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¿Por qué algunos gases son ‘de efecto invernadero’?

Seguramente has escuchado que:

Sin embargo, la concentración de metano se mide en ppb «partes por billón», mientras que el dióxido de carbono se mide en ppm «partes por millón», pues la concentración de este último es cientos de veces superior.

Habitualmente los «gases de efecto invernadero» envuelven el discurso en torno al cambio climático, pero sin entrar en qué tienen de especial estos gases para provocar el calentamiento.

Vamos a ver cómo los gases de efecto invernadero calientan el planeta, cuánto lo hacen, y por qué unos lo hacen más que otros.

¿Qué hace especial a un gas para captar calor o dejar de hacerlo?

Un vaso de agua es casi totalmente transparente a nuestra vista. Esto no es casualidad, nuestros ojos evolucionaron en el agua y sólo pudieron hacerlo captando el espectro de ondas que el agua dejaba pasar. Radiaciones con una longitud de onda más larga que el color rojo o más cortas que el violeta son absorbidas por el agua, así que de nada nos hubiese servido ser capaces de verlas en ese medio.

Igual que el agua, cada sustancia tiene su propio espectro de absorción, captan energía de determinadas frecuencias de la radiación, y son invisibles o dejan pasar al resto. Como una copa de cristal que se pone a vibrar si se somete a una nota musical concreta, con la que incluso puede llegar a romperse, pero que ni se inmutaría con un sonido más potente de una nota (frecuencia) diferente.

La radiación infrarroja de onda larga es la que emiten las superficies al calentarse, y, al igual que la luz, es una onda electromagnética (el sonido es una onda también, pero de presión).

En función de la temperatura de la superficie, la longitud de onda de la radiación emitida será diferente, con ondas más cortas (frecuencias más altas) cuanto mayor sea la temperatura y viceversa. Así es como detectan la fiebre los termómetros sin contacto o las cámaras de los aeropuertos.

Algunos gases, igual que la copa de cristal sometida al sonido, pueden vibrar y calentarse al absorber radiación infrarroja, pero sólo producirán efecto invernadero si su espectro de absorción coincide con la frecuencia («las notas») del calor de nuestro planeta.

Las frecuencias de la Tierra y de los gases

Nuestro planeta es calentado por la radiación solar con el espectro propio de nuestra estrella, principalmente en forma de luz. Parte de la radiación es frenada antes de llegar a la Tierra, por ejemplo, la capa de Ozono absorbe parte de la radiación ultravioleta en la estratosfera.

La radiación solar que llega calienta la superficie, y después ese calor es emitido en forma de radiación infrarroja de onda larga, una onda mucho más larga que la de la luz solar. De la misma forma que pasa con el ozono y los rayos UV del sol, también hay frecuencias de la radiación que emite nuestro planeta que son absorbidas antes de poder escapar al espacio.

Flujos de energía globales entre la atmósfera, la superficie terrestre y el espacio exterior. Las flechas amarillas representan la radiación solar de onda corta (luz, rayos UV, etc.), las flechas naranjas representan la radiación infrarroja de onda larga (Calor).
Figura 1. Flujos de energía globales entre la atmósfera, la superficie terrestre y el espacio exterior. Las flechas amarillas representan la radiación solar de onda corta (luz, rayos UV, etc.), las flechas naranjas representan la radiación infrarroja de onda larga (Calor). Su explicación se desarrolla más adelante.

Otro proceso por el cual la radiación solar no llega por completo a la superficie es la dispersión de Raileigh. Parte de la luz visible es atrapada y reemitida por las moléculas de la atmósfera, y las frecuencias altas, como el azul, son mucho más sensibles a este proceso. ¡Por eso el cielo es azul! En realidad, el azul del cielo es la parte azul de la luz solar que se queda «rebotando» por la atmósfera. También es el motivo de que los atardeceres sean rojos: cuando el sol está a baja altura, su luz debe atravesar mucha más atmósfera y las únicas frecuencias que consiguen sobrevivir hasta nuestros ojos son las bajas, los colores naranjas y rojos.

