro.

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Trayectorias socioeconómicas compartidas�(SSP)

SSP1: Sostenibilidad �(tomar el camino verde)

SSP2: Mitad del camino

SSP3: Rivalidad regional �(un camino rocoso)

SSP4: Desigualdad �(un camino dividido)

SSP5: Desarrollo impulsado por combustibles fósiles �(tomar la autopista)

(Escenarios y el IPCC)

¿Cómo se usan? Para simular futuros posibles bajo distintos escenarios socioeconómicos.
Estos escenarios se llaman SSP (Shared Socioeconomic Pathways) y definen cuánto $\text{CO}_2$ emitiremos.

Ejemplo: SSP1-2.6 (Mundo sostenible, bajas emisiones) vs. SSP5-8.5 (Emisiones muy altas).

EL IPCC (Panel Intergubernamental): Su trabajo es tomar el promedio de decenas de estos modelos y escenarios para ofrecer un consenso científico.

https://es.wikipedia.org/wiki/Trayectorias_socioecon%C3%B3micas_compartidas

Las trayectorias socioeconómicas compartidas (SSP, por sus siglas en inglés) son escenarios de cambios socioeconómicos globales proyectados hasta 2100. Se utilizan para derivar escenarios de emisiones de gases de efecto invernadero según diferentes políticas climáticas.[1]

Concentraciones de CO₂ atmosférico por SSP a lo largo del siglo XXI (proyectado por MAGICC6, un modelo climático de complejidad simple/reducida). Cada punto representa un promedio de valores simulados generados a partir de 6 modelos climáticos (AIM/CGE, GCAM4, IMAGE, MESSAGE-GLOBIOM, REMIND-MAGPIE y WITCH-GLOBIOM).Proyecciones de emisiones de metano. Los escenarios son:

SSP1: Sostenibilidad (tomar el camino verde)

SSP2: Mitad del camino

SSP3: Rivalidad regional (un camino rocoso)

SSP4: Desigualdad (un camino dividido)

SSP5: Desarrollo impulsado por combustibles fósiles (tomar la autopista)[

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(ESQUEMA)

Recordatorio del Balance Térmico (Sesión 6):

La Tierra como cuerpo negro (aproximación).
Necesidad del efecto invernadero natural para tener una temperatura media habitable (15º en lugar de -18º).

La Ventana Atmosférica

La "Ventana" por donde Escapa el Calor

La atmósfera es selectiva en cuanto a la radiación que deja pasar.

Radiación Solar Entrante (Luz Visible): La atmósfera es casi completamente transparente a la radiación solar de onda corta (luz visible). Esta energía atraviesa la atmósfera y calienta la superficie terrestre.

Entra energía = Calentamiento

Radiación Terrestre Saliente (Infrarrojo): La superficie caliente de la Tierra emite radiación de onda larga (calor infrarrojo). Es aquí donde entran en acción los GEI.
El Papel de los GEI: Los gases de efecto invernadero (GEI) absorben intensamente la radiación infrarroja en casi todos los rangos del espectro.
La Ventana Atmosférica:

Es el estrecho rango de longitud de onda (aproximadamente 8 a 13 micrómetros) donde la atmósfera es parcialmente transparente a la radiación infrarroja.
Este es el único "agujero" por donde una parte de la radiación infrarroja puede escapar directamente al espacio.
Importancia: Un aumento de GEI, especialmente CO2 y CH4, tiende a "cerrar" esta ventana, atrapando aún más calor y provocando un mayor calentamiento.

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EL EFECTO INVERNADERO: la manta terrestre

1824 Jean-Baptiste Joseph Fourier (la atmósfera como manta)

las actividades humanas podrían influenciar el clima

1856 Eunice Newton Foote (agua y CO₂ como agentes)

predijo un calentamiento por causa de los combustibles

1859 John Tyndall (la radiación infrarroja y el CO₂, CH₄…)

1896 Svante Arrhenius (cálculos del efecto invernadero)

analizó que también disminuyendo el CO₂ podría congelarse el mundo

1958 Charles David Keeling (mediciones sistemáticas del CO₂)

El Descubrimiento de la "Manta" de la Tierra

1. El Fundamento Teórico: Fourier (1824)

¿Quién y Cuándo? Jean-Baptiste Joseph Fourier (Francia, 1824).
¿Qué Hizo? Fue el primero en postular que la atmósfera de la Tierra actúa como una "manta" o "caja de vidrio" que atrapa parte del calor del Sol.
¿Cómo? Deducjo que la Tierra debería ser mucho más fría de lo que es, lo que implicaba que una capa invisible debía retener la energía térmica. Acuñó el término "efecto invernadero".

