Glaciar Gray en Chile
Hace unos 2,5 millones de años, la Tierra inició una era marcada por sucesivas épocas de hielo y períodos interglaciares. La última glaciación se produjo hace unos 11.700 años. La próxima era de hielo podría comenzar dentro de 10.000 años
Nuestro planeta ha pasado por periodos de muy bajas temperaturas, durante los cuales el hielo se ha expandido enormemente, mucho más allá de los polos, llegando incluso a cubrir la Tierra por completo.
Un equipo internacional dirigido por investigadores de la Universidad de California, realizó su predicción basándose en una nueva interpretación de las pequeñas variaciones en la órbita de la Tierra alrededor del Sol, que provocan cambios masivos en el clima del planeta durante períodos de miles de años.
Las causas y temporalidad son variadas, pero durante los últimos 400.000 años estas han ocurrido de manera cíclica, respondiendo a cambios astronómicos conocidos como ciclos de Milankovitch, que se basan en dos conceptos fundamentales:
Variación de la temperatura global, línea roja y concentraciones de CO2 , azul durante los últimos 400 mil años. Los peaks (flechas amarillos) se asocian a periodos interglaciales, mientras que los periodos entre cada peak corresponden a periodos glaciales, de bajas temperaturas.
El primero es que las glaciaciones ocurren cuando la insolación que recibe la Tierra en verano es débil. Esto provoca que el derretimiento del hielo acumulado durante el invierno sea menor, permitiendo el crecimiento de los glaciares. La clave está en cuánto se derrite en el verano, y no en cuánto se acumula en el invierno.
El segundo concepto, es que la insolación que recibe la Tierra es variable y responde a tres parámetros orbitales: la excentricidad, la oblicuidad y la precesión.
Los ciclos de Milankovitch son cambios cíclicos en la posición relativa de la Tierra respecto al sol. A comienzos del siglo XX el serbio Milutin Milankovitch sugirió acertadamente que estas variaciones orbitales podrían ser responsables de cambios climáticos, en concreto de la alternancia entre diferentes glaciaciones separadas por periodos interglaciales.
Ciclos de Milankovitch.
Dentro de los ciclos de Milankovitch existe La excentricidad de la tierra que cambia la forma de la elipse de la tierra cada 100 mil años hacia una forma más acusada debido a las fuerzas gravitacionales que ejercen el resto de los planetas sobre esta. Mientras más alejada se encuentre la Tierra del Sol, menos calor recibirá, y viceversa. Esto quiere decir que cuando la órbita de la Tierra sea más elíptica, el afelio, o punto de mayor distancia al Sol, estará más alejado, y por lo tanto el calor recibido será mucho menor.
La contribución actual de estos ciclos es la de enfriar, pero, a una magnitud y ritmo tan lentos, que apenas compensan el calentamiento de origen antropogénico.
En periodos de cien mil años, la forma de la órbita cambia de ser casi circular a ser ligeramente elíptica y viceversa. La excentricidad es la razón por la cual las estaciones del año son ligeramente diferentes, siendo el verano del hemisferio norte unos 4.5 días más largo que su invierno. Según decrece la excentricidad, la duración de las estaciones tiende a ser similar. En el momento presente nuestro planeta alcanza el punto más cercano al sol, perihelio, en torno al 3 de enero y el punto más alejado en torno al 4 de julio, lo que supone una diferencia del 6.8% en la energía recibida. Cuando la órbita presenta su mayor excentricidad, esta diferencia se eleva hasta el 23%. Actualmente la excentricidad está disminuyendo lentamente y volviéndose más circular.
El segundo ciclo alude a la oblicuidad del eje terrestre, el cual cambia su inclinación respecto al plano orbital en periodos de 41 000 años. El ángulo de inclinación varía entre 22.1 y 22.4 grados. Cuanto mayor es la inclinación más extrema lo son las estaciones del año, recibiendo mayor cantidad de energía en verano, cuando el hemisferio correspondiente apunta hacia el sol, y menor en invierno, cuando apunta hacia fuera del sol. A inclinaciones bajas los veranos son cada vez más suaves permitiendo que, en latitudes altas, parte de la nieve caída en invierno pueda sobrevivir incrementando el espesor de los glaciares y los casquetes polares. En otras palabras, ángulos bajos favorecen periodos fríos y glaciaciones. La inclinación actual es de 23.5 grados, a medio camino entre los dos extremos, y está disminuyendo lentamente.
