Paleoclima y Clima

1. CLIMA Y ZONAS BIOCLIMÁTICAS.

El planeta Tierra se caracteriza por la existencia de ambientes geográficos, ecosistemas y paisajes muy diferentes, distribuidos por toda la superficie en función de un conjunto de factores que, en orden a su importancia serían el clima, el suelo y la topografía; sin olvidar el factor humano. Una característica fundamental de los mismos es su variabilidad, producto del carácter dinámico del planeta desde el punto de vista geológico, edafológico –referido a suelos- y, sobre todo, climático, al ser este el factor que más condiciona al resto de los factores y elementos. Por ello, para interpretar la actual situación, es necesario conocer los cambios climáticos (Paleoclima) producidos durante la extensa historia del planeta, especialmente en el Cuaternario (Cronología). Cambios, en su mayoría, producidos por factores de tipo cósmico (precesión axial, variaciones en la inclinación del eje y de la órbita, etc.) explicados por la “Teoría Astronómica” iniciada por Hiparco de Nicea en el 2000 a. C. y “completada” por Milutin Milankovitch en el siglo pasado, que darían lugar a la sucesión periódica de las glaciaciones.

1.1. Clima. La Climatología puede ser definida como el conjunto de fenómenos meteorológicos que caracterizan el estado medio de la atmósfera en un lugar de la superficie terrestre. En relación con la Meteorología, puede ser dinámica (mecanismos atmosféricos) o analítico-descriptiva (valores medios).  Al igual que cuando trata cualquier fenómeno natural, el científico intenta construir esquemas que incluyan todas las posibles variantes del clima. El éxito ha acompañado tan solo parcialmente este intento (Köppen, 1918). La naturaleza se resiste a ser comprimida en esquemas categóricos demasiado simples.

1.2. Zonas bioclimáticas. La “Teoría General de la Circulación Atmosférica” –con un especial significado dentro de la misma de la “Teoría Tricelular de Rossby”, desde el punto de vista de la Meteorología dinámica-, define una serie de dominios climáticos (bandas climáticas latitudinales) que, aunque con importantes anomalías, debido a la heterogeneidad del planeta, pueden sintetizarse en cálidos, templados y fríos. Cada uno de ellos a su vez, debido a factores de tipo geográfico (latitud, altitud, distribución tierra-mares, orientación y relieve), se subdivide en multitud de variantes que matizan los elementos propios de los grandes dominios (humedad, temperatura, precipitación, presión y vientos).

Al ser el clima y sus elementos los que condicionan en mayor grado las características de la biocenosis, el resultado es la existencia de zonas bioclimáticas –ecosistemas- relacionadas directamente con las climáticas y, matizadas a su vez por el suelo y la topografía; sin olvidar la acción antrópica, responsable de la actual degradación e incluso desaparición de muchos de estos ecosistemas. En este sentido, las previsiones a corto y medio plazo no son nada alentadoras (contaminación, erosión, modificaciones climáticas…) para la multitud de especies animales y vegetales que conforman el rico patrimonio natural del planeta.

La interacción de los factores descritos da lugar a la existencia de conjuntos naturales con unas características propias, diferenciados de otros conjuntos. Aunque divididos y compartimentados para su análisis, en realidad, entre unos y otros no existe una separación tácita, sino que, por el contrario, van transformándose paulatinamente  en sentido latitudinal, longitudinal y altitudinal, mezclando elementos de distintos dominios. Por ejemplo, entre el bosque ombrófilo ecuatorial y la sabana o pradera tropical, nos encontramos bosques mesófilos y tropófilos. En términos muy generales, estos serían las principales zonas bioclimáticas:

-El medio geográfico de latitudes bajas.Situados en latitudes subtropicales e intertropicales, a excepción de la variante monzónica. Su característica climática esencial es la elevada temperatura media anual superior a 18ºC. La dinámica atmosférica está condicionada por la circulación en superficie entre los anticiclones subtropicales y las depresiones ecuatoriales (alisios). Las precipitaciones y su distribución, y el aumento de la estacionalidad, permiten distinguir tres ecosistemas característicos –bosque ombrófilo (vegetación abundante compuesta por multitud de especies perennifolias con abundante fauna), sabana (formada por hierbas altas salpicadas de árboles y con una vida animal particularmente rica) y desiertos (vegetación y fauna escasa, aunque muy bien adaptada a sus condiciones extremas)-.

-El medio geográfico de latitudes medias.También llamados mesotérmicos, situados entre los 30 y los 70º de latitud. Presenta una marcada estacionalidad con amplitudes térmicas superiores a 8ºC. Las precipitaciones pueden ser inferiores a 300 l/m2 y superiores a 1000. El tiempo es muy variable debido al balanceo latitudinal de las presiones y a las perturbaciones del Frente Polar. Las diferencias de latitud y continentalidad oponen los climas templados de invierno suave –mediterráneo y chino- a los de invierno frío (oceánico y continental): bosque mediterráneo (especies xerófilas de hoja perenne y formaciones secundarias como la garriga y la maquía), chino (asocia coníferas con árboles templados de hoja caduca y especies tropicales), atlántico (árboles caducifolios con formaciones secundarias tipo landa) y taiga (coníferas y praderas templadas).

-Medio geográfico de latitudes altas.Ocupa el 25% de las tierras emergidas (regiones polares y altas montañas de la zona templada). Su característica esencial es la baja temperatura. La vegetación característica de estos parajes, cuando existe (dominio periglaciar), es la tundra circumpolar compuesta por especies perennifolias de escaso crecimiento y resistentes al frío, los fuertes vientos, los inviernos oscuros y los suelos helados (permafrost).

Puede afirmarse, sin lugar a dudas, que el clima y los tipos de tiempo a él asociados, han condicionado el paisaje y, por supuesto, condicionan y limitan en un alto grado las actividades humanas. Aunque este condicionamiento ha ido disminuyendo, sin llegar a desaparecer, con la evolución científico-técnica; siendo especialmente significativos, en este sentido, tres momentos: dominio del fuego, Revolución neolítica y Revolución industrial.

Muchos cambios transcendentales en la historia, no pueden ser entendidos sin tener en cuenta las alteraciones sufridas por el entorno natural de nuestros antepasados; en gran medida, debido a la variabilidad climática. De hecho, son hipótesis de peso en el inicio del proceso de hominización o en la Revolución neolítica.

