27Leer los climas del pasado

En el Domo C, a $3233\,\mathrm{m}$ de altitud sobre el inlandsis de la Antártida Oriental, el aire tiene una media anual de unos $-55{}^{\circ}\mathrm{C}$. Una perforación hecha allí se detuvo a $3260\,\mathrm{m}$ de profundidad, a unos $15\,\mathrm{m}$ de la roca que hay bajo el hielo. El hielo más profundo que subió contiene diminutas burbujas de aire de unos $800\,000$ años: una muestra de la atmósfera de mucho antes de los primeros agricultores. Este capítulo lee el clima del pasado en el hielo, en el lodo de los lagos y del fondo oceánico, y en las rocas, y se pregunta qué nos dice sobre el presente.

Lo que ya sabes

Un glaciar es una masa de hielo que perdura de un año a otro y fluye por su propio peso; un inlandsis cubre una gran parte de un continente; una glaciación es un largo periodo frío en el que los inlandsis se extienden mucho más allá de los polos (Libro 1, año 8). En los testigos de hielo de la Antártida, la nieve registra la temperatura del aire y las burbujas guardan el propio aire, y los dos registros suben y bajan a la vez (Libro 1, año 9). Los átomos de un mismo elemento pueden diferir en su número de neutrones: estos isótopos se comportan igual en química pero difieren en masa (los libros de física). El dióxido de carbono es un gas de efecto invernadero (los libros de química). El periodo Cuaternario empezó hace 2.58 millones de años (Libro 1, año 7).

27.1 Archivos e indicadores indirectos

Nadie midió la temperatura del aire hace $20\,000$ años. Pero la Tierra guardó registros sin proponérselo: capas de hielo y de lodo, conchas y troncos de árboles, cada uno de los cuales cambió con el clima en el que se formó.

Definición 27.1 (Archivo climático; indicador indirecto)

Un archivo climático es un material natural depositado en capas, una tras otra, que guarda una huella del clima de la época en que se formó: el hielo polar, los sedimentos de los lagos y del fondo oceánico, los anillos de los árboles, los corales, los depósitos de las cuevas. Un indicador indirecto es una magnitud medida en un archivo que sustituye a una variable climática que no se midió: la proporción de isótopos pesados en la nieve antigua para la temperatura del aire, la proporción de cada tipo de polen en el lodo de un lago para la vegetación y, por tanto, para el clima.

archivo	indicador indirecto	informa sobre
hielo polar	isótopos pesados del hielo	temperatura del aire sobre el hielo
	aire de las burbujas	dióxido de carbono, metano
sedimentos lacustres, turba	polen	vegetación y, de ahí, clima
sedimentos oceánicos	oxígeno 18 de las conchas	volumen de hielo, temperatura del agua profunda
anillos de los árboles	anchura de los anillos	condiciones de crecimiento, año a año
corales, depósitos de cuevas	isótopos, bandas de crecimiento	temperatura del mar o del aire, lluvia

Todo indicador indirecto necesita dos cosas antes de poder leerse. Necesita un reloj: la edad de cada capa, obtenida contando las capas anuales donde se ven, por datación radiométrica (el Capítulo 25) o comparando el registro con otro ya datado. Y necesita una calibración: la relación entre lo que se mide y la variable climática, establecida hoy, cuando ambas pueden medirse a la vez.

Método 27.2 (Leer un registro de un indicador indirecto)

1. Identifica el archivo y el indicador: ¿qué se midió, y en qué?
2. Averigua en qué sentido corre el tiempo en el eje, y en qué unidad; comprueba si el eje del indicador está invertido.
3. Traduce el indicador: ¿un valor más alto significa más calor o más frío, más hielo o menos?
4. Fíjate en la separación entre muestras: un registro cuyos puntos están separados $2000$ años no puede mostrar un cambio que duró un siglo.
5. Lee los valores en las fechas pedidas, o las medias en un intervalo, y calcula cambios y ritmos.
6. Di lo que el registro muestra en su lugar y, solo después, si representa a toda la Tierra.

27.2 Testigos de hielo

Definición 27.3 (Testigo de hielo)

Un testigo de hielo es un cilindro de hielo extraído por perforación de un inlandsis o de un glaciar. Su profundidad da la edad del hielo, tanto más antiguo cuanto más profundo; el hielo registra la temperatura del aire en el que cayó su nieve, y sus burbujas guardan muestras del aire de la época.

La nieve recién caída es sobre todo aire. Enterrada bajo la nieve de los años siguientes, se compacta en neviza, una nieve compactada cuyos poros aún dejan pasar el aire. A una densidad de unos 820 a $830\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$, alcanzada entre 50 y $120\,\mathrm{m}$ de profundidad, los poros se cierran y el aire queda encerrado en burbujas. Por eso el hielo guarda dos registros distintos. El aire de las burbujas es una muestra de la atmósfera, cuyo dióxido de carbono y cuyo metano se miden en el laboratorio. El propio hielo guarda la temperatura: las moléculas de agua que contienen un isótopo pesado (deuterio u oxígeno 18) se condensan con más facilidad que las ligeras, de modo que cuanto más frío es el aire en su camino hacia el polo, más pobre en isótopos pesados se vuelve la nieve.

