Monday, March 11, 2013

Las Transiciones Críticas en La Ciudad de México


Esta es la segunda parte del artículo publicado en la Revista Ciencias de febrero. En esta parte utilizo los argumentos de las Transiciones Críticas del artículo anterior para ejemplificar lo que puede estar sucediendo en la Ciudad de México. 

Esta teoría de las transiciones críticas existe a nivel local (un lago) y a nivel global (toda la biósfera). Existen transiciones críticas a todos los niveles (ver el video de aquí abajo). Por lo tanto, nada nos dice que no exista a escala intermedia, digamos una cuenca o el mismo Valle de México. 


Para saber si estamos en una transición crítica en la Ciudad de México, podemos utilizar el mismo tipo de argumentos: somos ya muchos en el valle (más de 20 millones) y estamos explotando en sobremanera al ecosistema (agua, contaminación, erosión, deforestación en las montañas, segundos pisos que pesan mucho, túneles, hundimientos, etc). En estos momentos el ecosistema puede estar teniendo una Transición Crítica la cual puede cambiar todas las reglas, generando problemas graves dentro de la vida cotidiana de los capitalinos.

Uno de los problemas que tenemos es que no es posible saber que tan cerca del borde del plato sopero estamos. Por lo tanto, no es posible saber cuando suceden estas transiciones críticas. Existen muchos esfuerzos de varios investigadores que buscan encontrar señales del ecosistema antes de que una transición crítica ocurra. Pero se necesita mucha información. Puesto que no sabemos cuando va a suceder esos cambios en las transiciones, es muy fácil seguir justificando el mover la pelota hasta ver que pasa. 

Pero lo que si es posible saber son los factores que hacen que la pelota se mueva. Para comprender cuales son las transiciones críticas se tiene que escoger una variable que está cambiando muy rápido en poco tiempo. Por ejemplo, en el cambio climático la variable es la temperatura y en un lago es la turbidez del agua. Sin embargo, no quiere decir que no existan muchas variables asociadas o dinámicas paralelas que puedan estar jugando dentro de un mismo ecosistema. Por ejemplo en el Valle de México podemos escoger dos variables que normalmente sufrimos los capitalinos y que pueden estar en transición crítica: la movilidad y el agua.
Transición Crítica en la teoría.
Aún cuando no es propiamente un ecosistema, la movilidad está inmersa en un sistema complejo. Los datos presentados por el IMCO (Instituto Mexicano de la Competitivad) sugieren que la movilidad puede haber pasado por una transición crítica (ver figura). 

Datos IMCO velocidad promedio de autos con respecto al tiempo, que representa en conjunto la condición de número de viajes en auto. En los años 2002-2005 se construyó el Segundo Piso de Periférico. 

Una lógica simplista sugiere que el segundo piso debió haber aumentado la velocidad, pero después de esta construcción el promedio de la velocidad sigue bajando. ¿Por qué?

La razón es que la movilidad en auto es una variable que no sólo depende de la cantidad de calles que hay en la ciudad. También depende del número de automóviles. El IMCO indica que del 2003 había poco más de dos millones de autos y para el 2008 la cifra subió dramáticamente a 3 millones y medio de autos. El día de hoy hay cerca de 4 millones de automóviles. Este instituto indica que para alcanzar la una movilidad cercana al 35 Km/h se tendrían que haber estado construidos en el 2007 más de 28 segundos pisos en la ciudad. Una solución evidentemente irreal. 


Pero ni siquiera con esos 28 pisos la velocidad hubiera aumentado. Porque la movilidad no sólo depende de las dos variables arriba descritas: calles y número de autos. También depende de cuantos carros están circulando y del Tráfico Inducido, que se basa en la decisión que cada persona hace de utilizar un auto y que la ruta que utiliza. Imaginemos que nos invitan a una fiesta un viernes de quincena, que vivimos en Coyoacán y la fiesta es en Satélite. Tenemos dos opciones: vamos o no vamos (esta sencilla decisión afecta al tráfico, puesto que millones de personas están tomando una decisión similar). Si creemos que vamos a hacer 2 horas en llegar, quizá desistimos de ir; por el contrario si creemos que vamos a hacer buen tiempo es muy  posible que si vayamos. La segunda decisión que tomamos es si utilizamos transporte público o utilizamos el auto. El transporte público tiene la ventaja de que podemos tomar alcohol y no preocuparnos por el alcoholímetro. Pero este medio de transporte es de muy baja calidad y en las noches es inexistente. Por el contrario, si en lugar de transporte público nos anuncian un segundo piso, una autopista urbana o una Supervía, consideraremos el utilizar el auto como la mejor opción. Así que tomamos la decisión de usar auto por Periférico a partir de suposiciones alimentadas por ilusiones generadas con construcciones viales. Así, más personas toman su auto y se van por esta vía en lugar utilizar el transporte público. Puesto que son suposiciones basadas en ilusiones, lo más posible es que pasaremos más de lo que creíamos en el viaje, porque muchos pensaron igual que nosotros. 

