La extensión del hielo marino ártico y antártico

Según los datos de la Universidad de Colorado, el pasado 21 de setiembre la extensión del hielo marino ártico llegó a su mínimo anual, que fue de 4,56 millones de km², ligeramente inferior a la del año anterior. La tendencia desde que se tienen medidas por satélite es de una disminución anual de 82.100 km²/año, aunque desde el año 2007 hasta hoy, esta extensión mínima se ha estabilizado alrededor de 4,47 millones de km².

En cuanto al hielo marino antártico, su máximo anual se alcanzó el pasado 30 de setiembre, con una extensión de 18,92 millones de km², significativamente superior a la del año anterior. Desde el año 1979, la tendencia anual es de un aumento de la superficie máxima de 14.500 km².

Emisiones de CO2 del año 2017

Según los datos publicados por BP, las emisiones de CO₂ a la atmósfera del año 2017, procedentes de las actividades relacionadas con la combustión de carbón, gas y petróleo, han sido de 33.444 millones de toneladas, lo que representa un aumento del 1,3 % respecto del año anterior.

El principal emisor es la China, que ha lanzado a la atmósfera 9.233 millones de toneladas, un 27,6 % del total, con un aumento del 1,3 % respecto del 2016. El segundo emisor son los Estados Unidos, con 5.088 millones de toneladas y una disminución del 0,8 % respecto del año anterior.

En toneladas por habitante, los Estados Unidos han emitido 15,6 toneladas, mientras que China ha emitido 6,7.

En cuanto a España, las emisiones de 2017 han sido de 302 millones de toneladas, con un aumento del 6,6 % respecto del año 2016. Por habitante, las emisiones de España han sido de 6,5 toneladas.

En resumen, las emisiones siguen aumentando. La amenaza de un cambio climático que haga complicada la vida de la humanidad tal como la conocemos no hace mella en las decisiones políticas y económicas del mundo actual.

Dos artículos sobre el hielo de la Antártida

Se acaban de publicar dos artículos interesantes sobre la Antártida. Uno sobre el retroceso y el posterior avance de la placa de hielo de la Antártida Occidental durante el Holoceno, y el segundo sobre el balance de la cobertura de hielo antártico entre los años 1992 y 2017.

El primer artículo se titula Extensive retreat and re-advance of the West Antarctic Ice Sheet during the Holocene. Se pensaba que las capas de hielo cerca de los polos terrestres se habían ido reduciendo continuamente durante los últimos 20,000 años. Desde el pico del último período glacial hace unos 20,000 años, el planeta se ha estado calentando, los mares subiendo, y las capas de hielo generalmente se reducen. En este artículo se afirma que la Capa de Hielo de la Antártida Occidental se encogió más de lo que nadie sospechaba. Hace unos 10.000 años, su límite se situaba 200 kilómetros más hacia el interior que su ubicación actual, pero luego se recuperó.

Nuevos datos indican que el retroceso de las masas de hielo de la Antártida Occidental después de la última Edad de Hielo en algunas partes del continente se revirtió sorprendentemente hace unos 10.000 años. La extensión máxima de la capa de hielo se muestra en verde, la extensión mínima en rojo y la línea de tierra moderna después de la recuperación en naranja.

A medida que el clima se calentaba después del último máximo glacial, el nivel del mar subía. El ascenso del nivel del mar iba levantando la plataforma de hielo, como un barco varado en una playa cuando llega la marea. El levantamiento causó que la línea de tierra (que es donde el borde de la capa de hielo deja de tocar el fondo marino y se convierte en una plataforma de hielo flotante) retrocediera, hasta situarse unos 200 kilómetros más al interior de su ubicación actual.

¿Cuál fue la causa de que este retroceso no solo no siguiera, sino que se revirtiera? La hipótesis del artículo citado es que, durante miles de años, a medida que la capa de hielo se encogía, la corteza en esta área subió unos cientos de metros y la plataforma de hielo flotante volvió a tocar el fondo marino, con lo que la línea de tierra se recuperó. Durante miles de años, a medida que la capa de hielo se encogía, la corteza en esta área rebotó por cientos de metros y la línea de tierra se retiró. Es decir, fue el propio fenómeno de pérdida de hielo el que impulsó esta recuperación.

Sin embargo, este mecanismo probablemente no funcionará lo suficientemente rápido como para evitar que las capas de hielo actuales disminuyan debido al calentamiento global actual.

El segundo artículo se titula “Mass balance of the Antarctic Ice Sheet from 1992 to 2017”, en el que se presenta un nuevo cálculo sobre la evolución del hielo de la Antártida. Los resultados indican que la Antártida ha perdido casi tres billones de toneladas de hielo desde 1992, lo que ha provocado un aumento del nivel medio de los mares de 8 milímetros. Lo más preocupante, señalan los investigadores, no es tanto la cantidad de hielo perdida como la tendencia a perderlo cada vez más rápido. Un 40% de todo este hielo ha desaparecido en los últimos cinco años, lo que indica que el deshielo de la Antártida se está acelerando.