El deuterio del testigo del Domo C se ha convertido en una temperatura sobre el hielo, dada como un cambio respecto a la media de los últimos mil años. El dióxido de carbono procede de las burbujas de varios testigos antárticos, reunidos en un solo registro. Ambos se representan abajo sobre un mismo eje de tiempo.

Las dos curvas comparten un mismo patrón: un descenso lento e irregular hacia el frío a lo largo de decenas de miles de años, luego una subida rápida de vuelta al calor, y luego otra vez el descenso.

Definición 27.4 (Periodo glacial; interglacial; ciclo glacial)

Un periodo glacial es un intervalo frío dentro de una glaciación, durante el cual los inlandsis crecen mucho más allá de su tamaño actual. Un interglacial es un intervalo cálido entre dos periodos glaciales, con inlandsis parecidos a los de hoy o más pequeños; vivimos en uno, que empezó hace unos $11\,000$ años. Un ciclo glacial es un periodo glacial junto con el interglacial que lo termina.

En todo el registro, la temperatura en el Domo C va de $-10.6{}^{\circ}\mathrm{C}$, hace unos $24\,000$ años, a $+5.5{}^{\circ}\mathrm{C}$, hace unos $129\,000$ años; el dióxido de carbono, de $174\,\mathrm{ppm}$ a $299\,\mathrm{ppm}$. La figura, promediada por tramos de $2000$ años, suaviza un poco estos extremos. Contando los picos cálidos salen ocho o nueve ciclos glaciales, y el ritmo más fuerte del registro de temperatura, calculado a partir de sus datos, tiene un periodo de unos $98\,000$ años.

Proposición 27.5 (La temperatura y el dióxido de carbono varían juntos)

En los últimos $800\,000$ años, la temperatura antártica y el dióxido de carbono del aire variaron juntos. Emparejando cada una de las 1639 medidas de dióxido de carbono de más de $2000$ años con la temperatura del Domo C de la misma edad se obtiene un coeficiente de correlación $r = 0.92$, y la recta de mínimos cuadrados

$$\mathrm{CO_2} \approx 267\,\mathrm{ppm} + 7.8\,\mathrm{ppm}/{}^{\circ}\mathrm{C} \times \Delta T ,$$

donde $\Delta T$ es el cambio de temperatura en el Domo C.

Una correlación no dice qué cambió primero, ni si una tercera causa movió a ambos: el coeficiente sería el mismo si la temperatura gobernara el dióxido de carbono, si el dióxido de carbono gobernara la temperatura o si cada uno empujara al otro. Lo que marca el ritmo de unos $100\,000$ años se explica más abajo, en la sección sobre el océano, y cómo actúa el dióxido de carbono sobre la temperatura, en el Capítulo 28.

27.2.1 El Último Máximo Glacial

Definición 27.6 (Último Máximo Glacial)

El Último Máximo Glacial es el momento, hace unos $23\,000$ a $19\,000$ años, en que los inlandsis del último periodo glacial alcanzaron su mayor extensión.

En el Último Máximo Glacial, los inlandsis cubrían buena parte de América del Norte y del noroeste de Eurasia, y el clima era más seco y polvoriento que hoy. Las evaluaciones estiman que la temperatura media global en superficie era de $5{}^{\circ}\mathrm{C}$ a $7{}^{\circ}\mathrm{C}$ más baja que en 1850–1900 (confianza media), con un dióxido de carbono de 188 a $194\,\mathrm{ppm}$. El agua retenida en los inlandsis venía del océano: el nivel medio global del mar estaba de 125 a $134\,\mathrm{m}$ por debajo del actual.

Un mar más bajo deja al descubierto los fondos someros que rodean los continentes. El mapa de abajo baja el mar $130\,\mathrm{m}$, el centro de ese intervalo, sobre el fondo del Sudeste Asiático tal como es hoy.

Borneo, Sumatra y Java forman una sola tierra con la península Malaya e Indochina: la plataforma de la Sonda, hoy bajo un mar somero, era tierra firme. En el mapa, un descenso de solo unos $36\,\mathrm{m}$ basta para unir Borneo con Asia, y Sumatra y Java se unen antes. En el mapa, la tierra emergida pasa de 4.11 a 7.16 millones de kilómetros cuadrados, 1.74 veces la superficie actual. En toda la Tierra, el mismo descenso de $130\,\mathrm{m}$ eleva la proporción de la superficie emergida del $29.0\,\%$ al $33.5\,\%$, unos 23 millones de kilómetros cuadrados de tierra nueva.