El vapor de agua (H2O), por ejemplo, tiene un espectro de absorción de calor muy amplio. De hecho es el principal agente del efecto invernadero en nuestro planeta, responsable de impedir que salgan al espacio unos 77 W(vatios)/m2. Algunas frecuencias del calor de la Tierra son totalmente absorbidas por este gas y hay otras frecuencias a las que deja escapar.

El CO2 tiene un espectro de absorción de calor mucho más estrecho, pero coincide con frecuencias que el agua dejaba pasar, y además sus frecuencias de absorción son las que con más intensidad emite nuestro planeta, así que tiene mucho calor disponible para absorber (ver gráfica 1). Por esta razón el dióxido de carbono tiene un papel tan importante en el efecto invernadero, impidiendo que escapen al espacio unos 39 W/m2 de calor.

Algunas frecuencias del calor de nuestro planeta no son absorbidas por ningún gas de la atmósfera y escapan directamente desde la superficie al espacio. Estas frecuencias son lo que llamamos Ventana atmosférica. Los gases de efecto invernadero son para este calor como el vidrio de una ventana para la luz: el calor los atraviesa.

La curva roja representa la radiación en forma de calor emitida por la superficie terrestre y el área en negro la que escapa de la atmósfera al espacio. El área encerrada entre estas dos curvas representa el calor que ha sido retenido por los diferentes gases de efecto invernadero en la atmósfera. El vapor de agua (H2O) absorbe mucha radiación en los laterales del espectro, el CO2 absorbe en unas frecuencias muy concretas en el centro de la curva y el metano (CH4) en una longitud de onda más corta. En la ventana atmosférica el calor no es absorbido por ningún gas y por lo tanto escapa casi por completo al espacio (poca diferencia entre el área negra y la curva roja). Imagen: Javier P. T. Datos de Zhong & Haigh (2013)
Gráfica 1: La curva roja representa la radiación en forma de calor emitida por la superficie terrestre, y el área en negro la que escapa de la atmósfera al espacio. El área encerrada entre estas dos curvas representa el calor que ha sido retenido por los diferentes gases de efecto invernadero en la atmósfera. El vapor de agua (H2O) absorbe mucha radiación en los laterales del espectro, el CO2 absorbe en unas frecuencias muy concretas en el centro de la curva, y el metano (CH4), en una longitud de onda más corta. En la ventana atmosférica el calor no es absorbido por ningún gas y por lo tanto escapa casi por completo al espacio (hay poca diferencia entre el área negra y la curva roja). Imagen: Javier P. T. Datos de Zhong & Haigh (2013)

Los primeros en llegar se reparten el pastel

Es la hora del temido metano (CH4) . Su espectro de absorción no está cerca de la emisión principal de nuestro planeta, sólo absorbe unos 2 W/m2 y la molécula en sí no tiene ninguna propiedad especial que la haga mucho más eficiente a la hora de absorber calor. Si el CO2 tiene unas condiciones tan óptimas para ser gas de efecto invernadero… ¿Cómo es posible que emitir metano provoque 30 veces más?

Una de las claves es que un gas de efecto invernadero no absorbe calor en una proporción lineal a su concentración. Es decir, aumentar al doble la concentración de un gas de efecto invernadero no va a causar el doble de efecto invernadero. De ser así estaríamos en un aprieto mucho mayor, ya que el CO2 captura una gran cantidad de calor y hemos aumentado su concentración en casi un 50%.

Así, las primeras moléculas del gas en entrar en la atmósfera ya absorben una gran cantidad de calor (ver gráfica 2). Este es el secreto del metano, que aún hay poco, y cada molécula que se añade tiene calor disponible en su frecuencia de absorción: no hay muchos comensales en su mesa y tendrá una buena ración de pastel. Mientras en la mesa del CO2, aunque hay mucho más pastel, ya hay muchos más comensales.

En otro momento de la Historia de la Tierra podría ser al revés: Si el metano tuviese una concentración mucho mayor y el CO2 mucho menor, añadir una molécula de CO2 contribuiría mucho más al efecto invernadero que una de metano. Es decir, que la importancia de la emisión de los diferentes gases de efecto invernadero es circunstancial.