2. La Primera Demostración Experimental: Foote (1856)

¿Quién y Cuándo? Eunice Newton Foote (EE. UU., 1856).
¿Qué Hizo? Ella fue la primera persona en el mundo en realizar experimentos que demostraron que el Dióxido de Carbono ($\text{CO}_2$) y el vapor de agua se calientan más que el aire normal cuando se exponen al sol.
¿Cómo? Colocó termómetros en cilindros de vidrio llenos con diferentes gases (aire común, aire húmedo, $\text{CO}_2$) y los expuso a la luz solar. Observó que el cilindro con $\text{CO}_2$ se calentaba a una temperatura mucho más alta y tardaba mucho más en enfriarse. Concluyó correctamente que un aumento de $\text{CO}_2$ "produciría inevitablemente un aumento de la temperatura de nuestra atmósfera".

3. La Investigación Paralela y Ampliación: Tyndall (1859)

¿Quién y Cuándo? John Tyndall (Irlanda, 1859).
¿Qué Hizo? Demostró de forma más precisa qué gases absorben la radiación infrarroja (calor).
¿Cómo? Usando un equipo más sofisticado (el espectroscopio), confirmó el hallazgo de Foote y probó que los gases traza (como el $\text{CO}_2$, metano y vapor de agua) son opacos al calor y son, de hecho, los verdaderos Gases de Efecto Invernadero (GEI). Su trabajo fue crucial para la física atmosférica.

4. La Predicción del Calentamiento Global: Arrhenius (1896)

¿Quién y Cuándo? Svante Arrhenius (Suecia, 1896).
¿Qué Hizo? Fue el primero en establecer una relación cuantitativa entre el $\text{CO}_2$ y la temperatura global.
¿Cómo? Calculó manualmente que, si la concentración de $\text{CO}_2$ se duplicaba, la temperatura global aumentaría aproximadamente $5\text{ °C}$ a $6\text{ °C}$. Predijo que la quema de combustibles fósiles podría calentar el planeta.

5. La Evidencia Irrefutable: Keeling (1958)

¿Quién y Cuándo? Charles David Keeling (EE. UU., 1958).
¿Qué Hizo? Estableció la primera medición sistemática y continua del $\text{CO}_2$ atmosférico.
¿Cómo? Sus datos del Observatorio de Mauna Loa produjeron la famosa Curva de Keeling, la evidencia gráfica e irrefutable del aumento constante y acelerado de $\text{CO}_2$ en la atmósfera desde la era industrial.

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GEI: gases de efecto invernadero

Gas	Contribución (%)	Tiempo de Vida	Potencial de Calentamiento Global
Vapor de Agua (H₂O)	~ 36 - 70 %	Días/Semanas	Baja (Es un feedback clave)
Dióxido de Carbono (CO₂)	~ 9 - 26 %	4-100 años	1 (Referencia)
Metano (CH₄)	~ 4 - 9 %	~12 años	28
Óxido Nitroso (N₂O)	~ 5 %	~120 años	265
Ozono Troposférico (O₃)	3 - 7 %	Días - Semanas	Variable
Halocarbonos �(CFCs, HFCs, PFCs)	Mínima	10s a 1.000 años	1.000 - 10.000+

Conceptos Clave:

Tiempo de Vida (Años): Es el tiempo promedio que una molécula del gas permanece en la atmósfera antes de ser eliminada. Es fundamental para entender el impacto a largo plazo: el N₂O, por ejemplo, durará más de un siglo.
Potencial de Calentamiento Global (PCG): Mide la capacidad de una masa de gas para calentar la atmósfera en comparación con la misma masa de CO₂ a lo largo de 100 años. El CO₂ siempre tiene un PCG de 1.
El Metano (CH₄) es mucho más potente que el CO₂ a corto plazo, pero debido a su corto tiempo de vida (12 años), su PCG es menor que el N₂O, el cual es muy estable y permanece por más de un siglo, ejerciendo un efecto acumulativo.

Los Gases de Efecto Invernadero (GEI):

H2O (vapor de agua): el GEI más abundante (y natural).
CO2: el GEI más importante para el cambio climático a largo plazo (el termostato lento).
Metano (CH4), óxido nitroso (N2O) y halocarbonos (potencial de calentamiento).

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El negacionismo: �el CO2 es el alimento de las plantas

Una de las tonterías que se ve a menudo entre los negacionistas es que las plantas usan el CO2 para hacer alimento, y eso es bueno.