Numeralia para promover el segundo piso en el sur de Periférico. Sólo aquel que tenga automóvil y dinero podrá ir por arriba los demás tendrán que seguir abajo. 
Así que la movilidad en la ciudad es un sistema complejo que no se solucionará con mayor cantidad de calles, puesto que su construcción promueve la compra y la utilización del auto. Este es el razonamiento que desde hace más de medio siglo se utiliza en Nueva York que no ha hecho ninguna nueva calle desde entonces, pero en la Ciudad de México consideramos moderno el hacer autopistas viales. Unas autopistas que cobran, aumentando así la desigualdad entre los ciudadanos: los que tienen dinero van por arriba, los que no lo tiene irán por abajo.

La movilidad está dentro de un sistema conectado con otro sistema también complejo: la provisión de agua. Aquí la variable a medir es la cantidad y calidad de litros que tenemos los capitalinos. De nuevo, empíricamente creemos que es un sistema simple en la que su solución implica aumentar la profundidad de los pozos de agua conforme nos estamos agotando los acuíferos cercanos a la superficie. El problema es que en lugar de mejorar la cantidad y calidad de litros de agua que llegan a nuestras casas la empeora. 
Consecuencia de la pérdida de agua en el acuífero por urbanización imagen tomada de Storm Water Management
El agua llega al acuífero por las lluvias. Para que se infiltre tiene que haber suelo poroso y vegetación que detengan la cantidad de agua, por lo menos un tiempo, en lo que se va filtrando el agua poco a poco al acuífero. Si al suelo se le quita vegetación y se asfalta para resolver el problema de la movilidad (aquí es donde se tocan los dos sistemas) el agua en lugar de infiltrarse se va al drenaje profundo. Ahora este drenaje se le llama pomposamente el Túnel Emisor Oriente (TEO) y costó más de 19mil millones de pesos. Una de las obras presumidas por el gobierno federal saliente.

El agua se conduce por varios ríos, como el Río de la Compañía (ese que está 15 metros por encima del piso y cuando se fractura inunda varias colonias en Chalco). Estos ríos drenaban directo al los desagües, pero como la ciudad se está hundiendo porque estamos sobre-explotando al acuífero, el agua de este río tiene que se bombeada 35 metros para que pueda llegar al TEO. Eso explica porque el agua que antes se infiltraba se va a las zonas más bajas (Chalco, Tláhuac, etc) que tienen suelos impermeables y por lo tanto se inundan ocasionando pérdidas económicas muy graves para la gente que vive ahí. 

Río de la Compañía desbordado 
Otro ejemplo de la transición crítica es que cada día los recortes de agua son más claros en todos las colonias. Problemas de abastecimiento que antes estaban circunscritos a pequeñas regiones ahora ya está llegando a colonias de altos recursos como Santa Fe o La Condesa. Pero no sólo es la cantidad sino la calidad. El mal olor del agua tomamos sufrimos los capitalinos durante la época de secas de este año, es producido por una sustancia llamada geosmina. Aún cuando las autoridades indican lo contrario, varios trabajos indican que esta sustancia es hepatotóxica. La razón de que estemos recibiendo poca agua y de baja calidad es porque tenemos que importarla del Sistema Cutzamala. Este sistema se abastece de lagos que están en un estado de equilibrio estable en turbio con una gran cantidad de algas. Alguna de estas algas producen esta sustancia. 

Recortes de agua
Una ciudad que recibe 10 veces más agua de lluvia de la que necesita y que tiene problemas de abastecimiento y de inundaciones sugiere que estamos también en una transición crítica. Es posible que no hayamos llegado al fondo de esta transición si atendemos las nuevas visiones geomorfológicas que sugieren que el abastecimiento de agua no se basa en reservorios de agua que dan los mantos acuíferos sino que el agua corre por ellos. En otras palabras, el agua en los acuíferos se debe de ver como un río y no como un lago. Esto es, el acuífero debe de estar respondiendo más rápidamente de lo que pensábamos, puesto que no existe un reservorio abajo de nosotros que sirva de colchón para aguantar pocas infiltraciones y mucha extracción. 

