viernes, 29 de agosto de 2014

La influencia del Ártico en la corriente del Golfo


La fuerza de la corriente del Golfo se vio significativamente influenciada por la situación del hielo marino en el estrecho de Fram en los últimos 30.000 años, según el estudio recién publicado cuyo título es High-resolution record of late glacial and deglacial sea ice changes in Fram Strait corroborates ice–ocean interactions during abrupt climate shifts. Sobre la base del estudio de biomarcadores en los depósitos del fondo marino, los autores lograron reconstruir por primera vez cuándo y cómo la región marina entre Groenlandia y Svalbard estaba cubierta de hielo en el pasado y de qué manera la corriente del Golfo reaccionó cuando esta cubierta de hielo marino se rompió de repente. Llegaron a la conclusión de que cuando grandes cantidades de hielo del Ártico derivaron a través del estrecho de Fram hacia el Atlántico Norte, el transporte de calor de la corriente del Golfo se redujo notablemente.


 En el lado oriental de este estrecho entre Groenlandia y Svalbard el agua cálida del Atlántico fluye hacia el norte hacia el Océano Ártico, mientras que en el lado oeste las masas de agua fría y el hielo marino del Ártico se abren paso para salir del Ártico hacia el Atlántico Norte. Una parte considerable de las aguas del Atlántico se enfría aquí en su camino hacia el norte y se hunde hacia capas más profundas. La circulación del agua causada de esta manera controla las corrientes oceánicas como una bomba gigante y tiene influencia, entre otras cosas, sobre la cantidad de calor que la Corriente del Golfo transporta hacia Europa.

Si cambia el funcionamiento de esta bomba da lugar a cambios directos en el clima, como sucedió, por ejemplo, al final del período glacial pasado y durante la transición a nuestro interglacial actual. En los últimos 30.000 años, la corriente del Golfo ha perdido una cantidad extraordinaria de su fuerza al menos dos veces: una vez hace 17.600 años y otra vez hace unos 12.800 años, y en ambas ocasiones el clima de Europa, en consecuencia, se ha enfriado significativamente. Y ahora también sabemos por qué.

Un testigo de nueve metros de largo perforado en los sedimentos sirvió a los geólogos como una ventana hacia el pasado. Fue perforado en una expedición al Estrecho Fram, y tiene sus capas tan bien definidas que los científicos pueden leerlo como un libro. Este testigo se perforó en el talud continental occidental de Svalbard, una región con una tasa inusualmente alta de sedimentación. Eso significa que hay un número muy grande de partículas sedimentadas, que proporcionan mucha información sobre el clima. En este testigo los datos climáticos de cinco a diez años están en una longitud de un centímetro, mientras que fácilmente, en regiones de menor sedimentación, un centímetro  de sedimento podría representar nada menos que 1.000. Y, por supuesto, 1000 años son un período demasiado largo para poder identificar claramente las fluctuaciones climáticas a corto plazo.

Hay dos tipos de fósiles, también designados como biomarcadores, que han servido como indicios de la existencia y la duración de una capa de hielo. Un tipo es el producido por las diatomeas que viven en el hielo marino, el otro por las algas que prefieren el mar abierto. Los marcadores nos proporcionan ideas sorprendentes en la historia del clima del estrecho de Fram. Por ejemplo, ahora sabemos que no se formó una capa de hielo gruesa hasta después del máximo del último período glacial, pero cuando se hubo formado se mantuvo durante unos 1.000 años, lo que influyó a largo plazo en las corrientes oceánicas del Atlántico Norte.

La razón de esto es que esta capa de hielo marino retrasó la desintegración de las grandes capas de hielo que cubrían gran parte de Europa y América del Norte en ese momento. El hielo marino estabilizó los frentes glaciares de estas capas de hielo como la pared de una presa, impidiendo que los icebergs se desprendieran, con lo que la exportación de agua dulce del Ártico hacia el Atlántico Norte, que de otro modo habría sido enorme, se retrasó durante un cierto tiempo.