Gráfica 2: Modelo de la cantidad de radiación absorbida por el CO2 atmosférico en función de su concentración en la atmósfera. Con bajas concentraciones ya se absorbe una gran cantidad de calor, y por cada pequeña cantidad de gas añadida, la contribución al efecto invernadero es muy grande. El metano se encuentra en esa fase de elevada pendiente de su curva. Modificado de Zhong & Haigh (2013)

Sabiendo esto, lo más peligroso para el cambio climático sería añadir gases nuevos que absorben en la ventana atmosférica: una mesa vacía, con el pastel sin tocar, y cada molécula que llegase podría comer calor hasta empacharse. En cambio, añadir un gas de efecto invernadero, pero que absorbe en una frecuencia en la que otros gases ya están absorbiendo casi toda la radiación disponible, no tendría un efecto significativo en el clima. La situación del CO2 es intermedia, sin contar con nuestra aportación ya absorbía una gran cantidad de calor, pero aún tiene mucho disponible.

La declaración de energía en el planeta: Nos sale a devolver

Al planeta llegan de media 341 W/m2 de radiación solar. Un 30% de esta es reflejada por nubes, hielo o desiertos, y devuelta al espacio sin ser absorbida (albedo), quedando un aporte de 239 W/m2 al sistema climático. La atmósfera absorbe parte de la radiación solar antes de que llegue al suelo, manteniendo el cielo azul o protegiéndonos de los rayos UVA. Al final, a la superficie llegan aproximadamente 161 W/m2 de radiación solar (ver figura abajo).

El calor contenido en la atmósfera y sus gases de efecto invernadero devuelven mucho calor al suelo, este se calienta y lo envía de nuevo a la atmósfera, de forma que la energía total que emite la superficie terrestre es 396 W/m2, mucha más de la que entra del sol al sistema climático. Esos 157 W/m2 extra permiten que la temperatura media de nuestro planeta sea de 15ºC en lugar de -18ºC, la que tendría si no existiesen los gases de efecto invernadero ni la atmósfera.

Flujos de energía globales entre la atmósfera, la superficie terrestre y el espacio exterior. Las flechas amarillas representan la radiación solar de onda corta (luz, rayos UV, etc.), las flechas naranjas representan la radiación infrarroja de onda larga (Calor). Otros colores indican otras transferencias de energía como el movimiento de masas de aire (negro), o el calor latente en forma de vapor (azul). Datos de Trenberth y Fasullo (2012). Cuando el el clima se está calentando la cantidad de calor saliente disminuye, ese calor se acumula en las capas bajas de la atmósfera mientras las capas altas se enfrían.
Figura 1 (bis). Flujos de energía globales entre la atmósfera, la superficie terrestre y el espacio exterior. Las flechas amarillas representan la radiación solar de onda corta (luz, rayos UV, etc.), las flechas naranjas representan la radiación infrarroja de onda larga (Calor). Otros colores indican otras transferencias de energía como el movimiento de masas de aire (negro), o el calor latente en forma de vapor (azul). Datos de Trenberth y Fasullo (2012). Cuando el el clima se está calentando la cantidad de calor saliente disminuye, ese calor se acumula en las capas bajas de la atmósfera mientras las capas altas se enfrían.

Según las estimaciones, el aumento en la concentración de gases de efecto invernadero está ampliando ese calor extra en casi 3 W/m2. Calor que está siendo absorbido principalmente por el CO2 y en menor medida por el metano y otros gases, cada uno en sus frecuencias concretas.

Otras actividades humanas, en cambio, están enfriando el planeta compensando más de 0,5 W/m2. Por ejemplo, el humo contribuye a enfriar el planeta (sí), ya que los aerosoles y cenizas ayudan a formar neblinas que impiden que la radiación solar llegue al suelo. También la deforestación (sí), pues las zonas deforestadas tienen mayor albedo. Esto deja el balance en aprox. + 2 W/m2.

Para ponerlo en contexto, en el último máximo glacial se estima un balance de -8 W/m2 con respecto al actual. Más de la mitad era debido a la mayor cantidad de hielo y el polvo atmosférico, que reflejaban la radiación solar entrante, y el resto debido a la menor concentración de gases de efecto invernadero. En este periodo la temperatura era nada menos que 8ºC inferior a la actual. Según la media de las estimaciones, la magnitud del balance de radiación que ya hemos cambiado es un 30% del que acabó con la última glaciación. Una cosa está clara: La cantidad de calor que se queda en nuestro planeta sigue aumentando de forma constante, y los efectos serán cada vez más notables.

