II. EL CLIMA TIENE SU HISTORIA
Primavera nueva, en cantos, donde nace el mundo,
donde amores se conciertan, se maridan aves, y su crin el bosque suelta
entre fecundas lluvias. |
| Pervigilio de Venus. Anónimo. Roma, ca. siglo II |
ÉRASE QUE SE ERA
COMO la historia geológica se mide en millones se años, usaremos
la unidad cronológica mega-años, abreviada Ma, que significa 1 000 000 de años.
En la evolución de nuestro planeta primeramente identificamos dos eones: el Precámbrico y el Fanerozoico. El Precámbrico ocupa el 90% del tiempo geológico, comienza con la formación de la Tierra hace 4 600 Ma y termina hace 570 Ma; se caracteriza por la ausencia de vida. Los eones se dividen en eras geológicas, que a su vez incluyen diversos periodos, divididos en épocas.
El Precámbrico incluye tres eras: la Azoica (hace 4 600-2 000 Ma), la Arqueozoica (2 000-1 000 Ma) y la Proterozoica (1 000-570 Ma). El Fanerozoico se divide también en tres eras geológicas: Paleozoica, Mesozoica (hace 225-65 Ma) y Cenozoica (que es la actual); correspondiendo a la vida antigua, la intermedia y la reciente, respectivamente.
A partir del Paleozoico se tienen pruebas abundantes de la existencia de seres vivos registradas en rocas, en esa era los animales más abundantes eran los invertebrados marinos; durante el Mesozoico predominaron los dinosaurios y otros reptiles; y en el Cenozoico cobraron importancia mamíferos y árboles. En lo que respecta a periodos geológicos (en que se dividen las eras) sólo nos fijaremos en los tres últimos: Cretácico, Terciario y Cuaternario. El Cretácico es el último periodo de la era Mesozoica. La Cenozoica se divide en Terciario y Cuaternario; este último se inicia hace 3 Ma y se divide en dos épocas: Pleistoceno y Holoceno; en este último vivimos y comenzó hace 10 ka (análogamente a Ma, ka es la abreviatura de kiloaños; 1 ka = 1 000 años.)
Figura II.1. Historia del clima desde la formación del planeta, hace 4 600 millones de años (Ma), hasta hace 1 Ma. El eje horizontal (tiempo) está en escala logarítmica. Sobre él se muestran las divisiones geológicas (orden descendente) en eones, eras, periodos y épocas; identificando sólo las más importantes. Para el eón Precámbrico hay escasa información climática; para el Fanerozoico se tiene registro de temperatura, ilustrado en el recuadro: es la temperatura, en grados centígrados, media del casquete polar limitado al S por el paralelo 40°N; se destaca cuándo ésta fue inferior a la actual (línea gruesa) y cuando fue inferior al punto de congelación (línea gruesa con fleco). En la parte inferior aparecen cuatro momentos importantes de la deriva continental y de la desaparición de los dinosaurios.
La historia geológica descrita aparece esquemáticamente en eones, eras y periodos, hasta hace 1 Ma, en la figura II.1.
La abscisa (o eje coordenado horizontal) de la figura II.1 representa el tiempo en millones de años (Ma). La escala (rayitas y numeritos) de esta coordenada no es como se acostumbra; está rara, no es lineal, o sea, distancias iguales no corresponden a tiempos iguales. Se trata de una escala logarítmica (de base 10); en ella la distancia entre 1 y 10 Ma es igual que la distancia de 10 a 100 y de 100 a 1 000; esta distancia común se llama ciclo y cada vez que multiplicamos el tiempo por 10 avanzamos un ciclo en el eje; es decir, un intervalo del mismo tamaño corresponde al incremento de una unidad en las potencias de 10; por lo mismo, el 2 no equidista del 1 y el 3; en cambio el 10 sí está a la mitad del 1 y el 100.
Bueno... ¿y por qué esta complicación? Pues... no es gratuita, sino que es realmente útil, casi indispensable para representar el tiempo geológico; ya que estamos interesados tanto en lo sucedido hace 4 600 Ma (formación de la Tierra) como en el periodo Terciario (que va de hace 3 a 65 Ma). Pero el Terciario duró 1/80 de la vida del planeta, de modo que si hiciéramos una figura que abarcara todo lo ancho de la página de este libro (13.5 cm) y en su abscisa pusiéramos el tiempo en escala lineal en vez de logarítmica (como está en la figura II.1), su extremo derecho tendría la fecha de hace 4 600 Ma y el izquierdo el momento presente (cero años), el periodo Terciario abarcaría sólo 1.7 mm (casi inapreciable) y el Cuaternario ocuparía 9 centésimas de milímetro; en cambio, puesto el tiempo en escala logarítmica, el Terciario abarca un intervalo apreciable.
