" No heredamos la Tierra de nuestros padres, sino que la hemos pedido prestada a nuestros hijos"

Chief Seattle (1788-1866)

sábado, 1 de mayo de 2010

Cambios climáticos bruscos: Extinciones 1ª Parte

Dublin 30 de Abril 2010

Climatólogos y expertos paleoclimáticos saben que la clave para discernir la evolución del clima en el futuro hemos buscarla en el pasado. Un modelo climático se considera aceptable, si es capaz de reproducir los eventos en el pasado. Tanto más bueno cuanto mejor reproduzca los cambios climáticos extremos. Una vez conseguido esto, estamos en condiciones de usar este modelo para realizar proyecciones futuras
Es necesario pues hurgar en el pasado geológico-climático de la Tierra y analizar los procesos, factores y acontecimientos climáticos para así poder interpretar los cambios que estamos actualmente experimentando y/o hacer predicciones a largo plazo.


Fuente: http://thedragonstales.blogspot.com/

…Todo comenzó cuando los científicos Mary Dawson y Robert West hallaron los fósiles de un caimán de considerable tamaño en la isla ártica de Ellesmere (Canadá), datados hace 55 millones de años (Principios del Eoceno). Actualmente este reptil reside en latitudes más cálidas junto con otras especies subtropicales. Entonces ¿cómo llegaron estos fósiles hasta allí?. El movimiento tectónico de placas quedaba descartado ya que en aquella época esta parte de Canadá se encontraba prácticamente en su actual posición. ¿Quizás la inclinación del eje de la Tierra era diferente en aquella época y las diferencias estacionales más acusadas? Los anillos de árboles fósiles evidencian lo contrario. Y eso no es todo, docenas de otros mamíferos que vivieron en Norte América también desaparecieron en esta Era, en el límite Eoceno-Paleoceno (Lynas, 2007).
La única explicación plausible es que estos mamíferos emigrasen desde Asia hacia el Ártico que debía de tener un clima bastante más cálido que actualmente. Entonces cómo es posible que esta zona gozase de un clima tan benigno, ideal para la supervivencia de estos reptiles cuando se trata de una zona sometida durante la mayor parte del año a la más profunda oscuridad ártica?
También se detectaron anomalías en el mar. En 1991 los geólogos James Kennett y Lowel Scott concluyeron que la capa de lodo arcilloso de 10 cm superpuesta a un sustrato calcáreo dentro de un sondeo realizado en el mar del Weddell (Antártida) y datada hacia el límite del Eoceno-Paleoceno, representaba el deposito en el fondo submarino de la mayor parte de los organismos vivos que perecieron por aquel entonces. Es decir, hace 55 millones de años (ma) ocurrió una de las mayores extinciones que el ambiente marino ha conocido.
El origen de semejante cataclismo parece residir en cambios climáticos que no solo afectaron a las regiones Árticas sino a la también a la Antártida. Un rápido calentamiento de las aguas antárticas desencadenó procesos de anoxia privando así de oxigeno a organismos que dependían de él. Nos encontramos pues ante un fenómeno a escala global, pero ¿cual fué la causa?.
Sabemos que el final del reinado de los dinosaurios que dominaron la Tierra por más de 165 millones de años provocando su extinción a principios del limite Cretácico-Terciario, fué causada por el impacto de un asteroide de considerable tamaño. No existen evidencias de ningún impacto o supervolcán hace 55 ma.




