Ciencia Y Medioambiente. La crisis climática y el surgimiento de las ciencias integradas del sistema Tierra

En los últimos treinta años la comprensión científica de nuestro planeta ha cambiado radicalmente. Los científicos han estudiado durante mucho tiempo diversos aspectos de la Tierra, utilizando los métodos de la geología, la biología, la ecología, la física y otras disciplinas. Ahora muchos están estudiando la Tierra como un sistema planetario integrado, al considerar la interacción entre la atmósfera, hidrósfera, litósfera (geosfera), biosfera y heliosfera, y han descubierto cómo la actividad humana está cambiando rápidamente ese sistema. Hemos presenciado lo que algunos, como el físico teórico Hans Schellnhuber, han denominado “una segunda revolución copernicana”, una revolución científica cuyo objetivo es la comprensión del funcionamiento del planeta para desarrollar sobre esta base cognitiva nuevos conceptos para la gestión ambiental global.

Fue en vísperas del nuevo milenio cuando Schellnhuber, fundador del Instituto Potsdam para la Investigación del Impacto Climático, señaló en la prestigiosa revista Nature: “Los instrumentos de aumento óptico provocaron una vez la revolución científica que puso a la Tierra en su contexto astrofísico correcto”. Hoy, “las sofisticadas técnicas de compresión de la información, incluido el modelado de simulación, ahora están marcando el comienzo de una segunda revolución copernicana. (…) Esta nueva revolución será en cierto modo una inversión de la primera: nos permitirá mirar hacia atrás en nuestro planeta para percibir una sola entidad compleja, disipativa, dinámica, lejos del equilibrio termodinámico: el sistema Tierra”.

Esto se volvió necesario porque en los años 80 la comunidad científica comenzó a darse cuenta de que algunas operaciones podrían perturbar radicalmente el estado general del planeta con consecuencias potencialmente catastróficas para toda la humanidad. Por ejemplo, en mayo de 1985 investigadores británicos anunciaron el descubrimiento de un enorme agujero en la capa de ozono sobre la Antártida provocado por el uso masivo de clorofluorocarburos (CFC), lo que debilitaba la protección que el ozono atmosférico ofrece contra la radiación ultravioleta del Sol. Previamente, en marzo de 1979, tendría lugar el accidente nuclear de Three Mile Island, en Estados Unidos, el mayor desastre nuclear de la historia solo superado en 1986 por Chernobyl, en Ucrania. A su vez, fue en agosto de 1981 cuando James Hansen, climatólogo y por entonces flamante director del Instituto Goddard de la NASA, publicó en Science, junto a otros científicos, un artículo en el que señalaba que “el CO2 atmosférico aumentó de 280-300 partes por millón en 1880 a 335-340 ppm en 1980, principalmente debido a la quema de combustibles fósiles”, por lo que “se espera que la abundancia de CO2 alcance los 600 ppm en el próximo siglo, incluso si el crecimiento del uso de combustibles fósiles es lento”. Sus conclusiones apuntaban a que “los efectos potenciales sobre el clima en el siglo XXI incluyan la creación de regiones propensas a la sequía en América del Norte y Asia central como parte de un cambio de zonas climáticas, la erosión de la capa de hielo de la Antártida occidental con el consiguiente aumento mundial del nivel del mar y la apertura del legendario paso del noroeste”. Esto le llevó a Hansen a tener que testificar en 1988 ante el Congreso norteamericano y sufrir la censura y persecución de la Casa Blanca.

Todas estas discusiones que se venían acumulando desde hace años alcanzaron gran notoriedad en la década del 80 en las reuniones del Consejo Internacional de Ciencia (ICSU), una institución que agrupa a más de 31 uniones científicas del mundo -como la Unión Matemática Internacional, la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada, la Unión Internacional de Física Pura y Aplicada y la Unión Geográfica Internacional, entre otras-, más 120 sociedades científicas nacionales, como el Conicet de Argentina. Tras una serie de simposios e informes en los encuentros del ICSU en Varsovia, Polonia (1983) y Ottawa, Canadá (1985), se recomendó la creación de un programa internacional de investigación. Así, en 1986 el Consejo Internacional de Ciencias lanzó el Programa Internacional Biosfera-Geosfera (IGBP), “el programa de cooperación científica internacional más grande, complejo y ambicioso jamás organizado”, según indicó Juan G. Roederer, miembro de la Unión Geográfica Norteamericana.