La escala logarítmica tiene otras peculiaridades; p. ej., nunca puede llegar al origen del eje coordenado, o sea al cero (en la figura II.1 sería el momento presente). Veamos: esta figura abarca más de 3 ciclos en la abscisa (a saber, del 1 al 10, del 10 al 100, del 100 al 1 000 Ma, que son 3 ciclos; más el ciclo incompleto de 1 000 a 5 000); si extendiéramos la figura a lo ancho otros 3 ciclos a la izquierda, llegaríamos solamente a 1 ka, faltarían mil años aún para la actualidad; con otro tanto (3 ciclos más) a la izquierda arribaríamos a un año antes del momento presente, y así sucesivamente. Necesitaríamos un eje infinitamente largo para llegar al instante actual; claro que para fines geológicos podemos quedarnos tranquilamente hace mil, o diez años y ya. Eso de intentar alcanzar el momento presente sólo fue para ilustrar la imposibilidad de llegar estrictamente al cero en un eje coordenado logarítmico.
La figura II.1 abarca entonces desde la formación de la Tierra (extremo derecho) hasta hace 1 Ma (extremo izquierdo) y la figura II.2 comprende el último millón de años. En ambas figuras el tiempo avanza de derecha a izquierda.
En la parte superior de la figura II.1 aparece información climática relevante, la cual es escasa durante el Precámbrico; para el Fanerozoico se cuenta con la evolución de la temperatura terrestre, encima de ésta se ilustra la disposición geográfica de continentes y océanos. En la era Azoica la atmósfera contenía mucho C02 y poco oxígeno (02); en consecuencia se tenía un fuerte efecto invernadero y clima caluroso, semejante al de Venus (actualmente). En la Arqueozoica, los océanos dominaban el planeta y hace 1 000 Ma el clima era similar al de ahora; en el Proterozoico se consolidaron continentes, aunque migratorios, y hubo glaciaciones.
Hacia el final del Paleozoico estaba la Pangea, como continente único emergiendo del océano. En la interfaz de las eras Paleozoica y Mesozoica había ya continentes diferenciados, que ocupaban una quinta parte del hemisferio norte (HN); en ese momento Europa está unida a Norteamérica, Asia está cerca, y todas lejos del polo; África no surge aún. Pero ya desde hace 12 Ma los continentes y océanos están repartidos como ahora.
El paso del Mesozoico al Cenozoico coincide con la desaparición súbita de los
dinosaurios, suceso enigmático que recientemente parece estarse aclarando. La
teoría más aceptada supone que un asteroide o un fragmento de cometa de unos
10 km de diámetro chocó contra la Tierra, enturbiando drásticamente la atmósfera
con polvo, ceniza y humo levantados del suelo, lo cual bloqueó la radiación
solar, y la Tierra se enfrió a temperaturas inferiores a la de sobrevivencia;
murieron las plantas, escaseó el alimento y sólo subsistieron pequeños animales
que comían poco y resistían el frío. Esta teoría se apoya principalmente en
el descubrimiento de una alta concentración de iridio (elemento escaso en la
corteza terrestre) en los limites de la estratigrafía entre el Cretácico y el
Terciario. Algunos refutan la procedencia cósmica del iridio, considerándolo
más bien de origen volcánico; sin embargo, en 1989 la teoría cósmica se vio
favorecida con el hallazgo de aminoácidos de aparente origen extraterrestre
en ese lindero geológico. La mayor debilidad de la teoría consistía en que el
cráter producto del impacto, estimado en 200 km de diámetro, no aparecía por
ningún lado. Pero en 1990 se descubrió por fotos de satélite —y exploraciones
posteriores in situ— una estructura semicircular en la costa norte
de Yucatán, que parece ser la mitad de un cráter de 180 km, cuya otra mitad
estaría en el mar. Vaya, parece que nuestro país es la sede del gran golpe.
