Introducción al Cambio Climático 5: Nuestro clima actual y su futuro a largo plazo.

Este artículo es el quinto de una serie, los anteriores se pueden leer aquí: 1, 2, 3 y 4.

En el largo plazo, de aquí a unos 8 mil años más, la humanidad verá la vuelta de los glaciares en el hemisferio norte y el aumento de zonas desérticas. Ello podría traer el colapso de la civilización actual por falta de alimentos y la entrada de glaciares en zonas hoy densamente pobladas. En este post pretendo explayar la mejor teoría que explica este ciclo.

Si todo el aumento de temperatura visto desde 1880 a la fecha es debido al CO2 antropogénico, ¿cómo se explica que en los últimos cinco mil años la temperatura oceánica haya disminuido 1° C mientras el CO2 subió más de un 9% (de 260 a 284 ppm)?

El Holoceno

El Holoceno, que comenzó hace 11.700 años, es el último periodo interglaciar de una larga serie, estos se caracterizan por un clima cálido y húmedo. Por el otro lado, los periodos glaciares, que ocupan el 80% del tiempo en los últimos 2,6 millones de años, son brutalmente fríos y secos, marcados por zonas glaciares en los polos y extensos desiertos hacia el ecuador.

Vostok
Figura 1: Usted está en la flecha roja: Últimos 420 mil años, la flecha roja marca nuestra posición actual. Se definen como periodos interglaciares aquellos con una temperatura -2° C sobre la actual. Fuente NASA. Gráfico, elaboración propia

Comportamiento de los interglaciares

Como mencioné en capítulos anteriores, los interglaciares están fuertemente influenciados por la oblicuidad de la tierra. Llegando al peak de temperatura global cuando la oblicuidad alcanza los 24,5° y comenzando un nuevo periodo frío cuando la oblicuidad empieza a descender nuevamente.

La influencia de la oblicuidad en la temperatura mundial se explica directamente en la cantidad de insolación que recibe el hemisferio norte, reduciendo en verano todo el avance invernal de los hielos en el mar del norte. Lo que a su vez genera un feedback positivo que reduce el efecto albedo del hielo ártico, permitiendo atrapar calor solar tanto en el mar como en zonas terrestres.

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Figura 2: Los 7 últimos interglaciares con la denominación MIS usada en paleoclima, fuente del gráfico https://judithcurry.com/2016/10/24/nature-unbound-i-the-glacial-cycle/, datos de EPICA Dome C, Jouzel, J., et al. 2007. Astronomical data, Laskar, J., et al. 2004.

El óptimo climático

Ahora bien, el holoceno ya lleva 11.700 años de existencia, y tuvo ya su pico entre 10 y 6 mil años atrás. Con temperaturas superiores a las actuales, este periodo es conocido como el «Óptimo climático». Siendo incluso en algunas regiones entre cinco y siete grados más cálido que hoy1. El nivel del mar de tal época tenía entre seis y tres metros más que el actual.

Con reconstrucciones de temperatura de la superficie marina basadas en proxys de “Alquenonas”2 tenemos una buena correlación entre la temperatura y oblicuidad.

figure-38 Figura 3: Comparación entre temperatura (negro), oblicuidad (morado), CO2 (rojo), CH4 (azul) y modelos climáticos usados por IPCC para predecir clima futuro (verde). Fuente del gráfico: https://judithcurry.com/2017/04/30/nature-unbound-iii-holocene-climate-variability-part-a/

La figura 3 muestra una serie de cosas interesantes: primero, la buena correlación entre disminución de la temperatura promedio mundial y la oblicuidad. El segundo punto interesante es el aumento sostenido de gases invernaderos y su nulo efecto para el aumento de temperatura en los últimos 5 mil años, lo contrario ocurre. Al final del gráfico se ve un disparo tanto de CO2 como de temperatura, pero esto lo revisaremos en un próximo post, dado que el mismo autor en su paper, Shaun Marcott, indica que sus proxys posteriores a 1890 son poco confiables para la temperatura3. El gráfico muestra adicionalmente las cinco subdivisiones del Holoceno: Pre-boreal, Boreal, Atlántico, Sub-Boreal y Sub-Atlántico. Cada uno de ellos con características propias de humedad y temperatura. Nuestro periodo actual, el sub-atlántico, se caracteriza por ser frío y húmedo.

Cuando el desierto era un vergel: El periodo húmedo africano

Pese a poseer temperaturas más estables que un periodo glaciar, aún se pueden apreciar fuertes variaciones climáticas durante uno interglaciar. El clima que vivimos hoy es bastante distinto al del comienzo del holoceno. Hay cuantiosa evidencia que el clima mundial pasado era mucho más húmedo y cálido. Siendo incluso Groenlandia y Siberia varios grados más cálidos que hoy y el Sahara era una sabana húmeda. Tal cambio transcurrió entre 6 mil y 4,5 mil años atrás.

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Figura 4: Patrón climático en la transición del holoceno medio. El cambio del óptimo climático al periodo neoglaciar involucró un completo cambio del clima de la tierra, reduciéndose sustantivamente las zonas de monzón y húmedas. Fuente: H. Wanner & S. Brönnimann, 2012. PAGES news 20, 44-45.

