II. EL CLIMA TIENE SU HISTORIA

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. An�nimo. Roma, ca. siglo II

�RASE QUE SE ERA

COMO la historia geol�gica se mide en millones se a�os, usaremos la unidad cronol�gica mega-a�os, abreviada Ma, que significa 1 000 000 de a�os.
En la evoluci�n de nuestro planeta primeramente identificamos dos eones: el Prec�mbrico y el Fanerozoico. El Prec�mbrico ocupa el 90% del tiempo geol�gico, comienza con la formaci�n 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 geol�gicas, que a su vez incluyen diversos periodos, divididos en �pocas.
El Prec�mbrico 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 tambi�n en tres eras geol�gicas: 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 m�s abundantes eran los invertebrados marinos; durante el Mesozoico predominaron los dinosaurios y otros reptiles; y en el Cenozoico cobraron importancia mam�feros y �rboles. En lo que respecta a periodos geol�gicos (en que se dividen las eras) s�lo nos fijaremos en los tres �ltimos: Cret�cico, Terciario y Cuaternario. El Cret�cico es el �ltimo periodo de la era Mesozoica. La Cenozoica se divide en Terciario y Cuaternario; este �ltimo se inicia hace 3 Ma y se divide en dos �pocas: Pleistoceno y Holoceno; en este �ltimo vivimos y comenz� hace 10 ka (an�logamente a Ma, ka es la abreviatura de kiloa�os; 1 ka = 1 000 a�os.)

Figura II.1. Historia del clima desde la formaci�n del planeta, hace 4 600 millones de a�os (Ma), hasta hace 1 Ma. El eje horizontal (tiempo) est� en escala logar�tmica. Sobre �l se muestran las divisiones geol�gicas (orden descendente) en eones, eras, periodos y �pocas; identificando s�lo las m�s importantes. Para el e�n Prec�mbrico hay escasa informaci�n clim�tica; para el Fanerozoico se tiene registro de temperatura, ilustrado en el recuadro: es la temperatura, en grados cent�grados, media del casquete polar limitado al S por el paralelo 40°N; se destaca cu�ndo �sta fue inferior a la actual (l�nea gruesa) y cuando fue inferior al punto de congelaci�n (l�nea gruesa con fleco). En la parte inferior aparecen cuatro momentos importantes de la deriva continental y de la desaparici�n de los dinosaurios.
La historia geol�gica descrita aparece esquem�ticamente en eones, eras y periodos, hasta hace 1 Ma, en la figura II.1.

UN POCO DE TECNICISMOS
La abscisa (o eje coordenado horizontal) de la figura II.1 representa el tiempo en millones de a�os (Ma). La escala (rayitas y numeritos) de esta coordenada no es como se acostumbra; est� rara, no es lineal, o sea, distancias iguales no corresponden a tiempos iguales. Se trata de una escala logar�tmica (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 com�n se llama ciclo y cada vez que multiplicamos el tiempo por 10 avanzamos un ciclo en el eje; es decir, un intervalo del mismo tama�o 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 s� est� a la mitad del 1 y el 100.
Bueno... �y por qu� esta complicaci�n? Pues... no es gratuita, sino que es realmente �til, casi indispensable para representar el tiempo geol�gico; ya que estamos interesados tanto en lo sucedido hace 4 600 Ma (formaci�n de la Tierra) como en el periodo Terciario (que va de hace 3 a 65 Ma). Pero el Terciario dur� 1/80 de la vida del planeta, de modo que si hici�ramos una figura que abarcara todo lo ancho de la p�gina de este libro (13.5 cm) y en su abscisa pusi�ramos el tiempo en escala lineal en vez de logar�tmica (como est� en la figura II.1), su extremo derecho tendr�a la fecha de hace 4 600 Ma y el izquierdo el momento presente (cero a�os), el periodo Terciario abarcar�a s�lo 1.7 mm (casi inapreciable) y el Cuaternario ocupar�a 9 cent�simas de mil�metro; en cambio, puesto el tiempo en escala logar�tmica, el Terciario abarca un intervalo apreciable.