Por ejemplo, la CO2 Coalition: https://co2coalition.org/facts/co2-is-plant-food/

Today’s low CO2 concentration is starving trees and plants of the food they need to achieve their full growth potential via photosynthesis. Additional benefits of increased CO2:

Increased photosynthesis (“CO2 fertilization”).
Plants grow faster, and with less stress and less water.
Forests are growing faster.
Stimulates growth of beneficial bacteria in both soil and water.
More plant growth, means less erosion of topsoil.
Bigger crop yields, and more and bigger flowers.
Fosters glomalin, a beneficial protein created by root fungi.
Less water loss, less irrigation, and more soil moisture.
Increase in natural repellents to fight insect predators.

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La historia del clima contada por el CO₂

https://scied.ucar.edu/learning-zone/how-climate-works/ice-cores-tell-story-climate

Scientists remove a 2-meter section of ice core from the drill site at Combatant Col, British Columbia, from an electrothermal drill.

Credit: Doug Clark, Univ. Washington

What is studied in the ice?

The thickness of an ice layer provides clues about local precipitation; a thick layer corresponds to greater snowfall. Layers in ice cores provide a record of years and seasons. The youngest ice is at the top of an ice core and the oldest ice is at the bottom. Layer thickness may also tell us something about global temperatures, as more snow tends to accumulate at the poles when the climate is warmer.

Air pockets between the grains of ice become cut off from each other and produce bubbles in the ice. Gas bubbles trapped in the ice can be analyzed in the lab to provide data about past atmospheric composition, including the concentration of greenhouse gases like carbon dioxide.

Aerosols (extremely fine particles) in the atmosphere are carried by winds around the globe. Some settle on the snow, becoming trapped within ice. These aerosols can include soot produced by burning, ash from volcanic eruptions, and dust from dust storms. Ash from known volcanic eruptions can be used to help calibrate the age of a particular layer of ice.

Beryllium-10 concentrations, which are linked to the intensity of cosmic rays hitting Earth, are an indirect indicator of solar activity.

The ratio of concentrations of two isotopes of oxygen in the water molecules in ice serves as an indicator of global temperatures. Oxygen has two commonly occurring natural isotopes, the usual 16O and the less common 18O, which has two extra neutrons. Water molecules that contain 18O are heavier than usual, so they do not evaporate from the ocean as readily as the water molecules that contain 16O. However, when climate is warmer, the temperature of the ocean is warmer and more of the heavier water molecules are able to evaporate and later fall as snow on glaciers and ice sheets. Thus, ice formed in glaciers during warmer times has a higher concentration of 18O than ice formed during cooler times.

2.B. La Historia del Clima Visto por el CO2 (Paleoclimas):

Registro geológico: Breve mención de las grandes variaciones de CO2 a lo largo de las eras geológicas (ej. niveles muy altos en el Mesozoico).
Registro de Vostok/EPICA (Datos Históricos de Divulgación): Uso de núcleos de hielo de la Antártida para mostrar la relación perfecta y cíclica entre CO2 y temperatura durante los últimos 800.000 años.
Punto clave: Durante este tiempo, la concentración de CO2 nunca superó las 300 ppm.

La Historia del Clima (Paleoclimas)

400.000 Años de Pruebas

¿Cómo lo sabemos? El estudio de los paleoclimas se basa principalmente en el análisis de núcleos de hielo (Antártida, Groenlandia), que actúan como "máquinas del tiempo". Las burbujas de aire atrapadas en el hielo conservan muestras de la atmósfera de hace cientos de miles de años.
La Correlación Perfecta: Los datos de los núcleos de hielo muestran una correlación casi exacta entre la temperatura global y la concentración de CO₂ atmosférico durante los últimos 800.000 años.

Cuando el CO₂ era bajo, la Tierra entraba en un periodo glacial.
Cuando el CO₂ subía, la Tierra entraba en un periodo interglacial cálido.

El Umbral Histórico: En ningún momento de los últimos 800.000 años, la concentración de CO₂ superó las 300 ppm (partes por millón).
La Situación Actual: Hoy en día, la concentración de CO₂ ha superado las 420 ppm, una cifra que no tiene precedentes en la historia reciente del planeta.