Durante todo este tiempo, el ser humano se ha ido adaptando a estos ambientes y ocupando, en mayor medida, aquellos que le han resultado más adecuados para el desarrollo de su actividad (“confort climático”). En cualquier caso, siguen existiendo extensas zonas del planeta con muy bajas densidades,  casi la mitad de la superficie está prácticamente deshabitada.

Actualmente, ha podido liberarse en un alto grado de los determinantes climáticos aunque ello no impide la aparición de ciertos tipos de tiempo que ocasionan graves pérdidas económicas y humanas.

En la actividad industrial, su influencia es mínima. Tampoco es un impedimento importante en la creación de sistemas de transporte, aunque situaciones climáticas adversas pueden suponer pérdidas económicas o alteraciones importantes en el sistema. Ningún clima impide la actividad turística, pero sí condiciona el tipo de turismo a realizar, algunos muy minoritarios.

De todas las actividades, la agraria, es una de las más sensibles, las zonas bioclimáticas imponen aprovechamientos determinados y, aunque existen muchos ejemplos de cómo la agricultura tecnificada desafía las condiciones (regadío, invernaderos…), sigue siendo el clima el principal factor explicativo de los paisajes agrarios. Al igual que existen zonas bioclimáticas o dicho de otro modo, ecosistemas condicionados por el clima y en menor medida por los suelos, la topografía, etc., también los cultivos  responden a estos mismos factores. El ser humano ha ido eliminando la vegetación natural existente y, en función de las exigencias de los cultivos elegidos, ha ido dibujando un espacio humanizado que ocupa los antiguos paisajes naturales. Estos agrosistemas, son tanto o más sensibles al clima que los propios ecosistemas naturales; la historia agropecuaria está plagada de ejemplos donde los extremos climáticos, han mermado o eliminado cosechas periódicamente en todas las culturas y tiempos, dando lugar a épocas de carestía y hambrunas que son, en conjunción con otros factores, causa explicativa de muchísimos hechos históricos.

Es por tanto el clima y los distintos tiempos asociados al mismo, un factor determinante, muy determinante. Empero, los agricultores han realizado durante milenios una paciente labor de selección de especies que progresivamente han ido adaptando a los distintos espacios, de esta manera, se ha conseguido un muy aceptable grado de adecuación entre los  vegetales cultivables, y el entorno en el que se han desarrollado los mismos. Y si bien es cierto que en la actualidad se añaden nuevas posibilidades técnicas de adecuar determinadas semillas a distintos ambientes, resultaría ingenuo pensar que nos hemos `liberado´ de estas limitaciones, muy al contrario, seguimos dependiendo en un alto grado del clima a la hora de obtener cosechas exitosas. En consecuencia, cualquier modificación del clima, por nimia que parezca,  puede alterar sustancialmente el espacio agrario; las plantas tienen unos umbrales termopluviométricos que, por encima o debajo de ellos, no se desarrollan adecuadamente o simplemente perecen.

La civilización actual es, en parte, producto de un largo período de relativa estabilidad climática vivida desde aproximadamente el décimo milenio antes de Cristo hasta la actualidad. Esta etapa iniciada con la finalización de la última glaciación (Cronología), y conocida con el nombre de Holoceno, ha producido la estabilidad necesaria para el gran avance iniciado en el Neolítico. Los cambios acontecidos en estos aproximadamente doce milenios, y la rapidez de los mismos, no son comparables con el resto de la extensa historia humana; hemos de tener en cuenta que el periodo prehistórico anterior al Neolítico, el Paleolítico, ocupa en la línea del tiempo un espacio superior a los dos millones de años -2.000 milenios-, en los que le ser humano vivía de la depredación y, por tanto, no producía sus propios alimentos.

Esta estabilidad puede verse alterada en cualquier momento, de hecho ha habido etapas dentro del Holoceno en las se han registrado temperaturas o precipitaciones por debajo o por encima de lo normal, un ejemplo es la conocida como “Pequeña Edad del Hielo”, que tuvo lugar entre los siglo XV y XIX. No debemos perder de vista la variabilidad que caracteriza al clima, condicionado por multitud de factores de distinta índole que pueden llegar a modificar las condiciones de la atmósfera (volcanes, emisiones de gases efecto invernadero…) o modificar la cantidad de radiación recibida por la Tierra (astronómicos). La historia de la Tierra y del clima que la ha acompañado, demuestran esta variabilidad y la dificultad para predecirla.

2. PALEOCLIMA.

Puede afirmarse que los ecosistemas actuales son producto de una larga evolución condicionada en gran medida por el clima. En términos generales, la situación dentro de la actual Época Glaciar Pleistocena (Cronología), con temperaturas suaves y mayores precipitaciones a nivel global, hace que hablemos de una coyuntura biostática (biostasia), degradada significativamente por la acción antrópica. Hacer predicciones cuantificadas sobre su evolución futura, resulta cuanto menos arriesgado, sobre todo, teniendo en cuenta la multitud de variables intervinientes. Lo que sí es cierto, es que de producirse alteraciones que rompan la lenta dinámica natural, los ecosistemas tendrán serías dificultades para realizar las adaptaciones necesarias, con los riesgos medioambientales que eso supondría para el equilibrio ecológico y por ende, para la actividad humana. Para entender esta afirmación tenemos que dejar a un lado la visión estática que, en muchos casos, se tiene sobre el clima. No podemos pensar que el clima ha sido invariable a lo largo de la extensa historia de la Tierra y que, en los momentos actuales, los seres humanos vamos a perturbar por vez primera las condiciones de esta estabilidad, nada de eso, debemos entenderlo como algo dinámico, en permanente cambio, aunque, eso sí, de manera muy gradual, imperceptible para las posibilidades de observación a lo largo de la vida de una persona. Sin embargo, los estudios realizados hasta la fecha demuestran con creces la dinamicidad del proceso a través de la llamada “Teoría Astronómica”, que explica la sucesión de ciclos climáticos periódicos. Estos ciclos, a su vez, pueden ser alterados por episodios no regulares provocados por cambios en la composición atmosférica debidos, por ejemplo, a fenómenos volcánicos, impactos de grandes meteoritos o por causas desconocidas como la emisión masiva y repentina de carbono –más o menos la misma cantidad que se generaría hoy si los humanos quemáramos hoy todo el petróleo, carbón y  gas natural del mundo-  ocurrida hace unos 56 millones de años, el llamado Máximo Térmico del Paleoceno-Eoceno (MTPE), que hizo subir la temperatura media  en torno a 5 ºC; las consecuencias a nivel bioclimático fueron intensas. El MTPE duró más de 150.000 años hasta que el exceso de carbono fue reabsorbido. Produjo sequías, inundaciones, plagas de insectos y algunas extinciones. La vida en la Tierra sobrevivió, e incluso prosperó –se produjo una gran proliferación de mamíferos-, pero cambió drásticamente. Hoy las consecuencias evolutivas de aquel máximo de carbono tan lejano están a nuestro alrededor; de hecho, nos incluyen a nosotros mismos. Y ahora nosotros estamos repitiendo el experimento.