Ejemplo 27.7 (La última deglaciación)

El calentamiento que siguió al Último Máximo Glacial se llama la última transición deglacial; las evaluaciones la sitúan entre hace unos $18\,000$ y $11\,000$ años. En el registro del Domo C, la temperatura media del Último Máximo Glacial (hace $23\,000$ a $19\,000$ años) es $-9.4{}^{\circ}\mathrm{C}$; la media del intervalo siguiente, de hace $11\,000$ a $9000$ años, es $-0.4{}^{\circ}\mathrm{C}$. El aire sobre la Antártida se calentó $9.0{}^{\circ}\mathrm{C}$, mientras su dióxido de carbono subía de $190\,\mathrm{ppm}$ a $264\,\mathrm{ppm}$, es decir, $74\,\mathrm{ppm}$. En toda la Tierra, el calentamiento fue el enfriamiento evaluado de 5 a $7{}^{\circ}\mathrm{C}$, unos $6{}^{\circ}\mathrm{C}$, repartido a lo largo de los $7000$ años de la transición:

$$\frac{6{}^{\circ}\mathrm{C}}{7000\ \text{años}} \approx 0.86{}^{\circ}\mathrm{C} \text{ por cada mil años.}$$

Mientras tanto, el nivel del mar subió de unos $-120\,\mathrm{m}$ a $-50\,\mathrm{m}$, unos $10\,\mathrm{mm}$ al año de media.

27.3 El polen

Cada primavera, las plantas liberan nubes de polen. La mayor parte se pierde, pero una parte cae sobre lagos y turberas, se hunde y queda enterrada en el lodo, donde guarda un registro de la vegetación que crecía alrededor. Y los granos de cada tipo de planta tienen su propia forma y su propio tamaño.

Definición 27.8 (Análisis polínico)

El análisis polínico es la reconstrucción de la vegetación del pasado a partir del polen conservado en los sedimentos: en cada capa de un testigo, los granos se identifican y se cuentan, y la proporción de cada tipo de planta, en porcentaje de los granos contados, se representa frente a la profundidad en un diagrama polínico.

Contar el polen de este modo empezó con el geólogo sueco Lennart von Post, que presentó el primer diagrama polínico moderno, con cifras, en 1916; un diagrama así muestra la profundidad hacia abajo de la página y una curva por cada tipo de planta. La vegetación, a su vez, habla del clima: las gramíneas y otras hierbas casi sin árboles indican un paisaje abierto y frío, mientras que el roble y el avellano necesitan veranos cálidos.

Método 27.9 (Leer un diagrama polínico)

1. Lee el eje vertical: la profundidad, con las capas más antiguas abajo; convierte las profundidades en edades con las dataciones del testigo.
2. Para cada capa, busca las plantas con las mayores proporciones.
3. Divide el testigo en zonas, cada una con su propio conjunto de plantas dominantes; sitúa los límites donde las curvas cambian más deprisa.
4. Nombra la vegetación de cada zona (hierbas abiertas, bosque claro de abedules, bosque de pinos, bosque de frondosas) y el clima que necesita.
5. Lee las zonas de abajo arriba como una historia del paisaje.

En el diagrama de arriba, la zona 1 es un paisaje de hierbas, con algunos abedules: el país abierto y frío que dejó el hielo. En la zona 2 se extiende primero el abedul, un árbol resistente; el pino lo sigue en la zona 3; y en la zona 4 el avellano y el roble, que necesitan veranos cálidos, toman el relevo. Leído de abajo arriba, el testigo cuenta el final del periodo glacial y la llegada del calor del interglacial, a medida que el bosque volvía a ocupar el terreno.

27.4 Los sedimentos oceánicos y el ritmo astronómico

En el fondo del océano abierto, el lodo se acumula lentamente y sin interrupción, capa sobre capa, durante millones de años. Está lleno de conchas de foraminíferos: organismos unicelulares cuya concha, de una fracción de milímetro, suele ser de calcita. Unos flotan cerca de la superficie; otros viven en el fondo marino.

El oxígeno de una concha procede del agua del mar. El agua formada con el isótopo ligero oxígeno 16 se evapora con más facilidad, y la nieve que construye los inlandsis es por tanto pobre en oxígeno 18. Cuando los inlandsis crecen, almacenan esta agua ligera, y el océano que queda se enriquece en oxígeno 18; lo mismo les ocurre a las conchas que crecen en él, tanto más cuanto más fría está el agua. La proporción de oxígeno 18 en las conchas de los foraminíferos del fondo marino, escrita $\delta^{18}\mathrm{O}$ y expresada en partes por mil, es así un indicador indirecto del volumen de hielo sobre los continentes y de la temperatura del océano profundo: cuanto más alta es, más hielo hay y más fría está el agua.

El registro de abajo, llamado LR04, apila las medidas de 57 testigos de todos los océanos en una sola curva de 5.3 millones de años.

Leído con el método anterior, el registro dice tres cosas.

• La Tierra se ha enfriado y su hielo ha crecido. El valor medio sube de $3.03\,\text{‰}$ entre hace 5.3 y 3 millones de años a $4.15\,\text{‰}$ en el último millón de años.
• Las oscilaciones han crecido. Las épocas glaciales e interglaciales se alternan a lo largo de todo el registro, pero oscilan cada vez más: en el Último Máximo Glacial el valor era de $4.92\,\text{‰}$, frente a $3.23\,\text{‰}$ hoy.
• El ritmo ha cambiado. Entre hace 2.6 y 1.3 millones de años, el periodo más fuerte del registro, calculado a partir de sus datos, es de $41\,000$ años; en los últimos $700\,000$ años es de unos $98\,000$ años, el ritmo de los testigos de hielo. El cambio tuvo lugar entre hace unos 1.25 y 0.7 millones de años.

