modelo climático

En invierno, en un barrio de la ciudad cae el triple de nieve que en el vecino. Un año hace calor, otro frío. Son los caprichos del tiempo. Pero a lo largo de décadas se observa otro cambio, más lento: los inviernos, en promedio, se vuelven más suaves. Distinguir uno de otro es la tarea principal de los climatólogos.

Los meteorólogos ya están acostumbrados a confiar en las redes neuronales: el modelo GraphCast acierta el clima terrestre con días de antelación, basándose en imágenes globales de la atmósfera. Pero este "cerebro" puede trasladarse a otro planeta, donde el aire es más tenue y el sol calienta de otra manera.

Durante décadas, los modelos globales de la atmósfera eran como pintores obligados a trazar tormentas planetarias con pinceladas gruesas: la resolución de 25–100 kilómetros obligaba a «adivinar» la convección mediante esquemas aproximados, generando errores sistemáticos en los pronósticos de lluvia y…

El intérprete en la sala se esfuerza por transmitir el discurso del orador, pero la sala es ruidosa: alguien tose, las sillas chirrían, la calle se oye tras la ventana. Si el orador baja la voz, el intérprete sigue traduciendo, pero su voz se ahoga en el ruido.

Cada año, la comida que comemos le quita a la humanidad decenas de millones de años de vida, debido a dietas poco saludables. Y al mismo tiempo, un tercio de todos los gases de efecto invernadero que calientan el planeta nace en el camino del campo a la mesa.

En las profundidades de la Tierra, bajo una gruesa capa de granito, los detectores capturan a unos visitantes raros del espacio: los muones. Estas partículas nacen en lo alto de la atmósfera cuando los rayos cósmicos chocan contra los núcleos de los átomos del aire.

En el Atlántico funciona una gigantesca cinta transportadora invisible: las aguas superficiales cálidas fluyen hacia el norte, se enfrían, se hunden en las profundidades y regresan hacia el sur. Este circuito, la AMOC, arrastra calor consigo, haciendo que Europa sea notablemente más templada que Canadá en las mismas latitudes.

Durante 800.000 años, las glaciaciones han ocurrido cada 100.000 años. El ritmo coincide con la excentricidad de la órbita terrestre. Pero la órbita apenas cambia el flujo de calor solar —como si un director de orquesta apenas moviera la batuta y la orquesta retumbara—. Seguía siendo un misterio cómo esa señal débil controla los mantos de hielo.

Un sensor de radiación en la ciudad se parece a un músico callejero: debe dar las notas correctas incluso cuando los dedos se entumecen por el frío o el sol calienta el instrumento.

El tiempo en la calle de al lado puede ser diferente al tuyo: junto al río hace más fresco, sobre el asfalto hace más calor, entre los edificios sopla más fuerte. El pronóstico habitual no ve esto: su celda tiene el tamaño de una ciudad, no de un patio.

Una célula es una ciudad donde diminutos motores trabajan sin cesar. Transportan cargas, mueven cilios y hacen que los músculos se contraigan. Todo ese trabajo desprende calor, como se calienta el motor de un automóvil. Pero medir ese calor en un motor individual de unos pocos nanómetros no es tarea fácil.

El clima de un planeta se parece a una vieja cama de muelles: si presionas un extremo, los muelles se comprimen; al soltarlos, se estiran y devuelven todo a su lugar. La Tierra tiene tres de estos muelles, y funcionan como un equipo.

Cuando en una estrella de neutrones se produce una explosión de rayos X, su atmósfera se calienta hasta millones de grados. La luz que captamos con los telescopios atraviesa esa densa capa de gas y, por el camino, se transforma notablemente. El espectro ya no es el de un horno perfecto: algunos colores se intensifican y otros se atenúan.

Los científicos construyeron un modelo de la Tierra del que eliminaron todos los organismos vivos, desde bacterias hasta árboles. Durante miles de millones de años, esta «casa vacía» no se convirtió en un desierto helado. Los volcanes, como un horno, emiten dióxido de carbono, y la meteorización de las rocas, como un termostato, lo absorbe.

Los glaciares no se oscurecen solo por el hollín. En su superficie viven diminutas algas que, con el calentamiento, proliferan y vuelven el hielo oscuro. El hielo oscuro absorbe más luz solar, se derrite más rápido y calienta aún más el planeta. Es como una camiseta negra al sol, que se calienta más que una blanca. El segundo protagonista del sobrecalentamiento son los bosques.

Durante mucho tiempo, el clima del antiguo Marte fue un misterio: los cauces de ríos secos hablaban de agua, pero los modelos no podían explicar cómo apareció allí, ya que hace 4 mil millones de años el Sol brillaba un 30% menos.

La lluvia no cae de cualquier manera. Si tomamos los registros de casi cincuenta mil pluviómetros repartidos por todo el globo y comparamos cuánta agua cae en un día lluvioso en distintos rincones del planeta, descubrimos una pauta sorprendente.

En 1992, el huracán Andrew arrasó Florida y dejó a las aseguradoras con pérdidas de 15,5 mil millones de dólares. Muchas compañías quebraron entonces, y el mercado ideó una forma de trasladar el riesgo de catástrofe a los hombros de los inversores: los bonos de catástrofe.

El pronóstico del clima se parece a una receta compleja: una pizca equivocada y todo el plato se arruina. Así pasa con las nubes: pequeñas pero decisivas. Los modelos climáticos dividen el cielo en celdas de 50 a 100 km y no ven las nubes individuales. Es como echar pimienta a puñados cuando la receta pide una pizca.

Una orquesta de dos músicos toca la misma partitura, pero cada uno solo oye su propia línea. La atmósfera y el océano en un modelo climático se parecen a ese dúo: intercambian calor y humedad cada pocas horas, pero hasta hace poco sus gemelos de redes neuronales no sabían mantener un ritmo común.

Durante 36 días, el ciclón tropical Freddy azotó el océano Índico: el más longevo registrado en la historia. Los meteorólogos lo siguieron con satélites, aviones y estaciones terrestres. Pero un detalle se les escapaba a todos los instrumentos: la densidad exacta del aire en el corazón del vórtice. Y es precisamente eso lo que determina hacia dónde girará el ciclón mañana.

Un intérprete en negociaciones importantes no solo traduce palabras rápidamente, sino que se asegura de que el significado no se pierda. Así es CAMulator: toma el complejo modelo climático CAM6 y lo traduce al lenguaje de una red neuronal que trabaja cientos de veces más rápido, sin perder la esencia física.

Dos bailarines están uno frente al otro, pero no se ven las caras. Uno es la atmósfera, rápida y ruidosa, que olvida sus pasos a las dos semanas. El otro es el océano, lento y pesado, que recuerda cada roce durante meses. Para que el baile funcione, necesitan aprender a guiarse mutuamente, mirando solo las manos del compañero.

Un intérprete en negociaciones importantes al principio solo repite las palabras, pero poco a poco empieza a anticipar lo que dirá su interlocutor. El nuevo modelo meteorológico funciona de manera similar: la física le da el esqueleto, y el aprendizaje automático aprende de los errores y rellena los vacíos.

El clima se parece a una orquesta sin director: cada músico escucha a los demás con retraso y la partitura cambia en pleno concierto. El océano, la atmósfera, el hielo y la tierra intercambian energía continuamente, y la más mínima falla en un instrumento puede convertirse en un cambio de toda la melodía.