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La curva de Keeling

3. LA ALTERACIÓN DEL EQUILIBRIO: EL ANTROPOCENO

3.A. La Curva de Keeling (Datos Históricos Recientes):

Muestra la medición directa de CO2 atmosférico desde 1958 (Mauna Loa).
El gráfico impactante de la ruptura del límite natural de 300 ppm y el ascenso exponencial.
Dato reciente: Situación actual de CO2 (cifras exactas).

https://es.wikipedia.org/wiki/Curva_de_Keeling

La curva de Keeling es una gráfica que muestra los cambios en la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera desde 1958. Se basa en las mediciones continuas tomadas en Mauna Loa (Hawái) bajo la supervisión de Charles David Keeling. Estas mediciones fueron la primera evidencia de los rápidos incrementos en los niveles de dióxido de carbono en la atmósfera.

La web: https://keelingcurve.ucsd.edu/

3.B. El Desequilibrio de la Tasa:

No es la cantidad absoluta, sino la velocidad del cambio lo que no tiene análogo geológico en millones de años.
Comparación: lo que tardó la Tierra millones de años en liberar (combustibles fósiles), el ser humano lo libera en siglos.

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El CO2 tiene un máximo en mayo

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70 millones de años de CO₂

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Nuestra Era

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comparación CO2 y temperatura

https://earth.org/data_visualization/a-brief-history-of-co2/

Debido al fuerte aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero desde mediados del siglo XX, el contenido de dióxido de carbono de la atmósfera es ahora más alto que en cualquier otro momento de los últimos tres millones de años, escriben los investigadores en su artículo.

Si se tiene en cuenta el efecto de las emisiones de metano, habría que retroceder 15 millones de años. Esto da como resultado un desequilibrio en el equilibrio energético de la Tierra: el planeta gana más calor del que pierde. El valor actual es de 1,36 vatios por metro cuadrado.

https://www.epe.es/es/tendencias21/20241024/antropoceno-venido-quedarse-cambiara-historia-110262268?utm_source=whatsapp&utm_medium=social&utm_campaign=btn-share

GRÁFICA: https://earth.org/data_visualization/a-brief-history-of-co2/

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La temperatura �media global

La Organización Meteorológica Mundial confirmó en enero que 2024 fue el año más cálido registrado con 1,55 ºC por encima del nivel preindustrial.

2023 ya superó los +1,5 grados.

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LOS MARES SE CALIENTAN

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Y se acidifican

https://marine.copernicus.eu/es/ocean-climate-portal/ocean-acidification

Entre 1985 y 2021, la acidez de los océanos ha aumentado un 15%.La escala de pH es logarítmica, lo que significa que un pequeño descenso del pH representa un gran aumento de la acidez.Si nos remontamos a la era preindustrial, este porcentaje llega al 40%.

El problema

El océano ha absorbido entre el 20 y el 30% de las emisiones antropogénicas de dióxido de carbono desde los años 80¹, lo que ha modificado la composición química del agua de mar y ha provocado su acidificación.

El agua del mar se está acidificando 10 veces más rápido que en cualquier otro momento de los últimos 300 millones de años.

El océano es más ácido hoy de lo que lo ha sido durante más de 20 millones de años

El pH del agua de mar ha disminuido de 8,11 en 1985 a 8,05 en 2021

Un aumento de la acidez oceánica del 40% desde la era preindustrial

Se prevé que la acidez de los océanos se duplique o triplique de aquí a 2100 si no reducimos nuestras emisiones de dióxido de carbono.

Zonas como el Ártico y el Antártico están experimentando descensos del pH significativamente mayores que la media mundial (alta acidificación oceánica).

La cantidad de carbono que absorbe el océano cada año aumenta , pero la capacidad del océano para absorber carbono no es ilimitada y depende de diversos factores, como la temperatura y la saturación.

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Acidificación oceánica

El impacto

Acidificación de los océanos:la acidificación del agua de mar se debe al aumento de la cantidad de dióxido de carbono que absorbe el océano

Formación de conchas:Los organismos calcificadores, como los corales, el plancton y los moluscos, tienen dificultades para construir conchas y esqueletos debido a la mayor acidez de su entorno.

Perturbación de los ecosistemas marinos:los valores más bajos de pH pueden interferir en el crecimiento y la reproducción de los organismos marinos y en la formación de arrecifes de coral, un importante hábitat para muchas especies, con efectos en cascada en la cadena alimentaria

Protección del litoral:menor protección del litoral y mayor riesgo de inundaciones y erosión, debido a la destrucción del coral

Inseguridad alimentaria y pérdidas económicas:con la pérdida de biodiversidad y el debilitamiento de los hábitats, las personas que dependen del marisco y las zonas costeras pueden verse perjudicadas

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La Tierra gana más calor del que pierde

4 veces más en 2024 que en 2002.

