La criosfera, la capa helada del mundo

La pérdida de hielo en el planeta es un grave problema que está muy relacionado con el actual cambio climático. Sabemos que desde que tenemos registro los glaciares, sobre todo los del hemisferio norte, están en constante retroceso y que cada año el casquete polar ártico es menor que el anterior. Sin olvidarnos de que en la Antártida son noticia los cada vez más frecuentes desprendimientos de grandes bloques de hielo. Todas estas realidades no son tan sencillas como decir que nos estamos cargando el planeta, aunque negar que parte de estos sucesos es responsabilidad nuestra es también negar una realidad. En este post vamos a dejar de lado la cuestión climática y nos vamos a centrar en explicar cómo es el mundo de los hielos de la Tierra, cómo es esa capa tan poco conocida que conocemos como criosfera.

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El glaciar de Monte Perdido (Huesca) es uno de los últimos glaciares de la península Ibérica. Su alarmante pérdida de hielo hace pensar que muy pronto podría dejar de existir (fotografía de Javier G. Yélamos).

El hielo, un sólido dinámico

Por lo general, cuando pensamos en el hielo, pensamos que estamos ante un sólido estático que ni se mueve ni actúa con su entorno. Pero esa idea no podía estar más lejos de la realidad. El hielo es un sólido muy dinámico que participa activamente en el modelado de la Tierra, que se desplaza por su superficie en forma de lenguas glaciares, que deja profundos cañones de paredes verticales o transporta inmensos bloques rocosos que lleva a distancias espectaculares. También el hielo es el responsable de depósitos glaciomarinos, como son los dropstones que los icebergs dejan en el fondo del mar cuando se funden o los importantes depósitos de varvas glaciares, que tanta información aportan para conocer la evolución del clima del pasado. El hielo erosiona, transporta y sedimenta, pero también influye en el clima global debido a su estrecha relación con el propio océano y con su peso a la hora de regular la cantidad de radiación que llega a la superficie del planeta. Y es que el hielo, por su blancura, tiene un gran efecto albedo que hace que, cuanto más hielo hay en el planeta, menos energía calienta su superficie.

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El hielo tiene un efecto albedo muy elevado (85-90%) con respecto al océano abierto (10%) (hieloenlospolos.blogspot.com.es).

Actualmente cerca de un 10% de la superficie de la Tierra está cubierta por hielo, aunque este valor ha sido mucho mayor en el pasado. Hay que tener en cuenta que hoy en día vivimos dentro de un ciclo interglacial que fue precedido de la última de las glaciaciones del Cuaternario, en las que solo el manto de hielo que cubrió Norteamérica fue mayor que el que hoy en día cubre la Antártida. Y es que el volumen de hielo del planeta ha oscilado en ciclos que en los últimos millones de años han coincidido con alguno de los tres ciclos orbitales que definió en su momento Milankovitch: excentricidad, oblicuidad y precesión. De estos tres, el que parece hoy en día ser más importante es el de excentricidad, ya que en los últimos 900 000 años las glaciaciones se han sucedido unas a otras en ciclos de 100 000 años, que es la ciclicidad de las variaciones en la excentricidad de la órbita terrestre y que además coincide con los ciclos de CO2. Pero a pesar de todas estas coincidencias temporales, lo cierto es que aún no sabemos muy bien qué papel juega el CO2 en las glaciaciones, ni qué mecanismos regulan la extensión y el restroceso naturales de la criosfera. Por eso su estudio presente es crucial, porque como dice una máxima de la geología, el presente es la clave para comprender el pasado y anticiparnos al futuro.

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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).

Los reservorios de la criosfera

La criosfera es la mayor reserva de agua dulce del planeta, ya que en ella encontramos hasta el 75% del total del agua no salada de la Tierra. Esta importante capa está estrechamente relacionada con el océano y está compuesta por cuatro reservorios diferentes que poseen unas características propias y se comportan de una manera muy concreta: los mantos de hielo (ice sheet), los glaciares de montaña (glaciers), las banquisas marinas (sea ice) y el permafrost (frozen ground). Todos ellos tienen agua dulce en esta sólido y su permanencia en ese estado va a depender de una serie de delicados equilibrios con otras capas del planeta (atmósfera, hidrosfera, biosfera) que en las últimas décadas parecen haberse roto.

La criosfera es la capa de la Tierra formada por todas las masas de hielo. En ella se estima que se encuentran tres cuartas partes del agua dulce del planeta (IPCC, 2007).

