El nivel del mar según los registros geológicos (2)

Vuelvo sobre la entrada publicada hace unos días en la que hablaba del nivel del mar según los registros geológicos. Veámoslo con un poco más de detalle:

El nivel del mar durante el último período glacial, hace unos 20.000 años, estaba a unos 120 metros por debajo del nivel actual. La mayoría del agua que faltaba en los océanos se encontraba en las capas de hielo que cubrían América del Norte y Europa. La temperatura en aquel tiempo era de unos 5 o 6 ºC inferior a la de hoy, en promedio global.

Durante el último período interglacial, hace unos 120.000 años, el nivel del mar era de 4 a 6 metros más elevado que el actual. La concentración de CO2 era comparable a la del período preindustrial, unas 280 ppm. El hielo se derritió fundamentalmente porque las variaciones de la órbita terrestre hicieron que las temperaturas de verano del hemisferio norte aumentaran. Globalmente, la temperatura era 1 ºC superior a la de la reciente era preindustrial, mientras que las temperaturas en las latitudes árticas eran probablemente 3 ºC superiores a las del período preindustrial.

Antes del principio de los ciclos glacial/interglacial, hace unos 3 millones de años, durante el Plioceno, en el Antártico la capa de hielo era mucho menor que la actual, mientras que el hemisferio norte estaba libre de hielo. El nivel del mar era entre 20 y 25 metros superior al actual. La temperatura global deducida de las concentraciones del isótopo de oxígeno y de trazas de otros elementos en el carbonato cálcico del fondo del océano era de unos 2 ºC superior a la actual.

La capa de hielo que cubra la Antártida tiene una edad de unos 15 millones de años. Durante largo tiempo antes de su formación la Tierra era un planeta libre de hielo. El punto culminante de esta clima cálido lo encontramos en el Eoceno, hace unos 40 millones de años. No es fácil saber mediante registros geológicos cual era el nivel del mar en aquellos tiempos remotos, ya que los continentes han variado su posición desde entonces, moviéndose sobre el manto viscoso del planeta, tanto horizontal como verticalmente. La estimación del nivel del mar de aquel período debe hacerse calculando el volumen de todo el hielo existente hoy en día, y considerando que todo él se ha derretido, lo que resulta en un aumento de 70 metros del nivel del mar. La temperatura durante el Eoceno fue de 4 a 5 ºC superior a la del período preindustrial, basado también en los análisis químicos de los depósitos de carbonato cálcico.

La figura siguiente resume lo dicho anteriormente, y es de David Archer, del departamento de Ciencias Geofísicas de la Universidad de Chicago (para que no se diga que soy yo el que me la he inventado). En este gráfico, además de los puntos reseñados anteriormente, podemos ver la previsión de IPCC para el año 2000.

El comentarista “oficial” de este blog nos envió la figura siguiente, diciendo: “Joé, yo diría que ese carácter perfectamente lineal depende de una selección muy concreta de puntos. Si le plantas las temperaturas al típico gráfico del nivel del mar del Holoceno ... http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/1e/Holocene_Sea_Level.png ... yo creo que se anula cualquier idea de linearidad".

Por una vez, y sin que sirva de precedente, diremos que el comentario tiene trampa, ya que la figura, perfectamente respetable ella, mezcla un período de transición, en la que el nivel del mar subió la friolera de más de 15 metros, durante el período entre -8.000 y -4.000 años, coincidente con la última fusión del manto Laurentino, con el período actual de estabilidad relativa. Y es este período actual de relativa estabilidad el que hay que tomar como referencia si se quiere hablar en serio, porque una cosa es no creer en que el cambio climático tenga consecuencias graves para la humanidad, posición muy respetable, y otra muy distinta es intentar confundir al personal.

Un sencillo cálculo sobre la sensibilidad del clima

Ahora que hemos llegado a la cifra redonda de 400 ppm de CO₂ podemos hacer un ejercicio sencillo y divertido para estimar la sensibilidad del clima con los valores actuales. La sensibilidad del clima a la concentración de CO₂ es el aumento de la temperatura cuando se dobla la concentración de CO₂.

Partiremos de una concentración preindustrial de CO₂ de 275 ppm, por aquello de redondear, y tomamos como base la temperatura en aquel momento. En el gráfico podemos ver las temperaturas que resultarían al ir aumentando la concentración de CO₂ en los casos de una sensibilidad climática de 1,5 y de 3,0 ºC.