Cuando la capa de hielo se rompió hace 17.600 años se vertieron enormes masas de hielo en el Atlántico Norte en un tiempo extremadamente corto, que al fundirse liberaron grandes cantidades de agua dulce, alterando la estructura de la densidad del agua y conduciendo a un debilitamiento significativo de la circulación de retorno del Atlántico, o por decirlo de otra manera, a un debilitamiento de la Corriente del Golfo.

Según el estudio, se produjo una reacción en cadena semejante otro momento durante el Dryas Reciente hace unos 12.800 años, cuando enormes cantidades de hielo marino del Ártico avanzaron de nuevo hacia el Atlántico Norte disminuyendo el transporte de calor a través de la corriente del Golfo.


 Estos mapas ofrecen una visión general de la reconstitución de los cambios en las condiciones del hielo marino en el estrecho de Fram y sus consecuencias para la distribución de la corriente de  Retorno del Atlántico Meridional.
- Hace 19,000 años se había formado una cobertura permanente de hielo marino, lo que impidió cualquier exportación importante de hielo marino del Océano Ártico (izquierda).
- 1,400 años más tarde esta cobertura de hielo se rompió durante un Evento Heinrich 1 (centro), lo que empezó una deriva masiva de hielo marino y de icebergs hacia ​​el Atlántico Norte.
- Otro aumento de la formación de hielo marino y su descarga hacia el Atlántico también pudo reconstruirse para el periodo del Younger Dryas, hace 12,800 años.

Las superficies verdes representan la extensión de las capas de hielo continentales; los puntos representan los sitios de perforación de sedimentos. El núcleo de sedimentos utilizado en este estudio fue perforado en la zona marcada en amarillo.

Los resultados del estudio muestran lo importante que es el hielo marino del Ártico para la circulación oceánica mundial y que los cambios repentinos en la cubierta de hielo marino del océano Ártico están conectados directamente con las fluctuaciones climáticas bruscas. Los resultados de este estudio permitirán mejorar los modelos y, por consiguiente, hacer mejores previsiones sobre el futuro de la corriente del Golfo.


viernes, 22 de agosto de 2014

La actual pausa de las temperaturas globales forma parte de un ciclo natural


Después de un calentamiento rápido a finales del siglo XX, desde principios de este siglo, de manera sorprendente, la temperatura de la superficie terrestre ha dejado de aumentar. Se han formulado más de una docena de teorías sobre este parón en el aumento de las temperaturas, que van desde la polución del aire hasta las manchas solares, pasando por los volcanes.

Un estudio recién publicado, titulado Varying planetary heat sink led to global-warming slowdown and acceleration, muestra que el calor que ha desaparecido en la superficie terrestre se está literalmente hundiendo hacia el fondo del Atlántico norte y del Atlántico sur, y que este fenómeno forma parte de un ciclo natural. En él defienden que la desaceleración es causada principalmente por el calor transportado a las capas más profundas en el Atlántico y de los mares del Sur, iniciado por una anomalía de salinidad recurrente en el Atlántico Norte subpolar. Los últimos períodos de enfriamiento asociados con este mecanismo duraron de 20 a 35 años.

El calentamiento subsuperficial en el océano explica por qué las temperaturas del aire medias mundiales se mantienen estancadas desde 1999, a pesar de que los gases de efecto invernadero han aumentado.

Los resultados muestran que una corriente de movimiento lento en el Atlántico, que transporta calor entre los dos polos, se aceleró a principios de este siglo para hundir el calor hacia casi 1.500 metros de profundidad. Utilizaron observaciones recientes de temperaturas de aguas profundas de boyas Argo, que muestran el estado del agua a 2.000 metros de profundidad. Estos datos presentan un aumento de la cantidad calor que se hundía en el océano hacia el año 1999, cuando se detuvo el rápido calentamiento del siglo XX.

Hay ciclos recurrentes que son impulsados por la salinidad que pueden almacenar calor en la profundidad del Atlántico y los océanos del Sur. Después de 30 años de rápido calentamiento, ahora parece que ha llegado el momento de la fase de enfriamiento. Se puede decir que aproximadamente la mitad del rápido calentamiento en las últimas tres décadas del siglo XX se debió al calentamiento global y la otra mitad al ciclo natural del Océano Atlántico que transporta más calor cerca de la superficie.