Aún no se tiene la certeza de que sea efectivamente un "cráter de impacto",
y las investigaciones continúan.
Figura II.2. Tendencias generales del clima global en el último millón de años. a: temperatura superficial en la región 0-80º N. b: índice de severidad de invierno para Europa oriental. c: tendencias generalizadas de la temperatura del aire en el hemisferio norte. d: tendencias generalizadas de la temperatura de la superficie del mar en latitudes medias. e: fluctuaciones del volumen global del hielo. En las cinco partes de la figura ordenada es temperatura, aumentando hacia arriba; a la derecha se indica la variación máxima en el periodo. La abscisa es el tiempo: en las partes (a) y (b) se fecha en años después de Cristo, en (c), (d) y (e) en miles de años (ka) antes del presente. (Tomado de U.S. National Academy of Sciences, 1974.)
La gráfica que aparece en el eon Fanerozoico de la figura II.1 muestra la temperatura promedio, registrada en el casquete centrado en el polo norte y limitado al S (Sur) por el paralelo 40° N; el eje vertical de la gráfica tiene su escala en grados centígrados (°C); en ella se marca la temperatura actual de esa parte de la Tierra (6°C). Observamos que en algunas épocas pasadas el clima fue más caliente que ahora y en otras más frío; pero no podemos afirmar que en las primeras eras del Fanerozoico la temperatura oscilara más frecuentemente que en la última (Cenozoica). Debido a la escala logarítmica, la gráfica es engañosa en ese aspecto, pues un tramo chico graficado del pasado remoto equivale a la misma cantidad de millones de años que un tramo grande graficado del pasado cercano. En la gráfica también notamos que antes del Cuaternario la temperatura del casquete 40-90°N era mayor de 0°C; posteriormente bajó de 0°C y produjo congelación en esa porción del planeta: la Edad Glacial. En la siguiente sección hablaremos del periodo Cuaternario, las glaciaciones y la deglaciación actual.
El Pleistoceno es la primera época del Cuaternario y se extiende desde hace 3 Ma hasta 10 ka. Esta época se llama la Edad Glacial; como se ve en la figura II.1, hace 3 Ma la temperatura en el casquete 40-90°N era inferior a la de congelación. En realidad, durante el Pleistoceno hubo varias glaciaciones alternadas con fases interglaciales, como puede verse en la figura II.2(e), que ilustra la evolución del clima (temperatura) en el último millón de años. Cada glaciación trae aparejado un descenso del nivel del mar y viceversa: los interglaciales implican aumento del nivel del mar y formación de lagos efímeros.
En la Tierra el agua total se distribuye así: 98% en el océano (conjunto de océanos y mares), 2% en el continente (principalmente los glaciares) y una cantidad ínfima en la atmósfera. Actualmente, el 10% del continente está cubierto de hielo y nieve (criosfera); durante el Pleistoceno la criosfera llegó a triplicarse, y en consecuencia el nivel del mar llegó a estar 100 m debajo del actual.
Una hipotética deglaciación total del continente elevaría el nivel del mar 40 m, pero esto no ha sucedido en los últimos 10 Ma; en las fases interglaciales la criosfera fue menor que la actual y elevó el nivel del mar 20 m. Estos cambios son sólo estimaciones, pues el tectonismo (desplazamientos del terreno) complica su determinación.
El Holoceno es la última fase interglacial del Cuaternario; la más reciente glaciación tuvo su momento más frío hace 18 ka; desde entonces, el clima presenta un calentamiento general, como puede verse en la figura II.2(c). Esta época geológica se inicia cuando termina la Edad de Piedra y el hombre se hace sedentario; el Holoceno es, por lo tanto, el marco del desarrollo de la civilización. Al principio de esa época existieron enormes mamíferos, extintos posiblemente por la mano del hombre o por el desplazamiento de los cinturones climáticos.
La figura II.2 muestra la evolución del clima en el último millón de años, amplificando en cinco pasos sucesivos (de abajo hacia arriba) el tramo más reciente. Cada recuadro es una ampliación (más detallada) de la porción indicada (con la diagonal) del cuadro inmediato inferior. Todos los cuadros son gráficas de temperatura contra tiempo; en cada uno la temperatura crece arriba, de modo que abajo es frío y arriba caliente; no todas las gráficas representan la misma variable, pero dan idea de lo glacial o cálido que fue el clima en cada momento.
