La ciencia del clima ha predicho correctamente muchos aspectos del sistema climático y su respuesta al aumento de las concentraciones atmosféricas de dióxido de carbono.
por Denise Müller-Dum, Sociedad Max Planck
Recientemente, han surgido discrepancias entre la realidad y nuestras expectativas sobre los cambios climáticos regionales, así como nuevos enfoques computacionales disruptivos.
En un artículo de Perspective publicado en Nature , los investigadores ofrecen una interpretación de la situación, sugiriendo que el campo está evolucionando y que aceptar las discrepancias es un camino clave a seguir.
A medida que los campos científicos evolucionan, surgen paradigmas dominantes. También surgen discrepancias o anomalías. Estas a menudo pueden explicarse, pero si comienzan a acumularse, el paradigma dominante puede cuestionarse, lo que lleva a lo que los filósofos de la ciencia llaman una crisis. Por ejemplo, a principios del siglo XX, la física clásica atravesó una crisis de este tipo, tras la cual se desarrolló la física cuántica .
Un ejemplo reciente podría ser el estado actual de la física de partículas, donde la incapacidad de encontrar nuevas partículas elementales obliga a los físicos a revisar las suposiciones de su modelo estándar . Además, ha habido indicios de que la ciencia del clima está madurando y podría encontrarse en una situación similar, según un análisis de Tiffany Shaw, de la Universidad de Chicago (anteriormente científica visitante del Instituto Max Planck de Meteorología [MPI-M]), y Bjorn Stevens, director del MPI-M.
Lo que los autores describen como el paradigma dominante o «enfoque estándar» de la ciencia del clima se ha desarrollado durante los últimos 60 años aplicando las leyes fundamentales de la física al sistema climático bajo el supuesto de que los procesos de pequeña escala están determinados por promedios estadísticos que dependen de las grandes escalas (parametrización).
Esto ha permitido a los investigadores descubrir la física relativamente simple que rige el comportamiento del complejo sistema climático y ha llevado a que el Premio Nobel de Física 2021 se otorgara al director fundador del MPI-M, Klaus Hasselmann, y al climatólogo estadounidense Syukuro Manabe.
«El enfoque estándar ha sido sumamente eficaz para explicar las características generales del sistema climático y ciertos aspectos de su respuesta al aumento de las concentraciones de dióxido de carbono», afirma Shaw. Por ejemplo, describe y explica de forma excelente la estructura vertical de la atmósfera y algunos aspectos del patrón espacial del calentamiento de la Tierra debido al aumento del dióxido de carbono atmosférico.
El cambio climático regional expone discrepancias
Al igual que con la evolución de otros campos científicos, han surgido discrepancias en la climatología respecto a la evolución del cambio climático regional. Por ejemplo, el Pacífico tropical oriental se ha enfriado, contrariamente a las predicciones de todos los modelos. Tampoco se anticipó el aumento de la frecuencia de bloqueos meteorológicos sobre Groenlandia durante el verano.
Incluso donde se esperaban cambios, los científicos siguen sorprendiéndose por su intensidad. Por ejemplo, aunque se predijo correctamente que el Ártico se calentaría más rápido que el resto del planeta, la amplificación observada en el Ártico es mayor de lo esperado.
Gran parte de lo que inicialmente resulta sorprendente bien podría explicarse en retrospectiva utilizando el enfoque estándar. Sin embargo, Shaw y Stevens argumentan que las discrepancias también revelan lagunas de conocimiento relacionadas con los supuestos sobre cómo se acoplan entre sí los procesos a gran y pequeña escala y los componentes del sistema climático.
En particular, las discrepancias se acumulan en los trópicos, donde se sabe que los cambios en la circulación tropical a gran escala se originan en inestabilidades que ocurren a escalas pequeñas e intermedias. Estos mecanismos de acoplamiento de escala no operan en la generación actual de modelos climáticos.
Una oportunidad para avanzar, no una justificación para la inacción
Aún no está claro si las discrepancias regionales persistirán, pero si persisten y se acumulan, los climatólogos podrían verse obligados a revisar el paradigma dominante. Shaw y Stevens argumentan que aceptar las discrepancias, a medida que surgen inevitablemente mediante un registro observacional cada vez más exhaustivo, es un camino a seguir.
Ofrecen una manera de mejorar nuestra comprensión del cambio climático regional y probar nuevos enfoques computacionales disruptivos. Será necesario un renovado énfasis en el método probado de formulación y comprobación de hipótesis para desarrollar teorías a fin de anticipar los cambios en un mundo más cálido.
«El desafío del trabajo conceptual será identificar qué física faltante en el enfoque estándar es la más importante para los cambios regionales y cómo incorporarla», afirma Stevens.
Los nuevos enfoques computacionales disruptivos podrían desempeñar un papel importante en este sentido. Por ejemplo, los nuevos tipos de modelos climáticos que se ejecutan en computadoras de alto rendimiento permiten mecanismos de acoplamiento de escala que actualmente no existen. Como alternativa, el aprendizaje automático podría proporcionar información sobre el acoplamiento entre escalas espaciales y componentes del sistema climático mediante observaciones.
Los autores señalan que, con o sin crisis, la ciencia que estudia cómo responderán las temperaturas globales al aumento de las concentraciones de gases de efecto invernadero se basa en conocimientos físicos fundamentales. El calentamiento global también se predijo con éxito. Por lo tanto, la acumulación de discrepancias no pone en duda la necesidad de políticas de reducción de emisiones.
Al mismo tiempo, enfrentar las discrepancias a escala regional ofrece a la investigación climática una oportunidad de profundizar su comprensión del sistema climático y, más importante aún, de las manifestaciones locales del calentamiento global, lo cual es necesario para orientar los esfuerzos de adaptación regional y evaluar mejor el riesgo de cambios catastróficos.
Más información: Tiffany A. Shaw et al., La otra crisis climática, Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-08680-1