Los mantos de hielo son grandes extensiones de hielo que actualmente definen los casquetes polares. Son el principal reservorio de hielo del planeta y se localizan a grandes latitudes en ambos hemisferios, por lo que hoy en día tenemos solo dos mantos de hielo (uno en el Ártico y otro en el Antártico), si bien en el pasado ese número fue mayor. Los mantos de hielo tiene una respuesta muy lenta a los cambios, lo que es muy importante a la hora de tener en cuenta las implicaciones futuras de la alteración del sistema climático global. El manto de hielo ártico es la mayor masa de hielo que hoy en día tenemos en el hemisferio boreal y cubre sobre todo Groenlandia. Su espesor medio es de aproximadamente 2000 m, aunque en algunos puntos puede alcanzar los 3 km. El manto de hielo antártico es el mayor reservorio de hielo del planeta y está constituido fundamentalmente por hielo continental, con un espesor medio de 2500 m que en algunos puntos puede superar incluso los 4 km de espesor. Los mantos de hielo actuales son cruciales a la hora de comprender qué está ocurriendo con el clima global, ya que gracias a sus grandes espesores, en ellos encontramos hielos muy antiguos que podemos estudiar, ya sean las burbujas de aire que aún permanecen en ellos, su contenido en polvo o incluso sus isótopos estables.

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Los dos mantos polares son las principales masas de hielo del planeta y su perviviencia depende de varios factores físicos, no solo climáticos (imagen tomada de wallpapertip.com).

Los glaciares son lenguas de hielo que en lo alto de las montañas y en los terrenos de los dos círculos polares se desplazan por la superficie terrestre del planeta. Se trata de reservorios de respuesta lenta que tardan décadas en alcanzar el equilibrio con la situación climática del momento, por lo que su retroceso actual podría no deberse solo al calentamiento global que el planeta está experimentando en las últimas décadas. Dentro de los glaciares distinguimos dos tipos en función de cuál es su velocidad de avance. Los glaciares rápidos o calientes son aquellos que avanzan favorecidos por una capa de agua líquida que tienen en su base y que actúa de lubricante, un agua que normalmente procede del calor de la fricción de la base del glaciar con el sustrato rocoso. Por su parte los glaciares lentos o fríos son, como su propio nombre indica, aquellos que no avanzan igual de rápido que los anteriores porque no hay esa capa de agua que ayuda al hielo en su movimiento. Pero esta solo es una de las clasificaciones de glaciares que tenemos en geología, ya que los glaciares también los podemos clasificar en función de su localización, en cuyo caso podremos hablar de glaciares polares y glaciares de montaña. Los glaciares, sean rápidos o lentos, polares o de montaña, avanzan siempre por tierra hasta desembocar en el mar, en cuyo caso van a generar los famosos icebergs, o simplemente desaparecer en tierra firme y dar paso a otros tipos de formas geológicas y modelados del relieve.

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El glaciar Briksdal, en Noruega, es uno de los glaciares más famososos de la península Escandinava por su accesibilidad y su espectacular desembocadura (fuente: desconocida).

Las banquisas son masas de hielo que se producen por la congelación del agua de mar, que por su contenido en sal no ocurre a 0º C sino aproximadamente a -1.74º C. Igual que ocurre con los casquetes de hielo, las dos principales banquisas que hoy en día tenemos en el planeta se encuentran en las regiones polares, bordeando el hielo continental de Groenlandia y de la Antártida. Pero en este caso estamos ante un reservorio de respuesta rápida o muy rápida, el único que existe junto con la nieve recién caída. La banquisa del Ártico es la capa helada del océano Ártico, que debido a la rotación terrestre y a la dinámica oceánica de esta región tiende a acumularse en la costa de Norteamérica. De hecho su espesor medio es de unos 2 m, si bien en la costa norteamericana puede alcanzar los 5 m, un detalle de gran importancia porque es lo que hace que mientras el paso del nordeste (costa rusa) hace mucho tiempo que es transitable, el paso del noroeste todavía no lo sea, con el consiguiente impacto económico que eso genera. La banquisa de la Antártida, por su parte, es el hielo marino que se desarrolla en el océano Antártico. Se trata de una banquisa muy famosa porque desde hace años estamos viendo cómo grandes bloques se desprenden de ella para constituir inmensos icebergs de varios kilómetros cuadrados de superficie, aunque la mayoría de ellos en realidad proceden del manto de hielo de la Antártida. La banquisa antártica es la mayor de las dos que hay en la actualidad, si bien su espesor de nuevo no suele superar los 2 m.

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El hielo marino es uno de los principales reservorios de hielo del planeta. Debido a que se trata de hielo que está en equilibrio con el océano, su deshielo no afectará a la subida del nivel del mar, si bien existen algunos animales cuya existencia sí depende de él (imagen tomada de ngenespanol.com).

El último reservorio de hielo a tener en cuenta es el permafrost. Con este concepto nos referimos al suelo helado que encontramos en las regiones periglaciares, ya sean dentro del círculo polar o a altas altitudes. El permafrost es de nuevo un reservorio de respuesta lenta que además ha acumulado una gran cantidad de materia orgánica que puede utilizarse como combustible de mala calidad. El mejor y más conocido ejemplo de permafrost es el que constituye el suelo de la tundra boreal, aunque también tenemos permafrost en islas cercanas a la Antártida e incluso en el Himalaya. En los últimos años el permafrost se ha hecho famoso gracias a la presencia de los llamados agujeros del fin del mundo. Estos socavones, muy espectaculares, se producen cuando el metano y el CO2 formados por la descomposición de la materia orgánica son liberados a la atmósfera como consecuencia de la fusión parcial del permafrost que debía mantenerlos en el subsuelo.