Estos periodos no son casualidad. En 1976, James Hays, John Imbrie y Nicholas Shackleton encontraron en los sedimentos de los océanos australes tres ritmos, de $23\,000$, $42\,000$ y unos $100\,000$ años, que son los periodos de cambios lentos de la órbita y del eje de la Tierra: la precesión del eje, la inclinación del eje (unos $41\,000$ años) y la forma de la órbita (unos $100\,000$ años). Estos cambios modifican la luz solar que recibe cada latitud en cada estación, y marcan el paso de los ciclos glaciales. Cómo lo hacen, y por qué acabó imponiéndose el lento ritmo de $100\,000$ años, es materia de un curso universitario.

Datos de 2025

En enero de 2025, el proyecto Beyond EPICA anunció que un testigo perforado en Little Dome C, a unos $35\,\mathrm{km}$ de la estación Concordia, en el Domo C, contiene un registro continuo de hasta unos 1.2 millones de años en sus $2480\,\mathrm{m}$ superiores. Abarca la época en que el ritmo glacial pasó de $41\,000$ a $100\,000$ años, y el hielo y su aire se están analizando.

27.5 Los climas del tiempo profundo

Más allá de lo que alcanzan los testigos de hielo, los climas del pasado se leen en los sedimentos, las hojas y los suelos fósiles, y los isótopos. El IPCC ha elegido unos cuantos periodos de referencia, bien estudiados, cuyos climas ayudan a valorar los cambios de hoy y de mañana. El gráfico de abajo da su temperatura media global en superficie, respecto a 1850–1900.

periodo	temperatura (${}^{\circ}\mathrm{C}$)	dióxido de carbono (ppm)	nivel del mar (m)
PETM, 56 Ma	de $+10$ a $+25$	unos 900, hasta 2000	—
EECO, 53–49 Ma	de $+10$ a $+18$	de 1150 a 2500	de $+70$ a $+76$
MPWP, 3.3–3.0 Ma	de $+2.5$ a $+4.0$	de 360 a 420	de $+5$ a $+25$
LIG, 129–116 ka	de $+0.5$ a $+1.5$	de 266 a 282	de $+5$ a $+10$
LGM, 23–19 ka	de $-7$ a $-5$	de 188 a 194	de $-134$ a $-125$
MH, 6.5–5.5 ka	de $+0.2$ a $+1.0$	de 260 a 268	de $-3.5$ a $+0.5$

El Máximo Térmico del Paleoceno–Eoceno fue un calentamiento brusco, cuando un gran pulso de carbono llegó al océano y al aire: el océano se volvió más ácido y más pobre en oxígeno, y muchas especies de las profundidades marinas se extinguieron. En el Óptimo Climático del Eoceno Temprano, el dióxido de carbono se mantuvo por encima de $1000\,\mathrm{ppm}$ durante millones de años, no había hielo polar, y bosques casi tropicales crecían a $70{}^{\circ}$ de latitud sur. El Periodo Cálido del Plioceno Medio es la última vez que el dióxido de carbono estuvo cerca del actual: el Ártico era mucho más cálido que ahora, y el mar estaba más alto. En el Último Interglacial, los inlandsis de Groenlandia y de la Antártida Occidental eran más pequeños y el mar más alto que hoy, y los hipopótamos vivían en Gran Bretaña.

Estos archivos sitúan el presente en perspectiva, y el propio IPCC hace la comparación. En 2019, el dióxido de carbono del aire era más alto que en ningún otro momento de al menos los últimos dos millones de años (confianza alta), y los aumentos de dióxido de carbono y de metano desde 1750 superan con mucho los cambios naturales entre periodos glaciales e interglaciales de al menos los últimos $800\,000$ años (confianza muy alta). La temperatura media global en superficie ha subido desde 1970 más deprisa que en cualquier otro periodo de 50 años de al menos los últimos $2000$ años (confianza alta). La década 2011–2020 fue más cálida que los siglos más cálidos del interglacial actual, hace unos $6500$ años, y se acercó al calor del Último Interglacial, hace unos $125\,000$ años (confianza media).

También puede compararse la velocidad del cambio. De 1970 a 2025, la tendencia del registro de la temperatura global es de $0.20{}^{\circ}\mathrm{C}$ por década, es decir, unos $20{}^{\circ}\mathrm{C}$ por cada mil años si se mantuviera; el calentamiento a la salida del último periodo glacial fue de unos $0.86{}^{\circ}\mathrm{C}$ por cada mil años de media. Las causas del cambio actual, y en qué puede convertirse, son el tema del Capítulo 28.

27.6 Ejercicios

Ejercicio 27.1 ★

Da el término: (a) una magnitud medida en un archivo que sustituye a una variable climática no medida; (b) un cilindro de hielo extraído por perforación de un inlandsis; (c) un intervalo cálido entre dos periodos glaciales; (d) la reconstrucción de la vegetación del pasado a partir del polen fósil; (e) el momento, hace unos $23\,000$ a $19\,000$ años, en que los últimos inlandsis alcanzaron su mayor extensión.

Solución

Solución de Ejercicio 27.1.