«¿De dónde salió todo ese carbono? Conocemos la fuente del exceso de carbono que hoy hay en la atmósfera: nosotros. Pero hace 56 millones de años no había humanos. Se han sugerido muchos orígenes. Al final del Paleoceno, Europa y Groenlandia se estaban separando y el Atlántico Norte se estaba abriendo, lo que produjo erupciones volcánicas; puede que ardieran los depósitos de turba del paleoceno; la colisión de un cometa gigante en una zona de rocas carbonatas también podría haber liberado una cantidad de carbono. Según la hipótesis más antigua, gran parte del carbono procedió de grandes depósitos de hidrato de metano, un peculiar compuesto semejante al hielo que consiste en una única molécula de metano atrapada entre moléculas de agua. Los hidratos solo son estables dentro de un estrecho margen de temperaturas bajas y presión alta; actualmente hay grandes depósitos de estos hidratos bajo la tundra ártica y bajo el lecho marino, en las pendientes que conectan las plataformas continentales con las llanuras abisales. Durante el MTPE, un calentamiento inicial causado por otro fenómeno (quizá la actividad volcánica, quizá ligeras fluctuaciones de la órbita terrestre que determinaron una mayor exposición de algunas regiones a la luz solar) pudo fundir los hidratos, lo que habría liberado las moléculas de metano en la atmósfera. La hipótesis es alarmante. El metano atmosférico calienta el planeta 20 veces más deprisa por molécula que el dióxido de carbono. Después, al cabo de un decenio o dos, se oxida en CO2 y mantiene durante mucho tiempo el efecto de calentamiento. Muchos científicos creen que algo así podría suceder en la actualidad: el calentamiento producido por la quema de combustibles fósiles podría desencadenar una liberación descontrolada del metano presente  en las profundidades marinas y las regiones árticas… un poco más de lo que pronostican los modelos climáticos para el siglo XXI, pero no más que para los siglos siguientes si los humanos seguimos quemando combustibles fósiles. Los modelos pronostican también graves alteraciones de los regímenes de lluvias en todo el mundo, incluso en este siglo, sobre todo en las regiones subtropicales. Pero, ¿qué hacer para poner a prueba esos modelos? “No podemos esperar 100 o 200 años para ver qué pasa” –dice el geólogo sueco Birger Schmitz, quien desde hace un decenio estudia las rocas del MTPE en los Pirineos españoles-. Por eso es tan interesante el MTPE: porque conocemos el desenlace. Podemos ver lo que sucedió al final» (N. Geographic. Robert Kunzig. Mayo de 2012).

En la actualidad, el metano, principal componente del gas natural, se desprende de manera natural de millones de lagos del Ártico debido al calentamiento sufrido por el permafrost, o suelo permanentemente helado en esta región –el Ártico se ha calentado más que el resto del planeta y la fusión del permafrost ha dado lugar a nuevos lagos cenagosos en los que existen depósitos de metano, formados, como el petróleo y el carbón, por la presión del subsuelo, en cantidades difíciles de cuantificar, pero muy superiores a las que existen actualmente en la atmósfera-, se trata de puntos emisores de metano en cantidades importantes que antes eran inexistentes, ya que el permafrost impedía su salida. Las moléculas de metano solo son estables a presión alta y temperatura baja, si estas se modifican, las fugas se multiplican. No obstante, existen emisiones, incluso más intensas, en otras partes del mundo como las fugas de gaseoductos y pozos de gas, pero, como también se produce cuando los microorganismos consumen materia vegetal en circunstancias de alta humedad y bajos niveles de oxígeno, existen fuentes de metano actuales como los arrozales, los vertederos, el estiércol, los rumiantes o las termitas.

Aunque el dióxido de carbono es el principal gas de efecto invernadero, el metano, a no ser que se queme antes, actúa con muchísima más intensidad, es un gas muy potente en este sentido, los expertos temen que el calentamiento produzca una liberación masiva de metano que incremente el efecto invernadero; en este sentido, su concentración en la atmósfera ha aumentado más del doble desde el siglo XVIII (1,8 partes por millón) y, aunque a principios del siglo actual se estabilizó –debido quizá a una nueva práctica llevada a cabo en los arrozales asiáticos de desecarlos durante la fase de crecimiento de la planta-, en la actualidad, está aumentando considerablemente. Pero el metano, no es liberado únicamente de manera natural, la llamada técnica de fracturación hidráulica o fracking, permite obtenerlo de arcillas compactadas que están a gran profundidad y, en consecuencia, su uso se está extendiendo por todo el mundo con consecuencias contradictorias para el medio ambiente ya que, si por un lado su explotación conlleva una serie de efectos negativos, también es verdad que resulta menos contaminante que quemar carbón; en EEUU, la sustitución del carbón por el gas natural, más barato, ha hecho descender sus emisiones de CO2 muy por debajo del resto del mundo. Además del fracking, se está tratando de encontrar el modo de explotar los hidratos de metano existentes bajo el mar y el permafrost ártico; en total, una reservas energéticas superiores al resto de los otros combustibles juntos.