(Arriba) las temperaturas medias de la superficie global, donde los puntos negros son promedios anuales. Dos períodos planos (hiato) están separados por el calentamiento rápido desde 1976 hasta 1999.
(Medio) Observaciones de contenido de calor, en comparación con el promedio, en el norte del Océano Atlántico.
(Abajo) La salinidad del agua de mar en la misma parte del Atlántico. La salinidad superior se ve que coincide con una mayor capacidad de almacenamiento de calor del océano.

 El ciclo se inicia cuando el agua más salada y más densa en la parte norte de la superficie del Atlántico, cerca de Islandia, hace que el agua se hunda, cambiando la velocidad de la enorme corriente del Océano Atlántico que hace circular el calor por todo el planeta.

Cuando hay agua más densa encima de agua más ligera, se sumerge muy rápidamente llevándose calor superficial hacia el fondo. Observaciones recientes en la superficie del Atlántico Norte muestran una salinidad récord, mientras que, al mismo tiempo, el agua más profunda en el Atlántico Norte presenta un aumento de la cantidad de calor.

Los autores desenterraron datos históricos para demostrar que el enfriamiento en las tres décadas entre 1945 a 1975, que hicieron a la gente preocuparse por un posible comienzo de una edad de hielo, coincidió con una fase de enfriamiento. Registros anteriores correspondientes al centro de Inglaterra muestran que hay un ciclo de 40 a 70 años que se remonta siglos atrás, y otros registros muestran que este ciclo ha existido durante miles de años.

Estos cambios de circulación en el Océano Atlántico han significado históricamente unos 30 años más cálidos seguidos por 30 años más fríos. Ahora, sin embargo, la tendencia se parece más a una escalera, probablemente debido al calentamiento global.

Las oscilaciones de temperatura tienen un interruptor natural, de forma que durante el periodo de calentamiento, las rápidas corrientes provocan que se desplace una mayor cantidad de agua de los trópicos hacia el Atlántico Norte, calentando a la vez la superficie y las aguas profundas. En la superficie este calentamiento derrite el hielo. Esto a la larga hace que el agua de la superficie sea menos densa y después de algunas décadas pone freno a la circulación, lo que desencadena una fase de enfriamiento de unos 30 años.

Esta explicación implica que la actual desaceleración del calentamiento global podría durar otra década o más, y que luego volverá un calentamiento rápido. Pero los autores hacen hincapié en que es difícil predecir exactamente lo que sucederá en el futuro próximo, ya que una masa de agua dulce procedente de la fusión del hielo, que se encuentra ahora asentada en el Océano Ártico, podría desbordar hacia el Atlántico Norte y romper el ciclo.

En resumen, si esta teoría está en lo cierto, podríamos pensar que el calentamiento global debido al aumento de los gases de efecto invernadero sería aproximadamente la mitad de lo que se ha observado durante el período 1975 – 1999.

jueves, 14 de agosto de 2014

Las emisiones de CO2 de 2013


Las emisiones de CO2 del año 2013 alcanzaron, según Statistical Review of World Energy 2014 de BP, la cantidad de 35.094,4 millones de toneladas, un aumento del 1,8 % con respecto al año anterior.

El principal emisor fue China, con 9.524,3 millones de toneladas, seguida de los Estados Unidos, con 5.931,4.


miércoles, 23 de julio de 2014

Vaivenes de la temperatura global


El gráfico muestra la temperatura global anual según los datos de la NOAA, desde el año 1880 hasta el año 2013. En él se intuyen períodos de aumento de la temperatura y períodos de estabilización o de disminución de la misma. Globalmente, la temperatura ha aumentado 0,07 ºC/década.


 Hemos dividido la misma curva en cinco períodos, cada uno de los cuales abarca unos 30 años, menos el último, que es más corto. En cada uno de estos períodos encontramos:


años
ΔºC/década
R2

1880-1912
33
-0,08
0,47
disminución
1913-1944
32
0,14
0,78
aumento
1945-1974
30
0,03
0,10
estabilización
1975-2005
31
0,19
0,81
aumento
2006-2013
8
0,03
0,03
estabilización


Vemos que, con una frecuencia de 30 años aproximadamente, las temperaturas globales, bien aumentan, bien se estabilizan o disminuyen.