(a) un indicador indirecto; (b) un testigo de hielo; (c) un interglacial; (d) el análisis polínico; (e) el Último Máximo Glacial.

Ejercicio 27.2 ★

Para cada indicador indirecto, nombra su archivo y aquello sobre lo que informa: (a) el aire de las burbujas; (b) la proporción de polen de roble; (c) el oxígeno 18 de las conchas de los foraminíferos del fondo marino; (d) la anchura de los anillos de los árboles.

Solución

Solución de Ejercicio 27.2.

(a) El hielo polar: el dióxido de carbono y el metano del aire de la época. (b) Los sedimentos lacustres o la turba: la vegetación, aquí árboles que necesitan veranos cálidos. (c) Los sedimentos oceánicos: el volumen de hielo sobre los continentes y la temperatura del océano profundo. (d) Los árboles: las condiciones de crecimiento, año a año.

Ejercicio 27.3 ★

Durante la última transición deglacial, de hace unos $18\,000$ a $11\,000$ años, el nivel del mar subió de unos $-120\,\mathrm{m}$ a $-50\,\mathrm{m}$. (a) Calcula el ritmo medio de subida, en milímetros por año. (b) De 2006 a 2018, el nivel del mar subió $3.7\,\mathrm{mm}$ al año. Compara.

Solución

Solución de Ejercicio 27.3.

(a) $-50 - (-120) = 70\,\mathrm{m}$ en $7000$ años: $70\,000\,\mathrm{mm}/7000 = 10\,\mathrm{mm}$ al año. (b) $10/3.7 \approx 2.7$: la subida media de la deglaciación fue unas 2.7 veces más rápida que la de 2006–2018.

Ejercicio 27.4 ★

La temperatura global subió $0.20{}^{\circ}\mathrm{C}$ por década de 1970 a 2025. Expresa este ritmo por siglo y por cada mil años.

Solución

Solución de Ejercicio 27.4.

Un siglo son diez décadas: $2.0{}^{\circ}\mathrm{C}$ por siglo. Mil años son cien décadas: $20{}^{\circ}\mathrm{C}$ por cada mil años.

Ejercicio 27.5 ★

Hays, Imbrie y Shackleton encontraron tres ritmos en los sedimentos oceánicos: $23\,000$, $42\,000$ y unos $100\,000$ años. (a) Asocia cada uno con la precesión del eje, la inclinación del eje y la forma de la órbita. (b) ¿Cuántos ciclos de $41\,000$ años caben en $1\,000\,000$ años? ¿Y cuántos ciclos de $100\,000$ años?

Solución

Solución de Ejercicio 27.5.

(a) $23\,000$ años: la precesión del eje; $42\,000$ años: la inclinación del eje; unos $100\,000$ años: la forma de la órbita. (b) $1\,000\,000/41\,000 \approx 24$ ciclos; $1\,000\,000/100\,000 = 10$ ciclos.

Ejercicio 27.6 ★★

La recta de mínimos cuadrados del capítulo es $\mathrm{CO_2} \approx 266.6 + 7.83\,\Delta T$ (en ppm, con $\Delta T$ en ${}^{\circ}\mathrm{C}$). (a) Predice el dióxido de carbono para la temperatura media del Último Máximo Glacial en el Domo C, $-9.4{}^{\circ}\mathrm{C}$, y compáralo con los $190\,\mathrm{ppm}$ medidos. (b) Predícelo para el punto más cálido, $+5.5{}^{\circ}\mathrm{C}$, y compáralo con el valor medido más alto, $299\,\mathrm{ppm}$. (c) Usa la recta para estimar la temperatura del Domo C que correspondería a $427\,\mathrm{ppm}$, el valor de 2025 en Mauna Loa. ¿Por qué no está justificado este último uso de la recta?

Solución

Solución de Ejercicio 27.6.

(a) $266.6 + 7.83 \times (-9.4) \approx 266.6 - 73.6 = 193\,\mathrm{ppm}$: solo $3\,\mathrm{ppm}$ por encima de los $190\,\mathrm{ppm}$ medidos. (b) $266.6 + 7.83 \times 5.5 \approx 310\,\mathrm{ppm}$, $11\,\mathrm{ppm}$ por encima del valor medido más alto: el punto más cálido queda por debajo de la recta. (c) $\Delta T = (427 - 266.6)/7.83 \approx 20{}^{\circ}\mathrm{C}$. La recta solo describe cómo variaron juntas las dos magnitudes, en ciclos naturales, dentro del intervalo de los datos (de $-11{}^{\circ}\mathrm{C}$ a $+6{}^{\circ}\mathrm{C}$, de 174 a $299\,\mathrm{ppm}$); no es una ley, y un valor muy alejado de ese intervalo no puede leerse en ella.

Ejercicio 27.7 ★★

Usa el diagrama polínico del lago de las Varden Hills. (a) ¿Cuál es el polen dominante a $580\,\mathrm{cm}$, y qué paisaje indica? (b) La misma pregunta a $340\,\mathrm{cm}$. (c) ¿Qué árbol se extiende primero después del frío, y qué árboles llegan los últimos? (d) ¿Por qué podría la llegada de un árbol ir con retraso respecto al calentamiento que la hizo posible?