Porpuesta de Taller 13 para regenerar el Río de la Piedad 
El panorama pesimista sugiere que corremos el peligro de pasar el resto de nuestra existencia encerrados en un ataúd de metal con cuatro ruedas y sin tener suficiente agua en nuestras casas. Esto puede hacer entrar en pánico a cualquiera. Pero no debe de ser el caso. La gran ventaja es que ya estamos elucidando cuales son las dinámicas que nos han llevado a este lugar. Sabemos cuales son las fuerzas que han movido a la pelota de un plato al otro, por lo tanto sabemos que hacer para regresarlas. Debemos de estar muy consientes de que nos va a costar mucho trabajo. Así que tenemos que trabajar sobre los factores que sabemos que pueden evitar el llegar a la transición, y en su caso revertirla. Por ejemplo, defender al máximo el suelo de conservación, recuperar áreas de absorción, restaurar zonas que pueden ya estar perturbadas o urbanizadas. El costo de esto puede ser infinitamente menor que lo que puede causar una transición crítica. 

Propuesta de Talle 13 para regenerar Viaducto
Con estos argumentos, el costo a los ciudadanos que están generando los proyectos viales de miles de millones de pesos y que están tan de moda y que están urbanizando los suelos de conservación, son infinitamente mayores a los considerados. El costo de su desmantelamiento puede ser mucho menor al costo de dejarlos ahí. Por otra parte, bajo esta lógica sí se justifican proyectos que a simple vista parecen estar fuera de la cordura pero que en el mediano plazo pueden mejorar la calidad de vida de los capitalinos. Por ejemplo, el recuperar El Río de la Piedad, y dejando Viaducto con muchos menos carriles. 

Bajo el paradigma de desarrollo actual estamos caminando hacia transiciones críticas que disminuyen cada vez más nuestra calidad devida. Es necesario impulsar por ello, en el manejo de ciudades como el Distrito Federal, un cambio en el desarrollo, el cual involucre ideas como la de transiciones críticas y complejidad sistémica.


Saturday, March 2, 2013

Transiciones Críticas en los Ecosistemas


Portada de la revista Ciencias Febrero
El número más reciente de la revista "CIENCIAS" de la Facultad de Ciencias de la UNAM  analiza el suministro del agua en la Ciudad de México. Publica sobre la recuperación del Río la Piedad. de Delfin Montaña y Natalia Gálvez; un artículo de Jorge Legorreta (cómo lo extrañamos ahora) sobre los ríos de la ciudad; y otros artículos de colegas como Javier Carmona que hablan de la diversidad en ecosistemas fluviales y sobre el manejo de agua de lluvia para la ciudad de México. Ojalá y la puedan conseguir porque vale muchísimo la pena. En este número también hay un artículo mío. Aquí está la primera parte, en unos días publicaré la segunda parte. 



Hace unos tres meses el gobernador de California Jerry Brown le habló por teléfono al Dr. Antony Barnosky biólogo que trabaja en la Universidad de California en Berkeley. Según la secretaria del gobernador, la plática iba a durar 15 minutos pero se alargó dos horas, terminando con el compromiso de generar reuniones para discutir las políticas del Cambio Climático. El interés del gobernador por platicar con el Dr. Barnosky surgió a raíz de una publicación en la revista Nature en junio de este año titulada “Approaching a State Shift in Earth´s Biosphere “ donde 21 científicos de diferentes campos de la ciencia sugieren que la humanidad se está acercando a un cambio radical en las dinámicas de la biósfera y que eso va a modificar múltiples relaciones ecológicas, sociales y económicas.

El artículo indica que en ecología desde hace más de 20 años se ha discutido que la naturaleza nunca está en Equilibrio sino en Estados Dinámicos de Estabilidad. Esto suena más complicado de lo que es. La naturaleza en Equilibrio (como popularmente le decimos) sugiere que la naturaleza es una balanza con múltiples pesos y contrapesos. 

