Para el siglo XXI, no se considera probable que ocurran cambios climáticos abruptos, tales como el derrumbe de la capa de hielo de la Antártida occidental, la pérdida rápida de la capa de hielo de Groenlandia o cambios a gran escala de los sistemas de circulación oceánica, teniendo en cuenta los resultados de modelos disponibles en la actualidad. Sin embargo, la ocurrencia de tales cambios se torna cada vez más probable en la medida en que avanzan las perturbaciones del sistema climático.
El análisis físico, químico y biológico de las muestras de hielo de Groenlandia, de los sedimentos marinos del Atlántico norte y de otros lugares y de muchos otros archivos con información sobre el clima pasado ha demostrado que las temperaturas locales, los regímenes de vientos y los ciclos del agua pueden cambiar rápidamente en solo unos años. La comparación de los resultados de los archivos en diferentes lugares del planeta muestra que en el pasado ocurrieron grandes cambios que pasaron de un alcance hemisférico a un alcance mundial. Con ello se llegó al concepto de un clima pasado inestable, que atravesó fases de cambios abruptos. Por tanto, una preocupación importante es el hecho de que el crecimiento constante de las concentraciones de gases de efecto invernadero en la atmósfera puede conducir a una perturbación lo suficientemente fuerte como para desencadenar cambios abruptos en el sistema climático. Esta interferencia en el sistema climático pudiera considerarse peligrosa porque tendría consecuencias mundiales mayores.
Antes de analizar algunos ejemplos de estos cambios, resulta de utilidad definir los términos ‘abrupto y ‘mayores’. El término ‘abrupto’ significa que los cambios ocurren con más rapidez que la perturbación que induce el cambio; en otras palabras, la respuesta no es linear. Un cambio climático ‘mayor’ es el que incluye cambios que exceden el rango de la variabilidad natural actual y tienen un alcance espacial que oscila de varios miles de kilómetros hasta todo el planeta. A escalas locales o regionales, los cambios abruptos son una característica común de la variabilidad climática natural. En este caso, no se consideran los fenómenos aislados de corta vida, a los cuales se hace referencia, de manera más acertada, como ‘fenómenos ex¬tremos’, sino más bien los cambios a gran escala que evolucionan con rapidez y persisten durante varios años o decenios. Por ejemplo, el cambio en las temperaturas de la superficie del mar en el Pacífico oriental, ocurrido a mediados del decenio de 1970, o la reducción de la salinidad en los 1000 m más cercanos a la superficie en el mar del Labrador, desde mediados del decenio de 1980, son ejemplos de fenómenos abruptos con consecuencias que van de un alcance local a regional, a diferencia de los fenómenos a mayor escala y más duraderos que son el centro de atención en este caso.
Un ejemplo es el posible colapso o interrupción de la Corriente del Golfo, que ha recibido una amplia atención por parte de la opinión pública. La Corriente del Golfo, con un flujo fundamentalmente horizontal en la zona noroeste del Océano Atlántico, es impulsada por vientos. Aunque se caracteriza por una circulación general estable del océano, su prolongación hacia el norte, que alimenta la formación de aguas profundas en los mares de Groenlandia, Noruega e Islandia y, por tanto, proporciona cantidades considerables de calor a estos mares y las tierras cercanas, recibe una fuerte influencia de los cambios de densidad de las aguas superficiales en estas regiones. Esta corriente constituye el extremo norte de una Circulación Meridional de Retorno (MOC por sus siglas en inglés) en cuenca, establecida a lo largo de la zona occidental de la cuenca del Atlántico. Un resultado acertado de las simulaciones de los modelos climáticos es el hecho de que si la densidad de las aguas superficiales en el Atlántico Norte disminuye debido al calentamiento o a una reducción de la salinidad, la fuerza de la MOC desciende, y con ello, desciende también la entrega de calor a estas zonas. Una reducción mantenida y fuerte de la salinidad pudiera llevar a una disminución incluso más considerable o una interrupción completa de la MOC en todos los pronósticos de los modelos climáticos. Tales cambios ya han ocurrido en el pasado lejano.