La evidencia arqueológica es además cuantiosa. En todo el desierto del Sahara, desde Egipto hasta la costa atlántica, existió la llamada «cultura acualítica», que eran sociedades de cazadores-pescadores-recolectores. En del registro fósil de su dieta hay incluso hipopótamos y tortugas 4, 5.

Aumento de CO2 y cambio de vegetación

Otra característica importante del Holoceno y de los otros periodos interglaciares es el aumento, en promedio, de CO2 desde 200 ppm hasta 280 ppm. Esto ha permitido un aumento significativo en la flora global. Permitiendo el avance de árboles, que reducen su consumo de agua y aumentan su productividad gracias al aumento de CO26. Esto ha permitido la introducción de vegetación en zonas donde les estaba vedado por la baja humedad.

Divergencias en los proxys

Ahora, no todos los proxys muestran lo mismo respecto a temperatura pasada. Los proxys de hielo Antártico (EPICA y Vostok) muestran un holoceno más estable.

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Figura 5: Temperatura a base de dO18, últimos 12.900 años, Datos NASA Vostok core. Gráfico elaboración propia

La estabilidad de la temperatura Antártica se debe a su posición geográfica y corrientes marinas que la mantienen aislada. Adicionalmente, el hemisferio norte está más afectado por la oblicuidad que el hemisferio sur. En un próximo artículo veremos los Eventos Dansgaard-Oeschger que poseen una enorme variabilidad de temperatura en el hemisferio norte y parecen ser contra cíclicos en la Antártica.

Él contra ejemplo a la temperatura antártica se puede encontrar en registros de temperatura del mar mediterráneo, en el hemisferio norte. En ellos se ve un descenso de las temperaturas y, en algunos casos, un ligero repunte desde hace dos mil años. Aquí abajo 4 reconstrucciones de temperatura en distintos lugares del mar mencionado.

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Figura 6: Temperatura de superficies de temperaturas marinas (SST) (Jalali et al 2016)

Estos cuatro proxys demuestran lo complejo que puede ser reconstruir el clima pasado, regiones contiguas pueden tener variaciones distintas al resto.

¿Hacia dónde vamos ahora?, conclusiones

La pregunta que tenemos frente a nosotros es: ¿cómo será el futuro a mediano y largo plazo?, ¿podemos tener aumentos bruscos de temperatura que se expliquen completamente por variabilidad natural?

En el corto plazo tenemos importantes interrogantes con el clima: Si todo el aumento de temperatura visto desde 1880 a la fecha es debido al CO2 antropogénico, ¿cómo se explica que en los últimos cinco mil años la temperatura oceánica haya disminuido 1° C mientras el CO2 subió más de un 9% (de 260 a 284 ppm)? La única respuesta, incompleta, es que hay factores que influyen más en la temperatura que el CO2 y aún no los comprendemos bien. Como hint para el próximo capítulo, les dejo un gráfico que podría explicar las variaciones de temperatura actuales.

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Figura 7: Línea negra: oblicuidad de la tierra. Asterisco: ángulo actual de oblicuidad. Fuente https://judithcurry.com/2017/05/28/nature-unbound-iii-holocene-climate-variability-part-b/

Como conclusión: sabemos que la disminución de la oblicuidad tiene un rol crítico para comenzar el enfriamiento de la tierra e iniciar un nuevo periodo glaciar. En la medida que la oblicuidad siga disminuyendo, el hemisferio norte recibirá menos insolación, permitiendo el aumento del hielo y empujando las temperaturas a la baja mediante efecto albedo. Sin importar los pronósticos de aquí a los próximos 100 años, en el largo plazo el mundo volverá a ser un lugar gélido y hostil a nuestra civilización. El CO2 que emitimos hoy a la atmósfera no detendrá eso.

 


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Bibliografía

  1. [Volver] Mangerud et al (2017). The Holocene Thermal Maximum around Svalbard, Arctic North Atlantic; molluscs show early and exceptional warmth. http://journals.sagepub.com
  2. [Volver] Los “Alquenona” se usan como proxy para medir la temperatura de la superficie del mar.  Una buena explicación de ellos aquí: http://www.ldeo.columbia.edu/~peter/
  3. [Volver] Marcott et al (2013). A Reconstruction of Regional and Global Temperature for the Past 11,300 Years.  http://content.csbs.utah.edu/~mli/
  4. [Volver] Drake et al (2010). Ancient watercourses and biogeography of the Sahara explain the peopling of the desert. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3021035/
  5. [Volver] Sutto, J.E.G. The African aqualitic. Cambridge University Press. 2015. https://www.cambridge.org/core/journals/antiquity/article/
  6. [Volver] Varios papers: Polley, Johnson & Mayeux (1992); Polley et al. (1993); Sage (1995); Field et al. (1995); Owensby et al. (1999); Smith et al. (2000)

Nota del autor: Artículo original publicado en septiembre del 2017, reeditado y actualizado en diciembre del 2022.

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