La ubicación del final de las glaciaciones está controlada por factores astronómicos externos, conocidos como «Ciclos de Milankovitch«. Estos factores no alteran la cantidad total de radiación que llega al planeta, sólo cambian la distribución de la radiación entre ambos hemisferios y a lo largo del año. Esto da lugar a cambios en los balances de energía que hemos desarrollado en este artículo, modificando los valores de albedo o la concentración de gases de efecto invernadero, que son los que realmente controlan la mayoría de cambios climáticos del planeta cuando se retroalimentan entre sí.

Referencias

  • IPCC. (2021). Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Masson-Delmotte, V., P. Zhai, A. Pirani, S.L. Connors, C. Péan, S. Berger, N. Caud, Y. Chen, L. Goldfarb, M.I. Gomis, M. Huang, K. Leitzell, E. Lonnoy, J.B.R. Matthews, T.K. Maycock, T. Waterfield, O. Yelekçi, R. Yu, and B. Zhou (eds.)]. Cambridge University Press. In Press.
  • L. C. Skinner, E. Bard, (2022). Radiocarbon as a Dating Tool and Tracer in Paleoceanography, Reviews of Geophysics, 60, 1,  https://doi.org/10.1029/2020RG000720
  • Maslin, M. (2014). Climate change: a very short introduction. OUP Oxford.
  • Osman, M.B., Tierney, J.E., Zhu, J. et al. (2021). Globally resolved surface temperatures since the Last Glacial Maximum. Nature 599, 239–244 https://doi.org/10.1038/s41586-021-03984-4
  • Trenberth, K.E.; Fasullo, J.T. (2012). Tracking Earth’s Energy: From El Niño to Global Warming. , 33(3-4), 413–426. https://doi.org/10.1007/s10712-011-9150-2  
  • Zhong, W., & Haigh, J. D. (2013). The greenhouse effect and carbon dioxide. Weather68(4), 100-105.
  • Imagen destacada: Embalse de Almendra (Salamanca). Por Javier Pérez Tarruella.

#Geopostales | Parque Nacional de los Glaciares (Montana, USA)

Característico valle en U en el Glacier National Park, Montana, USA.

¡Hola, amantes de la geología!

He llegado al Parque Nacional de los Glaciares, en el estado de Montana, cerca de Canadá.

Durante la última glaciación una masa de hielo de más de 3 kilómetros de espesor cubría toda esta región, erosionando el lecho rocoso hasta crear valles con forma de U o artesa, como el de esta foto.

La gran masa de hielo desapareció hace unos 11.000 años, pero entre los años 1550 y 1850 el hemisferio norte experimentó un enfriamiento (conocido como Pequeña Edad de Hielo) y los glaciares de montaña ganaron terreno.

En 1910, cuando se creó el Parque, había más de 150 glaciares. Sin embargo, el aumento de la temperatura desde entonces ha hecho que experimenten un fuerte retroceso y para el año 2030 podría no quedar ninguno 😔

Iván Pérez López es fotógrafo y viajero y actualmente se encuentra embarcado en un viaje alrededor del mundo en furgoneta. Síguele la pista en: iplfoto.comInstagram y Facebook.

Así conocemos el clima del pasado

Sabemos que el clima de la Tierra ha cambiado constantemente. En el Mesozoico (la era de los dinosaurios, hace entre 252 y 66 millones de años) apenas había hielo en los polos. Aragón o Castilla y León tenían playa, en una península ibérica que no era tal sino una isla tropical. Hace solo unos miles de años, ya con nuestra especie extendida por todos los continentes, el planeta se encontraba en una intensa glaciación.

Saber si algún momento del pasado ha sido más frío más que en la actualidad es relativamente sencillo: los glaciares esculpen valles en forma de U y dejan en ellos unos depósitos sedimentarios característicos, o pulen la roca (rocas aborregadas) y dejan arañazos en ella (estrías glaciares). A día de hoy encontramos muchos de estos valles y morfologías sin hielo. Podemos deducir entonces, que si en el pasado había más hielo en ese lugar, es probable que las temperaturas fuesen más bajas.

