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By Eugene Regis from London, UK (Paradise Bay (17)) [CC BY 2.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0)], via Wikimedia Commons

Una glaciación es un período de tiempo geológico en el que las temperaturas medias de la Tierra permite la extensión de un gran inlandsis hasta las latitudes más bajas de la actual zona templada, extendiendo a ellas los dominios morfogenéticos fríos. El período entre dos glaciaciones se denomina interglacial y se supone que en su fase más cálida desaparece el hielo permanente de las regiones polares, aunque este extremo no es necesario. Durante los interglaciales los dominios morfogenéticos templados alcanzan las altas latitudes.

Las glaciaciones que podemos identificar en el relieve se desarrollan todas ellas durante el Cuaternario, aunque hay glaciaciones más antiguas que podemos conocer gracias a los niveles de CO2 y los isótopos de oxígeno 16 (épocas interglaciales) y oxígeno 18 (épocas glaciales) que se encuentran en los restos orgánicos fosilizados y la atmósfera atrapada en los hielos de los grandes inlandsis. Además, el carbono 14 es absorbido por los organismos vivos y queda almacenado en los anillos de los árboles y el berilio 10 es almacenado en las capas de hielo. Para acceder a ellos es necesario hacer perforaciones.

Las grandes glaciaciones tienen lugar en el Pleistoceno. El término Pleistoceno fue inventado por Charles Lyell para definir el período en el que se encuentra un registro fósil de organismos biológicos modernos.

Durante una glaciación la temperatura media de la Tierra es más de 10 ºC más baja que la del clima actual. Los casquetes de hielo se extienden miles de kilómetros y cubren gran parte de Europa, Asia, Norte América y Suramérica formando un gran inlandsis. Estas condiciones han imperado durante el 80% de los últimos 2,5 millones de años. Se podría decir que el clima de la Tierra tiende a ser glacial.

Porqué se producen las épocas glaciales. Nadie está seguro de cómo se produce una glaciación. Para descubrir lo que provoca que una edad de hielo empiece o termine, tenemos que reconstruir el clima de la Tierra en diferentes lugares y en diferentes momentos, y reconstruir los hechos. La teoría más aceptada en la actualidad fue formulada por Mílutin Milánkovitch, y se basa en fenómenos astronómicos.

Causas astronómicas: los ciclos de Milánkovitch

El astrónomo yugoslavo Mílutin Milánkovitch, en las décadas de 1920 y 1930, calculó las variaciones de insolación en la Tierra resultantes de cambios en los movimientos de traslación y de rotación de la Tierra y propuso un mecanismo astronómico para explicar los ciclos glaciales que constaba de tres factores: la inclinación del eje de rotación terrestre, la forma de la órbita terrestre y la precesión.

La inclinación del eje de rotación terrestre, fluctúa desde los 21,5º hasta los 24,5º en períodos de 41.000 años. Al aumentar la inclinación resultan más extremas las estaciones en ambos hemisferios.

La forma de la órbita terrestre, con menor intensidad, también afecta a las variaciones estacionales. En períodos de, aproximadamente, 100.000 años, la órbita se alarga y se acorta. La excentricidad de la órbita terrestre varía desde el 0,5%, correspondiente a una órbita prácticamente circular, al 6% en su máxima elongación. Cuando la elipse alcanza su excentricidad máxima se intensifican las estaciones en un hemisferio y se moderan en el otro. Se considera que la variación de la excentricidad de la órbita terrestre ejerce un efecto mucho más débil sobre la intensidad de radiación solar por que su contribución directa al cambio de irradiación sobre la Tierra es menor que el 0,1%. Sin embargo la frecuencia de las últimas glaciaciones es cercana a los 100.000 años.

La precesión del eje de rotación de la Tierra describe una circunferencia completa cada 25.790 años. La precesión es responsable de que el verano de un hemisferio caiga en un punto de la órbita cercano o lejano al Sol. Se produce es un refuerzo de las estaciones cuando la máxima inclinación del eje terrestre coincide con la máxima distancia al Sol.

Apoyándose en esta teoría, Vladímir Koeppen sugería que lo que conduce a una glaciación no se una sucesión de inviernos rigurosos, si no la reducción de la insolación en verano, que dificultaría la fusión de los hielos formados en el invierno.

Los ciclos de actividad solar

La temperatura media de la Tierra depende, en buena medida, del brillo del Sol. Y de la cantidad de radiación que llega a la Tierra. Esta cantidad de radiación depende de las manchas solares. Las manchas solares son zonas oscuras sobre la superficie del Sol, cuyos tamaños pueden superar varias veces al de la Tierra. Se trata de zonas relativamente más frías. Hay registros chinos de observación de manchas solares desde hace más de dos mil años, aunque se atribuían a objetos interpuestos, como pájaros o a algún planeta interior, como Mercurio o Venus. Las primeras observaciones telescópicas de las manchas solares se realizaron alrededor del año 1610 y se produjeron casi simultáneamente en distintos países europeos.