La escala logar�tmica tiene otras peculiaridades; p. ej., nunca puede llegar al origen del eje coordenado, o sea al cero (en la figura II.1 ser�a el momento presente). Veamos: esta figura abarca m�s 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; m�s el ciclo incompleto de 1 000 a 5 000); si extendi�ramos la figura a lo ancho otros 3 ciclos a la izquierda, llegar�amos solamente a 1 ka, faltar�an mil a�os a�n para la actualidad; con otro tanto (3 ciclos m�s) a la izquierda arribar�amos a un a�o antes del momento presente, y as� sucesivamente. Necesitar�amos un eje infinitamente largo para llegar al instante actual; claro que para fines geol�gicos podemos quedarnos tranquilamente hace mil, o diez a�os y ya. Eso de intentar alcanzar el momento presente s�lo fue para ilustrar la imposibilidad de llegar estrictamente al cero en un eje coordenado logar�tmico.
�Y LOS DINOSAURIOS?
La figura II.1 abarca entonces desde la formaci�n de la Tierra (extremo derecho) hasta hace 1 Ma (extremo izquierdo) y la figura II.2 comprende el �ltimo mill�n de a�os. En ambas figuras el tiempo avanza de derecha a izquierda.
En la parte superior de la figura II.1 aparece informaci�n clim�tica relevante, la cual es escasa durante el Prec�mbrico; para el Fanerozoico se cuenta con la evoluci�n de la temperatura terrestre, encima de �sta se ilustra la disposici�n geogr�fica de continentes y oc�anos. En la era Azoica la atm�sfera conten�a mucho C0₂ y poco ox�geno (0₂); en consecuencia se ten�a un fuerte efecto invernadero y clima caluroso, semejante al de Venus (actualmente). En la Arqueozoica, los oc�anos 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 �nico emergiendo del oc�ano. En la interfaz de las eras Paleozoica y Mesozoica hab�a ya continentes diferenciados, que ocupaban una quinta parte del hemisferio norte (HN); en ese momento Europa est� unida a Norteam�rica, Asia est� cerca, y todas lejos del polo; �frica no surge a�n. Pero ya desde hace 12 Ma los continentes y oc�anos est�n repartidos como ahora.
El paso del Mesozoico al Cenozoico coincide con la desaparici�n s�bita de los dinosaurios, suceso enigm�tico que recientemente parece estarse aclarando. La teor�a m�s aceptada supone que un asteroide o un fragmento de cometa de unos 10 km de di�metro choc� contra la Tierra, enturbiando dr�sticamente la atm�sfera con polvo, ceniza y humo levantados del suelo, lo cual bloque� la radiaci�n solar, y la Tierra se enfri� a temperaturas inferiores a la de sobrevivencia; murieron las plantas, escase� el alimento y s�lo subsistieron peque�os animales que com�an poco y resist�an el fr�o. Esta teor�a se apoya principalmente en el descubrimiento de una alta concentraci�n de iridio (elemento escaso en la corteza terrestre) en los limites de la estratigraf�a entre el Cret�cico y el Terciario. Algunos refutan la procedencia c�smica del iridio, consider�ndolo m�s bien de origen volc�nico; sin embargo, en 1989 la teor�a c�smica se vio favorecida con el hallazgo de amino�cidos de aparente origen extraterrestre en ese lindero geol�gico. La mayor debilidad de la teor�a consist�a en que el cr�ter producto del impacto, estimado en 200 km de di�metro, no aparec�a por ning�n lado. Pero en 1990 se descubri� por fotos de sat�lite —y exploraciones posteriores in situ— una estructura semicircular en la costa norte de Yucat�n, que parece ser la mitad de un cr�ter de 180 km, cuya otra mitad estar�a en el mar. Vaya, parece que nuestro pa�s es la sede del gran golpe. A�n no se tiene la certeza de que sea efectivamente un "cr�ter de impacto", y las investigaciones contin�an.