Las observaciones de los satélites muestran que el deshielo no ha sido uniforme en las distintas regiones de la Antártida. La región más afectada es la Antártida Occidental –también llamada Antártida Menor–, donde la pérdida de hielo se ha triplicado desde los años noventa.

Aunque sólo contiene una décima parte del hielo de la Antártida, es la región que más contribuye al deshielo del continente. La tendencia se debe en gran parte al retroceso de los glaciares de Pine Island y Thwaites, que se adentran en el océano y que se están fundiendo por el aumento de la temperatura del agua.

También la estrecha península Antártica, que se extiende hacia el norte en dirección a Tierra del Fuego, ha registrado una pérdida de hielo acelerada en la última década. Si a mediados de los años 90 perdía una media de unos 18 millones de toneladas de hielo al día, en la actualidad pierde cinco veces más: 90 millones de toneladas diarias.

Por el contrario, la Antártida Oriental, que concentra aproximadamente el 90% del hielo del continente, no ha experimentado grandes cambios en los últimos 25 años. Allí las variaciones se deben sobre todo a oscilaciones en los niveles de precipitación de un año a otro, más que a una fusión acelerada del hielo como en la Antártida Menor. Aunque en los últimos cinco años ha perdido una media de 75 millones de toneladas diarias de hielo, no es una cantidad muy grande cuando se reparte sobre toda la superficie de la capa de hielo.

Los investigadores concluyen que, si se adoptan medidas efectivas para contener el cambio climático y la temperatura media global no aumenta más de 0,9 grados, el deshielo de la Antártida sólo hará subir el nivel medio de los mares unos 6 centímetros hasta el 2070. Pero si no se adoptan estas medidas y se deja que la temperatura global aumente 2,9 grados, el nivel medio de los mares subirá 27 centímetros hasta el 2070 por la contribución de la Antártida –a los que habría que añadir los centímetros ganados por el aumento del volumen del agua debido a su calentamiento.

En este segundo escenario, que se producirá cuando los niños que nacen en la actualidad tengan poco más de 50 años, zonas densamente pobladas o de alto valor ecológico como los deltas del Mekong, el Mississipi o el Ebro, quedarían sumergidas, lo que provocaría migraciones de millones de personas que perderán sus hogares.

Pruebas geológicas del ciclo de 405.000 años en la variación de la órbita terrestre

Es un hecho bien conocido entre los científicos de la Tierra que nuestro planeta sufre periódicamente cambios importantes en su clima. En el transcurso de los últimos 200 millones de años, nuestro planeta ha experimentado cuatro períodos geológicos principales (el Triásico, Jurásico y Cretácico y Cenozoico) y una glaciación pliocena-cuaternaria (glaciación Pliocena-Cuaternario), todos los cuales tuvieron un impacto drástico en la vida de las plantas y de los animales, así como también afectaron el curso de la evolución de las especies.

Desde hace tiempo se sabe que estos cambios se deben en parte a los cambios graduales en la órbita de la Tierra, los llamados ciclos de Milankovitch:

·         Excentricidad de la órbita de la Tierra: actualmente la distancia media de la Tierra al Sol es de 149,6 millones de quilómetros. Como la órbita es una elipse, la distancia mayor de la Tierra al Sol es de 152,1 millones de quilómetros y la menor de 146,1. La excentricidad es, por tanto, (152,1-149,6)/149,6de 1,7 % .

Se sabe que la excentricidad de la órbita varía con un ciclo principal de unos 405.000 años, con ciclos secundarios de unos 100.000 años, pudiendo pasar del 0 % al 5%.

El aumento de la excentricidad de la órbita terrestre provoca el incremento del contraste verano-invierno en un hemisferio y la reducción de ese contraste en el otro, dependiendo en cada caso de las estaciones en que ocurran el afelio y el perihelio. Por ejemplo, si en un hemisferio el verano coincide con el perihelio y el invierno con el afelio, y la excentricidad es alta, la radiación solar veraniega será muy intensa y la radiación invernal será muy débil. Por el contrario, en el otro hemisferio, los contrastes estacionales estarán muy atenuados, ya que el verano coincidirá con el afelio y el invierno con el perihelio.

·         Inclinación del eje terrestre de rotación: varía de 22,1 a 24,5^o con un período de unos 41.000 años. Cuando el valor es alto, la diferencia de insolación estacional es grande y, viceversa, si el ángulo fuese cero no habría estaciones.