Solución

Solución de Ejercicio 27.7.

(a) Hierbas, $84\,\%$: un paisaje abierto casi sin árboles, frío. (b) Roble ($42\,\%$) y avellano ($34\,\%$): un bosque de frondosas, con veranos cálidos. (c) El abedul se extiende primero, luego el pino; el avellano y el roble llegan los últimos. (d) Los árboles solo se extienden tan deprisa como viajan sus semillas y crecen sus árboles jóvenes, a partir de los lugares donde sobrevivieron al frío; además, tiene que formarse un suelo. El bosque puede ir con retraso respecto al clima.

Ejercicio 27.8 ★★

En el mismo testigo, el lodo a $600\,\mathrm{cm}$ tiene $14\,000$ años y el de $300\,\mathrm{cm}$, $6000$ años, con un ritmo de depósito constante. (a) Calcula este ritmo en milímetros por año. (b) Halla la edad del límite entre las zonas 2 y 3, a $470\,\mathrm{cm}$. (c) ¿Cuántos años representa una lámina de $1\,\mathrm{cm}$ de espesor?

Solución

Solución de Ejercicio 27.8.

(a) $300\,\mathrm{cm}$, es decir, $3000\,\mathrm{mm}$, en $8000$ años: $3000/8000 = 0.375\,\mathrm{mm}$ al año. (b) $6000 + (470 - 300)/300 \times 8000 \approx 6000 + 4530 \approx 10\,500$ años. (c) $10/0.375 \approx 27$ años.

Ejercicio 27.9 ★★

En el mapa del Sudeste Asiático, la tierra emergida pasa de 4.11 a 7.16 millones de kilómetros cuadrados cuando el mar baja $130\,\mathrm{m}$. (a) Calcula la ganancia y su porcentaje. (b) En el mapa, un descenso de unos $36\,\mathrm{m}$ basta para unir Borneo con Asia. ¿Estuvo la isla unida durante todo el Último Máximo Glacial? Explícalo. (c) ¿Por qué la línea de costa del mapa es solo aproximada?

Solución

Solución de Ejercicio 27.9.

(a) $7.16 - 4.11 = 3.05$ millones de kilómetros cuadrados, y $3.05/4.11 \approx 74\,\%$ más de tierra. (b) Sí: en el Último Máximo Glacial el mar estaba de 125 a $134\,\mathrm{m}$ por debajo del actual, mucho más que los $36\,\mathrm{m}$ que unen Borneo con Asia en el mapa. (c) El mapa usa el fondo marino actual, que no ha seguido exactamente igual desde entonces (se han depositado sedimentos sobre él, y el terreno se ha movido un poco); la malla es además gruesa, un punto cada 0.1 grados, y el nivel más bajo del mar solo se conoce con una precisión de unos diez metros.

Ejercicio 27.10 ★★

En el registro LR04, el valor en el Último Máximo Glacial es de $4.92\,\text{‰}$ y el actual, de $3.23\,\text{‰}$. (a) ¿Cuál es el más alto, y es lo que esperas? Explícalo con los inlandsis. (b) ¿Por qué se dibuja invertido el eje vertical del registro?

Solución

Solución de Ejercicio 27.10.

(a) El valor del Último Máximo Glacial, $4.92\,\text{‰}$, es el más alto. Es lo esperado: los grandes inlandsis de la época almacenaban agua pobre en oxígeno 18, lo que dejaba el océano, y las conchas crecidas en él, más ricos en oxígeno 18; además, el agua profunda estaba más fría. (b) Para que las épocas frías y con mucho hielo queden abajo y las cálidas arriba, como en una curva de temperatura.

Ejercicio 27.11 ★★

Un amigo dice: “La correlación de 0.92 entre la temperatura antártica y el dióxido de carbono demuestra que el dióxido de carbono controló las glaciaciones”. (a) ¿Qué muestra una correlación, y qué no muestra? (b) Da otras dos explicaciones que darían la misma correlación. (c) ¿Qué tipo de información sobre los dos registros ayudaría a decidir?

Solución

Solución de Ejercicio 27.11.

(a) Una correlación muestra que los dos registros suben y bajan a la vez, cerca de una recta; no muestra cuál causó cuál, ni que alguno de ellos causara al otro. (b) Un clima más cálido podría haber liberado dióxido de carbono al aire; o una tercera causa, como los cambios de la órbita de la Tierra, podría haber movido a ambos; o cada uno podría haber empujado al otro. (c) La cronología de los cambios, es decir, cuál vino primero, a partir de una datación precisa del hielo y de su aire; y una comprensión de cómo actúa el dióxido de carbono sobre la radiación de la Tierra (el Capítulo 28).

Ejercicio 27.12 ★★★

El periodo más fuerte del registro LR04 es de $41\,000$ años entre hace 2.6 y 1.3 millones de años, y de $98\,500$ años en los últimos $700\,000$ años. (a) ¿Cuántos ciclos contiene cada ventana? (b) ¿Qué cambio de la órbita o del eje de la Tierra corresponde a cada periodo? (c) Explica por qué un registro con una muestra cada $2000$ años puede mostrar estos ritmos, pero no un cambio que duró un siglo.