La oblicuidad por su parte, corresponde al ángulo de inclinación del eje de rotación de la Tierra medido perpendicular al plano de la órbita, que cambia cada 41 mil años entre 22,1° y 24,5°. Esta inclinación es importante para nosotros, ya que controla las estaciones del año, haciendo que un hemisferio reciba más radiación, verano, y el otro, menos invierno. Cuando la Tierra alcanza su máxima oblicuidad, es decir, 24,5°, tendremos estaciones más intensas y marcadas, veranos más calurosos e inviernos mucho más fríos.
El tercer ciclo alude a la precesión. A medida que la Tierra rota, también se tambalea y su eje describe un círculo cada 26 000 años aproximadamente, incrementando el contraste de las estaciones en un hemisferio a medida que va disminuyendo en el otro.
El perihelio se alcanza durante el invierno del hemisferio norte y el verano del hemisferio sur, provocando que los veranos del hemisferio austral sean más cálidos mientras que en el hemisferio boreal los contrastes sean menos marcados. Dentro de 13 000 años aproximadamente estas condiciones se invertirán y el hemisferio norte recibirá gran cantidad de radiación solar en verano mientras que el sur tornará más moderado.
Además de la precesión del eje terrestre existe una segunda precesión relacionada con el eje del plano de la órbita, con ciclos de 112. 000 años. El efecto combinado de ambos genera ciclos de unos 23 000 años.
Los ciclos orbitales contribuyen al enfriamiento del sistema climático
Los ciclos de Milankovitch producen unos desequilibrios energéticos, o forzamientos radiativos, que son extremadamente débiles y lentos, de modo que el planeta “tarda en reaccionar” varios milenios.
Hace 45 000 años el desequilibrio energético comenzó a ser positivo, es decir, el planeta comenzó a ganar energía. Sin embargo, la cantidad que ganaba era tan minúscula y tan lenta que el clima terrestre necesitó al menos 25.000 años para acumular la suficiente cantidad que hiciese posible la transición hacia el fin de la glaciación. Desde hace unos 10 000 años, los ciclos orbitales contribuyen a la pérdida de energía en el planeta y sin embargo, el descenso de temperatura es muy muy leve.
Una glaciación ocurre cuando los veranos son menos cálidos, como se configuran estos tres parámetros orbitales, para que suceda una glaciación. Primero, la Tierra debe estar en el afelio y la excentricidad debe ser máxima, segundo, la oblicuidad debe ser la menor posible para asegurar que las estaciones sean menos marcadas, y así tener veranos menos calurosos, tercero, la precesión debe ser tal que el hemisferio norte quede inclinado hacia el Sol en el afelio, es decir, que el verano del hemisferio norte ocurra en el afelio.
Para entender esto último mejor pensemos en el caso contrario, es decir, cuando el verano ocurre en el perihelio con un verano de mayor insolación, ya que estaremos más cerca del Sol, por lo que se derrite más hielo. En cambio, con el verano en el afelio, estamos más lejos del Sol, por lo que se derrite menos hielo. Estas condiciones permitirán que el hielo que se forma en invierno no se derrita mucho en los veranos, y así, al paso de cada año, el área cubierta por el hielo irá aumentando su extensión.
El hielo del hemisferio Norte crece
El hielo del hemisferio Norte disminuye
En las figuras anteriores se puede ver las condiciones óptimas para una glaciación en el hemisferio norte, y en la siguiente imagen, las condiciones de decrecimiento de hielo en el hemisferio norte.
Los procesos internos que en ella ocurren pueden concatenar a su vez una serie de cambios que afectan al clima, por lo que los ciclos de Milankovitch por sí solos no son capaces de explicar todas estas variaciones.