El metano se convierte así, en otro elemento, junto al CO2, a tener en cuenta en el posible calentamiento del planeta, dependerá del volumen que escape antes de ser quemado –china, por ejemplo, libera enormes cantidades de sus minas de carbón para evitar explosiones-; el gas, cuando se quema no desprende azufre ni mercurio, no deja cenizas y emite la mitad de dióxido de carbono; en principio, la sustitución del gas por el carbón, sería beneficiosa para el clima aunque debido a determinados efectos indirectos de su explotación (transporte, almacenamiento, sellado de pozos…), los expertos no se ponen de acuerdo.

Un poco tiempo antes del MTPE, hace unos 65,5 millones de años, el impacto de un meteorito en la Península del Yucatán, según la hipótesis más aceptada actualmente, fue el causante de la desaparición definitiva de los dinosaurios, los ammonites, y algunas aves y mamíferos primitivos. Esta extinción masiva fue provocada, en primer lugar, por la energía disipada durante el impacto del meteorito y, en segundo lugar, por un enfriamiento mundial de la temperatura ambiente, causada por la materia expulsada del cráter de impacto, que reflejó la radiación termal del Sol hacia el espacio exterior. Antes del impacto, a finales del Cretácico, la temperatura del planeta era más alta y uniforme que la actual, no existían los casquetes polares y, por tanto, los niveles del mar eran más de cien metros superiores a los actuales. Asimismo, la composición química de la atmósfera era muy diferente, la concentración de dióxido de carbono 12 veces superior, y el oxígeno ocupaba más del 30% de la atmosfera frente al 21 actual, un descenso de estos niveles, como parece haber ocurrido al final del Cretácico, pudo provocar un cambio de clima que, combinado con niveles de oxígeno inferiores, podría haber conducido por sí solo a la desaparición de muchas especies, entre ellas los dinosaurios -si los dinosaurios tuvieron sistemas respiratorios similares a aquellos comúnmente encontrados en las avesmodernas, puede haberles sido particularmente difícil el desenvolverse con niveles de oxidante rápidamente decrecientes, considerando las enormes demandas de sus voluminosos cuerpos-.

En general, a lo largo del siglo XIX y XX el mundo científico ha planteado multitud de hipótesis explicativas sobre los cambios climáticos que, con cierta periodicidad, se producen en la Tierra. Para ello se han barajado numerosas variables relacionadas con modificaciones en algún o algunos de los parámetros que interfieren en el clima (actividad solar, órbita terrestre, inclinación del eje, cambios en el albedo, cambios en la composición de la atmósfera, cambios en las corrientes marinas…). Hemos visto ejemplos de aquellas relacionadas con la cantidad de dióxido de carbono existente en la atmósfera, es un absorbente de calor y, aunque solo representa el 0,03 por ciento del volumen de la atmósfera, absorbe hasta un 15 por ciento de la energía radiada por la Tierra (Efecto Invernadero); su total desaparición podría hacer disminuir la temperatura a -2,7ºC, por tanto, perdidas mínimas de este componente podrían sumir al planeta en una glaciación o, por el contrario, ligeros aumentos del mismo, elevarían la temperatura. Según algunos de los argumentos propuestos, acontecimientos como erupciones volcánicas o incendios forestales masivos, entre otros, aumentarían el contenido de este gas atmosférico, lo que daría lugar, posiblemente, a un aumento de la vegetación. Como la vegetación absorbe dióxido de carbono, se reduciría la presencia del mismo, dando lugar a un enfriamiento que produciría una nueva glaciación que, a su vez, produciría una disminución de la vegetación, liberando de nuevo dióxido de carbono a la atmósfera con la consiguiente subida de las temperaturas; todo ello dentro de un proceso que ocuparía incluso millones de años.

Hace 950 millones de años la Tierra comenzó a enfriarse y, con diversas oscilaciones, así se mantuvo hasta hace 580 M.a.. Fue, por tanto, un planeta helado durante más de 300 M.a. Las hipótesis barajadas para buscar la causas serían las siguientes:

  • Un sol joven que emitiría menor radiación energética.
  • Un aumento del albedo (raciación solar que es reflejada por la atmósfera o la superficie terrestre) debido a que la mayoría de los continentes se habían desplazado a la zona intertropical, lugar en que se recibe mayor radiación solar.
  • Una disminución del efecto invernadero como consecuencia de la proliferación de cianobacterias fotosintéticas que retiraron grandes cantidades de CO2 atmosférico.