En el primer caso, a una concentración de 400 ppm como la actual le correspondería un aumento de temperatura de 0,8 ºC, mientras que si la sensibilidad fuera de 3,0 ºC el aumento de temperatura correspondiente sería de 1,6 ºC.

Con estos datos, pues, parece que la sensibilidad del clima es del orden de 1,5 ºC, ya que el aumento de temperatura actual respecto de la era preindustrial es de 0,7/0,8 ºC.

En estos momentos se llevan emitidas unas 300 Gt de carbono, con un aumento de 125 ppm en la concentración atmosférica de CO₂. Al ritmo actual de emisión de 10 Gt/año de carbono, para el año 2100 se habrán emitido unas 1.100 Gt, lo que llevará a una concentración de unas 700 ppm de CO₂. Con una sensibilidad climática de 1,5 ºC, podemos suponer que la temperatura habrá aumentado en 2 ºC en el año 2100, respecto de le temperatura preindustrial.

Cabe esperar que la sensibilidad climática sea efectivamente de 1,5 ºC, ya que si fuera de 3,0, la temperatura subiría, el año 2100, unos 4 ºC.

El nivel del mar según los registros geológicos

Si hacemos un croquis con los niveles del mar y las temperaturas globales registradas a lo largo del tiempo, vemos que, a largo plazo, por cada grado centígrado de variación de la temperatura global le corresponde una variación de unos 19 metros en el nivel del mar.

Colapso de glaciares antárticos

Es la noticia científica del día en la mayoría de los periódicos. Un nuevo estudio realizado por investigadores de la NASA y la Universidad de California y publicado ayer, titulado Widespread, rapid grounding line retreat of Pine Island, Thwaites,Smith and Kohler glaciers, West Antarctica from 1992 to 2011, señala que hay una zona de la capa de hielo de la Antártida occidental, cuya rápida fusión parece indicar un estado irreversible de decadencia, sin nada para detener a los glaciares en esta área de la fusión en el mar. El estudio incorpora datos procedentes de 40 años de observaciones que indican que los seis glaciares gigantes (Pine Island, Thwaites, Haynes, Pople, Smith y Kohler) situados en el sector del Mar de Amundsen de la Antártida occidental han pasado el punto sin retorno, lo que tendrá consecuencias importantes en todos los mares del mundo.

Estos glaciares ya contribuyen de manera significativa al aumento del nivel del mar, con la liberación de casi la misma cantidad de hielo en el océano anualmente como toda la capa de hielo de Groenlandia. Contienen suficiente hielo para elevar el nivel global del mar en 1,2 metros, y se están derritiendo más rápido de lo que la mayoría de los científicos esperaban.

Tres grandes líneas de evidencia apuntan a la eventual desaparición de los glaciares: los cambios en las velocidades a las que fluye el glaciar, la cantidad de cada glaciar que flota en el agua de mar, y la pendiente del terreno sobre el que están fluyendo y su profundidad bajo el nivel del mar.

La aceleración de la velocidad con la que fluyen estos glaciares y la posición de su línea de asentamiento (en la que el glaciar empieza a flotar; en inglés, grounding line) se refuerzan mutuamente, como se puede ver en la figura siguiente. Cuando los glaciares fluyen más rápido, se estiran y disminuyen su espesor, lo que reduce su peso y los lleva más allá de la roca madre. A medida que la línea de conexión con la tierra queda atrás y más masa del glaciar tiene su base sobre el agua, hay menos resistencia por debajo, por lo que la velocidad con la que el glaciar fluye se acelera. Por ejemplo, el glaciar Smith se ha contraído unos 45 km, a razón, en los últimos años, de 2 km/año.

 El colapso de este sector de la Antártida occidental parece ser imparable. El hecho de que la fusión de los glaciares esté sucediendo al mismo tiempo en un sector grande sugiere que tiene una causa común, tal como un aumento en la cantidad de calor del océano debajo de las secciones flotantes de los glaciares. Llegados a este punto, el final de los glaciares de este sector parece inevitable.

El 50 % del calentamiento de las zonas árticas puede ser debido a causas naturales

El rápido calentamiento del Ártico y la reducción del hielo marino en el Océano Ártico se atribuyen al cambio climático antropogénico. Groenlandia y el noroeste de Canadá han experimentado un calentamiento desde 1979 a un ritmo doble de la media mundial. Además, en esta región, gran parte de la variabilidad de la temperatura de año a año se asocia con la variabilidad de la circulación a gran escala en el Atlántico Norte, es decir, con la Oscilación del Atlántico Norte.