Si observamos nuevamente la primera figura, vemos una tendencia al aumento de la temperatura durante los últimos años que no se observa en los ciclos anteriores. Esta se debe a un aumento de los gases de efecto invernadero provocado por el hombre desde inicios de la revolución industrial. Estos gases son capaces de retener los rayos infrarrojos, incrementando la energía absorbida por la Tierra, y aumentando así la temperatura.
Otro factor que puede alterar la energía absorbida es el efecto albedo, que corresponde al porcentaje de radiación que refleja una superficie. Esta es mucho mayor en el hielo que en rocas y suelos; por lo tanto, mientras más glaciares existan, más energía será reflejada y menos absorbida.
El estudio analizó los ciclos naturales del clima del planeta durante un período de un millón de años, lo que proporcionó nuevos conocimientos sobre el sistema climático dinámico de la Tierra, y que representan un cambio radical en la comprensión hasta ahora existente sobre los ciclos glaciares del planeta.
El equipo estudió un registro de un millón de años de evolución climática, que muestra los cambios producidos en el tamaño de las capas de hielo terrestres en todo el hemisferio norte, así como en la temperatura de los océanos. Los científicos pudieron explicar estos cambios por pequeñas variaciones cíclicas en la forma de la órbita de la Tierra alrededor del Sol, su oscilación y el ángulo en el que se inclina su eje.
Un cambio en la órbita de la Tierra fue responsable del final de las edades de hielo, mientras que otro de esos cambios provocó su regreso
Existe un patrón predecible a lo largo del último millón de años para explicar el momento en que el clima de la Tierra cambia desde las glaciaciones a los períodos templados y cálidos como el actual, llamados interglaciares. Un determinado tipo de cambio en la órbita de la Tierra fue responsable del final de las edades de hielo, mientras que otro de esos cambios provocó su regreso.
Las predicciones de un vínculo entre la órbita de la Tierra alrededor del Sol y las fluctuaciones entre las condiciones glaciales e interglaciales existen desde hace más de un siglo, pero fueron confirmadas por datos reales a mediados de la década de 1970.
Desde entonces, los científicos han identificado con precisión qué parámetro orbital es el más importante para el comienzo y el final de los ciclos glaciales. El equipo de investigadores pudo superar este problema observando el registro climático a lo largo de un largo periodo de tiempo. Esto les permitió identificar cómo los diferentes parámetros encajan entre sí para producir los cambios climáticos observados.
Cada glaciación de los últimos 900.000 años ha seguido un patrón predecible que en ausencia de emisiones de gases de efecto invernadero humanas, sugiere que actualmente deberíamos estar en medio de un interglacial estable, y que la próxima era glacial comenzaría dentro varios milenios, aproximadamente en 10.000 años.
El patrón que hemos encontrado es tan reproducible que hemos podido hacer una predicción precisa de cuándo ocurrió cada período interglacial del último millón de años aproximadamente y cuánto duró cada uno. Esto confirma que los ciclos naturales de variación climática que observamos en la Tierra a lo largo de decenas de miles de años son en gran medida predecibles y no aleatorios. Estos hallazgos representan una importante contribución a una teoría unificada de los ciclos glaciares.
Ahora vivimos en un período interglacial, llamado Holoceno, y se puede hacer una predicción inicial de cuándo nuestro clima podría volver a un estado glacial. Pero es poco probable que se produzca una transición de ese tipo a un estado glacial en 10.000 años, porque las emisiones humanas de dióxido de carbono a la atmósfera ya han desviado el clima de su curso natural, con impactos a largo plazo.
El actual calentamiento global no puede explicarse como reacción a los ciclos de Milankovitch debido a dos razones principales:
- En el presente, estos ciclos están contribuyendo a enfriar el planeta y no a calentarlo. Así lo harán al menos durante los próximos diez milenios.
- La energía ganada y el ascenso de temperatura del planeta los dos últimos siglos son cientos de veces más rápidos y potentes de lo que cabría esperar de los ciclos orbitales.
Por tanto, la causa del calentamiento global no es debida a los ciclos de Milankovitch, que crean un desequilibrio energético muy débil y persistente durante milenios
La energía ganada en el planeta en los últimos tres siglos es aproximadamente cien veces superior a las variaciones energéticas introducidas por los ciclos orbitales en los últimos 50.000 años