A medida que la temperatura global descendía era mayor la superficie cubierta de hielo, circunstancia que aumentaba el albedo lo que, a su vez, hacía bajar la temperatura en una espiral que convirtió a la Tierra en una bola de nieve. Aunque el valor medio del albedo actual es del 30%, varía mucho de una superficie a otras. Así, la nieve tiene un albedo muy alto (85% de la radiación solar es reflejada con nieve sobre hielo, por eso son necesarias gafas oscuras cuando hace sol en un paraje nevado, 65% si solo es hielo). El suelo tiene menor albedo que la nieve pero mayor que el océano, que absorben el 93% de la radiación. En consecuencia, si cambia la cobertura de la superficie terrestre, por ejemplo por deshilo, se modificará la temperatura global. Algo parecido parece estar ocurriendo en la actualidad. A lo largo del pasado siglo, el aire del Ártico se ha calentado una media de 3º, el doble de la media global. Estas aguas más cálidas dificultan la estabilidad de la banquisa (al agua marina se congela a unos -2º C). En invierno, prácticamente la totalidad del océano Ártico se hiela, a partir de marzo empieza a derretirse, pero la época de fusión dura ahora casi un mes más que hace medio siglo y sobrevive menos hielo. En consecuencia el hielo de su superficie se ha reducido, siendo más estacional y delgado, y el agua marina sustituye al hielo en verano. Esta, más oscura, absorbe más radiación solar, calentando aún más el agua y el aire, y acelerando el deshielo. A partir de mediados del presente siglo, la banquisa podría quedarse sin hielo en verano. El agua libre de hielo absorbe más calor solar en verano que, liberado en invierno, aumentan la presión y la humedad afectando, como veremos, a la Corriente en Chorro. La banquisa del Ártico contribuye a enfriar el planeta. En 2007, el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC) de la ONU auguró que los efectos del cambio climático en el Ártico durante el presente siglo «superarán los efectos previstos para otras muchas regiones y producirán una retroalimentación que tendrá consecuencias significativas en todo el planeta», algo que por ahora se está confirmando: el permafrost se está derritiendo, la vegetación avanza hacia el norte invadiendo la tundra y la fauna ártica retrocede. Aunque otros efectos menos perceptibles relacionados con el zooplancton (base de la cadena trófica marina), la acidificación (el agua fría al contacto con el aire absorbe más CO2) y la consecuente pérdida de carbonatos, las emisiones de metano acumuladas en la tundra… y no por ello menos graves, amenazan este irremplazable ecosistema y pueden producir por sí solos una tercera parte del calentamiento del hemisferio Norte y un 14% del global. Meteorólogos como Jennifer Francis (Universidad de Rutgers) y Steve Vavrus (Universidad de Wisconsin) visualizan ciertas relaciones entre la fusión de la banquisa y determinadas alteraciones climáticas del hemisferio Norte debido a alteraciones en el comportamiento del llamado “vórtice polar” o masa de aire frío que mantiene sobre el polo Norte la Corriente en Chorro (jet stream en inglés), una corriente de aire que circula en altura a gran velocidad y de este a oeste. El contraste de temperatura y presión entre el aire frío del norte y el cálido del sur, le proporcionan la energía. Una corriente fuerte es más recta y mantiene el aire frío confinado en el Ártico. Al calentarse el Ártico el contraste se reduce y, por tanto, debilita a la corriente que se vuelve más lenta y sinuosa, dando lugar a la formación de curvaturas más pronunciadas similares a los meandros de un río y permitiendo que el aire Ártico fluya hacia el sur. Esto, a su vez, provoca un aumento del tiempo de permanencia de las condiciones atmosféricas (cuando se ondula hacia el sur puede provocar olas de frío y nieve en latitudes templadas, por el contrario, cuando se ondula hacia el norte provoca calor y sequías). Según esta controvertida teoría, el calentamiento del Ártico está provocando que tiempo impropio de la estación se prolongue en un determinado lugar. Sea por este motivo o, como argumentan otros estudiosos, por la influencia del Pacífico tropical, las modificaciones de la trayectoria y velocidad dan lugar a episodios meteorológicos preocupantes ya que las condiciones atmosféricas asociados a estos meandros permanecen en el mismo lugar durante más tiempo. Los científicos no se ponen de acuerdo a la hora de explicar las causas, unos hablan del deshielo del Ártico y otros de los cambios en los ciclos del Pacífico. Esto último, más considerado quizá debido a la gran cantidad de calor que absorbe y emiten las regiones tropicales. Aproximadamente cada década el aire cálido que sube a través del Pacífico empujando a la corriente en chorro hacia el norte. Cuando el agua caliente aparece en el Pacífico oriental durante El Niño puede llevar a la corriente hacia el sur.

Sin embargo, se han barajado otras hipótesis más a largo plazo, que explicarían, no solamente las causas de estos cambios, sino también su periodicidad y vienen de la mano de la llamada Teoría Astronómica. A continuación, voy a exponer muy brevemente alguno de los hitos científicos más destacados, que se han ido sucediendo hasta llegar a las conclusiones actuales; será suficiente para entrever su complejidad:

El primer paso hacia la teoría astronómica se dio hace 2.000 años, cuando el astrónomo griego Hiparco de Nicea descubrió que la tierra oscila como una peonza mientras gira en el espacio. A finales del siglo XIX, se habían descrito con detalle tres variaciones de la posición de la tierra en el espacio, y de su órbita alrededor del Sol, debidas a las fuerzas gravitatorias del Sol, la Luna y los planetas.

La primera de ellas, descubierta por Hiparco de Nicea, se denomina Precesión Axial o de los equinoccios; la segunda es la inclinación del eje de la tierra; la tercera variación es la excentricidad, o la forma variable de la órbita terrestre, que oscila de una circunferencia casi perfecta, a una elipse pronunciada. Entre 1921 y 1941, el matemático Milutin Milankovitch realizó cálculos exhaustivos para demostrar cómo estos factores pueden modificar la intensidad de la radiación solar estival; lo que explicaría la repetición periódica de las glaciaciones. Numerosas evidencias geológicas confirman el impacto que tienen estos ciclos celestes en el clima de la Tierra.

En 1842, el matemático francés Joseph Alphonse Adhérman llegó a la siguiente conclusión: “El clima de la Tierra está influido por su trayectoria orbital y por las variaciones del ángulo de su eje en relación al Sol”. El ángulo de inclinación del eje de la Tierra no es constante, de hecho, a lo largo de un periodo de unos 41.000, varía entre los 21º30´ y los 24º30´ -en el momento actual, el ángulo es de 23º30´, y está disminuyendo-. A medida que disminuye, las diferencias entre las estaciones tiende a aminorarse: los inviernos serían más suaves  y los veranos más frescos. Cuando el ángulo es mayor, el contraste entre las estaciones es mucho más marcado. Este cambio tiene el mismo efecto en ambos hemisferios.

Por otra parte, la Tierra no se encuentra a la misma distancia del Sol siempre. En el momento actual, la Tierra alcanza su punto más cercano al sol (perihelio) en el mes de enero, y el más alejado (afelio) en julio. La diferencia entre la distancia de la Tierra al Sol entre el afelio y el perihelio es de unos cinco millones de kilómetros. La órbita terrestre pasa de una forma casi circular a otra elíptica para volver de nuevo a la forma original en un ciclo que dura 100.000 años, durante el cual la distancia entre la Tierra y el Sol varía 18´27 millones de kilómetros.

Adhémar también sabía que la relación geométrica de la Tierra con respecto al Sol está afectada por un tercer proceso, un lento giro del eje de rotación de la Tierra. Como esta no es redonda sino ovalada, con un ligero abultamiento en el Ecuador, la atracción gravitatoria de los otros cuerpos del Sistema Solar la hace oscilar, igual a como la gravedad terrestre hace oscilar a una peonza. Este efecto fue identificado por Hiparco de Nicea hacia el año 120 a. C., cuando comparó sus propias mediciones astronómicas con las realizadas por Timócratis 150 años antes. Descubrió que las posiciones de las estrellas diferían: debido a la oscilación del eje de la Tierra, este no apunta siempre hacia las mismas estrellas; en el momento actual, la estrella polar, así denominada porque el polo norte apunta hacia ella, es Polaris, que permanece fija mientras las otras estrellas parecen girar; hace 4.000 años la estrella polar era Thuban, en la constelación del Dragón, dentro de 12.000  será Vega, dentro de 22.000, tiempo que tarda el eje en efectuar una oscilación completa, Polaris volverá a ser la estrella polar.

