sábado, 29 de septiembre de 2012

Las glaciaciones precámbricas


La división geológica de la historia de la Tierra desde sus orígenes hace 4.500 millones de años hasta la actualidad se divide en 4 eones:

Hadense: 4.500 a 3.800 millones de años
Arqueozoico: 3.800 a 2.500 millones de años
Proterozoico: 2.500 a 540 millones de años
Fanerozoico: 540 millones de años hasta la actualidad

Se denomina precámbrico a todo el período anterior al Fanerozoico. Este período ocupa el 87 % de la historia terrestre.


Durante toda esta larga historia las variaciones climáticas de la tierra han sido enormes. Entre ellas destacan los períodos de glaciación, que fueron muchos. De estos períodos hubo varios en los que la glaciación fue tan importante que convirtieron el planeta en una bola helada durante largos períodos de tiempo.

Los primeros eventos de glaciación continental que conocemos se produjeron hace alrededor de 2.900 millones de años (glaciación Pongola), seguidos de una serie de tres episodios de glaciaciones, llamadas Huronianas, que sucedieron hace entre 2.450 y 2.220 millones de años. Esta secuencia enlaza con la importante glaciación Makganyene, situada en latitudes cercanas al ecuador, y que sucedió hace entre 2.320 y 2.220 millones de años. Al estar situada cerca del ecuador, es probable que esta glaciación fuera global.


Durante un largo período no se produjeron nuevas glaciaciones de las que tengamos noticia, hasta que, ya al final del Neoproterozoico, en rocas datadas de hace entre 750 y 580 millones de años, se observan señales de otras glaciaciones: la glaciación Sturtiense, hace unos 710 millones de años, la Marinoense, hace unos 635 millones de años, y la Varangiense, hace unos 600 millones de años. Estas glaciaciones fueron, probablemente, las más importantes de la historia de la Tierra, ya que congelaron todo el planeta, formando lo que se llama planeta “iglú” o planeta “bola de nieve”.

Durante estos períodos de planeta “bola de nieve” reinaba el clima más frío que podamos imaginar: un planeta cubierto por hielo de polo a polo. La temperatura media global sería de unos -50 ° C, debido a que la mayor parte de la radiación solar se reflejaba hacia el espacio, ya que la superficie helada tiene un albedo muy elevado (se llama albedo a la fracción de la radiación reflejada y varía mucho según el tipo de superficie, yendo de ~ 0,1 para el agua líquida, al ~ 0,3 para la tierra desnuda, al ~ 0,45-0,65 para el hielo en función del contenido de burbujas, y hasta el ~ 0,9 para la nieve fresca). La temperatura ecuatorial promedio durante estos períodos sería de unos -20° C, más o menos similar a la actual de la Antártida. Al no existir el efecto moderador de los océanos, los cambios de temperatura asociados con los ciclos día-noche y de los cambios de estación serían mucho mayores. Debido a su superficie sólida, el clima en la Tierra durante estos períodos tendría mucho en común con el clima actual de Marte. A pesar del clima frío y seco, la atmósfera seguiría transportando algo de vapor de agua desde las áreas de la sublimación (cambio directo de sólido a vapor) a las zonas de condensación. Al cabo de un tiempo suficiente, el hielo glacial se espesaría y fluiría en la dirección opuesta. Este flujo glacial dio como resultado depósitos sedimentarios, que forman las huellas de la actividad glacial después de que el hielo ha desaparecido.

La existencia de grandes glaciaciones continentales que pudieron llegar hasta latitudes tropicales es una característica importante de las glaciaciones anteriores al Fanerozoico.

Los primeros indicios geológicos de la presencia de glaciares en la Tierra se encuentran en la parte superior de la formación Pongola de Sudáfrica, y se remontan a hace unos 2.900 millones de años. La prueba consta de depósitos glaciares sedimentarios llamados diamictitas (material generalmente transportado por el hielo flotante, incluyendo rocas rayadas por glaciares). Esto no quiere decir que no hubiera glaciaciones anteriores, pero en vista de los chert de sílex (roca sedimentaria silícea, constituida principalmente de agregados cristalinos finos de cuarzo y sílice fibrosa) y de numerosos depósitos de rocas sedimentarias marinas, con edades anteriores a esta glaciación, parece bastante seguro de que la Tierra no pasó la mayor parte de su historia anterior encerrada en un congelador. Por tanto, la glaciación Pongola parece marcar el comienzo del largo coqueteo de la Tierra con el hielo.