En 1908 George Ellery Hale demostró que las manchas solares se hallan asociadas a fuertes campos magnéticos. Las manchas solares aparecen en parejas que poseen polaridad opuesta, una norte y otra sur, como si fueran los polos de un gigantesco imán. Los altísimos campos magnéticos entre un par de manchas solares se visualizan por la luz que emite la materia altamente ionizada que arrastran. La actividad del Sol también se manifiesta en las fulguraciones y el viento solar, que proyectan partículas subatómicas hacia el espacio interplanetario. Este flujo de partículas es responsable de buena parte de la radiación cósmica que bombardea a nuestro planeta. En 1843 Heinrich Schwabe, advirtió de que el número de manchas registradas no era constante a lo largo del tiempo, sino que aumentaba y disminuía en ciclos de, aproximadamente, once años. Últimamente se ha descubierto que el máximo es doble es decir, pasado el máximo absoluto y comenzado el descenso al año siguiente hay un máximo secundario.

Pero los ciclos de once años son muy cortos para reflejar un cambio en la atmósfera, debido a la inercia a mantener el clima de esta. Además, las variaciones que tienen lugar en este ciclo son muy débiles. La actividad del sol tiene otro ciclo de 80 años, ciclo de Gleissberg. La variación es más o menos de la magnitud que los ciclos de once años, pero al ser un período más largo la atmósfera sí puede mostrar su influencia. A este fenómeno de atribuye el mínimo de Maunder.

Los factores terrestres

Las variaciones climáticas están determinadas, también, por fluctuaciones de la concentración en el aire de gases responsables del efecto invernadero, la actividad volcánica, los cambios en las corrientes oceánicas, las inversiones magnéticas y en la tectónica de placas.

Estos cambios de los climas produjeron modificaciones en las poblaciones animales y vegetales, a través de la extinción, adaptación y migración de especies. En el estudio de estas modificaciones se basan los métodos biológicos de estimación de las condiciones climáticas y ambientales del pasado.

Las erupciones volcánicas lanzan a la atmósfera grandes cantidades de cenizas que permanecen en suspensión durante años, reduciendo el brillo del Sol y bajando la temperatura media de la atmósfera. Este mecanismo también puede funcionar tras el impacto de un gran meteorito, pero estos episodios son más esporádicos. Para que el polvo volcánico origine una era glacial sería necesario un ciclo volcánico muy violento y sostenido a lo largo de años y en todo el mundo. Las erupciones volcánicas también hace aumentar las concentraciones de CO2 en la atmósfera.

Las inversiones magnéticas se consideran como posible un factor que desencadena una glaciación porque en el proceso de inversión se debilita el campo magnético (y se orienta en dirección este-oeste). La mayor presencia de rayos cósmicos provocan, en la troposfera la formación de nubes, lo que comporta un enfriamiento de la Tierra. Un campo magnético fuerte canaliza las radiaciones hacia los polos, fenómeno observable en las auroras boreales, calentando las capas altas de la atmósfera. Claro que lo normal es suponer que una mayor incidencia de la radiación favorece el calentamiento de la atmósfera.

También la disposición de los continentes, y la tectónica de placas, tiene influencia en el clima global. Si las tierras emergidas se concentran en las latitudes bajas el clima tiende a ser más cálido, ya que los mares (en las latitudes altas) conservan mejor el calor dificultando la aparición de hielo permanente; mientras que cuando los continentes se concentran en las latitudes altas las temperaturas bajan, ya que las aguas cálidas tropicales no dulcifican el clima polar y aparecen los grandes inlandsis. Además, cuando chocan los continentes aumenta la actividad volcánica.

La expansión de los bosques también tiende a enfriar el clima de la Tierra, ya que las plantas ya que aumenta la nubosidad, y por lo tanto e reduce el brillo del sol, pero lo fundamental es que fijan el carbono.

El ciclo del carbono

Las prospecciones en la estación antártica de Vostok demuestran que el aumento de la proporción en la atmósfera del CO2 y el aumento de la temperatura coinciden en el tiempo. También las concentraciones de metano son menores durante los períodos fríos. La concentración de CO2 en la atmósfera disminuye gracias al océano, ya que los seres vivos de superficie fijan el carbono para formar sus esqueletos. Al morir son arrastrados, con el carbono, hacia el fondo del océano. En aguas poco profundas forman calizas y dolomías, con lo que entran a formar parte de la corteza terrestre. La disolución de las calizas, y la respiración de los seres vivos, devuelve el carbono a la atmósfera. Sin el CO2 no sería posible la fotosíntesis, y por lo tanto la vida como la conocemos. La velocidad con que el océano es capaz de fijar carbono depende de la cantidad de nutrientes, al comenzar el deshielo e inundan las plataformas continentales y se pierde el carbono orgánico de ellas, reduciéndose la capacidad de fijar carbono y aumentando su concentración en la atmósfera.

No obstante, se considera que tanto los ciclos de actividad solar, como los factores terrestres pueden ser responsables de las variaciones intermedias del clima, no de las grandes glaciaciones.

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