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Los agujeros del fin del mundo, como el agujero de Yamal (Siberia) son el resultado de emisiones del metano que se encuentra atrapado en el permafrost (imagen obtenida de cadenaser.com).

Criosfera y nivel del mar

Cuando se habla de la pérdida de hielo de la criosfera es frecuente que esta se relacione de inmediato con una posible y futura subida del nivel del mar. Es lógico, ya que el hielo es agua que está fuera del océano y que, de derretirse, volvería a él. Pero lo cierto es que no todo el hielo natural va a influir en el nivel del mar cuando se derrite. Las banquisas, por ejemplo, al ser hielo marino son hielo que está en equilibrio con el océano global. Eso significa que, al igual que le ocurre a los cubitos de hielo de cualquier bebida, cuando se funden el agua que aportan al océano no afecta a su nivel porque insisto, ya estaban en equilibrio con él. Sí afecta a otros aspectos como es su composición isotópica, su salinidad o su temperatura, pero no el nivel del mar. Y lo mismo le ocurre a los icebergs, que como masas de hielo que están flotando en el océano también están en equilibrio con él, por lo que su fusión no va a influir tampoco en el nivel del mar.

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El hielo tiene aproximadamente una novena parte la densidad del agua líquida. Esta es la razón de que cualquier bloque de hielo, sea un cubito o un iceberg, al estar sumergido en agua mantenga siempre una novena parte sin hundirse (fuente: Niyazz / Shutterstock)

Por desgracia la mayoría del hielo de la Tierra no se encuentra constituyendo las banquisas de hielo marino sino en tierra firme. Eso quiere decir que la pérdida de hielo que están sufriendo en la actualidad todos los reservorios de hielo, tanto los glaciares como los mantos de hielo o incluso el permafrost, sí que va a influir en el nivel del mar debido a que se trata de agua que no está en contacto con el océano. En ese sentido hay que recordar que tras el final de la última glaciación el nivel del mar subió unos 140 m, con una tasa que es muy superior a la que vivimos hoy en día. Pero eso también fue debido a que el volumen de hielo que se fundió entonces fue muy superior al que existe hoy en día en el planeta, por lo que una subida de tal magnitud no sería esperable en la actualidad. No obstante, esa subida se producirá y por ello es importante tratar de conocer bien cuánto hielo estamos perdiendo y por qué.

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Estimaciones promedio de la tasa de cambio del nivel medio del mar (en mm año–1) para cinco intervalos de tiempo, dos en la transición del último periodo glacial al interglacial actual (azul) y tres dentro del interglacial actual (naranja): última transición glacial-interglacial, pulso de deshielo 1A, media de los últimos 2.000 años; media del siglo XX y datos medios conocidos en el intervalo 1993 a 2012). Las barras negras indican la gama de valores posibles del promedio de la tasa de cambio del nivel medio global del mar (IPCC, 2013).

Conclusiones

Como tantas otras partes de nuestro planeta, la criosfera está viéndose afectada por el cambio climático actual. Sabemos que los glaciares, el Ártico y el permafrost han perdido un volumen de hielo importante y que la Antártida, sobre todo la parte occidental, también si bien es cierto que en otras partes parece estar creciendo y que todavía no tenemos un registro temporal lo suficientemente grande como para saber qué está ocurriendo allí. Y es que en realidad aún no sabemos muchas cosas sobre cómo funciona el sistema climático global o la criosfera. Desconocemos cómo influyen en realidad los ciclos de Milankovitch a las glaciaciones ni qué las pone en marcha, desconocemos cómo reaccionará el sistema climático global ante una fusión masiva de hielo en el Ártico y desconocemos cómo reaccionaría el océano a ella. Lo que sí sabemos es que la Tierra está perdiendo hielo a un ritmo alarmante, que esa pérdida se ha acelerado en las últimas décadas y que todavía tenemos que seguir investigando para comprender qué puede significar eso en un futuro no muy lejano.

Bibliografía

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Clark, P. U.; Marshall McCabe, A.; Mix, A.C. & Weave, A. J. (2004): “Rapid rise of sea level 19,000 years ago and its global implications”. Science, Vol. 304, pp. 1141-1144.

Davis, C. H.; Li, Y.; McConnell, J. R.; Frey, M. M. & Hanna, E. (2005): “Snowfall-Driven Growth in East Antarctic Ice Sheet Mitigates Recent Sea-Level Rise”. Science, Vol. 308, pp.1898-1901.

Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (2013): “Cambio Climático 2013. Bases físicas”. Ver online.

Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (2019): “Informe especial sobre los océanos y la criosfera en un clima cambiante”. Ver online.

Ruddiman, William F. (2001): “Earth’s Climate: Past and Future”. New York: W.H. Freeman, 465 págs.

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