La datación de la glaciación Pongola se deduce de que sus registros geológicos están situados entre dos depósitos volcánicos datados, el primero en 2.985 ± 1 millones de años, y el posterior en 2.837 ± 5 millones de años.

El período situado entre hace unos 2.450 millones de años y algún punto situado antes de 2.220 millones años muestra una serie de tres glaciaciones, cuyos registros se encuentran en el Supergrupo Huroniano en el Canadá. No se está seguro de la latitud en la que se encontraban estas rocas en aquel momento, por lo que no se puede asegurar que se tratase de glaciaciones globales.

El comienzo de la glaciación Makganyene ocurrió hace unos 2.320 millones de años, y está grabado en las rocas de Transvaal, en Sudáfrica. Fue una gran glaciación, y bien pudo haber sido global. Sabemos esto porque se ha conservado un registro del campo magnético de la Tierra en las rocas, que puede ser usado para deducir la latitud en la que se encontraban las rocas cuando se establecieron los depósitos glaciares. Estos datos paleomagnéticos muestran que había hielo a unos 12 grados del Ecuador, lo que sugiere que se trató de una glaciación global. Este hallazgo fue publicado en 1997 por David Evans, Beukes Nic y Joe Kirschvink, en su famosa publicación Low-latitude glaciation in the Palaeoproterozoic era.

¿Cuál fue la causa de estas glaciaciones?

Quizá sería mejor preguntarnos por qué durante la primera mitad de la vida del planeta éste no estuvo helado, ya que el flujo de la radiación solar era, en aquellos tiempos, mucho menor que en la actualidad. En la figura siguiente se da una aproximación de la luminosidad del sol a lo largo del tiempo: hace 3.000 millones de años el flujo de radiación solar era un 22 % inferior al actual. Si el flujo de radiación del sol disminuyera bruscamente un 5 o un 10 %, los océanos actuales se congelarían rápidamente. Como hay pruebas geológicas claras de que hace 3.000 millones o más había agua líquida en la superficie de los océanos, podemos deducir que debía haber un efecto invernadero muy superior al actual. Los gases causantes de este efecto invernadero eran principalmente el vapor de agua, el CO2 y el CH4.


Las glaciaciones empezaron con un descenso de las concentraciones de los gases de efecto invernadero, lo que, con un sol menos brillante que en la actualidad, contribuyó a bajar la temperatura del planeta, a helar parte de los océanos y, al aumentar el albedo, a retroalimentarse para bajar todavía más las temperaturas.

Como disminuyó la concentración de CO2

En escalas de tiempo geológicas, el océano y la atmósfera están en equilibrio con respecto al CO2, y pueden ser tratados como un solo depósito. El CO2 se suministra a este depósito por las emanaciones volcánicas y metamórficas, y se elimina como sedimento en forma de CaCO3 (piedra caliza) y materia orgánica (aproximadamente CH2O).

El CO2 atmosférico forma una lluvia de ácido carbónico, que es neutralizada por la meteorización (proceso de descomposición y/o desintegración de las rocas y minerales “in situ”, a no confundir con la erosión) de silicatos.

Los solutos resultantes son los iones Ca++ y HCO3-(bicarbonato) que los ríos llevan al mar, donde el CaCO3 se precipita por la calcificación de los organismos y de la materia orgánica por los productores primarios, como las cianobacterias y las algas.

Todo el proceso es más comúnmente conocido como "meteorización de los silicatos", porque ese es el paso limitante. La tasa de meteorización por los silicatos es sensible al clima, más rápida cuando éste es caliente y húmedo, y más lenta, donde es frío y seco. En la siguiente figura, tomada del profesor Antón Uriarte, podemos ver un esquema del proceso largo del CO2.


Como disminuyó la concentración de CH4

Este período está asociado con el surgimiento del oxígeno "libre", O2 molecular, una de las revoluciones más profundas de la superficie terrestre en toda su historia, y que influyó en la atmósfera, los océanos, la corteza y la vida.

El CH4 atmosférico proviene de microbios que viven en suelos poco drenados como, por ejemplo, las zonas húmedas tropicales, y en sedimentos ricos en productos orgánicos. Comparando molécula con molécula, el CH4 es unas 30 veces más efectivo que el CO2 como gas de efecto invernadero, pero es relativamente inestable en la atmósfera actual, rica en oxígeno, en la que su tiempo de residencia es unas 20.000 veces menor que la del CO2. Pero en la atmósfera primitiva los niveles de oxígeno eran muy bajos, del orden del 1 % de los niveles actuales, y los niveles de CH4 eran probablemente mucho mayores que los actuales, por lo que el tiempo de residencia del CH4 en la atmósfera era mucho mayor que el actual, creando un efecto invernadero muy importante.