Los aumentos de temperatura por década son superiores a las disminuciones.

El coeficiente de correlación de los dos últimos períodos de estabilización es muy bajo, singularmente el último, que se puede explicar por el pequeño número de años considerados. Hemos de tener en cuenta que el coeficiente R2 de una regresión lineal expresa el porcentaje de variación de la variable respuesta explicado por la recta de regresión, por lo que debemos considerar los períodos en los que las temperaturas se han estabilizado (1945-1974 y 2006-2013) como poco significativos, a pesar de que el primero de ellos tiene una duración de 30 años (pero con una gran variabilidad en las medias anuales).

No es de extrañar, por tanto, que estadísticamente el período de pausa actual en el aumento de las temperaturas globales, pueda, por ahora, ser considerado como una continuación del período 1975-2005. Aunque, de seguir la misma pauta que hasta ahora, con ciclos de 30 años, debería durar aproximadamente hasta el año 2035.

Todo esto, evidentemente, no explica porque la temperatura aumentó prácticamente lo mismo en el período 1913-1944, en el que la concentración de CO2 varió relativamente poco (aunque no se conozca con suficiente precisión) que en el período 1975-2005, donde pasó de 331 a 380 ppm.


viernes, 11 de julio de 2014

Cálculos renales y cambio climático


No es por alarmar a nadie, pero se acaba de publicar un estudio que afirma que el aumento de la temperatura puede provocar un aumento del número de pacientes con piedras en el riñón, titulado Daily Mean Temperature and Clinical Kidney Stone Presentation in Five U.S. Metropolitan Areas: A Time-Series Analysis. Este estudio se ha realizado sobre 60.433 pacientes de cinco ciudades norteamericanas cuyos climas son diferentes (Atlanta, Chicago, Dallas, Los Ángeles y Filadelfia) entre los años 2005 y 2011, bajo los auspicios de The Urologic Diseases in America Project y del National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases. Es decir, que parece una cosa seria.

Cuando las temperaturas medias diurnas aumentan por encima de los 10 ºC, en todas las ciudades estudiadas salvo en Los Ángeles aumentan los casos de pacientes con piedras en el riñón, con un máximo cuando estas temperaturas duran tres días. Por lo que concierne a la población más joven, el número de casos de pacientes con cálculos renales ha crecido espectacularmente en los últimos 25 años.


 Overall relative risk of kidney stone presentation cumulated over 30 day lag period associated with mean daily temperature (°C) relative to 10°C in Atlanta (A), Chicago (B), Dallas (C), Los Angeles (D), and Philadelphia (E) from 2005-2011. The estimated relative risk of kidney stone presentation associated with mean daily temperature cumulated over a 30 day lag period using distributed lag non-linear models are shown. Two spline knots were placed at equal intervals over the range of temperatures for each city. Locations of temperature knots were: Atlanta (6.7°C, 18.9°C), Chicago (-8.9°C, 6.1°C), Dallas (6.5°C, 21.4°C), Los Angeles (13.0°C, 20.6°C), Philadelphia (3.7°C, 18.4°C). Four spline knots were placed at equal intervals in the natural log scale of lags (2, 3, 5, and 10 days) to increase sensitivity for shorter lags. The solid line is the point estimate at each temperature and the surrounding grey area represents the 95% CI.

La explicación es que las altas temperaturas contribuyen a la deshidratación, con lo que aumenta la concentración de calcio y de otros minerales en la orina, lo que promueve la formación y el crecimiento de las piedras en el riñón.

El número de días cálidos durante el año tiene más importancia que la temperatura media. Por ejemplo, Atlanta y Los Ángeles tienen la misma temperatura media (17 ºC), pero Atlanta tiene más días calurosos que Los Ángeles, y el doble de problemas con piedras en el riñón.