Este efecto se conoce con el nombre de precesión de los equinoccios o axial porque, además de alterar el mapa del universo tal como se ve desde la Tierra, afecta a la longitud de las estaciones, cambiando la época del año en que la Tierra se encuentra más cerca o más lejos del sol. Los inviernos en el hemisferio norte, son más cortos y más cálidos que los del hemisferio sur, debido al que el perihelio se alcanza en enero. Hace 11.000 años la oscilación del eje había inclinado la Tierra de forma que enero coincidía con el afelio, por tanto, los inviernos en el hemisferio norte eran más largos que en el sur.

Adhémar intentó convencer a sus colegas de que este ciclo era la causa de las glaciaciones. Sugirió que el hemisferio con un invierno más largo experimentaba una glaciación, de forma que las condiciones glaciares se repetían cada 11.000 años en uno y otro hemisferio. Pero ignoró un punto importante que fue apuntado por el naturalista alemán Alexander von Humboldt en 1852: cualquier disminución en la radiación solar recibida por un hemisferio mientras está inclinado en dirección opuesta al Sol, queda equilibrada por un aumento correspondiente en la radiación solar durante la estación opuesta, cuando la posición de la Tierra ha cambiado de tal forma que la inclinación es hacia el Sol. En otras palabras, los dos hemisferios reciben una cantidad igual de energía solar a lo largo de un año y el hecho de que uno tenga  un invierno más largo que el otro, no puede por sí solo dar lugar a una glaciación.

Posteriormente, James Croll sugirió que las glaciaciones eran causadas por los cambios en la órbita de la Tierra, dedujo que estas aparecen en periodos en que la órbita era muy elíptica. Como había aceptado que las variaciones de la órbita terrestre no modificaban la cantidad total de radiación recibida durante un año, Croll llegó a la conclusión de que las glaciaciones debían ser originadas por el efecto estacional de la excentricidad orbital. Razonó de forma incorrecta, concluyendo, que la menor insolación en invierno favorecía la acumulación de nieve, lo que a su vez intensificaba el enfriamiento estacional al reflejar el hielo la radiación incidente. A partir de aquí dedujo que los factores importantes que determinaban la cantidad de luz solar invernal recibida por la tierra eran la precesión de los equinoccios y el grado de excentricidad orbital.

Según Croll, si los inviernos de un hemisferio tienen lugar cuando este se halla inclinado en sentido alejado del Sol, en épocas de gran excentricidad orbital, su duración puede ser de unos 36 días superior a la normal y con temperaturas más bajas; como esta situación puede durar miles de años es muy probable que ocasione una glaciación. Dado que los dos hemisferios se turnan al sufrir sus inviernos en el afelio, Croll concluyó que probablemente las glaciaciones ocurrían en el hemisferio norte durante un lapso de 11.000 años, la mitad del ciclo de precesión, y en el sur durante los 11.000 siguientes.

Según estos cálculos la última glaciación había tenido su máximo hace unos 80.000 años; sin embargo, después de la publicación de su teoría, los estudios del registro geológico de Europa y Norteamérica demostraron que las condiciones glaciares habían persistido hasta una fecha mucho más reciente. La teoría de Croll, aunque aclaratoria, seguía sin demostrar el origen de las glaciaciones.

Milutin Milankovitch, nacido en 1879, intenta arrojar más luz sobre el problema iniciando nuevos cálculos a partir de 1911. Tuvo acceso a unos estudios más recientes del matemático alemán Lugwig Pilgrin, quien en 1904 había publicado unos cálculos muy precisos sobre la precesión de los equinoccios, los cambios de la excentricidad orbital y el ángulo de inclinación. Sus cálculos  adquirieron precisión cuando en 1913 dos científicos americanos determinaron la Constante Solar. En 1920 sus resultados fueron publicados en un trabajo titulado “Teoría Matemática de los Fenómenos Térmicos”, en la que el autor demostraba matemáticamente la posibilidad de que las glaciaciones fueron inducidas por cambios astronómicos que alteran la cantidad y la distribución de la radiación solar que llega a la Tierra. También sostenía que se podía determinar la cantidad de radiación llegada a la Tierra en cualquier época pasada.

Wladimir Köppen y su yerno Alfred Wegener estaban escribiendo un libro sobre los climas del pasado. Invitado a contribuir en este proyecto, Milankovich aceptó enseguida, estableciendo una curva de las variaciones de radiación que él creía responsables de la sucesión de las glaciaciones. A diferencia de Croll, estaba convencido de que el factor decisivo de la glaciación era la disminución del calor estival en las latitudes templadas, no la disminución de la radiación invernal en los polos, donde incluso las temperaturas actuales son lo suficientemente bajas como para conservar un manto perpetuo de nieve. Trazó curvas que mostraban cómo había variado la radiación solar en las latitudes medias (entre los 55º y los 65º) durante los últimos 600.000 años.

Cuando el científico alemán examinó el trabajo de su colega serbio, quedó inmediatamente impresionado por la gran similitud entre los gráficos de Milankovitch y la secuencia de las glaciaciones europeas establecidas años antes por los geógrafos Albrecht Penk y Eduard Brückuer. Köppen y Wegener incluyeron el trabajo en su libro publicado en 1924, “Los climas de los tiempos geológicos”, y muchos geólogos quedaron convencidos de la resolución completa del enigma de las glaciaciones. Mientras tanto, Milankovitch continuó elaborando y refinando su teoría, calculando las curvas para latitudes superiores e inferiores. En 1930 publicó su obra más clara: “Climatología matemática y teoría astronómica de los cambios climáticos”. En ella demostraba que las curvas de radiación calculadas para las latitudes más altas eran dominadas por el ciclo de 41.000 años de la inclinación de la Tierra, mientras que las curvas correspondientes a las latitudes más cercanas al Ecuador se encuentran más influenciadas por el ciclo de 22.000 años de la precesión de los equinoccios.