·         Precesión de los equinoccios: es el cambio lento y gradual en la orientación del eje de rotación de la Tierra, como si se tratara de una peonza. Su período es de unos 26.000 años. Este lento movimiento de peonza, es debido a que la Tierra no es perfectamente esférica, pues está algo achatada en los polos y engordada en el Ecuador.

Hoy día, durante el solsticio de invierno del hemisferio norte (22 de diciembre) la Tierra se encuentra próxima al punto de su órbita más cercano al Sol, el perihelio, que alcanza el 3 de enero. La distancia al Sol durante esos días es la más corta del año, unos 147 millones de kilómetros, y por esa razón la Tierra en su conjunto recibe esos días el máximo de calor.

Por el contrario, durante el solsticio de verano del hemisferio norte (21 de junio) la Tierra se encuentra próxima al punto de su órbita más alejado del Sol, el afelio, que alcanza el 4 de Julio. La distancia al Sol es la más larga del año, 152 millones de kilómetros, es decir unos 5 millones más que en el perihelio, y la Tierra en su conjunto recibe esos días un 3,5 % menos de energía solar.

A lo largo de los milenios van cambiando las fechas del perihelio y del afelio. Hace 13.000 años el perihelio ocurría en junio y el afelio en diciembre. Lo contrario de ahora.

El ciclo de precesión de los equinoccios es probablemente más determinante en el clima de las zonas tropicales que en las polares, en donde parece jugar un papel más importante la oblicuidad del eje.

Los cambios en la excentricidad de la órbita terrestre están causados por la influencia gravitatoria de Venus y Júpiter, y se repiten regularmente cada 405,000 años. Pero no ha sido hasta hace poco que un equipo de geólogos ha encontrado la primera evidencia de estos cambios en la órbita de la Tierra: sedimentos y muestras de núcleos rocosos que proporcionan un registro geológico de cómo y cuándo tuvieron lugar.

El estudio que describe sus hallazgos, titulado "Empirical evidence for stability of the 405-kiloyear Jupiter–Venus eccentricity cycle over hundreds of millions of years", que ha sido publicado recientemente en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias de EE. UU.

Según los registros fósiles, también se sabe que estos ciclos tuvieron un profundo impacto en la vida en la Tierra, lo que probablemente tuvo un efecto en el curso de las especies de la evolución.

Los autores del estudio obtuvieron muestras de sedimentos de la cuenca de Newark, un lago prehistórico que abarcaba la mayor parte de Nueva Jersey, y una muestra de roca central de la Formación Chinle en el Parque Nacional del Bosque Petrificado en Arizona. Esta muestra mide aproximadamente 518 metros de largo, 6,35 cm de diámetro, y su formación se data en el Período Triásico, hace de 202 a 253 millones de años.

Parque Nacional del Bosque Petrificado en Arizona

Posteriormente, el equipo relacionó las inversiones en el campo magnético de la Tierra -donde cambian el polo norte y sur- con los sedimentos con y sin circonitas (minerales con uranio que permiten la datación radiactiva) y con los ciclos climáticos en el registro geológico. Estas comparaciones mostraron fue que el ciclo de 405,000 años es el patrón astronómico más regular relacionado con la órbita anual de la Tierra alrededor del Sol.

muestra de roca central de la Formación Chinle en el Parque Nacional del Bosque Petrificado en Arizona

Los resultados indicaron además que el ciclo ha sido estable durante cientos de millones de años y todavía está activo en la actualidad. Esto constituye la primera evidencia verificable de que la mecánica celeste ha desempeñado un papel histórico en los cambios naturales en el clima de la Tierra. Es un resultado sorprendente, porque este largo ciclo, que se había predicho a partir de movimientos planetarios desde hace unos 50 millones de años, se ha confirmado hasta al menos 215 millones de años.

Anteriormente, los astrónomos habían calculado este ciclo de manera relativamente fiable hasta alrededor de hace 50 millones de años, pero el problema se volvió demasiado complejo antes de esta fecha debido a que muchos movimientos cambiantes entraron en juego. Hay otros ciclos orbitales más cortos, pero cuando miras hacia el pasado, es muy difícil saber con cuál te enfrentas en un momento dado, porque cambian con el tiempo. Ahora se ha demostrado, mediante pruebas geológicas, que este ciclo de la variación de la excentricidad de la órbita terrestre no es puramente teórico y que es estable con el tiempo. 

La concentración de CO2

La concentración media de CO₂ en la atmósfera fue de 406,5 ppm (medida en el observatorio de Mauna Loa), un incremento de 2,3 ppm respecto del año anterior.

En las gráficas podemos ver la concentración media anual desde el año 1959, así como el aumento anual. Respecto al incremento anual, se observa que cada vez es mayor.