Figura II.2. Tendencias generales del clima global en el �ltimo mill�n de a�os. a: temperatura superficial en la regi�n 0-80� N. b: �ndice 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 variaci�n m�xima en el periodo. La abscisa es el tiempo: en las partes (a) y (b) se fecha en a�os despu�s de Cristo, en (c), (d) y (e) en miles de a�os (ka) antes del presente. (Tomado de U.S. National Academy of Sciences, 1974.)
La gr�fica 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 gr�fica tiene su escala en grados cent�grados (°C); en ella se marca la temperatura actual de esa parte de la Tierra (6°C). Observamos que en algunas �pocas pasadas el clima fue m�s caliente que ahora y en otras m�s fr�o; pero no podemos afirmar que en las primeras eras del Fanerozoico la temperatura oscilara m�s frecuentemente que en la �ltima (Cenozoica). Debido a la escala logar�tmica, la gr�fica es enga�osa en ese aspecto, pues un tramo chico graficado del pasado remoto equivale a la misma cantidad de millones de a�os que un tramo grande graficado del pasado cercano. En la gr�fica tambi�n notamos que antes del Cuaternario la temperatura del casquete 40-90°N era mayor de 0°C; posteriormente baj� de 0°C y produjo congelaci�n en esa porci�n del planeta: la Edad Glacial. En la siguiente secci�n hablaremos del periodo Cuaternario, las glaciaciones y la deglaciaci�n actual.
EL �LTIMO MILL�N DE A�OS
El Pleistoceno es la primera �poca del Cuaternario y se extiende desde hace 3 Ma hasta 10 ka. Esta �poca 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 congelaci�n. En realidad, durante el Pleistoceno hubo varias glaciaciones alternadas con fases interglaciales, como puede verse en la figura II.2(e), que ilustra la evoluci�n del clima (temperatura) en el �ltimo mill�n de a�os. Cada glaciaci�n trae aparejado un descenso del nivel del mar y viceversa: los interglaciales implican aumento del nivel del mar y formaci�n de lagos ef�meros.
En la Tierra el agua total se distribuye as�: 98% en el oc�ano (conjunto de oc�anos y mares), 2% en el continente (principalmente los glaciares) y una cantidad �nfima en la atm�sfera. Actualmente, el 10% del continente est� cubierto de hielo y nieve (criosfera); durante el Pleistoceno la criosfera lleg� a triplicarse, y en consecuencia el nivel del mar lleg� a estar 100 m debajo del actual.
Una hipot�tica deglaciaci�n total del continente elevar�a el nivel del mar 40 m, pero esto no ha sucedido en los �ltimos 10 Ma; en las fases interglaciales la criosfera fue menor que la actual y elev� el nivel del mar 20 m. Estos cambios son s�lo estimaciones, pues el tectonismo (desplazamientos del terreno) complica su determinaci�n.
El Holoceno es la �ltima fase interglacial del Cuaternario; la m�s reciente glaciaci�n tuvo su momento m�s fr�o hace 18 ka; desde entonces, el clima presenta un calentamiento general, como puede verse en la figura II.2(c). Esta �poca geol�gica 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 civilizaci�n. Al principio de esa �poca existieron enormes mam�feros, extintos posiblemente por la mano del hombre o por el desplazamiento de los cinturones clim�ticos.
La figura II.2 muestra la evoluci�n del clima en el �ltimo mill�n de a�os, amplificando en cinco pasos sucesivos (de abajo hacia arriba) el tramo m�s reciente. Cada recuadro es una ampliaci�n (m�s detallada) de la porci�n indicada (con la diagonal) del cuadro inmediato inferior. Todos los cuadros son gr�ficas de temperatura contra tiempo; en cada uno la temperatura crece arriba, de modo que abajo es fr�o y arriba caliente; no todas las gr�ficas representan la misma variable, pero dan idea de lo glacial o c�lido que fue el clima en cada momento.