Aunque las curvas de Milankoviych se correspondían con los supuestos periodos de avances y retrocesos glaciares, no eran un prueba definitiva de la causas, pero la correspondencia era demasiado exacta para que se tratara de una simple coincidencia. Aunque el científico murió en 1959, aún convencido de que había descubierto el secreto, poco después su teoría sólo contaba con un puñado de seguidores; aparecieron, en los años siguientes, numerosas teorías en su sustitución, relacionadas con multitud de variables geológicas, astronómicas, solares, y un largo etcétera que, poco a poco, han ido tratando de encontrar la clave de los cambios climáticos. Se ha llegado incluso a hacer predicciones en este sentido como la señalada por Windsor Chorlton en el capítulo 5 de la colección de Planeta sobre “Las edades del hielo”: «El período interglaciar que ha visto el nacimiento de la civilización humana y la desaparición de la megafauna está llegando a su fin y no existe duda alguna de que los grandes glaciares de la Edad del Hielo volverán a extenderse sobre la Tierra. Las estadísticas indican los riesgos: los cuatro períodos interglaciares previos duraron entre 8.000 y 12.000 años; el actual, llamado Holoceno, ha superado ya los 10.000 años. Estos datos suponen una advertencia pero su valor predictivo no debe exagerarse. André Berger, gran teórico en mecánica celeste  que ha calculado con gran detalle las variaciones de la órbita terrestre durante el último millón de años y para los próximos 60.000 años, ha llegado a la conclusión que se la progresión continúa como en el Pleistoceno, la Tierra entrará en una nueva glaciación  dentro de 3.000-7.000 años. Por otro lado, los primeros estadios de enfriamiento climático podrían comenzar mucho antes; según el climatólogo británico Hubert Lamb, es posible la aparición de un enfriamiento antes de finalizar los dos próximos siglos.»

Aunque, muy superficialmente, ha sido necesario realizar estas aclaraciones previas para poder entender la complejidad del asunto y poder, cuanto menos, poner en duda ciertas predicciones cuantitativas sobre la evolución del clima a corto, a medio y a largo plazo, teniendo en cuenta la gran cantidad de variables que intervienen en el proceso. Con esto no se niega ni se afirma el tan citado “Calentamiento global”, ni el posible y probable efecto de la actividad humana sobre el gran escenario del clima, la atmósfera. Simplemente, se requiere cierta prudencia a la hora de realizar predicciones en uno u otro sentido; en algunos casos, mediatizadas por intereses que poco o nada tienen que ver con la ciencia en sentido estricto. No obstante no pueden ignorarse ciertas evidencias que, en base a los registros que se dispone sobre los elementos climáticos (temperaturas, precipitaciones, humedad…), hacen sospechar cambios inminentes en la circulación general atmosférica, posiblemente relacionados, fundamentalmente, con el aumento del dióxido de carbono provocado por la quema de combustibles fósiles o la desaparición de importantes masas forestales. La principal novedad, en este sentido, vendría dada por la posible rapidez de estos cambios (subida del nivel del mar, aumento de la temperatura y de los fenómenos meteorológicos extremos…) que impediría a los organismos y a la propia actividad humana,  adaptarse a la nueva situación. Los desenlaces podrían ser imprevisibles, aunque, seguramente, nada recomendables.

A partir de aquí, trataré de establecer con toda la prudencia que requiere el tema, algunos de las predicciones no cuantitativas que, de una manera significativa, pueden producirse en un futuro más o menos próximo, sobre todo en lo que atañe a la cuenca mediterránea y, muy especialmente a la actividad agraria, sobre todo en lo referido a la erosión.

En este sentido, parece que la atmósfera se está volviendo más cálida y más húmeda –la temperatura en superficie ha aumentado 0,5ºC llegando a alcanzar en el año 2010 14,51ºC, y la humedad alrededor de un 4% desde la década de 1970-. En este contexto, aumentan la probabilidad de olas de calor, lluvias intensas y quizás otros sucesos meteorológicos extremos como prolongadas sequías. Europa ha padecido olas de calor y Estados Unidos ha aumentado la cantidad de tornados registrados. En conjunto, todos estos fenómenos han incrementado una cuarta parte las pérdidas ocasionadas en 2011 –superiores a 120.000 euros- con respecto a 2010, sin contar las pérdidas humanas. Resulta indicativo, en este sentido, la pérdida del 40% del hielo marino estival del océano Ártico, con una subida de las temperaturas en otoño de entre 2 y 5 ºC al absorber el agua la luz solar que antes era reflejada por el hielo.

Pero, ¿Responden estos indicadores a un cambio provocado por la actividad humana o a un ciclo natural intenso? La respuesta no es fácil.

En el Aula Magna de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Madrid, se celebró recientemente un debate sobre el cambio climático con la participación de una profesora de meteorología, un geólogo y un ecólogo. La meteoróloga sostuvo que hay datos concluyentes acerca del incremento de las temperaturas en las últimas décadas. Pero debemos tener en cuenta, aclaró, que venimos de un período frío ocurrido entre los siglos XVI y XVIII, “la pequeña Edad de Hielo”. Era esperable, por tanto, un incremento en las temperaturas. Sin embargo, este aumento se está produciendo a un ritmo anormalmente alto. Con todo, resulta difícil hacer pronósticos precisos sobre lo que nos espera. El geólogo señaló que el clima no deja de cambiar. La Tierra ha pasado por períodos en los que las temperaturas eran mucho más bajas que las actuales, y otros en los que las temperaturas han sido muy superiores a las actuales. Y todo ello ha ocurrido mucho antes de que existiese la especie humana. “Nos damos demasiada importancia a nosotros mismos”, concluyó el ponente. El ecólogo afirmó que, sin duda, los climas han cambiado sin la intervención humana, pero el problema actual es que esta intervención se está produciendo. “El clima está cambiando y cuando queramos actuar será demasiado tarde. Nos está pasando como a las ranas, si se les echa en un recipiente con agua muy caliente salen de un salto, pero si se los echa en agua tibia que se calienta poco a poco se quedan allí hasta que mueren hervidas. Si no hacemos algo moriremos hervidos.”