Vista del valle en U desde la laguna glacial de El Duque, cerca de El Barco de Ávila, provincia de Ávila (España). Imagen de Gabriel Castilla.

Pero… ¿Cómo saber cuáles eran las temperaturas o qué cantidad total de hielo había en el planeta? ¿Cómo podemos conocer el clima de hace millones de años?

De esto se encarga la ciencia de la Paleoclimatología, que utiliza indicadores o «Datos Proxy« que pueden ser de lo más variados. Y en esta entrada veremos un par de ejemplos: isótopos y foraminíferos.

Un dato «Proxy» es un dato indirecto. Como no es posible medir directamente la temperatura o la precipitación del pasado, se utilizan registros de otras variables a partir de las cuales se pueden deducir las primeras, igual que en el ejemplo de los glaciares. La interpretación de estos datos «Proxy» está basada siempre en principios físicos, químicos o biológicos.

El registro paleoclimático más completo que existe abarca los últimos 65 Millones de años, y utiliza como Proxy los isótopos de Oxígeno (Zachos et al., 2001).

1. Los isótopos de Oxígeno y el hielo

La mayoría de átomos de oxígeno están formados por 8 protones y 8 neutrones en su núcleo, lo que conocemos como el isótopo «Oxígeno 16». Sin embargo, existe una pequeña proporción de estos átomos que tiene 8 protones y 10 neutrones: el isótopo «Oxigeno 18».

Dos isótopos de un mismo elemento, en este caso Oxígeno 16 y 18 tienen idénticas propiedades químicas al tener el mismo número de protones y electrones. Pero su diferente masa les hace tener comportamientos diferentes frente a procesos como la evaporación o la condensación.

Así, existen moléculas de agua (H2O) con Oxígeno 16 y otras con Oxígeno 18, y la proporción entre ellas nos permite deducir cambios climáticos gracias a una serie de procesos que denominamos «fraccionamiento isotópico»:

  • Las moléculas con O-16 se evaporarán con mayor facilidad por su menor masa. Así, las nubes tienen más O-16 que el agua del océano que las formó. Y el océano se verá enriquecido en O-18 por la pérdida de O-16.
  • Las moléculas de agua con O-18 se condensan con mayor facilidad (tienen mayor masa), por lo que el agua de lluvia tiene más O-18 que la nube que la formó.
  • Las nubes van perdiendo agua al enfriarse hacia los polos, por formación de lluvia y por la disminución de la evaporación en estas zonas. Por ello, cuanto más cerca de los polos nos encontremos y cuanto menor sea la temperatura, menor será la cantidad de O-18 en las precipitaciones.
  • La nieve que cae sobre los polos y forma el hielo del casquete glaciar tiene mucho O-16, pero esta señal isotópica cambia con los cambios en la temperatura a lo largo del tiempo en la zona. Por esto la señal isotópica de los hielos de Groenlandia o la Antártida nos permite reconstruir temperaturas para los últimos cientos de miles de años.
Fraccionamiento de los isótopos de oxígeno en el planeta. Distintos procesos hacen que cambie la proporción de átomos de Oxígeno-18/Oxígeno-16. Gracias a los registros marinos de conchas de microorganismos como los foraminíferos, y a los registros del hielo de los casquetes polares, podemos conocer estos cambios isotópicos que reflejan el clima del pasado. Gráfico: Javier Pérez Tarruella.

Como el hielo de los casquetes polares y glaciares acumula isótopos ligeros O-16 y el océano se enriquece en isótopos pesados O-18 durante las glaciaciones, los sedimentos de fondos oceánicos nos permiten conocer en qué momentos ha habido más o menos hielo en el planeta.

2. Foraminíferos, pequeños historiadores del clima

Los minerales que componen las partes duras de los organismos (especialmente conchas de organismos acuáticos) contienen oxígeno, y su proporción O-18/O-16 nos puede aproximar a la temperatura a la que se formaron. Cuando la temperatura es baja, las conchas asimilan más O-18 y viceversa.

Algunos de los organismos con concha más abundantes del planeta son los foraminíferos (imagen de portada). Son unicelulares y pertenecen al reino Protista. Muchos tienen aspecto de palomitas de maíz, miden menos de 1mm y fosilizan con facilidad, por lo que podemos encontrarlos en casi cualquier roca sedimentaria de origen marino.