Cuando los niveles de oxígeno aumentaron, los niveles de CH4 fueron disminuyendo, causando un bajón del efecto invernadero. Si la pérdida de CH4 fue suficientemente rápida (menos de un millón de años), el enfriamiento terrestre no se pudo contrarrestar por una disminución del ritmo de meteorización de los silicatos, que hubiera podido dar lugar a un aumento del nivel de CO2 que compensara la pérdida de CH4, lo que pudo dar lugar a una glaciación.

Durante las glaciaciones Pongola y Huronianas todavía no había una cantidad suficiente de oxígeno en la atmósfera para eliminar el CH4, según los registros geológicos. En cambio, un poco antes de la glaciación Makganyene se produjo una precipitación masiva de Mn, que dio lugar a los actuales yacimientos de Mn de África del Sur, que, por su potencial redox, necesitan de la presencia significativa de oxígeno para su precipitación. Se puede deducir, por tanto, que las cianobacterias productoras de oxígeno proliferaron poco antes de esta última glaciación.

La causa más probable de este aumento súbito del nivel de CO2 en la atmósfera fue la evolución de la fotosíntesis. Existen moléculas orgánicas fósiles que prueban la existencia de fotosíntesis unos 500 millones de años antes de la glaciación Makganyene, pero no en cantidad suficiente para aumentar significativamente el nivel de oxígeno de la atmósfera que, por lo que parece, despegó en algún momento entre hace 2.400 y 2.200 millones de años. El estudio de la trayectoria del nivel de oxígeno y su relación con la glaciación “bola de nieve” Makganyene es un área de investigación muy activa.

No hay pruebas de otro episodio de este tipo durante los 1.300 millones de año que siguieron, hasta llegar a las enormes glaciaciones iglú de final del Protocenozoico, de las que hablaremos en otra entrada.

jueves, 27 de septiembre de 2012

El coste del cambio climático


Se acaba de publicar el estudio Climate Vulnerability Monitor, que trata de cuantificar el coste económico y humano del cambio climático. Su principal resultado es que el cambio climático ya tiene un coste significativo para la economía mundial. Si no se actúa, este coste seguirá aumentando y, además, el cambio climático será una de las principales causas de mortalidad.

El estudio estima que el cambio climático causa, hoy en día, unas 400.000 muertes anuales, principalmente a causa del hambre y de la transmisión de enfermedades entre los niños de prácticamente todos los países en desarrollo. Por otra parte, el sistema energético basado en el uso intensivo del carbono causa aproximadamente 4,5 millones de muertes anuales debidas a la polución del aire, a trabajos peligrosos y al cáncer.

Desde el punto de vista económico, el cambio climático causó la pérdida del 0,9 % del PIB mundial en 2010, 696.000 millones de dólares, mientras que el uso intensivo del carbono como fuente de energía causó la pérdida de otro 0,7 % del PIB en 2010, 542.000 millones de dólares.


Si seguimos con el ritmo actual de uso intensivo del carbono, el número de muertes anuales debidas a éste y al cambio climático será de casi 6 millones en el año 2030. La pérdida de PIB para 2030 se estima en un 2,1 % a causa del clima y en un 1,2 % a causa del uso intensivo del carbono para la producción de energía.


La conclusión de este estudio es que es rentable, tanto económica como humanamente, el tomar medidas decididas contra el cambio climático, como se puede ver en el siguiente gráfico.


martes, 25 de septiembre de 2012

El déficit tarifario del año 2011


Ahora que el Consejo de Ministros ha aprobado una nueva normativa para intentar disminuir el déficit tarifario, es bueno conocer el déficit de 2011 que la Comisión Nacional de la Energía ha calculado en su revisión número 14 del 19 de abril de 2012.

La energía declarada asciende a 251.918 GWh, un 1,5 % inferior a la del ejercicio anterior y un 1,2 % inferior a la previsión.

Los ingresos ascienden a 12.962,4 millones de euros, un 1,6 % por encima de los del ejercicio anterior y un 0,4 % superiores a los de la previsión.

Los precios medios del kWh correspondientes a la parte regulada han sido de:

- los reales correspondientes a la decimocuarta liquidación de 2011 son de 5,11 céntimos de €/kWh (12.962,4/251.918), por 5,06 previstos.

- 4,93 céntimos de €/kWh los de la misma liquidación del ejercicio anterior (12.754,6/255.773).