Se acaba de publicar el estudio Tropical forcing of the recent rapid Arctic warming in northeastern Canada and Greenland que, utilizando observaciones y  modelos informáticos, muestra que un océano Pacífico tropical occidental más cálido de lo habitual ha causado cambios atmosféricos sobre el Atlántico Norte que han calentado su superficie en alrededor de medio grado por década desde 1979.

El patrón de los cambios en el Pacífico tropical que son responsables de notables cambios en la circulación atmosférica y el calentamiento en Groenlandia y el Ártico canadiense está en consonancia con lo que podríamos llamar la variabilidad natural.

Las variaciones naturales en el nuevo estudio están relacionadas con un Pacífico tropical occidental inusualmente cálido, cerca de Papua Nueva Guinea. Desde mediados de la década de 1990 la superficie del agua ha sido unos 0,3ºC más cálida de lo normal. Los modelos muestran que esto afecta a la presión de aire en la región, lo que desencadenó una ola estacionaria en la atmósfera en forma de un gran círculo en el Pacífico tropical hacia Groenlandia antes de volver sobre el Atlántico. A lo largo de este tren de ondas hay puntos calientes donde el aire ha sido empujado hacia abajo, y zonas frías donde el aire se ha tirado hacia arriba. Y Groenlandia y el noroeste de Canadá se encuentran en uno de los puntos calientes.

Este trabajo muestra que aproximadamente la mitad del calentamiento en Groenlandia procede del forzamiento climático por los gases de efecto invernadero antropogénicos, pero que la otra la mitad proviene de variaciones naturales del clima. Sin embargo, los investigadores no pueden decir por cuánto tiempo el Pacífico tropical se mantendrá en este estado, lo que hace muy difíciles las previsiones de lo que pasará a corto plazo en estas zonas.

Las variaciones naturales podrían acelerar o desacelerar la tasa de fusión de los glaciares de Groenlandia en las próximas décadas, pero en el largo plazo, es probable que prevalezca el componente inducido por el hombre, comenta uno de los autores de la investigación.

a. Temperatura anual media Surf-T (land), altura geopotencial a 200 hPa (Z200) media sobre Groenlandia y el noroeste del Canadá, y el índice NAO, Oscilación del Atlántico Norte (cuyo signo se ha puesto al revés para facilitar la comparación), para el período 1979-2012. Las unidades de la izquierda son metros geopotenciales, mientras que las de la derecha son ºC (temperatura de la superficie), y el índice NAO (sin unidades)

b,c,d,e. Temperatura media de la superficie y Z200 sobre Groenlandia y noroeste del Canadá para cada estación en el período 1979-2012. Abajo a la derecha se puede ver el coeficiente de correlación (r) entre ambas series de cifras: el primer número es la correlación entre las cifras brutas, y el segundo entre las series una vez eliminada la tendencia.

Un ejemplo de la acidificación de los océanos

Se acaba de publicar un nuevo artículo que lleva por título Limacina helicina shell dissolution as an indicator of declining habitat suitability owing to ocean acidification in the California Current Ecosystem, en el que se describe que una porción importante de pterópodos en la zona de los estados de Washington, Oregón y California presentan daños severos de disolución de sus conchas. Han encontrado que un 53 % de los individuos de las zonas costeras y un 24 % de los individuos de las zonas de mar adentro, en los primeros 100 metros de profundidad, presentan estos daños, que coinciden con aguas que no están sobresaturadas de agaronita. Lo que parece demostrar que la absorción de las emisiones de dióxido de carbono de origen humano por el océano también está aumentando el nivel de las aguas corrosivas cerca de la superficie, que es donde viven pterópodos.

Los pterópodos son unos caracoles que nadan libremente y que se encuentra en los océanos de todo el mundo. Crecen hasta tener un tamaño que puede variar entre tres y doce milímetros.

Afirman los autores del artículo que respecto a la concentración preindustrial de CO2 atmosférico, la extensión de aguas no saturadas ha aumentado seis veces a lo largo del ecosistema de la Corriente de California.

Ejemplar sano de pterópodo 

Ejemplar de pterópodo con señales de disolución de la concha 

 Imagen microscópica de una concha con señales de disolución