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 Glaciología: en busca de los climas del pasado
J. Rubén G. Cárdenas
Para comprender y predecir cambios en el sistema climático hace falta una comprensión más completa de la variabilidad del clima que la que se puede obtener del registro climático instrumental. Este registro nos brinda una visión del comportamiento del clima a corto plazo, es decir, de menos de 200 años, debido a que los registros instrumentales comenzaron a realizarse hace muy poco tiempo, justo el del desarrollo de los instrumentos. Este registro nos indica, por ejemplo, que la Tierra se ha calentado 0.5° C de 1860 al presente. Sin embargo, no es suficientemente largo para determinar si este calentamiento es una variación natural del clima o es inusual y quizás debido a las actividades humanas. Los datos paleoclimáticos pueden utilizarse para extender los registros climáticos y proveer un marco de tiempo más prolongado, de cientos a decenas de miles de años), y así comparar y evaluar el calentamiento de los últimos 140 años. La perspectiva paleoclimática nos da información acerca de cambios a largo plazo en los distintos forzantes climáticos que podrían ser la causa subyacente del cambio climático que se observa actualmente. Se les llama forzantes a los fenómenos que no se producen en la atmósfera, pero inciden de manera definitiva en el comportamiento del clima, como los procesos radiativos que alteran el balance de energía del sistema Tierra‐atmósfera; y los no‐radiativos, como la deriva continental, la orogenia o surgimiento de las montañas, y la isostasia, que son, entre otros, los movimientos verticales en la corteza de la Tierra que afectan el nivel del mar. La perspectiva paleoclimática nos puede ayudar a contestar muchas interrogantes, por ejemplo: ¿El cambio climático del siglo pasado es singular, es decir, sin precedentes en relación con los cambios ocurridos en últimos 500, 2,000 y 20,000 años? ¿Las recientes temperaturas globales representan nuevas marcas o son simplemente parte de un ciclo más prolongado de variabilidad natural? La reciente velocidad con que han ocurrido los cambios climáticos ¿es única o fue común en el pasado? ¿Podemos encontrar evidencia en los registros paleoclimáticos de mecanismos o forzantes climáticos que podrían ser los causantes del reciente cambio climático? Glaseología. En algunas regiones del planeta cuando cae abundante nieve y se tienen las condiciones para que no se derrita rápidamente, ésta se deposita como sedimento y se evaporan sólo las capas mas superficiales, las mas profundas se enfrían más y se transforman en hielo y posteriormente en glaciares. Por lo tanto cualquier nevada abundante que haya ocurrido en los últimos cientos de miles de años, sigue resguardada en el hielo que no se ha derretido. Los procesos de recristalización en las capas de nieve de los glaciares del planeta producen diferencias estacionales en su estructura y densidad, y esto da como resultado una estratigrafía de capas anuales donde pueden reconocerse las diferencias de un año a otro en la caída de nieve. Los estudios preliminares de la composición isotópica del hielo de los glaciares arroja información sobre la temperatura y cantidad de precipitación local, por la relación entre la composición isotópica del oxígeno y la temperatura. El oxígeno se presenta en la naturaleza como una mezcla de tres isótopos: oxígeno 16 (99,762 %), oxígeno 17 (0,038 %) y oxígeno 18 (0,200 %). La molécula de agua está formada por un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno. Como los átomos de los distintos isótopos de un mismo elemento químico tienen diferentes masas, habrá distintos tipos de moléculas de agua; la más liviana estará formada por un átomo de oxígeno 16 y dos átomos de hidrógeno 1, mientras que la más pesada tendrá un átomo de oxígeno 18 y dos átomos de hidrógeno 2. Las moléculas más livianas son las más susceptibles a sufrir cambios a una cierta temperatura y son las que más fácilmente escaparán del líquido para formar parte del vapor. Por lo tanto, cuando se evapora el agua de mar, por ejemplo, el vapor se enriquece con los isótopos de oxígeno y de hidrógeno más livianos, mientras que el líquido lo