En la tabla siguiente se muestran todas las partidas que forman los costes regulados del sistema. En primer lugar aquellos que se perciben como cuotas con destino especifico y posteriormente el resto que se perciben como costes a través del sistema de liquidaciones. Como hechos más relevantes en relación a estos costes se puede destacar lo siguiente:

- El notable incremento respecto al ejercicio anterior del coste reconocido al transporte.

- La desaparición del desajuste de ingresos anteriores a 2003, al haberse cumplido su plazo de amortización.

- La desaparición de las cantidades destinadas al plan de viabilidad de Elcogas y al plan para la estrategia de ahorro y eficiencia energética 2008-2012 que, si bien dejan de formar parte de las liquidaciones de las actividades reguladas, no por ello dejan de ser percibidas por los agentes de una forma también regulada, pero a través de unos mecanismos ajenos al de la liquidación de las actividades reguladas.

- La variación de los costes destinados a la satisfacción de los desajustes de ingresos de los años 2008, 2009 y 2010, y la inclusión de un coste destinado a pagar el fondo de titulización del déficit.

- La inclusión del coste correspondiente al desajuste temporal en la liquidación de las actividades reguladas del año 2011.

La prima al régimen especial correspondiente a la decimocuarta liquidación asciende a 6.984,8 millones de euros, un 16 % superior a la prevista y un 1,16 % por debajo de la del ejercicio anterior.


El déficit de esta liquidación asciende a 3.850,3 millones de euros, un 0,5 % superior al previsto y en un 30,7 % inferior al del ejercicio anterior, en que fue de 5.553,9 millones. Para que no hubiera habido déficit, los precios medios de la parte regulada hubieran debido ser de 6,67 céntimos de euro/KWh = (12.962,4 + 3.850,3)/251.918, en lugar de los 5,11 aplicados.

Se ha de señalar que la cuantía de dicho déficit se sitúa por encima del límite para el año 2011 establecido en el R.D. 14/2010, que asciende a 3.000 millones.

sábado, 22 de septiembre de 2012

La extensión del hielo ártico- el mínimo de 2012


El pasado 12 de septiembre la extensión del hielo ártico ha alcanzado su mínimo anual, que este año ha sido de 2,23 millones de km2, la menor extensión desde que se tienen registros por satélite, es decir, desde 1979. El anterior mínimo anual de menor extensión fue el del año 2007, con 2,92 millones de km2.


Vemos en la gráfica siguiente que la línea de regresión de los valores mínimos sigue una curva cuya pendiente es cada vez mayor. La recta de regresión del gráfico es una curva polinómica de segundo grado. Según esta curva, el mínimo de hielo pasará por cero en el año 2026. Si eligiéramos una línea de regresión basada en un polinomio de quinto grado, al coeficiente de regresión sería prácticamente el mismo, pero el mínimo de hielo pasaría por cero dentro de tres años. De modo que, si las cosas no cambian, podemos esperar que el Ártico quede sin hielo en verano entre 2015 y 2026. No creo que se pueda alcanzar una precisión mejor.



Datos diarios de la extensión del hielo ártico

viernes, 21 de septiembre de 2012

Energía eólica marina: el proyecto europeo



El proyecto de poner un hombre en la luna generó mucho entusiasmo en los años sesenta. Pero, ¿qué decir acerca de poner el equivalente de 140 centrales nucleares en los mares europeos? ¿No es un proyecto que debiera generar también mucho entusiasmo? Sin embargo, nadie habla de él.

Por supuesto no se trata de reactores de energía nuclear, sino de turbinas eólicas. El aumento de las plantas de energía eólica marina en Europa es simplemente asombroso. A finales de 2011 se habían construido en las aguas europeas 3.820 MW de energía eólica en el mar, de acuerdo con la Asociación Europea de Energía Eólica. Durante los próximos tres años entrarán en funcionamiento 18 proyectos más, llevando la capacidad total a 9.000 MW.

En 2020, si todo va según lo previsto, la Unión Europea (+ Noruega) la capacidad de energía eólica marina debe alcanzar los 40.000 MW, que cubrirían el 4% de la demanda eléctrica de la Unión. En 2030, la idea es ampliar esta capacidad a 140.000 MW. En otras palabras: el equivalente de 140 centrales térmicas convencionales de mil MW. Si eso no es un proyecto de proporciones similares al programa Apolo, ¿qué es? Lo único que le falta es un nombre que pueda inspirar entusiasmo, además de financiación, claro.

