9/10/12

Los cambios abruptos en sistemas complejos como el clima o las finanzas se pueden predecir

Nature’ publica un artículo interdisciplinar con los últimos resultados
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Un equipo internacional de ecólogos, climatólogos y economistas, con la participación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), ha aportando nuevos datos sobre el umbral crítico en que los sistemas complejos pueden sufrir un cambio abrupto. Indicadores comunes a sistemas tan dispares como el cuerpo humano, el clima, los ecosistemas o el mercado financiero pueden hacernos predecir un colapso ecológico o financiero, saber cuándo cambiará una situación climática o en qué momento se puede producir un ataque de asma.


El artículo que hoy publica la prestigiosa revista Nature revisa hallazgos recientes para identificar los llamados 'umbrales de transición', es decir, aquellos valores de una variable externa oparámetro de bifurcación en los que algunos sistemas dinámicos complejos, como los ecosistemas o el clima, cambian abruptamente de un estado a otro, a partir de síntomas o señales tempranas que preceden dichas transiciones.
En este sentido, el aumento en la variabilidad del clima en los últimos tiempos podría significar, según los autores, que en un futuro cercano habrá un pronunciado cambio climático. Los investigadores apuntan que también hubo señales similares en el pasado que anunciaron otras transiciones abruptas en el clima terrestre, como la rápida transición que hubo hace cerca de 34 millones de años entre el estado tropical en que se había hallado la Tierra durante millones de años y un estado mucho más frío.
Para uno de los autores del trabajo, el investigador Jordi Bascompte, “el reto de predecir los umbrales críticos de un sistema, de forma que podamos anticipar las transiciones de fase antes de que tengan lugar, nos facilitaría revertir la tendencia de un sistema antes de que sea demasiado tarde”.
En un lago prístino, por ejemplo, si se incrementa la concentración de nitrógeno no hay un cambio aparente en el estado del lago hasta llegar a un valor crítico de nitrógeno que correspondería al umbral de transición. En ese momento, si se incrementa un poco más la concentración de nitrógeno, aunque sea de forma minúscula, la reacción del sistema es enorme y el lago de aguas cristalinas se convertiría en un lago eutrofizado de aguas turbias, con consecuencias nefastas para su biodiversidad.
Patrones de comportamiento comunes
A pesar de las diferencias en los detalles, el comportamiento de diversos sistemas complejos es parecido cerca de los umbrales de transición, por lo que estos indicadores pueden aplicarse a un amplio espectro de sistemas. “Así, a medida que nos acercamos a un punto de transición, incrementa la varianza en alguna propiedad dinámica de interés, y se reduce el tiempo de recuperación del equilibrio después de una perturbación”, señala Bascompte.
Otro caso: cuando se produce un ataque de asma, lo pulmones muestran un patrón de constricción bronquial que puede ser el preludio de un fallo peligroso en el sistema respiratorio. Este patrón es similar al que presenta la vegetación de una zona antes de una transición hacia un sistema desértico. Una vez cruzado el umbral crítico en esa transición, los campos se convierten en desiertos y es muy difícil revertir esta situación, dado que se necesitarían unos niveles enormes de humedad.
Bascompte concluye: “Los resultados iniciales son alentadores porque nos acercan a una ciencia más predictiva, lo cual es muy relevante en esta época de cambio global acelerado, con los colapsos financieros mundiales, la crisis de la biodiversidad o las implicaciones de los rápidos cambios en el clima en la actualidad”.
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Referencia bibliográfica:
Marten Scheffer, Jordi Bascompte, William A. Brock, Victor Brovkin, Stephen R. Carpenter, Vasilis Dakos, Hermann Held, Egbert H. van Nes, Max Rietkerk y George Sugihara. "Early-warning signals for critical transitions". Nature, 3 de septiembre de 2009.

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