Naturaleza en Equilibrio

Si se deforesta un bosque se dice que estamos “desequilibrando a la naturaleza” pues le quita peso a una de las partes de la balanza y pierde su equilibrio. Pero esto refleja una naturaleza estática pues lo único que se mueve en la balanza es sólo su aguja indicadora. Además sugiere que la naturaleza y el humano son dos entidades aisladas entre sí.
Naturaleza y ciudad aislados entre sí, unidos únicamente por su contrapeso

Por su parte, el Estado Dinámico de Estabilidad sugiere que la naturaleza se puede representar como el movimiento de una canica que habita en un mar de platos soperos. Las dinámicas que se generan dentro de la naturaleza están constantemente moviendo  la canica, pero siempre regresa al centro de un plato sopero pues es la parte más baja. Loa influencia de los humanos no es otra cosa que estar empujando la canica. Si un humano tala un árbol, está moviendo la canica, si tala muchos árboles de una ladera, la fuerza con la que se empuja la canica es mucho mayor. Pero el movimiento de la canica también depende de la forma del plato. Así que mover mucho la canica no sólo implica deforestaciones masivas, también efecto acumulado de pequeñas deforestaciones; o talar pocos organismos que son de una especie clave para el funcionamiento del ecosistema.

Transición crítica ejemplificada por Marten Scheffer en la revista Nature 2001 
Cuando la canica no alcanza a salir del plato, el ecosistema sigue funcionando igual y tarde o temprano volverá a al fondo del plato. El problema es cuando la fuerza con la que se empujó la canica es tan grande que hace que brinque de un plato sopero al otro.

Este brinco es lo que se le llama una Transición Crítica puesto que brinca el umbral que es la parte alta del plato sopero. El nuevo plato que ahora hospeda a la canica puede ser muy diferente al anterior, por ejemplo, puede ser más hondo o con las paredes más verticales. Esto genera nuevas reglas que hacen que el ecosistema funcione de manera muy diferente a como funcionaba antes. La canica es la misma pero las reglas no. 

Hay ejemplos de que la teoría del Estado Dinámico de Estabilidad funciona. Uno de los primeros modelos de transiciones críticas en lagos lo generó el Dr. Marten Scheffer de la Universidad de Wageningen en Holanda, tratando de comprender el fenómeno que sufren varios países europeos y norte de América los lagos transparentes sufren una transición crítica y pasan a ser turbios al ser constantemente perturbados con contaminación. 

El referente de los capitalinos es el lago de Chapultepec un charco artificial completamente turbio que siempre ha sido así. Por lo que nos costaría trabajo imaginarnos este cambio. Pero saliéndonos de la capital estamos viendo este fenómeno en Chiapas, en los Lagos de Montebello, en donde claramente se pueden ver lagos turbios que antes eran transparentes. Existen ejemplos en otros ecosistemas como los bosques, donde la variable es la retención del suelo. Esto quiere decir que esta teoría funciona muy bien en escalas de lagos, bosques. 
Comparación de lagunas de Montebello en Chiapas donde algunas están turbias desde hace 10 años
El artículo del Dr. Barnsoky da ejemplos de transiciones críticas en toda la la biósfera, como la última transición interglaciar, o las 5 extinciones en masa (la última es la famosa por los dinosaurios). El efecto de los humanos cada día es mayor. La cantidad de personas en este planeta es muy grande y la tasa de crecimiento aumenta a velocidades estrepitosas. El área dentro del globo terráqueo que no está siendo afectada por los humanos es prácticamente nula. Con esta información y a partir observaciones sociambientales y modelos matemáticos, el Dr. Barnosky y sus colaboradores sugieren que los humanos estamos modificando la biósfera y por lo tanto empujando muy fuertemente la canica que representa la dinámica de todo el planeta. Se está empujando tan fuerte que la estamos sacando de su plato. Los resultados pueden ser muy inesperados.  

Transición crítica a propuesta por Barnosky en la revista Nature 
La escala es muy importante para poner en perspectiva estas transiciones críticas. El cambio de una transición crítica de un lago se da en días, pero a escala de la biósfera las transiciones críticas pueden llevar cientos de años. Para una canica que ha estado cientos de miles de años en un plato, una “transición crítica” puede durar décadas o cientos de años, que comparado con los millones de años se ve muy rápido pero en la vida de un humano esto es lento. Así que olvidémonos de que van a pasar cosas como las que sucedieron en la película de El día de después de mañana. En donde en menos de una semana todo Estados Unidos se vuelve un círculo polar ártico con manadas de lobos que depredan humanos en pleno Manhattan. Es por esto, que los escépticos del Cambio Climático argumentan que no se ha visto cambios dramáticos. Sin embargo, los cambios de la biósfera si lo podrían a ver nuestros hijos. 

La explicación de cómo estas transiciones críticas nos afectan a los capitalinos será publicada en la próxima semana en el blog.