Imagen SEM de muestras de diversos foraminíferos planctónicos. Tomado de Pados, T. (2014). Recent planktic foraminifera in the Fram Strait : ecology and biogeochemistry. (Autoría: Paul Pearson, Cardiff University).

El indicador que se utiliza para conocer los cambios de temperatura GLOBALES del pasado es la señal isotópica de la concha de foraminíferos que habitan en los sedimentos de los fondos profundos de los océanos (organismos bentónicos), pues la temperatura de las aguas profundas cambia muy lentamente y es un buen reflejo del clima global.

Otros foraminíferos, los planctónicos, viven en las aguas superficiales. Las especies de este grupo llevan sin cambios desde hace unos 500.000 años, así que podemos estudiar en qué condiciones de temperatura vive cada especie actualmente y qué agrupaciones de especies hay a diferentes temperaturas.

De esta forma, conociendo las diferentes especies que se encuentran en un sedimento antiguo y sus proporciones (cuáles son más abundantes), podemos conocer la temperatura del agua superficial en el momento en que vivieron gracias a los datos del mundo actual. Esto es un buen ejemplo de la aplicación del Actualismo.

Sabías que… Para conseguir los preciados foraminíferos se utilizan grandes buques científicos especiales, equipados con una torre de perforación muy similar a la que se emplea en el mundo del petróleo. Así se obtienen sondeos del fondo marino donde se han ido enterrando los foraminíferos bentónicos que allí vivían. Los planctónicos que vivían en el agua superficial cayeron y se depositaron una vez muertos. Cuanto mayor haya sido esta acumulación y durante más tiempo se haya producido de forma continua, mejor será el registro climático que se podrá obtener.

Otros indicadores Proxy

Aunque sólo hemos hablado de hielo y organismos marinos, el clima del pasado se puede conocer a través de muchos otros indicadores Proxy: depósitos en lagos, espeleotemas en cuevas, estudios de pólenes en sedimentos, depósitos de turberas, estudios geoquímicos e isotópicos en dientes de mamíferos o incluso a través de los anillos de los árboles (Dendrocronología).

Referencias

Younger Dryas: cambios climáticos que condicionaron el paisaje abulense y la vida humana

Autor (texto y gráficos) – Javier Pérez Tarruella

Hace 18.000 años nuestro planeta se encontraba inmerso en el último máximo glacial. La nieve caída sobre los continentes no llegaba a fundirse en verano, formándose grandes acumulaciones de hielo. Y como el agua de precipitación no retornaba al océano el nivel del mar descendió hasta 125 metros por debajo del actual.

18.000 años es un parpadeo en términos geológicos. Y es que el periodo en el que le ha tocado vivir a nuestra especie (el Cuaternario) se caracteriza por un clima que cambia rápidamente (fig. 1).

Figura 1. Variación climática en los últimos 500.000 años. A grandes rasgos se diferencian 5 glaciaciones y 5 periodos interglaciales, en el último de los cuales nos encontramos ahora. En este artículo nos centraremos en la transición de la última glaciación al presente Interglacial (la ¨Última Terminación»). Datos de Lisiecki & Raymo (2005).

Estos cambios climáticos, que a grandes rasgos dan lugar a una glaciación y un periodo interglacial cada 100.000 años aproximadamente, son debidos a:

Estos factores astronómicos siempre han existido, pero el hecho de que hayamos llegado a tener casquetes de hielo en ambos polos (algo rarísimo en la Historia de la Tierra) ha hecho mucho más vulnerable y cambiante al sistema climático.

El enfriamiento súbito del Younger Dryas

Estos cambios no siempre son graduales. Si estudiamos en detalle el final de la última glaciación vemos que, cuando parecía que se retiraba definitivamente, dio un último coletazo hace unos 12.800 años con el llamado Younger Dryas (también conocido como Dryas Reciente o Joven Dryas).

Este enfriamiento súbito del clima fue el responsable de la aparición del mar de dunas de La Moraña, y es que la precipitación en Ávila disminuyó, al reducirse la evaporación del Atlántico Norte por las bajas temperaturas.

Para saber más sobre el mar de dunas de La Moraña.