El exceso equivale a 600.000 bombas de Hiroshima al día�(7 cada segundo)

La imagen viene de : https://crashoil.blogspot.com/2025/05/esperanza-y-derrotismo.html

En este momento, el desbalance radiativo, es decir, la diferencia entre la radiación que recibe el planeta y la que radia de vuelta al espacio, de acuerdo con las mediciones de los satélites de la NASA se ha multiplicado por 4 con respecto a los valores que tenía en 2002.

https://x.com/LeonSimons8/status/1835729287594357171

https://edition.cnn.com/2023/11/02/climate/the-planet-is-heating-up-faster-than-predicted-says-scientist-who-first-warned-the-world-about-climate-change/index.html

The planet is heating up faster than predicted, says scientist who sounded climate alarm in the 1980s

CNN, Thu November 2, 2023��The planet is on track to heat up at a much faster rate than scientists have previously predicted, meaning a key global warming threshold could be breached this decade, according to a new study co-authored by James Hansen — the US scientist widely credited with being the first to publicly sound the alarm on the climate crisis in the 1980s.

In the paper, published Thursday in the journal Oxford Open Climate Change, Hansen and more than a dozen other scientists used a combination of paleoclimate data, including data from polar ice cores and tree rings, climate models and observational data, to conclude that the Earth is much more sensitive to climate change than previously understood.

“We are in the early phase of a climate emergency,” according to the report, which warns a surge of heat “already in the pipeline” will rapidly push global temperatures beyond what has been predicted, resulting in warming that exceeds 1.5 degrees Celsius above pre-industrial levels in the 2020s, and above 2 degrees Celsius before 2050.

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Menos aerosoles, más calor

Los aerosoles: tienen su sección en la OMS

https://wmo.int/world-data-centre-aerosols

James Hansen lo avisó:

https://csas.earth.columbia.edu/sites/csas.earth.columbia.edu/files/content/Global%20Warming%20in%20the%20Pipeline%20OOCC.pdf

https://www.columbia.edu/~jeh1/mailings/2024/Hopium.MarchEmail.2024.03.29.pdf

el papel que juegan los aerosoles antropogénicos en el cambio climático, basado en los artículos del James E. Hansen et al.:

1. ¿Qué son los aerosoles y por qué importan?

Los aerosoles son pequeñas partículas en la atmósfera (sulfatos, hollín, polvo, etc.). csas.earth.columbia.edu+2columbia.edu+2�
Tienen un efecto de enfriamiento porque pueden reflejar la luz solar de vuelta al espacio y también modificar las nubes (más gotas, mayor albedo). climatecodered.org�
Por tanto, funcionan como un “escudo” parcial frente al calentamiento por gases de efecto invernadero (GEI).�

2. ¿Qué dicen los estudios de Hansen et al. sobre su papel?

En el artículo “Global warming in the pipeline” se estima que due a los GEI ya emitidos la Tierra tiene una “obligación térmica” muy superior a lo que ha subido hasta ahora; y parte del motivo de que no se haya calentado aún más es que los aerosoles han estado amortiguando ese calentamiento. csas.earth.columbia.edu�
En el seguimiento “Hope vs Hopium” (“Global Warming Acceleration…”) se afirma que una reducción reciente de aerosoles antropogénicos —por ejemplo la normativa marítima que bajó mucho la emisión de azufre en los barcos— ha quitado parte de ese efecto de enfriamiento, lo que habría acelerado el calentamiento reciente. DieselNet+1�
Hansen et al. estiman que esta fuerza (forzamiento) de aerosoles retirada en ciertas zonas oceánicas puede ser más grande de lo que habitualmente se asume en los informes del IPCC, lo que lleva a inferir una mayor sensibilidad del clima (es decir, más calentamiento por unidad de forzamiento) de lo habitual. RealClimate+1�

3. ¿Cuáles son los efectos clave que destacan?

Si los aerosoles se reducen, entonces el “escudo” de enfriamiento desaparece y el sistema climático absorbe más radiación solar, lo que acelera el calentamiento. DieselNet�
En el documento se dice que el forzamiento neto actual (GEI menos efecto de aerosoles) es mucho mayor de lo que se pensaba, lo que implica que ya hay bastante calentamiento “en la tubería” (en camino) aunque la superficie todavía no lo haya mostrado totalmente. csas.earth.columbia.edu�
Esto significa que, aun con emisiones futuras reducidas, una parte del calentamiento es “ya comprado” si no se hace algo para compensarlo (sea bajando GEI o tal vez gestionando la radiación o los aerosoles).�

4. Implicaciones y advertencias

El hecho de que aseveran que hemos perdido parte del “beneficio” de los aerosoles (por motivos de salud, emisiones marítimas, etc.) implica que necesitamos más urgencia para reducir los GEI, porque la amortiguación artificial ya no está tan presente.�
También plantea un caso de ambigüedad moral/técnica: los aerosoles causan graves problemas de salud (contaminación del aire), por lo que limpiarlos era (y es) deseable. Pero ese “beneficio” colateral de enfriamiento hacía que el sistema climático estuviera “ocultando” parte del calentamiento real. Hansen lo describe como una especie de “trato faústico”. NEW YORK LEAGUE OF CONSERVATION VOTERS�
En la comunicación para el público, esto significa que no basta con mirar solo las emisiones de CO₂ — también tenemos que tener en cuenta cómo los aerosoles han influido, cómo están cambiando, y cómo ese cambio puede revelar un “rebote” o aceleración del calentamiento que no se veía antes.�

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Puntos de inflexión climática

Puntos de Inflexión Climática

Algunos cambios climáticos pueden volverse irreversibles si cruzamos ciertos puntos de inflexión del planeta.

Los puntos de inflexión climática son umbrales críticos del sistema terrestre que, si se cruzan, pueden provocar cambios abruptos e irreversibles en el clima del planeta. Investigaciones recientes, lideradas por científicos como Tim Lenton, han identificado varios de estos puntos en peligro, incluso con los niveles actuales de calentamiento. Entre ellos están la pérdida del hielo en Groenlandia y la Antártida occidental, el colapso de las corrientes oceánicas en el Atlántico norte, la muerte masiva de los corales tropicales, la desaparición del permafrost ártico y la regresión de grandes bosques como el Amazonas o el boreal. Estos procesos no solo afectan a sus regiones, sino que pueden amplificarse mutuamente, acelerando el cambio climático global. Aunque el Acuerdo de París busca limitar el calentamiento a 1,5 °C o 2 °C, algunos de estos puntos podrían superarse incluso dentro de esos límites. Comprender y actuar frente a estos riesgos es clave para evitar impactos irreversibles.

La identificación de puntos de inflexión climática (tipping points) advierte sobre consecuencias irreversibles. Nos acercamos peligrosamente a desafíos graves, lo que destaca la urgencia de tomar medidas coordinadas a nivel global para revertir o mitigar los impactos negativos.

https://es.wikipedia.org/wiki/Punto_de_inflexi%C3%B3n_(climatolog%C3%ADa)

https://www.bbc.com/mundo/noticias-50588118

Tim Lenton y otros autores han señalado numerosos puntos de inflexión a lo largo del mundo incluyendo:

Muerte regresiva del bosque boreal
Muerte regresiva del bosque del Amazonas
Pérdida del hielo marino en el Ártico y el Antártico. Disminución de la profundidad de la banquisa de hielo en Groenlandia y Antártida
Ruptura de los procesos monzónicos en India y el África Occidental
Formación de aguas profundas atlánticas, cerca del océano Ártico, que es un componente del proceso de circulación termohalina
Pérdida del permafrost, activando la pérdida del metano del Ártico y acelerando la conocida como hipótesis del fusil de clatratos
Muerte de los corales tropicales
Colapso de las corrientes marinas en el mar de Labrador

Los cinco hitos que es posible que se superen, incluso ya con el actual nivel de calentamiento, son: el colapso de la capa de hielo de Groenlandia y en la Antártida occidental, la pérdida abrupta del permafrost boreal, la muerte masiva de los corales tropicales y el colapso de las corrientes en el Mar de Labrador, ubicado frente Canadá en el Atlántico. Por cada décima de calentamiento extra, la probabilidad de sobrepasarlos se vuelve más real. Hasta el punto de que los investigadores consideran que esos cinco puntos de inflexión se rebasarán, aunque el Acuerdo de París contra el cambio climático, firmado en 2015, se cumpliera. Ese pacto internacional tiene como objetivo principal reducir las emisiones de efecto invernadero mundiales a un ritmo suficientemente rápido para lograr que el calentamiento se quede entre los 1,5 y los 2 grados Celsius.

La primera gran evaluación de los puntos de inflexión climática data de 2008.

https://elpais.com/clima-y-medio-ambiente/2022-09-08/el-planeta-esta-cerca-de-sobrepasar-cinco-peligrosos-puntos-de-inflexion-climatica.html

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LA BIODIVERSIDAD DECAE

73% en el periodo 1970-20207�Esta pérdida equivale a la mitad del PIB mundial.