En las cinco partes de la figura II.2 se grafican temperaturas, determinadas en distintos ámbitos y por distintos métodos. La abscisa de las partes (a) y (b) muestra la fecha en años después de Cristo; en las partes (c), (d) y (e) la coordenada horizontal está en miles de años; la escala vertical, además de la horizontal, en cierta forma también aumenta de los cuadros inferiores a los superiores. A la derecha de cada uno se indica la magnitud de la máxima variación de temperatura, o sea la distancia vertical entre los puntos más bajo y más alto de la gráfica.
En la parte (a) de la figura II.2 se muestra la temperatura superficial promediada cada 5 años sobre la región 0-80°N, desde 1880 hasta 1970. La máxima temperatura se tiene alrededor de 1940 y desde entonces disminuye 0.4°C, entre 1880 y 1940 la temperatura difiere 0.8°C. En la parte (b) aparece el índice de severidad de invierno para Europa oriental desde el año 800. De entonces a la fecha la mayor fluctuación climática es de 1.5°C y corresponde a la diferencia de temperatura entre fines del siglo XVII (mínimo de Maunder) y la actualidad. La parte (c) registra las estimaciones de temperatura atmosférica en el HN desde hace 23 ka, basadas en las fluctuaciones marginales de los glaciares polares y alpinos, cambios en las líneas de árboles y vegetación detectados por espectro de polen; en este intervalo la mayor fluctuación térmica es como de 10°C, entre 18 y 7 ka.
En la parte (d) se muestra de nuevo la temperatura atmosférica en el HN durante los últimos 150 ka, basada en temperatura del mar en latitudes medias, registro de polen y del nivel del mar global. La máxima oscilación es nuevamente de 10°C, con la menor temperatura hace 140 (y también en 18 ka) y la mayor en 123 ka. En la parte (e) aparece la temperatura global basada en el volumen total de hielo, desde hace 1 Ma, estimado por la composición isotópica de plancton fósil en muestras profundas del lecho marino. La mayor oscilación es, otra vez, de 10°C (equivalente a 50 millones de km³ de hielo), con mínimo hace 590 ka y el mismo máximo que en la parte (d) (123 ka).
En las partes (c) y (d) se aprecia la etapa glacial llamada wisconsiniana, que comenzó hace 75 y terminó hace 18 ka. En 1991 se descubrió que la caldera Toba de Indonesia protagonizó la mayor explosión volcánica del Pleistoceno, hace justamente 75 ka. Este suceso telúrico lanzó al aire miles de km³ de material y dejó un hoyo de 100 km de largo por 30 de ancho. Las investigaciones sugieren que la glaciación wisconsiniana fue causada por esa explosión, al inyectar a la estratosfera partículas y aerosoles que bloquearon los rayos solares, principalmente en el HN.
Esta explosión enturbió la atmósfera con menor intensidad y duración que el cometa que extinguió los dinosaurios, cuyo efecto se nota en la figura II.1. La gráfica que ahí aparece no da la temperatura de todo el globo, sino de una porción de él (el casquete 40-90°N), fuera de la cual estaría el centro de la catástrofe (Yucatán, 21°N).
Por otro lado, la explosión de Toba —y el consecuente enfriamiento del planeta— fue mucho mayor que la del volcán Krakatoa en 1883; este suceso se alcanza a apreciar en la figura II.2(a) y se verá mejor en el capítulo IX.
La figura II.2 termina en 1970; la información correspondiente a las dos últimas décadas es parte de los registros climáticos que van de la Revolución Industrial a la fecha, y que serán analizados en el capítulo V
En este capítulo abordamos la paleoclimatología, que estudia los climas antiguos por medio de diversas técnicas geológicas de observación. Disciplinas como la sedimentología lacustre y marina, la glaciología (análisis estratigráfico de glaciares), la dendrología (anillos de árboles) y la palinología (polen fósil), proveen datos paleoclimáticos. Una fuente de información es la composición isotópica de la biota, los fósiles, sedimentos, aire atrapado, etc. La del carbono 14 (isótopo radiactivo del elemento químico carbono) es una técnica de fechamiento muy conocida; otra se basa en que la proporción en que se presentan los isótopos de un cierto componente del aire depende de la temperatura ambiente.