Las glaciaciones del Cuaternario

Las glaciaciones son fenómenos poco habituales en los que las temperaturas del planeta experimentan bruscas bajadas que permiten que la Criosfera, la capa terrestre formada por todo el hielo que tenemos en el planeta, crezca y se desarrollen mantos de hielo que se extienden más allá del círculo polar, por áreas normalmente libres de hielo (ver El deshielo de los glaciares). Como ya sabemos, esto es lo que ocurría cuando nuestros antepasados habitaban el planeta y compartían las tierras de Europa con los neandertales, cazando mamuts y otras especies de la llamada megafauna del Pleistoceno. Pero hace 10 000 años esta situación cambió de pronto, los hielos retrocedieron y muchas de las especies adaptadas al frío desaparecieron para no volver jamás. En esta entrada vamos a ver cómo se inicia una glaciación y cómo llega a su fin, pero también veremos que la última glaciación no es la única que ha habido en el planeta, ya que estos fenómenos son recurrentes y se repiten cíclicamente cada cierto tiempo.

La historia del Cuaternario se ha caracterizado por una serie de oscilaciones climáticas globales que conocemos como ciclos glacial-interglacial (ilustración artística de la caza de un mamut, obtenida de es.pinterest.com).

Los ciclos glacial-interglacial

Como ya vimos cuando hablamos del deshielo de los glaciares, la acumulación o pérdida de hielo en una región concreta viene determinado por el balance de masa que hay en él, es decir, de la diferencia entre el hielo que se acumula y el hielo que se pierde. Este balance, como es lógico, está regulado principalmente por la temperatura media anual, aunque hay otros otros factores que hay que tener en cuenta a la hora de hablar de las glaciaciones, ya que las glaciaciones no ocurren todos los años sino que se repiten en ciclos de miles de años: los llamados ciclos glacial-interglacial. La causa de estas oscilaciones climáticas podría estar en los llamados ciclos de Milankovitch, oscilaciones astronómicas que se repiten de manera cíclica en tres parámetros de la órbita de la Tierra: la excentricidad, que mide lo circular que es; la oblicuidad, que determina la inclinación del eje terrestre; y la precesión, que indica hacia dónde apunta el eje de rotación de la Tierra. Todos ellos creemos que influyen regulando la cantidad de radiación solar que llega a la superficie de planeta, la llamada insolación, aunque todavía hay bastantes dudas sobre su verdadero papel en las glaciaciones.

Esquema ilustrativo de los tres ciclos de Milankovitch: excentricidad (100 ka), oblicuidad (41 ka) y precesión (24 ka). Estos ciclos algunos autores creen que podrían ser la causa de las glaciaciones (fuente: universetoday.com).

Los ciclos glacial-interglacial los hemos identificado muy bien en sedimentos y conchas marinas gracias al estudio de los isótopos de oxígeno, ya que la relación entre los dos isótopos estables principales de oxígeno, el isótopo ligero (¹⁶O) y el isótopo pesado (¹⁸O), se mantiene más o menos constante y varía según la cantidad de hielo que forma la criosfera. Esto es así porque a pesar de que la relación isotópica suela ser más o menos constante, cuando hay evaporación el isótopo ligero, que es menos pesado, es el que tiende a irse al vapor, mientras que cuando hay condensación en las nubes será el isótopo pesado pesado el que caerá antes. La naturaleza es vaga. Y si esto lo repetimos multitud de veces a medida que la atmósfera se desplaza de la zona tropical a los polos, el resultado final será que la nieve y el hielo polares están extremadamente enriquecidos en isótopo ligero con respecto al océano global, más enriquecido en el isótopo pesado. Este es el fundamento que hay detrás de la curva isotópica, en la que apreciamos una serie de oscilaciones (ciclos) cuyos picos hemos denominado como estadios isotópicos. Estos estadios están numerados del actual, que sería el 1, hacia atrás, de manera que como los ciclos glacial-interglacial se alternan, todos los momentos interglaciales tienen números impares y todos los glaciares son pares.

La curva isotópica de oxígeno se ha obtenido a partir de la relación isotópica del oxígeno en conchas y sedimentos del pasado. Hoy en día se considera un buen indicador de las variaciones climáticas del pasado, de manera que los valores máximos corresponden con estadios interglaciales y los valores mínimos con estadios glaciales o glaciaciones (fuente: ndsu.edu).