La hipótesis más aceptada durante mucho tiempo sobre el origen de este cambio climático fue la del vaciado del Lago Agassiz. Este lago se formó por el deshielo del casquete glaciar de Norteamérica, cerca de los Grandes Lagos, alcanzando un tamaño similar al de la Península Ibérica (figura 2). En un determinado momento este lago vertió sus aguas al Atlántico, deteniendo las corrientes oceánicas y enfriando especialmente el Atlántico Norte.

Figura 2. El Lago Agassiz y las posibles vías de vertido de sus aguas al océano.

¿Sabías que…? La película Ice Age 2 está basada en la hipótesis del Lago Agassiz. Los protagonistas viven junto a una presa de hielo que retiene el agua del deshielo acumulada en el Lago Agassiz y deben escapar antes de que se rompa y el lago se vacíe de golpe, es decir: ¡antes de que comience el Younger Dryas!

El final del Younger Dryas y el inicio de la agricultura

Como se observa en la figura 3, a pesar de que los factores astronómicos aumentaban la insolación de verano sobre el hemisferio norte, la temperatura disminuyó, y con ella la precipitación.

Sin embargo, más destacable que el enfriamiento del Younger Dyas fue su final. Y es que ese calentamiento y deshielo que se habían visto frustrados remontaron rápidamente, con una subida del nivel del mar de más de 40 mm/año durante unos siglos y un calentamiento de más de 7ºC en Groenlandia para ese periodo.

Figura 3. Gráfica que muestra 5.000 años de evolución climática, incluyendo el Younger Dryas. La temperatura y la precipitación en el Atlántico Norte disminuyeron en este periodo, a pesar del aumento de la insolación. El enfriamiento finalizó de golpe, provocando la fusión masiva de glaciares y un aumento brusco del nivel del mar.

Los registros arqueológicos muestran que el inicio de la agricultura y las civilizaciones complejas (el Neolítico) coincide con el final del Younger Dryas, el calentamiento que dio paso al presente Interglacial. Ahora, gracias a unos sondeos en el Mar Muerto, en el entorno de Mesopotamia o “Cuna de la Civilización” sabemos que esta coincidencia es exacta. Estos sondeos indican que el espesor de las capas de sedimento en la cuenca del Mar Muerto se incrementa a partir del fin del Younger Dryas. La incipiente actividad agrícola y el pastoreo provocarían un aumento de la erosión y por tanto el incremento de la sedimentación observado en la zona.

Por una parte, parece que un cambio ambiental tan brusco obligó a modificar el modo en que obteníamos el alimento; y por otra parte, la relativa estabilidad climática del presente periodo Interglacial (Holoceno) nos permitió perfeccionar la técnica hasta llegar a los tractores que hoy aran La Moraña.

Quizá sin el Younger Dryas no habría surgido este nuevo paradigma de vida de nuestra especie, o quizá hubiese aparecido 2.000 años antes. En cualquier caso, fue un evento que nos invita a preguntarnos cuánto han condicionado los cambios climáticos la historia de la Humanidad.

¿Sabías que…? Otra de las hipótesis utilizadas para explicar el cambio climático del Younger Dryas es el impacto de un meteorito en Groenlandia. Esta hipótesis se lanzó en 2007 y en 2018 se descubrió bajo el casquete glaciar de Groenlandia un enorme cráter de impacto de 30 km de diámetro. Los cálculos sugieren que un meteorito de 1 km impactó contra la Tierra hace entre 10.000 y 2 millones de años, de momento es el único sospechoso que tenemos como culpable cósmico del Younger Dryas. Además, se han encontrado evidencias de impacto en más de 60 yacimientos de todo el planeta. Sin embargo, estos cambios tan abruptos son habituales en el transcurso de los periodos glaciales, y en su mayoría son explicados por la propia dinámica del sistema climático sometido a la vulnerabilidad de los glaciares y del hielo de la banquisa.

Referencias

Un mar de dunas en La Moraña

Autor (texto, gráficos e imágenes) – Gabriel Castilla Cañamero

En aquellas regiones del planeta donde el ambiente es tan seco que la vegetación apenas puede subsistir, los suelos quedan desprotegidos y expuestos a la acción del viento. El viento actúa arrancando del suelo materiales sueltos, principalmente arena y limo, que pueden viajar largas distancias. Cuando el viento se frena, bien porque disminuye su intensidad o bien porque se topa con un obstáculo, entonces se forma una duna. Una duna es, en definitiva, un montículo de arena que es transportado por el viento.