El problema radica ahora en si la cada vez mayor influencia humana en la atmósfera constituye una perturbación tan fuerte para la MOC que pudiera inducirse ese cambio. El aumento de los gases de efecto invernadero en la atmósfera conduce a un calentamiento y una intensificación del ciclo hidrológico; este último provoca que las aguas superficiales en el Atlántico Norte se tornen menos saladas, debido al aumento de las precipitaciones que conduce a una mayor escorrentía del agua dulce de los ríos de la región hacia los océanos. El calentamiento hace también que el hielo terrestre se derrita, añadiendo más agua dulce y reduciendo cada vez más la salinidad de las aguas superficiales del océano. Ambos efectos reducirían la densidad de las aguas superficiales (que debe ser lo suficientemente densa y pesada para hundirse para poder formar la MOC), lo que conduciría así a una reducción de la MOC en el siglo XXI. Se pronostica que esta reducción continúe estando en correspondencia con el calentamiento: ninguno de los modelos actuales simula una reducción abrupta (no linear) o una interrupción completa para este siglo. Aún existe un amplio margen entre la reducción de la MOC simulada por los modelos, el cual va desde una posición en la que no hay prácticamente respuesta hasta una reducción de más del 50 por ciento a finales del siglo XXI. Esta variación de los modelos cruzados se debe a las diferencias en las fuerzas del retroefecto de la atmósfera y los océanos, simulado en estos modelos.
También existe incertidumbre acerca del destino a largo plazo de la MOC. Muchos modelos muestran una recuperación de la MOC una vez que se estabilice el clima, pero algunos tienen umbrales para la MOC, y se aprueban cuando el forzamiento es lo suficientemente fuerte y persiste el tiempo suficiente. Tales simulaciones muestran entonces una reducción gradual de la MOC que continúa incluso después que se estabiliza el clima. En estos momentos no resulta posible asegurar la probabilidad de que esto ocurra. No obstante, si ello ocurriera, Europa experimentaría un calentamiento de todas formas, puesto que el forzamiento radiativo, causado por los crecientes gases de efecto invernadero, afectaría el enfriamiento asociado a la reducción de la MOC. Por tanto, los escenarios catastróficos que indican el comienzo de un período glaciar, provocado por una interrupción de la MOC, son una mera especulación, y ningún modelo climático ha mostrado tales resultados. De hecho, los procesos que conducirían a un período glaciar se conocen suficientemente bien y difieren completamente de los que se analizan en este caso, por lo que podemos excluir ese escenario con toda confianza.
Independientemente de la evolución a largo plazo de la MOC, las simulaciones de los modelos concuerdan en que el calentamiento y la consiguiente disminución de la salinidad reducirán significativamente la formación de las aguas profundas e intermedias en el mar del Labrador durante los próximos decenios. Ello alterará las características de las masas de aguas intermedias del Atlántico Norte y afectará, a la postre, el fondo oceánico profundo. Los efectos a largo plazo de tal cambio son desconocidos.
Otros ejemplos de los cambios climáticos abruptos analizados con amplitud son la rápida desintegración del manto de hielo de Groenlandia o el derrumbe repentino de los mantos de hielo de La Antártida occidental. Las simulaciones de modelos y las observaciones indican que el calentamiento en las latitudes altas del hemisferio norte está acelerando el derretimiento del manto de hielo de Groenlandia, y que las crecientes nevadas debido al ciclo hidrológico intensificado no pueden compensar este derretimiento. Como consecuencia de ello, el manto de hielo de Groenlandia pudiera reducirse de manera substancial en los próximos siglos. Asimismo, los resultados indican que hay un umbral de temperatura crítica más allá del cual el manto de hielo de Groenlandia estaría condenado a desaparecer completamente, y ese umbral pudiera cruzarse en el transcurso de este siglo. Sin embargo, el derretimiento total del manto de hielo de Groenlandia, que elevaría el nivel del mar en el planeta en casi siete metros, es un proceso lento que pudiera tardar muchos cientos de años para completarse.
Observaciones satelitales e in situ recientes de las corrientes de hielo que fluyen detrás de las barreras de hielo en desintegración demuestran algunas reacciones rápidas de los sistemas de los mantos de hielo. Ello trae consigo nuevas preocupaciones en torno a la estabilidad general del manto de hielo de la Antártida occidental, cuya desaparición provocaría otro crecimiento del nivel del mar de 5 a 6 metros. Si bien estas corrientes parecen protegidas por las barreras que se encuentran frente a ellas, en la actualidad se desconoce si una reducción o fallo de esta protección en las zonas donde hay capas de hielo relativamente limitadas pudiera desencadenar una amplia descarga de muchas corrientes de hielo y, por tanto, conducir a la desestabilización de todo el manto de hielo de la Antártida occidental. Los modelos de los mantos de hielo solo están comenzando a captar tales procesos dinámicos a pequeña escala, que incluyen interacciones complicadas con los fondos glaciares y el océano en el perímetro del manto de hielo. Por tanto, no se dispone de información cuantitativa acerca de la generación actual de modelos del manto de hielo, en cuanto a la probabilidad o la distribución en el tiempo de tal fenómeno.