En principio estos fenómenos se deben, en gran medida, a comportamientos variables de la relación que la atmósfera establece con los océanos, siendo especialmente poderosas, las oscilaciones naturales producidas en el Pacífico central: El Niño y La Niña. En el primero una gran masa de agua ubicada en el centro del Pacífico, se desplaza hacia las costas de América del Sur, en el segundo, esta masa, regresa de nuevo al centro del Pacífico. El Niño da lugar a lluvias intensas en el sur de Estados Unidos o en Perú y sequías en Australia; La Niña, por el contrario, inunda zonas como  Australia y provoca sequías en Estados Unidos o en el este de África. En general, su evolución comporta fenómenos extremos en muchas partes del mundo.

El vapor y el calor del agua cálida, da lugar a importantes frentes tormentosos que, como ya se ha planteado anteriormente, influyen en la circulación atmosférica de las latitudes medias, especialmente en la Corriente en Chorro, haciendo que su trayectoria se desplace y, modificando por tanto, el recorrido de los frentes en los continentes. El calentamiento parece estar modificando este `río´ de aire que circula en altura en las latitudes medias, en una trayectoria ondulada de lentos meandros de dirección norte-sur, separando las depresiones polares de las bajas subtropicales. Estas alteraciones pueden explicar la alternancia de inviernos fríos y calurosos en América del Norte y Europa alternativamente. Como estos meandros se mueven de año en año, los fenómenos meteorológicos extremos, también se desplazan.

Sin embargo, estos fenómenos cíclicos no son novedosos y, por sí solos, no pueden explicar al aumento de episodios extremos a nivel planetario. Las observaciones que se vienen realizando desde hace décadas, concluyen que la acumulación de gases de efecto invernadero, retiene el calor incrementando la temperatura de la tierra, el aire y los océanos. Esto implica un aumento del vapor de agua desprendido por mares y océanos y, en consecuencia un aumento de las lluvias torrenciales. En función de la cantidad de carbono que los seres humanos emitamos a la atmósfera, la temperatura para finales del presente siglo, podría aumentar entre 1,5 y 4,5 grados, siempre según estimaciones científicas. Estas previsiones podrían dar lugar a cambios intensos. Los cinturones de presión propios de la circulación general atmosférica parecen estar sufriendo un desplazamiento latitudinal hacia los polos a partir del ensanchamiento de la zona de convergencia intertropical, situada en torno al Ecuador; por tanto, las zonas áridas subtropicales se trasladan hacia zonas como el Sudoeste de los Estados Unidos o la Europa meridional, exponiéndose estas zonas a sequías más prolongadas, a su vez, las trayectorias de los frentes en la latitudes medias, también se desplazan hacia el norte.

Si las previsiones son complejas en lo referido a la circulación general atmosférica, aún lo son más cuando se trata de meteoros mucho más delimitados como son las tormentas, ya que una mayor cantidad de  vapor de agua en la atmósfera debería aportar calor a las mismas, favoreciendo su desarrollo; el calentamiento global podría aumentar la fuerza media de tormentas, huracanes y tifones para fines de siglo. Sin embargo los científicos no se ponen de acuerdo y las predicciones son contradictorias, al igual que pasa con los tornados. Los registros no son suficientes para establecer una causalidad directa entre el aumento de estos fenómenos y el calentamiento global, además, si bien es cierto que su periodicidad ha aumentado, especialmente en 2011, también lo es, que hay mucha más gente y con mejores instrumentos que los buscan.

La relación parece más evidente en el caso de las olas de calor, siendo 2010 y 2015 unos años especialmente duros, con récords nacionales en muchos países. Este hecho, unido al aumento de la humedad atmosférica, ha dado lugar a lluvias más intensas y destructivas. El debate se reabre con episodios como los ocurridos a finales de octubre de 2012 en Norteamérica, donde los destrozos provocados por la tormenta Sandy en la costa occidental de Norteamérica, superaron incluso al huracán Katrina de agosto de 2005. Incluso el alcalde de Nueva York ha llegado a pedir el voto para el candidato más comprometido con la lucha contra el cambio climático….

Puede concluirse de lo dicho hasta ahora que, en lo que a nosotros se refiere, y sin cuantificar datos, el sur de Europa es una de las zonas más sensibles a los efectos de un posible calentamiento. El desplazamiento hacia el norte del cinturón de altas o anticiclones subtropicales pronosticado, desplazará, a su vez, hacia el norte el frente polar comandado por la Corriente en Chorro. Esta situación, junto al incremento de las temperaturas, puede dar lugar a sequías más prolongadas y un descenso de las precipitaciones, sin embargo, este descenso pluviométrico no implica una menor incidencia de las consecuencias adversas de la lluvia, todo lo contrario, puede suponer precipitaciones más torrenciales.

Si esta situación se materializa, los dos ingredientes fundamentales para la erosión, es decir, sequías más prolongadas y disminución de la periodicidad de las lluvias con incremento de la intensidad, darán lugar a pérdidas de suelo mucho más intensas. Si a esto le sumamos una inferior recogida de precipitaciones anuales, existen motivos suficientes para adoptar ciertas medidas como las expuestas en la página principal referidas a la estabilización de las vertientes y a la reducción de la evapotraspiración. En cualquier caso, las incertidumbres sobre el clima son más que evidentes y, aun produciéndose el tan mencionado calentamiento global, no puede afirmarse con rotundidad, en qué medida nos puede afectar, ni concretar con exactitud modificaciones zonales de carácter meteorológico; ya resultan bastantes complicados los pronósticos a corto plazo, incluso a pocos días.

Aún así las medidas propuestas no están de sobra, nuestro entorno climático es semiárido y las pérdidas de suelo ya son lo suficientemente alarmantes como para tomarlas muy en serio, independientemente de la evolución del clima. La lucha contra la erosión debe convertirse en una prioridad.

Enlaces de interés:

-Agencia Europea del Medio Ambiente. 

-Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC).

-MAGRAMA → Área de actividad → Cambio Climático.

-Organización Meteorológica Mundial.

-La acción humana sobre el medio. Problemática actual.

-Degradación vegetal antrópica. Erosión.

-Vocabulario. Huella de carbono.