Solución

Solución de Ejercicio 27.12.

(a) $1\,300\,000/41\,000 \approx 32$ ciclos entre hace 2.6 y 1.3 millones de años; $700\,000/98\,500 \approx 7$ ciclos en los últimos $700\,000$ años. (b) $41\,000$ años: la inclinación del eje; unos $100\,000$ años: la forma de la órbita. (c) Un ciclo de $41\,000$ años se muestrea unas $41\,000/2000 \approx 20$ veces, lo bastante para dibujarlo; un cambio que dura un siglo cae entre dos muestras, o dentro de una, y casi no deja huella.

Ejercicio 27.13 ★★★

El ritmo de aumento del dióxido de carbono fue de 192 a $198\,\mathrm{ppm}$ por siglo en 1995–2014. Durante el Máximo Térmico del Paleoceno–Eoceno fue de 4 a $42\,\mathrm{ppm}$ por siglo, y durante la última transición deglacial, como mucho unos $10\,\mathrm{ppm}$ por siglo. (a) ¿Cuántas veces más rápido fue el aumento reciente que el aumento más rápido de la última deglaciación? (b) ¿Y que las estimaciones más lenta y más rápida del PETM? (c) El aumento del PETM fue de unos 900 a unos $2000\,\mathrm{ppm}$. ¿Cuánto habría tardado a $42\,\mathrm{ppm}$ por siglo, y al ritmo actual?

Solución

Solución de Ejercicio 27.13.

(a) $192/10 \approx 19$ y $198/10 \approx 20$: unas 20 veces más rápido. (b) Frente a $4\,\mathrm{ppm}$ por siglo: de $192/4 = 48$ a $198/4 \approx 50$ veces; frente a $42\,\mathrm{ppm}$: de $192/42 \approx 4.6$ a $198/42 \approx 4.7$ veces. El aumento actual es de 5 a 50 veces más rápido que el del PETM. (c) El aumento es de $2000 - 900 = 1100\,\mathrm{ppm}$: $1100/42 \approx 26$ siglos, unos $2600$ años al ritmo más rápido del PETM; $1100/195 \approx 5.6$ siglos, menos de 600 años, al ritmo actual.

Ejercicio 27.14 ★★★

El IPCC estima que la temperatura global subió de 1 a $1.5{}^{\circ}\mathrm{C}$ por cada mil años en la parte más rápida de la última deglaciación, y que sobre Groenlandia subió unas diez veces más deprisa en los siglos de calentamiento más rápido. (a) Da el ritmo de Groenlandia en ${}^{\circ}\mathrm{C}$ por cada mil años y por década. (b) Compáralo con el ritmo global actual de $0.20{}^{\circ}\mathrm{C}$ por década. (c) ¿Por qué no debe compararse directamente un ritmo local con uno global?

Solución

Solución de Ejercicio 27.14.

(a) Diez veces de 1 a $1.5{}^{\circ}\mathrm{C}$: de 10 a $15{}^{\circ}\mathrm{C}$ por cada mil años, es decir, de 0.10 a $0.15{}^{\circ}\mathrm{C}$ por década. (b) El ritmo global actual, $0.20{}^{\circ}\mathrm{C}$ por década, es de 1.3 a 2 veces el calentamiento más rápido sobre Groenlandia. (c) Un solo lugar puede cambiar mucho más que la media del globo, donde los cambios de las distintas regiones se compensan en parte: un ritmo global se compara con un ritmo global.

Ejercicio 27.15 ★★★

El nivel del mar estaba a unos $-50\,\mathrm{m}$ hace $11\,000$ años; supón que luego subió a un ritmo constante de $12\,\mathrm{m}$ por cada mil años, el ritmo medio de la deglaciación principal. (a) ¿Cuándo pasó por $-36\,\mathrm{m}$, el nivel que une Borneo con Asia en el mapa? (b) Después de ese momento, ¿podría una persona ir a pie de Borneo a la península Malaya? (c) ¿Cuánto tardaría el mar en subir los últimos $36\,\mathrm{m}$, si hubiera seguido a la misma velocidad?

Solución

Solución de Ejercicio 27.15.

(a) $14\,\mathrm{m}$ a $12\,\mathrm{m}$ por cada mil años llevan $14/12 \approx 1.17$ miles de años, unos $1170$ años: hace unos $9800$ años. (b) No: el mar tenía que mantenerse al menos $36\,\mathrm{m}$ por debajo del actual para unir Borneo con Asia; en cuanto pasó de $-36\,\mathrm{m}$, el puente de tierra quedó sumergido, y Borneo volvió a ser una isla. (c) $36/12 = 3$ miles de años, unos $3000$ años; en realidad, la subida se frenó a partir de hace unos $8200$ años, así que tardó más.