Figura 1. Esquema de una duna.

Aunque solemos asociar las dunas con lugares cálidos como el desierto del Sahara, lo cierto es que también son frecuentes, aunque menos conocidas, las dunas en desiertos fríos como el Gobi o la Antártida. De hecho las dunas son tan frecuentes en ambientes fríos que se han identificado hasta en las llanuras heladas de Marte y Plutón.

Tipos de dunas

El tamaño y la forma de una duna dependen de la dirección y velocidad del viento, la disponibilidad de arena y la cantidad de vegetación presente. En base a estos factores podemos clasificar las dunas en cuatro tipos:

  1. Las de tipo barján tienen forma de media luna y sus cuernos apuntan en dirección al viento.
  2. Las de tipo seif presentan crestas rectas que se disponen longitudinalmente siguiendo la dirección del viento dominante.
  3. Las de tipo transversal son montículos alargados con crestas onduladas perpendiculares a la dirección del viento.
  4. Y por último las de tipo parabólico, que tienen forma de U con sus brazos apuntando en sentido opuesto al viento.
Figura 2. Principales tipos de dunas.

Dunas parabólicas de La Moraña

Las dunas parabólicas son frecuentes allí donde el terreno está parcialmente cubierto por vegetación que fija la arena de los brazos dejando que la parte central avance, siendo propias de zonas áridas frías en las que existe una cubierta vegetal. Este tipo de dunas son las que encontramos bajo los pinares de La Moraña abulense.

Como el viento es un fluido (similar a un río pero de aire) selecciona las partículas que puede mover según su tamaño y peso. Los granos de arena son arrancados del sustrato y desplazados a saltos (se dice que se desplaza por saltación) cerca del suelo, mientras que las partículas más livianas pueden ser elevadas varios metros formando nubes de polvo. El proceso por el cual el sustrato va perdiendo su material más fino y dejando al descubierto los fragmentos rocosos de mayor tamaño se conoce como deflacción.

Figura 3. Superficie erosionada por deflacción (izquierda) y canto pulido por abrasión (derecha) cerca de El Oso.

El resultado es un pavimento de rocas pulidas por la abrasión que ejerce el continuo piqueteo de los granos de arena que impactan sobre ellas. En aquellos lugares donde la deflacción es especialmente fuerte (normalmente en la cara de barlovento de las dunas parabólicas) se pueden formar depresiones que ocasionalmente pueden contener agua.

Bajo los pinares que conforman el paisaje de La Moraña abulense encontramos los restos de lo que en su día fue un extenso mar de arena cuyos restos aún se extienden por las provincias de Valladolid y Segovia. En esta comarca encontramos dunas parabólicas que se formaron por vientos provenientes del Oeste, así como dunas parabólicas semicirculares abiertas que tienen su origen en vientos procedentes del Suroeste. Allí donde la deflacción fue más intensa aún se aprecian depresiones con forma de artesa que ocasionalmente pueden retener una lámina de agua de poca profundidad (la laguna de El Ejido, en el término municipal de Riocabado, es un claro ejemplo – Figura 4).

Figura 4. Campo de dunas parabólicas al Norte de El Oso.

Cuándo se formaron las dunas

Las dataciones mediante termoluminiscencia (TL) señalan que este mar de arena se formó hace unos 11.600 años, coincidiendo con el evento de enfriamiento climático global conocido como Joven Dryas, también conocido como Dryas Reciente o Younger Dryas en inglés.

¿Sabías que…? Este nombre hace referencia a la planta de flor Dryas octopetala que en la actualidad crece en la rocalla de zonas árticas pero que en aquella época se podía encontrar en la fría y extensa tundra que cubrió toda Europa durante la última glaciación.

¿Qué desencadenó el cambio climático que hace 11.600 años transformó La Moraña en un mar de dunas? ¿Cómo era aquel paisaje y qué animales y plantas lo habitaban? Estas son algunas de las preguntas que intentaremos responder en el próximo #Geolodía19.

Referencias