La curva SPECMAP, que es como llamamos a esta curva isotópica, nos sirve para distinguir los momentos glaciales de los interglaciales. Pero también es útil para conocer cada cuánto se producen esos ciclos climáticos. Y en este aspecto nos hemos dado cuenta de que en los últimos millones de años esa ciclicidad ha cambiado sin que sepamos muy bien por qué. En el Neógeno, por ejemplo, el clima global fue casi siempre de carácter tropical y las oscilaciones climáticas fueron siempre bajas, con unos ciclos que se repetían cada 21 000 años y que han sido asociados con el movimiento de precesión. Sin embargo esto cambió hace 2.6 millones de años (Ma), en el límite Neógeno-Cuaternario, a partir del cual los ciclos pasaron a tener una ciclicidad de 41 000 años, propia de la oblicuidad. Pero esto no es lo que tenemos en la actualidad, ya que hace 900 000 años asistimos a un nuevo cambio y hoy en día los ciclos son de 100 000 años, que coinciden con la ciclicidad de la excentricidad y también con los ciclos de CO₂. El clima global está en constante cambio y aún no comprendemos muy bien por qué.

Curva SPECMAP obtenida a partir de los datos en conchas carbonatadas de organismos bentónicos, y equivalente en temperatura de Vostok, para los últimos 5 millones de años (fuente: wikipedia.org).

comienzo y fin de las glaciaciones

Son muchas las cosas que conocemos de los ciclos glacial-interglacial, pero también lo son las que todavía desconocemos. No sabemos qué fenómeno desencadena las glaciaciones ni cuál las deglaciaciones, dónde empiezan las glaciaciones ni por qué ha habido ese cambio en la ciclicidad que antes veíamos. Lo que sí sabemos, al menos así ha ocurrido en las últimas glaciaciones, es que estas han afectado principalmente a los continentes del hemisferio norte, y en especial a la latitud de 65ºN. Es por ello por lo que actualmente creemos que la insolación de verano a esta latitud es crítica, ya que según Milankovitch es aquí donde empieza primero a acumularse el hielo durante una glaciación, pero también a fundirse en una deglaciación. Ahora vamos a ver de una manera resumida cómo creemos que se produjeron las últimas glaciaciones y cómo llegaron a su fin partiendo, para ello, del último ciclo glacial.

Patrón de variación para el último millón de años de los tres ciclos de Milankovitch, la insolación de verano para una latitud de 65º N y los ciclos glacial-interglacial (modificada de la Encyclopedia of Earth, 2011).

Al inicio de una nueva glaciación el clima empieza a enfriarse poco a poco y de manera discontinua, con pulsos de fuerte enfriamiento seguidos de periodos de temperatura constante o incluso de leves calentamientos. En estos primeros momentos parece ser que el Atlántico Norte no está extremadamente frío y que el primer manto de hielo en formarse suele ser el de Norteamérica, antes incluso de que entremos realmente en la glaciación. Al principio, y en relativo poco tiempo (5000 años), se produce un descenso del nivel del mar de unos 60 m como consecuencia del desarrollo de banquisas y mantos de hielo. A partir de este momento los mecanismos de retroalimentación positiva, muy importantes para la acumulación de hielo, se ponen en marcha y hacen muy difícil que la situación se invierta, de manera que a medida que pasa el tiempo el espesor de hielo va creciendo, el efecto albedo se hace mayor y la superficie cubierta por hielo, tanto del océano como de tierra firme, crece sin parar. La glaciación ya ha comenzado.

Reconstrucción paleogeográfica global durante el Último Máximo Glacial (hace 20 000 años). Tras el fin de la glaciación el nivel del mar subió unos 140 m en tan solo 4000 años (fuente: jan.ucc.nau.edu).

Visto cómo se produce una glación cuesta creer que llegue un punto en el que la tendencia climáti ca se invierta, pero así es. Todavía no sabemos muy bien cómo ocurre, aunque parece que se inicia en la Antártida, al otro lado del planeta, donde en las últimas deglaciaciones se registró un calentamiento unos 3000 años antes de que se iniciara verdaderamente el deshielo en el hemisferio norte. En cualquier caso, lo que sí sabemos es que el fenómeno de finalización de un periodo glacial, denominado terminación, se caracteriza por un brusco calentamiento que lleva a la fusión de la mayor parte del hielo acumulado en tan sólo 2000 o 3000 años, lo que se traduce en una repentina subida del nivel del mar que en la última deglaciación fue de 140 m en tan solo 4000 años. Esto, desde el punto de vista químico, se traduce en un repentino y brusco enriquecimiento en ¹⁶O del océano. Pero las deglaciaciones también pueden llevarse en varios pulsos, como por ejemplo ocurrió en la última, que se produjo mediante dos etapas de calentamiento separadas por un fuerte enfriamiento entre medias, el evento Younger Dryas. De él me gustaría hablar algún día en el blog.