Problema 27.1

Problema de fin de semana — 800 000 años de hielo antártico

El hielo del Domo C y el aire de sus burbujas dan los valores siguientes. La temperatura es el cambio sobre el hielo respecto a los últimos mil años.

	cambio de temperatura (${}^{\circ}\mathrm{C}$)	dióxido de carbono (ppm)
valor más frío, hace unos $24\,000$ años	$-10.6$	—
valor más cálido, hace unos $129\,000$ años	$+5.5$	—
dióxido de carbono más bajo y más alto	—	174 y 299
media, de hace $23\,000$ a $19\,000$ años	$-9.4$	190
media, de hace $11\,000$ a $9000$ años	$-0.4$	264

El periodo más fuerte del registro de temperatura es de unos $98\,000$ años, y los 1639 pares de valores dan un coeficiente de correlación de 0.92.

Parte I — Leer los dos registros.

1. ¿Qué parte del hielo registra la temperatura, y cuál registra el dióxido de carbono?
2. Calcula la amplitud total del cambio de temperatura en el Domo C.
3. Calcula la amplitud total del dióxido de carbono.
4. ¿Qué dice un coeficiente de correlación de 0.92 sobre los dos registros?
5. En la figura con eje de tiempo del capítulo, el presente está a la derecha. ¿Por qué debes comprobar en qué sentido corre el tiempo antes de leer una figura así?

Parte II — Valores glaciales e interglaciales.

6. Define un periodo glacial y un interglacial.
7. ¿En cuál de los dos vivimos, y desde cuándo?
8. ¿Cuántos ciclos de $98\,000$ años caben en $800\,000$ años?
9. ¿Qué cambio de la órbita de la Tierra tiene un periodo cercano a $100\,000$ años?
10. Antes de hace unos 1.25 millones de años, ¿cuál era el ritmo principal de los ciclos glaciales?

Parte III — La última deglaciación.

11. ¿Cuánto subió la temperatura sobre el Domo C entre el Último Máximo Glacial y el intervalo de hace $11\,000$ a $9000$ años?
12. ¿Cuánto subió el dióxido de carbono en el mismo intervalo?
13. La temperatura global del Último Máximo Glacial era de 5 a $7{}^{\circ}\mathrm{C}$ inferior a la de 1850–1900. Toma el centro de este intervalo. ¿Es mayor o menor el cambio antártico?
14. La última transición deglacial duró de hace $18\,000$ a $11\,000$ años. ¿Cuánto tiempo es eso?
15. Calcula el ritmo medio del calentamiento global durante la transición, en ${}^{\circ}\mathrm{C}$ por cada mil años.
16. Expresa este ritmo en ${}^{\circ}\mathrm{C}$ por década.

Parte IV — El ritmo actual, en comparación.

17. De 1970 a 2025, la temperatura global subió $0.20{}^{\circ}\mathrm{C}$ por década. Expresa este ritmo por cada mil años.
18. ¿Cuántas veces más rápido es el calentamiento actual que el calentamiento medio de la última deglaciación?
19. En la parte más rápida de la deglaciación, la temperatura global subió de 1 a $1.5{}^{\circ}\mathrm{C}$ por cada mil años. ¿Cuántas veces más rápido es el ritmo actual que estos?
20. Concluye: ¿cuántas veces más rápido que el calentamiento a la salida de la última glaciación es el calentamiento global actual?

Solución

Solución de Problema 27.1.

1. El propio hielo, mediante sus isótopos pesados, registra la temperatura; el aire de sus burbujas registra el dióxido de carbono.

2. $5.5 - (-10.6) = 16.1{}^{\circ}\mathrm{C}$.

3. $299 - 174 = 125\,\mathrm{ppm}$.

4. Los puntos quedan cerca de una recta: los dos registros subieron y bajaron a la vez. No dice cuál causó cuál.

5. Los registros del pasado se dibujan con las épocas más antiguas a uno u otro lado; leído al revés, un calentamiento se tomaría por un enfriamiento.

6. Un periodo glacial es un intervalo frío dentro de una glaciación, en el que los inlandsis crecen mucho más allá de su tamaño actual; un interglacial es un intervalo cálido entre dos periodos glaciales, con inlandsis parecidos a los de hoy o más pequeños.

7. En un interglacial, que empezó hace unos $11\,000$ años.

8. $800\,000/98\,000 \approx 8$: unos ocho ciclos.

9. La forma de la órbita.

10. Un ritmo de $41\,000$ años, el periodo de la inclinación del eje.

11. $-0.4 - (-9.4) = 9.0{}^{\circ}\mathrm{C}$.

12. $264 - 190 = 74\,\mathrm{ppm}$.

13. $6{}^{\circ}\mathrm{C}$; el cambio antártico, $9.0{}^{\circ}\mathrm{C}$, es mayor, unas 1.5 veces el global.

14. $18\,000 - 11\,000 = 7000$ años.

15. $6/7 \approx 0.86{}^{\circ}\mathrm{C}$ por cada mil años.

16. Mil años son cien décadas: $0.86/100 \approx 0.0086{}^{\circ}\mathrm{C}$ por década.

17. $0.20 \times 100 = 20{}^{\circ}\mathrm{C}$ por cada mil años.

18. $20/0.86 \approx 23$ veces.

19. $20/1.5 \approx 13$ y $20/1 = 20$: de 13 a 20 veces.

20. El calentamiento global actual es unas veinte veces más rápido que el calentamiento a la salida de la última glaciación: 23 veces su ritmo medio, de 13 a 20 veces su ritmo más rápido.