En las cinco partes de la figura II.2 se grafican temperaturas, determinadas en distintos �mbitos y por distintos m�todos. La abscisa de las partes (a) y (b) muestra la fecha en a�os despu�s de Cristo; en las partes (c), (d) y (e) la coordenada horizontal est� en miles de a�os; la escala vertical, adem�s de la horizontal, en cierta forma tambi�n aumenta de los cuadros inferiores a los superiores. A la derecha de cada uno se indica la magnitud de la m�xima variaci�n de temperatura, o sea la distancia vertical entre los puntos m�s bajo y m�s alto de la gr�fica.
En la parte (a) de la figura II.2 se muestra la temperatura superficial promediada cada 5 a�os sobre la regi�n 0-80°N, desde 1880 hasta 1970. La m�xima 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 �ndice de severidad de invierno para Europa oriental desde el a�o 800. De entonces a la fecha la mayor fluctuaci�n clim�tica es de 1.5°C y corresponde a la diferencia de temperatura entre fines del siglo XVII (m�nimo de Maunder) y la actualidad. La parte (c) registra las estimaciones de temperatura atmosf�rica en el HN desde hace 23 ka, basadas en las fluctuaciones marginales de los glaciares polares y alpinos, cambios en las l�neas de �rboles y vegetaci�n detectados por espectro de polen; en este intervalo la mayor fluctuaci�n t�rmica es como de 10°C, entre 18 y 7 ka.
En la parte (d) se muestra de nuevo la temperatura atmosf�rica en el HN durante los �ltimos 150 ka, basada en temperatura del mar en latitudes medias, registro de polen y del nivel del mar global. La m�xima oscilaci�n es nuevamente de 10°C, con la menor temperatura hace 140 (y tambi�n 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 composici�n isot�pica de plancton f�sil en muestras profundas del lecho marino. La mayor oscilaci�n es, otra vez, de 10°C (equivalente a 50 millones de km³ de hielo), con m�nimo hace 590 ka y el mismo m�ximo que en la parte (d) (123 ka).
En las partes (c) y (d) se aprecia la etapa glacial llamada wisconsiniana, que comenz� hace 75 y termin� hace 18 ka. En 1991 se descubri� que la caldera Toba de Indonesia protagoniz� la mayor explosi�n volc�nica del Pleistoceno, hace justamente 75 ka. Este suceso tel�rico lanz� al aire miles de km³ de material y dej� un hoyo de 100 km de largo por 30 de ancho. Las investigaciones sugieren que la glaciaci�n wisconsiniana fue causada por esa explosi�n, al inyectar a la estratosfera part�culas y aerosoles que bloquearon los rayos solares, principalmente en el HN.
Esta explosi�n enturbi� la atm�sfera con menor intensidad y duraci�n que el cometa que extingui� los dinosaurios, cuyo efecto se nota en la figura II.1. La gr�fica que ah� aparece no da la temperatura de todo el globo, sino de una porci�n de �l (el casquete 40-90°N), fuera de la cual estar�a el centro de la cat�strofe (Yucat�n, 21°N).
Por otro lado, la explosi�n de Toba —y el consecuente enfriamiento del planeta— fue mucho mayor que la del volc�n Krakatoa en 1883; este suceso se alcanza a apreciar en la figura II.2(a) y se ver� mejor en el cap�tulo IX.
La figura II.2 termina en 1970; la informaci�n correspondiente a las dos �ltimas d�cadas es parte de los registros clim�ticos que van de la Revoluci�n Industrial a la fecha, y que ser�n analizados en el cap�tulo V
En este cap�tulo abordamos la paleoclimatolog�a, que estudia los climas antiguos por medio de diversas t�cnicas geol�gicas de observaci�n. Disciplinas como la sedimentolog�a lacustre y marina, la glaciolog�a (an�lisis estratigr�fico de glaciares), la dendrolog�a (anillos de �rboles) y la palinolog�a (polen f�sil), proveen datos paleoclim�ticos. Una fuente de informaci�n es la composici�n isot�pica de la biota, los f�siles, sedimentos, aire atrapado, etc. La del carbono 14 (is�topo radiactivo del elemento qu�mico carbono) es una t�cnica de fechamiento muy conocida; otra se basa en que la proporci�n en que se presentan los is�topos de un cierto componente del aire depende de la temperatura ambiente.