La corriente del Golfo se debilita

Se acaba de publicar un nuevo estudio sobre la circulación en el Atlántico norte (Anomalously weak Labrador Sea convection and Atlantic overturning during the past 150 years) que evidencia que este punto clave en el sistema global de circulación oceánica se encuentra actualmente en su punto más débil en los últimos 1.600 años. Si este sistema sigue debilitándose, podría alterar los patrones climáticos desde los Estados Unidos y Europa hasta el Sahel africano, y provocar un aumento más rápido del nivel del mar en la costa este de los Estados Unidos.

La circulación del Océano Atlántico juega un papel clave en la regulación del clima global. El sistema de circulación en aguas profundas, conocido como la Correa Transportadora Oceánica Global, envía agua cálida y salada de la Corriente del Golfo al Atlántico Norte, donde libera calor a la atmósfera y calienta Europa occidental. El agua más fría se hunde a grandes profundidades y viaja hasta la Antártida y finalmente regresa a la corriente del Golfo.

El estudio citado se basa en un análisis exhaustivo de los registros de sedimentos oceánicos, y demuestra que este debilitamiento de la circulación del Atlántico comenzó hacia el final de la Pequeña Edad de Hielo, un período frío de siglos que duró hasta alrededor del año 1850. Parece que cuando el Atlántico Norte comenzó a calentarse al final de la Pequeña Edad de Hielo, el aumento de la aportación de agua dulce modificó el sistema de la Circulación Meridional de Derivación Atlántica (AMOC, por sus siglas en inglés, Atlantic Meridional Overturning Circulation). El hielo marino del Ártico y las placas de hielo y glaciares que rodean este océano comenzaron a derretirse, formando una enorme fuente natural de agua dulce que afluía en el Atlántico Norte. Esta gran afluencia de agua dulce diluyó la superficie del agua de mar, haciéndola más liviana y menos capaz de hundirse profundamente, ralentizando el sistema AMOC.

Para investigar la circulación del Atlántico en el pasado, los autores de este estudio han estudiado el tamaño de los granos de los sedimentos depositados por las corrientes de aguas profundas; cuanto más grandes son los granos, más fuerte es la corriente. Además, han usado una variedad de métodos para reconstruir las temperaturas oceánicas cercanas a la superficie en regiones donde la temperatura está influenciada por la fuerza del AMOC. Combinados, estos enfoques sugieren que el AMOC se ha debilitado en los últimos 150 años en aproximadamente 15 a 20 %.

Estos datos cuestionan los modelos climáticos globales actuales, ya  que la circulación en el Atlántico Norte es mucho más variable de lo que se pensaba. Podría ser porque los modelos no tienen placas de hielo activas, o tal vez hubo más derretimiento del Ártico y, por lo tanto, entró más agua dulce en el sistema de lo que se estima actualmente.

Otro estudio, también publicado hace pocos días, Observed fingerprint of a weakening Atlantic Ocean overturning circulation, analiza los datos del modelo climático y las temperaturas pasadas de la superficie del mar, y llega a la conclusión que AMOC se ha debilitado más rápidamente desde 1950 en respuesta a calentamiento global reciente.

Juntos, los dos nuevos estudios proporcionan una evidencia de que el actual AMOC es excepcionalmente débil.

Lo que es común a los dos períodos de debilitamiento de AMOC, el final de la Pequeña Edad de Hielo y las últimas décadas, es que ambos se calentaron y se derritieron. Se podría predecir que, como el calentamiento y el derretimiento continuarán en el futuro debido a las continuas emisiones de dióxido de carbono, AMOC continuará debilitándose. Sin embargo, al igual que los cambios pasados ​​en el AMOC han sorprendido, puede haber sorpresas futuras inesperadas. Por ejemplo, hasta hace poco se pensaba que el AMOC era más débil durante la Pequeña Edad de Hielo, pero estos nuevos resultados muestran lo contrario, lo que destaca la necesidad de mejorar la comprensión de este sistema.

¿Una nueva pausa en el calentamiento global?

Algunos han aprovechado el dato de la anomalía global mes de febrero, publicado por UAH, y que da un valor de +0,20^oC, para lanzar la hipótesis de una nueva pausa en el aumento de las temperaturas. En efecto, si miramos la media de las anomalías de 2001 a 2015, tiene un valor de +0,20^oC.

Sin embargo, si comparamos la anomalía del mes de febrero con la tendencia de los años 1979 a 1999, que fue de +0,148^oC/década, con un coeficiente de correlación r = 0,43, y cuya desviación tipo de las diferencias entre los valores reales y la tendencia es de σ = 0,192, comprobamos que el valor de febrero se encuentra a -0,77 σ del valor que le correspondería, por lo que no se puede afirmar que este valor esté fuera de la tendencia de los años 1979 a 1999.

Veremos la evolución en los próximos meses.