Cada 10 años se pierde un 5% de biodiversidad.�Y el ritmo aumenta…

https://biodiversitystripes.info/global/

https://www.weforum.org/stories/2022/10/nature-loss-biodiversity-wwf/

Mapamundi con el Índice de Biodiversidad (BI): The Biodiversity Intactness Index (BII) estimates how much of an area’s natural biodiversity remains, helping us to understand past, current and future changes to nature, write Andy Purvis, of London’s Natural History Museum and Samantha Hill, of the UN Environment Programme’s World Conservation Monitoring Centre.

In the map above, the darkest areas indicate those with a BII of between 90-100%, where the area has “enough biodiversity to be a resilient and functioning ecosystem”.

At the lightest end of the spectrum, the pale orange and yellow-shaded areas indicate a BII of less than 30%, which means the biodiversity has been “depleted and the ecosystem could be at risk of collapse”.

Una reflexión que publiqué el 22 de diciembre de 2024 en Diario de Noticias: https://www.noticiasdenavarra.com/opinion/2024/12/22/crimen-inadvertido-9084306.html

Un crimen inadvertido

Una reflexión para comenzar el invierno de este hemisferio: ¿por qué nos importa tan poco que estemos acabando con la diversidad de la vida en nuestro planeta? Hace unos días se reunió una vez más un organismo internacional poco conocido, la Plataforma Intergubernamental Científico-Normativa sobre Diversidad Biológica y Servicios de los Ecosistemas (IPBES). No pongamos como excusa que el nombre, aunque preciso en lo que refiere a su cometido, es largo y poco amable. Tampoco lo era “IPCC” pero ya lo hemos aprendido, aunque la IPBES nació mucho después y con muchísimas más reticencias por parte de los países de la ONU que lo formaron. Y aquí está uno de los factores críticos: no hay una concienciación de que tenemos un problema en la gestión del planeta en su conjunto, que afecta a todos los órdenes sociales y económicos. Cuando nos hablan de la pérdida de biodiversidad tendemos a pensar que es algo que pasa más allá, lentamente, que siempre ha sucedido, pero no en algo crítico. Sin embargo, el centenar de científicos reunidos en Johannesburgo ha vuelto a explicar que cada 10 años se pierde cerca de un 5% de biodiversidad. Ya hemos dilapidado ecosistemas en la tierra y en el mar, acabamos constantemente con especies (algunas de las cuales ni siquiera se habían identificado aún por la ciencia) seguimos aumentando la contaminación de todo tipo y además, con el cambio climático provocamos más problemas que se propagan en esa pequeña capa habitada que envuelve a la Tierra. Nuestro crimen tiene efectos en la salud y también económicos, una pérdida que equivale a la mitad del PIB mundial. Para afrontarla hace falta urgentemente tomar conciencia del problema, pero sobre todo atacarlo en su raíz: ¿cómo dejar de ser una especie tan depredadora pero sobre todo tan inconsciente?

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Bueno, tenemos la COP30 en Belem…

Science Media Centre España

las emisiones de CO2 origen fósil registrarán un nuevo récord en 2025, según el mayor informe sobre balance de carbono (*Earth System Science Data)

Las previsiones para 2025 del Global Carbon Budget estiman que las emisiones de dióxido de carbono (CO2) procedentes de los combustibles fósiles llegarán a un nuevo máximo histórico, situándose en 38.100 millones de toneladas, lo que supone un aumento del 1,1 % respecto a 2024. Este informe global –que cumple su 20ª edición y se presentará en la COP30 de Belém (Brasil)– calcula que las emisiones en Estados Unidos y la Unión Europea crecerán este año, en contraste con el descenso de años anteriores, en parte, por las condiciones meteorológicas y un mayor consumo energético. El estudio se publica en la revista Earth System Science Data en formato preprint.

https://efeverde.com/de-cop-en-cop-ciencia-cambio-climatico/

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Una nota en REUTERS: https://www.reuters.com/sustainability/cop/30-years-climate-talks-progress-pitfalls-planet-peril-2025-11-06/

Nov 6 (Reuters) - As leaders gather for the U.N. climate summit in Brazil this week - three decades after the world's first annual climate conference - the data charting progress in the fight against global warming tells a sobering story.

Despite years of negotiations, pledges, and summits, greenhouse gas emissions have climbed by a third since that first meeting; fossil fuel consumption continues to rise; and global temperatures are on track to breach thresholds scientists say will unleash catastrophic damage to the planet.

