Las Matemáticas del Cambio Climático

las matemáticas del cambio climático
las matemáticas del cambio climático

Hoy vamos a hablar del Cambio Climático y, sobre todo, las matemáticas que existen detrás de problemas globales como éstos. Y es que hay muuuchas herramientas matemáticas y tecnológicas que sirven para estudiar problemas globales como la detección de enfermedades como el cáncer. Aprovechamos que se acaba de realizar la COP26 en Glasgow para hablar de este interesante tema.

Desde conceptos más teóricos como las funciones matemáticas hasta algunos más aplicados como los métodos computacionales, pasando por la estadística o nuevas tecnologías como la computación cuántica. Y es que, como ya sabemos, las aplicaciones de las matemáticas no dejan de sorprendernos

¿Qué es el cambio climático?

Son los cambios que se producen en los patrones climáticos. Es verdad que es algo que ha habido siempre pero en los últimos años se han intensificado estos cambios.

Causas del Cambio Climático

¿Cómo se produce el cambio climático? Las principales causas son la carbonización de la economía desde la Primera Revolución Industrial y la emisión de gases de efecto invernadero como dióxido de carbono y metano. Éstos gases se quedan dentro de la capa atmosférica y poco a poco van calentando la esfera terrestre.

La basura (desperdicios especialmente plásticos), la deforestación (disminución del número de bosques y espacios verdes), el consumo (agricultura y ganadería) y la industria (por la emisión de gases) son algunas de esas acciones humanas que dan lugar al cambio climático.

¿Cuáles son las principales consecuencias del Cambio Climático?

El calentamiento global (aumento de la temperatura media de la Tierra), el aumento de desastres naturales (inundaciones, precipitaciones, temperaturas extremas…) o el aumento del nivel del mar por el derretimiento de los polos y glaciares son algunas de las consecuencias.

Vamos a poner algunos datos:

  • La concentración de dióxido de carbono es la más alta en 2 000 000 años
  • El aumento del nivel del mar es el más alto en los últimos 3 000 años

¿Qué relación tiene el cambio climático con las matemáticas?

¿Qué tiene que ver las matemáticas con el medio ambiente y el estudio de la naturaleza? ¿Cuál es el papel fundamental de las matemáticas en el estudio de la Tierra?

Indicadores clave

El organismo principal que estudia el Cambio Climático es el IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change), su último estudio es de 2021, Climate Change 2021: The Physical Science Basis

Los indicadores clave sobre los cuales se realizan modelos matemáticos son la temperatura media de la Tierra o la concentración de gases de efecto invernadero (dióxido de carbono, metano…) en la atmósfera.

¿Qué ciencias y tecnologías estudian estos fenómenos?

Por supuesto, que las matemáticas, la estadística y la programación son algunas de ellas. Pero también la física, la química, la biología, la ingeniería o la instrumentación.

Por ejemplo, siempre se cumplen principios físicos como la conservación del momento o la masa.

Las herramientas matemáticas contra el cambio climático

¿Qué herramientas matemáticas intervienen en estudio del cambio climático? Lo primero de lo que tenemos que hablar son los modelos matemáticos. Un modelo es una especie de función matemática pero en la que somos nosotros los que tenemos que descubrir la función. El objetivo es conseguir la mejor descripción de cómo la naturaleza se comporta

“Las matemáticas son el lenguaje con el que Dios ha escrito el universo” Galileo Galilei

Herramienta como la estadística, las funciones, las ecuaciones diferenciales y sus condiciones de contorno, la programación informática, los métodos numéricos, el análisis de datos y muchas más son las que incorporan ese soporte cuantitativo para estudiar el cambio climático con la máxima fiabilidad.

¿Qué son los modelos matemáticos? ¿Cómo nos ayudan?

Los modelos se deben basar en la observación y recogida de datos, realizar predicciones y establecer distintos escenarios de futuro y estar siempre a prueba. La principal característica es que no son estáticos sino que siempren están en evolución para su mejora continua.

Tecnologías que estudian el cambio climático

Y además, hay una buena noticia. La capacidad de cálculo de los superordenadores está aumentando y además las tecnologías más punteras de la actualidad también contribuyen:

Computación cuántica: se aplica principalmente establecimiento de distintos escenarios de futuro y sus respectivas probabilidades.

Big Data: se usa para analizar las grandes cantidades de datos que aparecen (concentraciones de gases, temperaturas, nivel del mar…)

Inteligencia Artificial: a través del aprendizaje automático (campo de la IA que aprende sobre los datos iniciales sin interevención humana) podemos ir perfeccionando nuestros propios modelos matemáticos

Y es que todas estas tecnologías están basadas en matemáticas, estadística y la programación.

¿Es lo mismo clima y meteorología?

Una cuestión que se pregunta mucho y dos fenómenos que se suelen confundir son el clima y la meteorología.

Por supuesto, el desarrollo de la meteorología ha ayudado mucho a entender el clima gracias a la capacidad de cálculo de los ordenadores, a la recogida de datos o a la creación de instrumentos físicos.

Un ejemplo de ello es el supercomputador ENIAC, con el que se realizó el primer pronóstico del tiempo con un modelo físicomatemático.

Premio Nobel 2021: modelos climáticos y sistemas complejos

Y es que si todavía no os habéis convencido de la necesidad de la ciencia de Pitágoras, Gauss y compañía, os recuerdo que este año el Premio Nobel de Física (no hay Premio Nobel de Matemáticas) ha ido a parar precisamente al estudio matemático del cambio climático.

Por un lado al italiano Giorgio Parisi, por el descubrimiento del papel que juegan los sistemas complejos (como el clima y la meteorología) desde escalas atómicas a escalas planetarias. Y por otro, a Syukuro Manabe y Klaus Hasselman, por el modelamiento físico del clima de la Tierra, cuantificando su variabilidad, fiabilidad y sobre todo, por sus aplicaciones al cambio climático y a la predicción del calentamiento global.

¡Las matemáticas están en todas partes!

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