Roederer señaló ese mismo año en ICSU Gives Green Light to IGBP cómo la necesidad fue más allá de la curiosidad científica: “Se observó que las tensiones en los sistemas de apoyo que sostienen la vida se estaban acumulando a un ritmo cada vez mayor como resultado del aumento de la población mundial, la actividad industrial, los productos de desecho, la contaminación y la explotación de recursos, así como también debido a las tendencias de largo plazo en el cambio climático regional. Para preservar o expandir los sistemas de soporte vital durante el siglo XXI, gobiernos de todas las naciones tendrían que diseñar planes a largo plazo que, al tiempo que abordaran sus propios y específicos objetivos nacionales, tendrían que basarse en el conocimiento científico básico del ambiente terrestre global y en el cambio natural y antropogénico previsto. El conocimiento científico detallado y cuantitativo requerido simplemente no existe todavía”.

Uno de los principales objetivos del Programa Internacional Biosfera Geosfera fue desarrollar “una ciencia sustantiva de integración, uniendo las piezas de manera innovadora e incisiva hacia el objeto de comprender la dinámica del sistema de soporte vital planetario en su conjunto”, para así “describir y comprender los procesos interactivos físicos, químicos y biológicos que regulan todo el sistema Tierra, el ambiente único que proporciona para la vida, los cambios que están ocurriendo en ese sistema y la forma en que estos cambios están influenciados por las actividades humanas”.

Como indicaron Schellnhuber, el químico atmosférico Will Steffen, la oceanógrafa Katherine Richardson y una decena de científicos más del IGBP en Global Change and the Earth System: a Planet Under Pressure (2004), “en las últimas dos décadas, un nuevo imperativo ha llegado a dominar las preocupaciones ambientales con la creciente conciencia de que las actividades humanas tienen una influencia cada vez mayor en el funcionamiento del sistema Tierra, del que dependen el bienestar humano y el futuro de las sociedades humanas”.

Sin embargo, “la ciencia requerida para abordar esta agenda de investigación orientada hacia el futuro debe trascender los límites disciplinarios, ya que se ocupa de cuestiones que se encuentran más allá de cualquier campo de estudio. Todos los sistemas complejos desafían el análisis puramente mecanicista. El enfoque a nivel de sistemas requerido para lograr una comprensión de los aspectos del funcionamiento del sistema Tierra de los que dependen la supervivencia humana y la vida en general, debe abarcar interacciones complejas, sinergias entre los componentes del sistema, respuestas no lineales y retroalimentaciones múltiples. También debe abarcar los factores de cambio biofísicos y antropogénicos, no como influencias separadas sino como procesos estrechamente entrelazados e interactivos”.

La ciencia analítica clásica (en la que las variables individuales están aisladas y sus efectos separados) no puede hacer frente a los desafíos planteados por la ciencia del sistema Tierra. Las respuestas a los problemas ambientales se han diseñado para abordar problemas específicos y definidos de manera limitada dentro de un marco que no considera la gama completa de consecuencias inherentes a un sistema complejo e interactivo. El comportamiento emergente que a menudo resulta de las interacciones entre los componentes del sistema no puede entenderse estudiando los componentes del sistema de forma aislada. La identificación de las relaciones causa-efecto sigue siendo útil, pero están integradas en sistemas complejos en los que las sinergias, interacciones y no linealidades desafían el enfoque analítico clásico.

“El pensamiento sistémico y su aplicación al medioambiente no son nuevos”, señalaban Steffen y compañía en 2004. “Lo que es realmente nuevo acerca de las percepciones del sistema Tierra en los últimos 10-15 años es el desarrollo de una perspectiva que abraza el sistema Tierra en su conjunto. Varios desarrollos han llevado a este fundamental y acelerado cambio en la percepción científica.

Estos son:

1. La vista de la Tierra desde una nave espacial, una esfera azul-verde flotando en la oscuridad, desencadena sentimientos emocionales de un hogar lleno de vida en un vacío sin vida, así como percepciones más analíticas de una entidad materialmente limitada y autónoma.

2. Los sistemas de observación global permiten a los científicos aplicar a la Tierra en su conjunto conceptos que antes solo eran aplicables a escala de subsistema, regional o local. La Tierra misma es un sistema.

3. Las bases de datos globales abordan fenómenos de escala global con datos adquiridos de manera consistente que tienen el potencial de armonización y comparación a escala global.

