El Sol y el clima terrestre

En la escala galáctica, el Sol es una estrella notablemente constante. Mientras que algunas estrellas experimentan dramáticas pulsaciones, y como consecuencia varían mucho en tamaño y brillo, e incluso explotan ocasionalmente, la luminosidad de nuestro Sol varía apenas un 0,1% a lo largo de su ciclo solar de 11 años.

Sin embargo, los investigadores están comenzando a darse cuenta de que estas aparentemente diminutas variaciones pueden tener un efecto significativo sobre el clima de la Tierra. Un nuevo informe, publicado por el Consejo Nacional de Investigaciones de Estados Unidos (NRC, por su sigla en idioma inglés), denominado "Los Efectos de la Variabilidad Solar sobre el Clima Terrestre", expone algunos de los sorprendentemente complejos mecanismos mediante los cuales la actividad solar puede hacerse sentir en nuestro planeta.

Estas seis imágenes del Sol en el ultravioleta extremo, captadas por el Observatorio de Dinámica Solar (Solar Dynamics Observatory o SDO, por su sigla en idioma inglés), de la NASA, registran el creciente nivel de la actividad solar conforme el Sol se acerca hacia la cúspide del ciclo de manchas solares de 11 años de duración. 

Uno de los investigadores que participó en este taller, Greg Kopp, del Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial (Laboratory for Atmospheric and Space Physics), de la Universidad de Colorado, destacó que aunque las variaciones en la luminosidad a lo largo del ciclo solar de 11 años no ascienden a más de un décimo del uno por ciento de la producción total del Sol, esa fracción tan diminuta sigue siendo importante. "Incluso las variaciones de corto plazo típicas de 0,1% en la irradiación solar incidente supera a todas las demás fuentes de energía (como la radiactividad natural en el núcleo de la Tierra) combinadas", dice.

Es de particular importancia la radiación solar en el ultravioleta extremo (UVE), la cual alcanza su punto de mayor intensidad durante los años cercanos al máximo solar. Dentro de la relativamente estrecha banda de las longitudes de onda del UVE, la producción solar varía no por un minúsculo 0,1%, sino por enormes factores de 10 o más. Esto puede afectar considerablemente la química y la estructura térmica de la atmósfera superior.

Isaac Held, de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA), exploró esta observación con más detalle. Él describió cómo es que la pérdida de ozono en la estratósfera podría alterar la dinámica de la atmósfera en las capas inferiores. "El enfriamiento de la estratósfera polar asociado con la pérdida de ozono incrementa el gradiente horizontal de temperatura cerca de la tropopausa", explica.
En otras palabras, el efecto de la actividad solar en la atmósfera superior puede, a través de una complicada cadena de influencias, empujar a las tormentas que se encuentran en la superficie fuera de su curso natural.

De hecho, Gerald Meehl, del Centro Nacional de Investigaciones Atmosféricas (NCAR), presentó evidencia convincente de que la variabilidad solar está produciendo un efecto sobre el clima, especialmente en el Pacífico.

Las huellas del ciclo solar son tan intensas en el Pacífico que Meehl y algunos colegas han comenzado a preguntarse si existe algo en el sistema climático del Pacífico que las esté amplificando. "Uno de los misterios del sistema climático de la Tierra... es cómo puede ser que las relativamente pequeñas variaciones del ciclo solar de 11 años puedan producir la magnitud de las señales observadas en el clima del Pacífico tropical". Usando modelos del clima creados mediante una supercomputadora, los investigadores muestran que se necesitan mecanismos tanto "de abajo hacia arriba" como "de arriba hacia abajo" en las interacciones entre la atmósfera y el océano para aumentar la influencia solar sobre la superficie del Pacífico.

En los últimos años, los investigadores han considerado la posibilidad de que el Sol desempeñe un papel en el calentamiento global. Después de todo, el Sol es la fuente principal de calor de nuestro planeta. El informe proporcionado por el NRC sugiere, sin embargo, que la influencia de la variabilidad solar es más de carácter regional que global. La región del Pacífico es sólo un ejemplo de esto.

Caspar Amman, del NCAR, comentó en el informe que "cuando el equilibrio radiativo de la Tierra es alterado, como ocurre cuando hay un cambio en la influencia producida por el ciclo solar, no todos los lugares se ven afectados de la misma forma. El Pacífico ecuatorial central generalmente se torna más frío, la correntada de ríos en Perú se ve reducida y las condiciones en el oeste de Estados Unidos se vuelven más secas".

Raymond Bradley, quien es un investigador de la Universidad de Massachusetts que ha estudiado los registros históricos de la actividad solar que se encuentran almacenados por radioisótopos en anillos de árboles y núcleos de hielo, dice que las precipitaciones regionales parecen verse más afectadas que la temperatura. "Si hay en efecto una influencia solar sobre el clima, ésta se manifestará como cambios en la circulación en general más que en las mediciones directas de temperatura". Esto concuerda con la conclusión del IPCC (sigla que en idioma español significa: "Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático") y de informes previos proporcionados por el NRC de que la variabilidad solar NO es la causa del calentamiento global observado en los últimos 50 años.

Promedio anual de cantidad de manchas solares para un período de 400 años (1610–2010).



También se ha estudiado extensamente la probable conexión entre el Mínimo de Maunder, un déficit en la cantidad de manchas solares, de 70 años de duración, que ocurrió durante finales del siglo XVII y principios del siglo XVIII, y el período más frío de la Pequeña Era de Hielo, durante la cual Europa y América del Norte estuvieron sometidas a inviernos crudamente fríos.
El mecanismo para ese enfriamiento regional pudo haber sido una disminución en la producción de la radiación en el UVE del Sol; sin embargo, esto es todavía especulativo.

El Sol podría estar actualmente al borde de experimentar un evento del tipo mini–Maunder.
El Ciclo Solar 24 en el que nos encontramos es el más débil que ha ocurrido en más de 50 años. Es más, hay evidencia (aún controvertida) de una tendencia a largo plazo relacionada con el debilitamiento de la intensidad del campo magnético de las manchas solares.
Matt Penn y William Livingston, del Observatorio Solar Nacional (National Solar Observatory, en idioma inglés), predicen que para cuando llegue el Ciclo Solar 25, los campos magnéticos del Sol serán tan débiles que se formarán muy pocas manchas solares, o quizás ninguna.
Otras líneas de investigación independientes relacionadas con el campo de la heliosismología y con el estudio del campo magnético superficial polar tienden a respaldar esta conclusión. (Nota: Penn y Livingston no participaron en el taller del NRC).

El informe completo, denominado: "The Effects of Solar Variability on Earth's Climate" ("Los Efectos de la Variabilidad Solar sobre el Clima Terrestre"), puede consultarse (en idioma inglés) en la página de National Academies Press en: http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=13519 .

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