Figure 2 http://www.lachlanhunter.deadsetfreestuff.com

La historia de la Tierra (Figura 2 y 3) durante los últimos 65 ma (Cenozoic) se caracterizó por altas concentraciones de gases de efecto invernadero, temperaturas mucho mas cálidas que ahora y prácticamente por la escasez o ausencia de hielo, ni si quiera en zonas polares. Por aquel entonces se produjo un rápido aumento (en menos de 10,000 años) de temperatura en unos 7 grados centígrados. Este hecho coincide con excursiones isotópicas negativas detectadas tanto en sedimentos marinos como en terrestres en todo en todo el globo, lo que conecta a este fenómeno con el incremento de adiciones de carbón (isotópicamente) empobrecido. Para que nos entendamos, esto significa que grandes cantidades de C12 enriquecido fué vertido a los océanos y a la atmósfera (Kennett & Stott 1991; Schmitz & Pujalte, 2003). Se liberaron más de 2,000 Gigatones de carbón en forma de CO2. Para mas información sobre la concentración isotópica durante esta época consultar Zachos et al., (2008).
Este acontecimiento es lo que se denomina como el máximo termal del Paleoceno-Eoceno (PETM). La comunidad científica considera este acontecimiento como un posible análogo geológico del presente clima terrestre, considerando la tendencia ascendente de aumento de carbón atmosférico (Dickens, 1999).
Durante los últimos 35 ma (Figura 3) la temperatura global fué más templada debido al efecto refrigerador originado por los aerosoles naturales emitidos por erupciones volcánicas y por procesos de meteorización química de rocas siliciclásticas, permitiendo incluso la aparición de hielo en las regiones polares. Estos procesos de meteorización mantienen un balance global de concentración de carbono de manera que si las temperaturas o la precipitación aumentan, la meteorización química de las rocas expuestas también se acentúa, ocasionando que una mayor cantidad de CO2 quede almacenado en las rocas.
El origen de este carbón durante los máximos térmicos del Cenozoico es todavía incierto. Pudo provenir de los sedimentos corticales presionados por un volcanismo intrusito que originó emisiones de metano y CO2.
Geral Dickens, paleoceonógrafo por la Universidad de Michigan y actualmente jefe ejecutivo de la Asociación Americana de Geofísica, se percató de la existencia de ciertas sustancias llamadas hidratos de metano cuando realizaba su labor como científico asociado durante una campaña de exploración geofísica petrolífera y uno de los tubos de sondeo explotó al interceptar una bolsa de hidratos de metano.
Estos depósitos de metano se forman debido a las altas presiones y a la mezcla de H2O y metano, y permanecen enterrados en el subsuelo marino a muy bajas temperaturas




Figure 3: Evolución de los niveles atmosféricos de CO2 y temperatura y concentraciones isotópicas de oxigeno 18 en macroorganismos fósiles marinos durante los últimos 65 ma (Zachos et al., 2001).

El metano es un gas invernadero más potente y duradero que el dióxido de carbono. Dickens sostiene que la fuente extra de carbono que buscamos surgió hace 55 ma cuando se produjo la fusión y escape de enormes cantidades hidratos de metano de los fondos submarinos a la atmósfera (Dickens et al., 1995, 1997). Esto calentó los océanos que a su vez liberaron más metano, en una cadena de feedback positivos. Una de las evidencias de este evento descansa enterrado en el subsuelo de las costas de florida a 512 m de profundidad. Se trata de avalanchas submarinas producidas por escapes de hidratos de metano hace 55 ma (Katz et al., 1999).
En el Atlántico Norte intrusiones volcánicas de materiales del manto en rocas carbonatadas en el limite Paleoceno-Eoceno en las costas de Noruega (Svensen, H. et al.,2004; Dickens, 2004), Siberia (Svensen, H. et al.,2004) y Atlántico Sur (Zachos et al., 2005) fueron datados por la misma época. Asociados a estas avalanchas se produjeron tsunamis, algunos detectados en las costas de Escocia y Reino Unido.