El número de pacientes con cálculos renales ya ha ido en aumento durante los últimos 30 años, y podemos esperar que esta tendencia continúe, tanto en número como en áreas geográficas más amplias, ya que las temperaturas diarias aumentan”, concluyen los autores. “Como algunos expertos predicen que temperaturas extremas serán la norma dentro de 30 años, los niños se llevarán la peor parte del cambio climático”.

El equipo del estudio también encontró que las temperaturas exteriores muy bajas aumentan el riesgo de cálculos renales en tres ciudades: Atlanta, Chicago y Filadelfia. Los autores sugieren que el clima tan frío mantiene a la gente en el interior, donde las temperaturas son más elevadas. Los cambios en la dieta y la disminución de la actividad física pueden aumentar el riesgo de cálculos renales.

Parece ser, pues, que tanto si suben las temperaturas como predicen los que creen en el calentamiento global, como si bajan, como los que creen próxima una glaciación, estamos condenados a tener más piedras en el riñón, con lo que duelen.

domingo, 6 de julio de 2014

El retraso de la próxima glaciación debido a las emisiones de CO2


Hace unos años, el profesor Archer, da la Universidad de Chicago, publicó un interesante artículo sobre los efectos del aumento de la concentración de CO2 en la atmósfera sobre la próxima glaciación (A movable trigger: Fossil fuel CO2and the onset of the next Glaciation – 5 de mayo de 2005). En él se parte de la base de que el inicio da la formación de placas de hielo en los últimos 800.000 años parece regido por la insolación en verano a 65º N.

Con una concentración de 280 ppm de CO2, la formación de placas de hielo comienza a unos 15 W/m2 por debajo de la media. Sin embargo, la concentración de CO2 influye enormemente en la formación de placas de hielo, como se ve en la figura siguiente; partiendo de una base en la que por una concentración de 280 ppm, cuando la insolación es de 455 W/m2 empiezan a formarse capas de hielo, si la concentración de CO2 disminuye hasta las 200 ppm, una insolación de 462 W/m2 ya empieza a formar capas de hielo, y si la concentración aumenta hasta las 400 ppm, hace falta que la insolación disminuya hasta los 438 W/m2, por no hablar de una concentración de 570 ppm de CO2, a la que hace falta que la insolación veraniega de la zona 65º N disminuya hasta los 405 W/m2.


 Teniendo en cuenta que el CO2 emitido va a permanecer mucho tiempo en la atmósfera (un 7 % aproximadamente permanece al cabo de 100.000 años, y se va consumiendo mediante el ciclo de meteorización de los silicatos, que tiene una constante de tiempo de 400.000 años), podemos ver en la siguiente figura el retraso que tendrá la próxima glaciación en función de la cantidad de CO2 de los combustibles fósiles que se emitan a la atmósfera.


-         La próxima glaciación, en ausencia de emisiones de CO2, no debería empezar hasta dentro de unos 40.000 años, debido a que la insolación tardará más tiempo en disminuir que en anteriores períodos interglaciales, a causa de las particulares condiciones orbitales.
-         Con una emisión de 300 GT de carbono, prácticamente no hay variación en la duración del actual interglacial.
-         Con una emisión de 1.000 GT de carbono, la duración del actual interglacial sería de unos 120.000 años.
-         Si la emisión de carbono alcanza las 5.000 GT, el actual interglacial duraría por lo menos 500.000 años.

Las emisiones al día de hoy están ya algo por encima de las 300 GT de carbono, y actualmente son de unas 9 GT de carbono al año, a las que hay que añadir 200 GT de carbono debidas a la deforestación y cambios en la utilización del suelo.

Por tanto, la emisión de CO2 alterará el ritmo de las glaciaciones, lo que quizá no sea demasiado malo. Aunque no estaremos aquí para verlo.

lunes, 30 de junio de 2014

La extensión del hielo antártico


En mayo, la extensión del hielo marino de la Antártida ha batido un récord desde que se tienen medidas por satélite, alcanzando 12,03 millones de km2, el valor más elevado de los meses de mayo desde 1979. Es probable que en setiembre, que es cuando la extensión del hielo antártico llega a su máximo, se bata el récord del año pasado, que ya fue el mayor de la serie histórica.