Después de la Segunda Guerra Mundial, muchos de los científicos más inteligentes de Japón encontraron trabajo en laboratorios norteamericanos. Syukuro (Suki) Manabe, un físico de 27 años, fue parte de esta fuga de cerebros. Estaba trabajando en el pronóstico del tiempo, pero dejó Japón en 1958 para unirse a un nuevo proyecto de investigación del Servicio Meteorológico de los Estados Unidos para desarrollar un modelo numérico que pudiera usarse para estudiar el clima.

Trabajando junto a Joseph Smagorinsky, el visionario primer director del Laboratorio de Dinámica de Fluidos Geofísicos, Manabe dirigió un equipo de programadores informáticos para agregar la física faltante al modelo meteorológico del laboratorio. Incluso las mejores computadoras del mundo en ese momento eran mucho menos poderosas que los teléfonos móviles de hoy. Entonces, para que el modelo funcione, Manabe necesitaba hacer la física lo más simple posible. Esto significó hacer una variedad de aproximaciones de codificación para cuantificar cómo el aire intercambia calor y vapor de agua con la tierra. océano y hielo.

Este desarrollo de modelo climático, el primero de su tipo, fue un ambicioso proyecto de 20 años que finalmente le valió a Manabe una parte del premio Nobel de física 2021. El artículo clave llegó a mitad de este período:Manabe y Wetherald (1967).

Manabe suele ser modesto acerca de las intenciones detrás de la obra y de leer su título, "Equilibrio térmico de la atmósfera con una determinada distribución de humedad relativa", podría ser perdonado por pensar que podría ser un poco aburrido. Sin embargo, el comité del Nobel, yo y los cientos de colegas de todo el mundo que lo votaron como el artículo sobre ciencia climática más influyente de todos los tiempos, rogaría diferir.

Al intentar simplificar el código, Manabe y su colega Richard Wetherald querían saber el número mínimo de niveles discretos para usar en su atmósfera modelo. También querían saber qué gases de efecto invernadero era necesario incluir en el modelo para representar adecuadamente la forma en que las temperaturas varían con la altitud. a medida que estos gases absorben el calor emitido desde la superficie de la Tierra, pero a diferentes niveles. Su modelo climático tridimensional era demasiado informático para ejecutar estas pruebas de modelo, por lo que tuvieron que construir un modelo unidimensional más simple. Querían simular cómo interactúan la radiación y las nubes para redistribuir el calor y el vapor de agua a través de la atmósfera.

La mayor parte del artículo se ocupa de construir el modelo simple y realizar estas pruebas. Pero también realizan otros dos experimentos en el documento para cuantificar cómo los gases de efecto invernadero podrían alterar el clima. Y aquí es donde ocurrió el gran avance:descubrieron que habían construido el modelo perfecto para estimar con precisión cómo las actividades humanas podrían alterar la temperatura de la superficie de la Tierra.

Su primer experimento de cambio climático de este tipo no se centró en el papel del dióxido de carbono, pero era mirar los efectos del vapor de agua inyectado en la estratosfera desde una potencial flota de chorros supersónicos, ya que éste y un posible invierno nuclear eran las preocupaciones inmediatas de la época. Sin embargo, su Tabla 5 pasa a la historia como la primera estimación sólida de cuánto se calentaría el mundo si las concentraciones de dióxido de carbono se duplicaran. Manabe y Wetherald estimaron 2,36 ℃ de calentamiento, no muy lejos de la mejor estimación actual de 3 ℃.

Los intentos anteriores de estimar el calentamiento por los aumentos de dióxido de carbono habían fracasado, mientras los científicos luchaban por averiguar cómo el vapor de agua, el gas de efecto invernadero más importante de la atmósfera, respondería cuando la Tierra se calentara. El modelo simple de Manabe y Wetherald podría redistribuir con precisión el vapor de agua de una manera que lo hacen las nubes profundas reales, con vapor de agua que aumenta ampliamente en concentración hasta cierto nivel de humedad. Se encontró que este aumento amplifica el calentamiento del dióxido de carbono en aproximadamente un 75%. Esta estimación de retroalimentación de vapor de agua también ha resistido la prueba del tiempo.

Manabe, trabajando con varios colegas, pasó a escribir muchos más artículos fundamentales sobre modelos climáticos. Él sentó las bases para los esfuerzos de modelado del clima global de hoy. La física era fascinantemente simple, por lo que sus modelos podían ejecutarse en estas primeras computadoras. Todavía, siendo simple los resultados podrían entenderse y probarse. Su aplicación de estos modelos simples a los problemas urgentes de hoy fue reveladora.

Después de graduarse con un título en física hace más de 30 años, Elegí una carrera en ciencias atmosféricas en lugar de física de partículas. Siempre me preocupaba cómo veían mi física aplicada los colegas de la física convencional. Con un premio Nobel de física en el cinturón de nuestra disciplina, me da a mí y a mis colegas de modelización climática la credibilidad y el reconocimiento que tanto anhelamos:la ciencia climática es ciencia real.

Este artículo se vuelve a publicar de The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original.