Sea cual fuere el origen de este acontecimiento climático, está claro que se extendió a todo el globo: palmerales crecieron en Inglaterra, bosques de meta sequoias en el ártico. En la España árida olas de calor dañaron la vegetación y devastadoras tormentas erosionaron el terreno semidesértico castigado por fuertes inundaciones que arrasaron con todo a su paso. Grandes cantidades de carbono se disolvieron en el océano que se volvió más ácido y deficitario en oxígeno. A tan solo 200 km del Polo Norte la temperatura era de 20 grados. El hielo en el Artico brillaba por su ausencia y lo seguiriá haciendo durante los próximos 15 millones de años. El sistema de global corrientes también sufrió alteraciones.
La concentración de dióxido de carbono en la atmósfera era de 1,000 partes por millón (actualmente es de 385 pm). Aunque todo este carbono no explica el increíble aumento de temperatura durante el PETM. Es decir los modelos climáticos no pueden reproducir totalmente las observaciones de nuestro pasado geológico en ese momento, lo que implica que la relación temperatura –CO2 es errónea (Zeebe et al., 2009). Dickens y sus colegas Richard Zeebe (Universidad de Hawai) y James Zachos (Universidad de California-Santa Cruz) aseguran que el aumento de carbono en al atmósfera durante de PETM es del 70% y los modelos climáticos solo son capaces de justificar la mitad del calentamiento. Obviamente están pasando algo por alto que debería se ser incluído en el modelo: feebacks. Puede que estos modelos utilicen una sensibilidad climática errónea (Sensibilidad climática representa el aumento de temperatura global cuando se duplica la cantidad de CO2). La combustión de turba y escapes de carbón proveniente del suelo submarino superficial de la corteza continental pudieron haber contribuido como feedback positivo en los acontecimientos anteriormente mencionados.

De hecho existen evidencias de que la concentración de NO2 y CH4 bajo condiciones climáticas más calidas y húmedas se debería incrementar. Por lo tanto los feedback positivos asociados incrementarían la sensibilidad del clima a incrementos de CO2. Lo cual explicaría el inesperado calentamiento en las regiones polares a principio del Cenozoico (Zachos et al., 2009). Otras paleo-observaciones también han revelado que el ciclo hidrológico se modificó como respuesta a cambios substanciales en el CO2 atmosférico y temperatura.
Nunca los humanos, durante nuestra larga existencia en la Tierra, hemos experimentado niveles tan altos de dióxido de Carbono en la atmósfera. Si comparamos los ratios isotópicos con el Paleoceno-Eoceno, actualmente estamos a medio camino de alcanzar niveles semejantes a los que desencadenaron el calentamiento extremo que la Tierra experimentó durante PETM hace 55 ma. Lo más aterrante es que Tierra tampoco ha conocido incrementos tan rápidos en concentración de Carbono atmosférico desde que habitamos en ella (Wolff, EPICA project, 2008) como los actuales, quizás 30 veces mas rápido que durante el PETM.
A medida que el clima se calienta, los océanos también, con riesgo de emisiones de metano. Esto unido a la fusión del permafrost en altitudes altas puede acelerar la liberación de grandes cantidades de metano a la atmósfera que acabarán originando una reacción en cadena peligrosa de feedbacks positivos.

Si hay un lugar que merece nuestro seguimiento es el Ártico. El Ártico es una región que se encuentra cubierta permanente por hielo en su mayor parte, aunque esta situación va a cambiar en el futuro ya que sabemos que debido a su posición relativa con respecto al sol, el calentamiento se acelerará en esta zona más que en otros lugares. Resulta escalofriante pensar que hace tan solo unos pocos años las predicciones para la retirada del hielo en el Artico durante el verano se hayan adelantado de finales de siglo a posiblemente 2015-2020.
No sabemos con certeza en cuanto tiempo se produjo este cambio abrupto durante el PETM. Pudo haberse producido en unos cuantos miles de años o quizás menos. Actualmente tenemos la certeza de que el grado de calentamiento se produce a velocidades que no tienen parangón en el pasado conocido así que el calentamiento de las aguas submarinas se podría acelerar considerablemente y liberar metano. Con el agravante de que ni si quiera sabemos cuantas reservas de metano yacen enterradas.
Hemos comentado algunas de las situaciones que podrían formar parte de nuestro futuro, no libres de incertidumbre. Estos pasados eventos climáticos invernadero solo proporcionan pequeñas atisbos de un posible futuro. ‘Hasta que los modelos climáticos sean capaces de reproducir las características extremas de estos cambios, como los patrones globales de deposición de carbono o el excesivo calentamiento polar, predicciones futuras a largo plazo más allá de este siglo en un futuro de elevadas concentración de gases de efecto invernadero, deben se ser analizadas con precaución’ (Zachos et al., 2008), que no sin preocupación. Ya que no debemos olvidarnos de que cada año grandes cantidades de gases de efecto invernadero son vertidas a la atmósfera a un ritmo ascendente, lo que esto implica físicamente hablando en térmicos de temperatura global es sin duda: calentamiento!, debido pura y simplemente a las leyes de la Física.


