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Causas naturales del cambio climático
En el siglo XX, el matemático Milutin Milanković observó variaciones enelmovimiento orbital de la Tierra. Planteó la hipótesis de que estas variaciones podrían explicar los cambios climáticos a largo plazo de la Tierra y las oscilaciones entre las condiciones glaciares e interglaciares. Estos cambios a largo plazo son causas naturales del cambio climático, ya que son cambios normales que experimenta nuestro planeta.
Observó tres ciclos, que más tarde se conocieron como los ciclos de Milankovitch o Milanković. Son la excentricidad, la oblicuidad y la precesión.
Causas naturales del cambio climático: Excentricidad
La fase en la que la Tierra está más cerca del Sol se denomina perihelio, mientras que el estado más alejado se conoce como afelio. La diferencia entre el perihelio y el afelio determina la medida de la excentricidad.
La excentricidad mide el grado de alejamiento de la Tierra de una órbita perfectamente circular.
Actualmente, la Tierra tiene una excentricidad baja. Sólo hay un 3% de diferencia en la distancia al Sol en el afelio y el perihelio, lo que provoca aproximadamente un 7% de diferencia en la radiación solar recibida durante las dos fases. Durante la excentricidad alta, la distancia al Sol en el afelio y el perihelio puede variar un 10%. Esto provoca aproximadamente un 25% de disparidad en la radiación solar recibida durante las dos fases.
Fig. 1 - La Tierra experimenta actualmente una excentricidad baja, lo que significa que la diferencia entre el afelio y el perihelio es casi un círculo
La excentricidad provoca variaciones en la duración de las estaciones, por ejemplo, el Hemisferio Norte experimenta veranos que son cuatro días más largos que los inviernos y primaveras que son aproximadamente tres días más largas que los otoños. A medida que disminuye la excentricidad, las variaciones estacionales se igualan.
El efecto de la excentricidad sobre el clima es muy pequeño a corto plazo. A largo plazo, puede explicar algunas variaciones de temperatura. Sin embargo, el efecto de la excentricidad por sí solo es demasiado pequeño para explicar los cambios observados a largo plazo en el clima de la Tierra.
Causas naturales del cambio climático: La oblicuidad
La oblicuidad se refiere al ángulo del eje de la Tierra con respecto a su plano orbital. También se conoce como inclinación.
Durante el último millón de años, el ángulo ha variado entre 22,1 y 25,5 grados respecto al plano orbital. Cuanto mayor sea el ángulo de inclinación , más extremas serán las estaciones. Esto se debe a que cada hemisferio estará más expuesto a la radiación solar durante el Verano y menos expuesto durante el Invierno. Los ángulos de inclinación mayores se correlacionan con las estaciones intermedias, pero estos efectos no son globalmente uniformes, lo que significa que no se producen en todas partes en la misma medida. El ángulo actual es de unos 23,4 grados (a medio camino entre los extremos) y está disminuyendo lentamente. Esta disminución está provocando actualmente
- estaciones más suaves
- inviernos cada vez más cálidos
- veranos más fríos
- un aumento de la capa de hielo en las altas latitudes
El efecto de inclinación es perceptible en escalas temporales muy grandes (unos 41.000 años), pero no en escalas temporales más cortas. En consecuencia, no basta para explicar las tasas de cambio climático global de los últimos años.
Causas naturales del cambio climático: Precesión
La precesión también se conoce como bamboleo. A medida que la Tierra gira, se desplaza ligeramente de su eje y cambia su ángulo respecto a su centro. Este ciclo dura aproximadamente 26.000 años.Tiene numerosos efectos a largo plazo sobre el cambio climático:
- La precesión hace que los contrastes estacionales entre los hemisferios norte y sur sean más extremos.
- Actualmente:
- El perihelio se produce durante el Invierno en el Hemisferio Norte.
- El perihelio se produce durante el Verano en el Hemisferio Sur.
En consecuencia, los veranos en el Hemisferio Sur son más calurosos, y el Hemisferio Norte experimenta variaciones estacionales moderadas.