Es evidente que este es un programa que sería digno de ser seguido todos los días en las primeras páginas de los periódicos. ¿Pero es realista? Esa es la pregunta si se considera que sólo se ha realizado el 10% del objetivo para 2020, en su mayor parte por el Reino Unido (incluyendo Escocia) y Dinamarca.

Alemania en particular se está quedando muy atrás. Sólo ha instalado 200 MW, mientras que la meta del gobierno alemán para el 2030 es nada menos que 25.000 MW. Por diversas razones, el sector alemán de energía eólica marina ha estado poco activo, por lo menos hasta hace poco.

Sin embargo, en una conferencia de alto nivel en Hamburgo a principios de este mes, los representantes de la industria parecían tener un optimismo cauteloso. Los portavoces de las grandes empresas como Siemens, Dong, Alstom, ABB y Repower fueron muy positivos acerca del impacto de la nueva legislación alemana. Al mismo tiempo, subrayaron que "todavía queda un largo camino por recorrer" para que los ambiciosos planes del gobierno se hagan realidad.

La industria eólica de alta mar se enfrenta a un gran problema, que es los costos crecientes de los proyectos offshore. Los planes de Alemania para instalar a finales de esta década 25.000 megavatios en alta mar pueden costar 39.200 millones de euros, según Bloomberg New Energy Finance.

Un proyecto muy importante, sin duda, que habrá que seguir para ver si se lleva a cabo.

Para más información sobre el tema

viernes, 14 de septiembre de 2012

La evolución de la anomalía El Niño (ENSO)



Desde mayo del año 2010 hasta marzo del año actual le Pacífico ha estado bajo la influencia de La Niña, mientras que, a partir de abril, está entrando bajo la influencia de El Niño. Las previsiones son que El Niño se desarrolle completamente hacia el mes de septiembre de este año.



Es, por lo tanto, muy probable que haya una tendencia al calentamiento global de los océanos hacia finales de año, ya que a una variación del índice ENSO le sigue, con unos meses de desfase, una variación del mismo signo de la temperatura global de los océanos.






viernes, 7 de septiembre de 2012

Un Ártico más húmedo podría acelerar el cambio climático


El aumento de las precipitaciones y de las aportaciones fluviales en el Ártico tiene el potencial de acelerar el cambio climático, según el estudio recientemente publicado Enhanced poleward moisture transport and amplified northern high-latitude wetting trend.

Al ir cambiando el clima, las altas latitudes del norte del planeta se están volviendo más húmedas. Tanto la humedad del aire, como las precipitaciones, como las aportaciones fluviales han aumentado, lo que lleva a un ciclo del agua más fuerte, que puede intensificar las interacciones del sistema climático y acelerar el cambio climático.

Las columnas muestran los valores del transporte de humedad atmosférica (AMT) y del caudal de los ríos Obi, Lena y Yenisei. Los puntos amarillos son la localización de las medidas de caudal.

Los autores han examinado los ciclos del agua de los ríos Obi, Lena y Yenisei durante las seis últimas décadas. Encontraron un aumento de la humedad atmosférica del 2,6 % por década, lo que produjo un aumento de la aportación de agua dulce al Ártico de casi un 2 % por década. Esto significa que los tres ríos han aumentado su caudal en 2,7 ± 0,8 km3 por año cada año durante el período 1948 - 2008. Esta cifra es un 59 % superior a la estimada durante el período 1936 – 1990, en que era de 1,7 ± 0,7 km3/año cada año, lo que da un incremento del caudal de los ríos al final de la década de los 90 respecto a mediados de la década de los 30, de unos 128 km3 por año. Con las nuevas mediciones, el aumento del caudal de los ríos entre 1948 y 2008 es de unos 168 km3 por año.

El transporte de humedad atmosférica (AMT) aumentó aún más que el caudal de los ríos, ya que lo hizo al ritmo 3,9 ± 1,4 km3/año cada año, lo que significa que en la década de los 2000 se transportaron 232 km3/año de humedad atmosférica más que a finales de la década de los 40 a las cuencas de estos tres ríos.

Estas medidas son importantes ya que hay estudios que sugieren que este incremento de la humedad y del caudal de los ríos que van al océano Ártico pueden disminuir su salinidad y causar un aumento de la temperatura de las aguas superficiales, y también disminuir la circulación del agua en el Atlántico, lo que puede afectar a muchos sistemas biológicos y climáticos, así como a la extensión del hielo ártico y a la erosión de la costa, con un balance global que puede acelerar el calentamiento global.