hace con los isótopos más pesados. Algo similar sucede con el dióxido de carbono, cuya molécula contiene un átomo de carbono y dos de oxígeno. Los aerosoles atrapados en el hielo dan evidencia de la cantidad de polvo en la atmósfera, y la química de esos aerosoles junto con el análisis de las burbujas de aire atrapadas en el hielo proveen información sobre la composición gaseosa de la atmósfera en el momento en que se formaron las burbujas. Al analizar las burbujas de aire atrapadas en el hielo se obtiene de manera directa la concentración de CO2, CH4 y oxígeno 18 cuando se formaron las burbujas. El análisis del oxígeno 18 refleja cambios en el volumen global del hielo y en el ciclo hidrológico. La cantidad de información climática que se guarda en los hielos a través de los años es inmensa. En la foto Groenlandia, donde se pueden encontrar evidencias del clima pasado. Imagen tomada de http://www.laventa.it Los trozos de hielo recolectados en las regiones más frías de la Tierra, contienen claves fundamentales para el estudio del paleoclima: sobre la temperatura local y la cantidad de precipitación, la humedad y la velocidad del viento. En los núcleos de hielo también se graban los cambios en la composición de la atmósfera. Existe una provincia en la Antártica llamada Vostok, que resulta importante para el estudio del clima, pues las bases del hielo que se extrae de cierta profundidad en esta región fueron las primeras que se piensa abarcaron un ciclo interglacial completo. Estas bases de hielo encontradas en excavaciones en Groenlandia central, son según los científicos, los únicos hielos (que debieron permanecer sin alteración durante el último periodo interglacial y la penúltima glaciación. Dos elementos presentes en el hielo: el deuterio y el oxígeno 18, son importantes porque pueden utilizarse para reconstruir los cambios de temperatura en el pasado de las regiones polares. En la Antártida, un enfriamiento de 1°C provoca la disminución de 9 por mil átomos de deuterio. (El deuterio se expresa como una diferencia en partes por mil, con respecto al estándar medio del agua de océano) Para interpretar los datos del paleoclima de la base del hielo se requiere una cronología exacta. En Vostok, la acumulación de hielo es demasiado baja para que las señales anuales formen patrones reconocibles, así que se desarrolla una cronología que combina un modelo del flujo del hielo y uno de la acumulación que explique el hecho de que ésta fuera más baja en los periodos más fríos y viceversa. Como la acumulación es gobernada por la saturación del vapor de agua, la de épocas pasadas puede ser estimada por el registro de la temperatura. La razón de la acumulación deducida de esta manera es apoyada por medidas del berilio 10 (10Be), un isótopo producido por la interacción de rayos cósmicos y la atmósfera superior. La incidencia en la tierra de este isótopo se asume como constante. Los barrenos de hielo son muestras tomadas a enormes profundidades por medio de excavadoras especiales, para luego ser analizadas en laboratorio. Imagen tomada de www.gdargaud.net De acuerdo a lo anterior, si conocemos la cantidad de deuterio que existe entre dos capas contiguas de hielo, es posible deducir que las dos transiciones glaciales‐interglaciales pasadas dieron lugar a un cambio de temperatura atmosférica de alrededor de 6°C. La edad de hielo pasada es caracterizada por tres mínimos de temperatura separados por episodios levemente más calientes llamados los interglaciales. El penúltimo glacial es caracterizado por la misma secuencia de acontecimientos interglaciales y al tomar en su totalidad los dos periodos glaciales pasados, éstos parecen ser muy similares. Capas de hielo que representan épocas caracterizadas por cambios en las condiciones atmosféricas. Aquí una muestra de hielo de la Antártica a la que se le hizo pasar luz de tal manera que se apreciaran los estratos . Imagen tomada de www.gdargaud.net REFERENCIAS Introduction to Palecoclimatology .Education and Outreach. National Ocean and Atmospherics Agency. EUA en su página de Internet: http://www.noaa.gov Historia del Clima de la Tierra Antón Uriarte Cantilla .1ª edición, Servicio Central de Publicaciones del Gobierno Vasco. 2003.