Silvia Caloca

References

Dickens, G. R., O'Neil, J. R., Rea, D. K. & Owen, R. M. 1995 Dissociation of oceanic methane hydrate as a cause of the carbon isotope excursion at the end of the Paleocene. Paleoceanography 10, 965−971 (1995) Article ISI .
Dickens, G. R., Castillo, M. M. & Walker, J. C. G.1997. A blast from the latest Paleocene: simulating first-order effects of massive dissociation of oceanic methane hydrate. Geology 25, 259−262 (1997).
Dickens, G R. 1999. ‘Blast in the past’. Nature, 401, 752-5.
Dickens, G R. 2004 .Hydrocarbon-driven warming. NATURE VOL 429 3 JUNE 2004.
Katz et al.,1999. The Source and Fate of Massive Carbon Input During the Latest Paleocene Thermal Maximum. Science 286, 1531 91999); DOI: 10.1126/SCIENCE. 286.5444. 1531Mark Lynas 2007. "Six Degrees: Our Future on a Hotter Planet". Fourth Estate March 2007 ISBN 000720904.
Kennett, J. P. & Stott, L. D.1991.Abrupt deep-sea warming, palaeoceanographic changes and benthic extinctions at the end of the Palaeocene. Nature 353, 225−229 (1991) Article ISI
Schmitz, B. & Pujalte, V. 2004 Sea-level, humidity, and land-erosion records across the initial Eocene thermal maximum from a continental-marine transect in northern Spain. Geology 31, 689−692 (2003)
Svensen, H. et al. 2004 Nature 429, 542−545 (2004).
Zachos, J.C.; Röhl, U.; Schellenberg, S.A.; Sluijs, A.; Hodell, D.A.; Kelly, D.C.; Thomas, E.; Nicolo, M.; Raffi, I.; Lourens, L.J.; et al. (2005). "Rapid Acidification of the Ocean During the Paleocene-Eocene Thermal Maximum" (PDF). Science 308 (5728): 1611–1615. doi:10.1126/science.1109004. PMID 15947184.
Zachos J.C, Dickens. G R., & .Zeebe R.E, 2008. An early Cenozoic perspective on greenhouse warming and carbon-cycle dynamics NATURE Vol 45117 January 2008doi:10.1038/nature06588.
Zeebe .R E., Zachos. J. C., Dickens. G.R., 2009 Carbon dioxide forcing alone insufficient to explain Palaeocene-Eocene Thermal Maximum warming. Nature Geoscience, 2009; DOI:10.1038/ngeo578.



3 comentarios:

  1. Silvia
    Podriais coentar algo de por qué la parte occidental de Europa está experimentando temperaturas tan bajas desde hace unos meses. y si tiene esto algo que ver con que la corriente del golfo se esta debilitando por el calentamiento global?
    gracias

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  2. Pues si pondré algo pronto porque desde luego temperaturas tan bajas en las Islas Británicas en esta época del año, 5-9 C durante el día y -1 durante la noche no son muy normales.
    El causante: un anticiclón anclado en esta zona que trae aire del Norte y Este (junto con las cenizas del volcán Eyjafjallajokull) y bloquea la entrada de los frentes del Oeste y Sur, lo que tambien conlleva lluvias en el sur de España.
    Desde luego la corriente del Golfo que nos trae calor desde el ecuador (así tenemos un clima mas calido que Canadá) se esta debilitando considerablemente..y puede ser el causante de este desajuste.
    En fin ya pondré algo pronto
    Saludos
    Silvia Caloca

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  3. vale, muchas gracias
    Lorena

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