Global greenhouse gas emissions have increased by 34% since 1995. While this is a slower rate than the 64% rise in the three previous decades, it still represents a trajectory incompatible with climate stability, according to scientists.

"We still have time to solve this problem. We still can win this fight if we will do the things we promise to do. We just have to kick ourselves in the rear end and get going," said John Kerry, U.S. climate envoy under Democratic President Joe Biden.

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The World Resources Institute, a climate research and advocacy group, said in an October report

, opens new tab

that government targets for greenhouse gas emissions reductions for 2035 remain insufficient to keep global temperatures from rising more than 1.5C above pre-industrial times - the threshold world governments set at a landmark 2015 climate agreement in Paris.

Still, the rise in renewables and EVs has largely offset growing energy demand rather than replace fossil fuels. And in the United States, President Donald Trump - who has called climate change the world's greatest "con job" - has slashed subsidies for wind and solar power and electric vehicles, added permitting obstacles to renewable projects and opened more lands to drilling and mining.

"President Trump will not jeopardize our country's economic and national security to pursue vague climate goals that are killing other countries," Taylor Rogers, a White House spokeswoman, told Reuters.

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Meanwhile, fossil fuel consumption - the primary source of planet-warming emissions - remains stubbornly high, driven by economic growth and, more recently, the energy demands of data centers powering artificial intelligence.

The International Energy Agency projects that demand for coal - one of the dirtiest fossil fuels when combusted - will hold around record highs through 2027 as rising demand in China, India and other developing countries offsets declines elsewhere.

On the other side of the ledger, solar and wind power adoption have accelerated, electric vehicle sales have surged globally, and energy efficiency overall has improved, according to data from the International Energy Agency.

Global investment in clean energy reached $2.2 trillion last year, surpassing the $1 trillion invested in fossil fuels, according to IEA data.

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No se vayan aún…

Lo cierto es que el panorama no es alentador. Y el clima tiene inercia…

Pero sabemos de la capacidad del sistema planetario de encontrar equilibrios.

Así que en las próximas sesiones iremos explorando estas posibilidades.

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Contenido Central de la Sesión 9

Esta sesión se centraría en cómo los sistemas, tanto a escala planetaria como biológica, se mantienen estables a pesar de los cambios externos, utilizando mecanismos de control y ajuste.

Realimentación (Feedback):

Definición: El proceso donde el resultado de un sistema se reintroduce como información para controlar o modificar el sistema en sí.
Realimentación Negativa (Estabilizadora): Mecanismos que contrarrestan o invierten la tendencia de un cambio, buscando el equilibrio. Ejemplo: La regulación de la temperatura corporal: si hace calor, el cuerpo suda para enfriarse. A escala planetaria, el efecto de las nubes ante el aumento de la temperatura.
Realimentación Positiva (Desestabilizadora): Mecanismos que amplifican o aceleran la tendencia de un cambio, empujando al sistema fuera del equilibrio (pueden llevar a un nuevo estado o al colapso). Ejemplo: El derretimiento del hielo polar: al derretirse el hielo blanco (que refleja el sol), expone el océano oscuro (que absorbe calor), lo que acelera más el derretimiento.

Homeostasis:

Definición: La capacidad que tienen los sistemas (biológicos y ecológicos) de mantener su medio interno en condiciones relativamente constantes a pesar de las variaciones externas. Es la manifestación de la realimentación negativa en acción.
El Organismo Humano como Ejemplo Máximo: La sesión usaría el cuerpo humano para ilustrar la homeostasis de manera palpable. Hablaríamos de cómo se regulan:

Temperatura corporal: (Termorregulación).
Glucosa en sangre: (Regulación endocrina, insulina/glucagón).
pH sanguíneo: (Regulación respiratoria y renal).

Aplicación al Planeta (Hipótesis Gaia):

La sesión culminaría en la aplicación de estos conceptos a la Tierra. ¿Es el planeta un sistema homeostático?
Concepto de Biorregulación: Discutir la Hipótesis Gaia de James Lovelock, que postula que la vida en la Tierra regula la atmósfera, la temperatura y la química oceánica para mantener el planeta habitable (una forma de homeostasis global).
Sistema de la Tierra (Earth System): Analizar los grandes ciclos biogeoquímicos (carbono, nitrógeno) como bucles de realimentación que mantienen el equilibrio planetario.

Conexión con el resto del curso

La sesión 9 es el puente entre el análisis de los componentes del planeta (Semanas 1-8) y el estudio de los Límites Planetarios (Semanas 10 en adelante), ya que la regulación es lo que define la resiliencia y estabilidad de esos límites.