4. Avances dramáticos en la capacidad de inferir propiedades indicativas de los procesos de la Tierra del pasado establecieron imágenes instantáneas de observación contemporáneas en un continuum de tiempo.

5. La potencia informática mejorada hace posible no solo la asimilación de datos esenciales, sino también modelos cada vez más sofisticados que mejoran la comprensión de las interacciones funcionales y las sensibilidades del sistema”.

“La ciencia está en el umbral de un cambio potencialmente profundo en la percepción de la relación humano-ambiente, operando en toda la humanidad en su conjunto y en la escala de la Tierra como un sistema único (…) La investigación requerida para abordar la agenda de investigación orientada hacia el futuro de la ciencia del sistema Tierra debe tener nuevas características. Debería:

1. Continuar apoyando y facilitando el estudio de piezas de la maquinaria planetaria con gran detalle, pero también ubicándolas en marcos conceptuales amplios que se construyan alrededor de una perspectiva de sistemas;

2. Incrustar los conocimientos de esta ciencia analítica clásica –la identificación de las relaciones causa-efecto– en el análisis de sistemas complejos que aborda directamente las sinergias, interacciones, interruptores/disparadores, no linealidades y propiedades emergentes del sistema que desafían el enfoque tradicional por sí mismo;

3. Desarrollar formas cada vez más sofisticadas de examinar los roles de los procesos biosféricos y específicamente antropogénicos dentro del sistema Tierra;

4. Desarrollar formas cada vez más realistas de responder a las preguntas “¿y si…?” de preocupación vital para la sostenibilidad futura; y

5. Trascender los límites disciplinarios a través de las ciencias naturales y sociales mediante la vinculación de los conceptos, habilidades y conocimientos a través de la división biofísica/sociocultural en nuevas y emocionantes combinaciones, desde la definición del problema hasta la comunicación de los hallazgos a los responsables políticos en un mundo de gran diversidad cultural y socioeconómica”.

“Una ciencia integradora del sistema Tierra ya está comenzando a desarrollarse”, señalaban los científicos del Programa Internacional Biosfera Geosfera en 2004. “Las observaciones de la Tierra desde la superficie y desde el espacio están dando nuevas ideas casi a diario, los centros de investigación interdisciplinarios centrados en el cambio global están surgiendo en todo el mundo, y los programas de cambio global están comenzando a construir un marco científico internacional. ¿Qué preguntas deberían guiar esta ciencia? ¿Qué nuevas estrategias de investigación se requieren para lidiar con la naturaleza compleja del sistema Tierra? ¿Qué herramientas se necesitan para hacer el trabajo?”.

“Nos enfrentamos con un problema de control”, indicaba Schellnhuber en Nature. “Una tarea geo-cibernética que se puede resumir en tres preguntas fundamentales. Primero, ¿qué tipo de mundo tenemos? Segundo, ¿qué tipo de mundo queremos? Tercero, ¿qué debemos hacer para llegar allí? Estas preguntas indican la inmensidad del desafío planteado por el análisis del sistema Tierra”.

Pero el Programa Internacional Biosfera Geosfera llegó a su fin en 2015, “después de tres décadas de fomentar la investigación colaborativa internacional y la síntesis sobre el cambio global”. En sus Reflexiones sobre un legado de tres décadas la organización señaló que este “está plasmado en sus publicaciones científicas, los talleres y conferencias que organizó, la estrecha interacción que fomentó con los procesos de políticas y evaluación como el Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC), y sus enfoques innovadores para la comunicación y la divulgación. Dejará un sólido historial en la creación de redes y mejorará la capacidad de investigación en todo el mundo”.

Su Secretaría, que estuvo alojada por la Real Academia de Ciencias de Suecia (RSAS) en Estocolmo durante más de 25 años, desocupó sus oficinas y su sitio web dejó de actualizarse a partir del 27 de noviembre de 2015, sin embargo, permanecerá accesible hasta 2026. Un archivo electrónico de documentos importantes quedó a disposición del Consejo Internacional de Ciencias (ICSU) y el archivo impreso quedó en manos de la RSAS.

“Los proyectos y redes de IGBP, por supuesto, continuarán en el futuro”, aclaraban. “Muchas subcomunidades ya han hecho la transición a Future Earth, lo que marca un cambio radical en la forma en que se diseñará, producirá y comunicará la investigación del cambio global”.