El Younger Dryas es un evento climático de brusco enfriamiento que se produjo durante la deglaciación que llevó de Último Máximo Glacial al Interglacial Actual (fuente: sacredgeometryinternational.com).

Consideraciones finales

Todo lo que hemos visto en esta entrada parece encajar perfectamente, pero a veces las apariencias engañan y no todo es tan sencillo como puede parecer. En el caso de las glaciaciones, a pesar de que está bastante aceptado que las variaciones orbitales pueden estar detrás de las glaciaciones, lo cierto es que todavía tenemos muchas incógnitas sobre este asunto, ya que a pesar de la sorprendente coincidencia entre glaciaciones y variaciones orbitales, no son pocos los científicos que dudan de que las variaciones orbitales, y en especial la excentricidad, tengan una repercusión suficientemente fuerte en el planeta como para haber desencadenado glaciaciones. Porque aunque la ciclicidad actual es la de 100 000 años, lo cierto es que la excentricidad apenas parece influir en la insolación. Y luego está la coincidencia con los ciclos de CO₂, de metano y del contenido en polvo de la atmósfera, que también se repiten cada 100 000 años y coinciden con las glaciaciones. No obstante aún no sabemos si de verdad existe una relación de causalidad o no.

La concentración de CO₂ atmosférico ha oscilado entre los 300 ppm y los 180 ppm en ciclos de 100 000 años que coinciden perfectamente con las variaciones de la temperatura del planeta, pero todavía desconocemos cuál de las dos es la causa y cuál la consecuencia (modificado a partir de wikipedia.org).

Por otro lado es importante recordar que los ciclos glacial-interglacial no son los únicos cambios climáticos que tenemos, ya que a una escala menor hay una serie de oscilaciones que hemos identificado en el Último Glacial. A estos sucesos los hemos denominado eventos Dansgaard-Oeschger, y en líneas generales se caracterizan por seguir un poco el patrón de las glaciaciones-deglaciaciones, con enfriamientos progresivos que pueden durar 5000 años y que culminan con bruscos calentamientos en los que las temperaturas pueden subir 6-8º C en tan solo 20-30 años. Pero estos eventos son exclusivos del Último Glacial, aunque con el tiempo hemos descubierto otras oscilaciones menos bruscas también en el Holoceno (Interglacial Actual) y que conocemos como eventos Bond. Muchos de estos eventos han tenido importantes implicaciones en la historia de la humanidad, como es el caso del Óptimo Medieval (800-1400), que habría favorecido la llegada de Erik el Rojo y su gente a Groenlandia y, más tarde, a Norteamérica. Incluso puede que haya sido uno de estos eventos cálidos, el Óptimo Climático del Holoceno, el que habría propiciado el paso de las sociedades cazadoras a las recolectoras hace unos 8500 años.

Variación de la temperatura media de la superficie en el hemisferio norte durante los últimos 11 000 años (fuente: mitosyfraudes.org).

Los ciclos glacial-interglacial y su origen en los ciclos orbitales es un asunto que debemos tratar con mucho cuidado. Porque si bien estos podrían ser los causantes, también lo podrían ser otros sucesos, como la ciclicidad en la concentración de CO₂, o incluso eventos que todavía no conocemos. No obstante debemos tener en cuenta que la última glaciación se inició hace unos 115 000 años, muy próximo a esos 100 000 años de ciclicidad que tienen, lo que sumado a que la precesión parece ser similar podría llevarnos a pensar, y de hecho muchos científicos lo sospechan, que estamos al borde de una nueva glaciación. Pero lo cierto es que todavía desconocemos demasiado sobre el sistema climático global como para poder aventurarnos a decir algo en este asunto, a lo que debemos añadir que las concentraciones de CO₂ ya han superado lo que ha sido el punto máximo de los ciclos de los últimos millones de años, un detalle que tampoco sabemos cómo afectará a los ciclos glacial-interglacial. Porque por mucho que queramos tener todas las respuestas, lo cierto es que todavía nos queda mucho por aprender sobre el sistema climático global. Solo nos queda seguir investigando y esperar encontrar las respuestas antes de que sea demasiado tarde, por ello la pregunta correcta es: ¿lo conseguiremos? Sólo el tiempo nos lo dirá.