Sin embargo, dentro de 13.000 años, este efecto se invertirá debido al cambio en la precesión, dando lugar a veranos más extremos en el Hemisferio Norte y variaciones estacionales más moderadas en el Hemisferio Sur.
Aunque la precesión aumenta la disparidad entre las estaciones de los dos hemisferios, su efecto inmediato sobre el cambio climático global es relativamente pequeño. No obstante, es importante tener en cuenta el panorama general al considerar las causas del cambio climático a largo plazo.
Más causas naturales del cambio climático
Otra causa natural del cambio climático es lavariación de la producción solar .
Las variaciones de la producción solar son las diferencias en la cantidad de energía térmica producida por el Sol. Esto se debe a la evolución natural del Sol y a la actividad de su campo magnético.
Aunque las técnicas actuales nos permiten medir y reconstruir la producción solar en términos cuantificados (la unidad estándar para la producción solar es la iridiscencia solar medida en vatios por metro cuadrado), las observaciones intencionadas de manchas solares se remontan al año 364 a. C.
Causas naturales del cambio climático: Manchas solares
La actividad solar puede correlacionarse con el número de manchas solares observadas en el Sol. Es probable que las manchas solares estén causadas por concentraciones de flujo de campo magnético que inhiben la convección en la zona, lo que se cree que reduce la luminosidad; de ahí que las manchas solares parezcan manchas oscuras en el Sol.
Fig. 2 - Manchas solares
Sin embargo, es importante señalar que las interacciones y los mecanismos del campo magnético del Sol que causan las manchas solares no se comprenden del todo. Sólo tenemos una idea general de cómo se producen. Un mayor número de manchas solares indica una intensa actividad solar y, por tanto, una mayor producción solar, lo que sugeriría temperaturas más elevadas debido al aumento de energía térmica que recibe la Tierra.
Las manchas solares se observaron por primera vez con un telescopio a principios del siglo XVII. Como resultado, disponemos de amplios registros de la actividad solar para contrastarlos con los registros históricos del clima global.
Mínimo de Maunder
Durante la"PequeñaEdad de Hielo" (1650-1750) de , se observaron muy pocas manchas solares, lo que sugiere una disminución de la actividad solar. Los periodos en los que disminuye la actividad solar se conocen como Mínimo de Maunder. Los estudios sugieren que un Mínimo de Maunder podría ser responsable del enfriamiento de hasta 0,3º C en la época anterior a la Revolución Industrial, cuando el Ciclo del Carbono estaba en gran medida equilibrado. Pequeños descensos de la temperatura podrían haber provocado bucles de retroalimentación que, a su vez, afectaron enormemente al clima. Por lo tanto, existe la hipótesis de que el Mínimo de Maunder en la época de la Pequeña Edad de Hielo podría haber causado la Edad de Hielo o, al menos, haber contribuido a ella en gran medida.
¿Contribuye la actividad solar al cambio climático?
En la actualidad, en la que la actividad humana provoca aumentos significativos del cambio climático (se calcula que ha causado un aumento directo de 0,65°C desde 1950 a nivel mundial), una disminución de 0,3°C podría frenar el calentamiento. Aunque puede argumentarse que la actividad solar fue importante en el pasado, en el contexto moderno no desempeña un papel significativo en el cambio del clima global.
Causas del cambio climático a largo plazo
Puede que te haya sorprendido que hayamos profundizado en el conocimiento de los tres ciclos de Milankovitch sólo para decir en cada caso que tienen un pequeño efecto inmediato sobre el cambio climático global. Entonces, ¿por qué son importantes para este tema?
Aunque puede que estos ciclos de 100.000 años sólo causen un cambio de 0,5°C a 1°C, los bucles de retroalimentación que provocan son responsables en gran medida de los cambios a largo plazo en el clima.
¿Qué es un bucle de retroalimentación?
Un bucle de retroalimentación se produce cuando un efecto causa otro efecto. Esto aumentará o disminuirá el efecto original, por ejemplo, el efecto A causa el efecto B, y el efecto B aumentará o disminuirá la gravedad del efecto A.
- Si el efecto B aumenta la gravedad del efecto A, se trata de un bucle de retroalimentación positiva. El efecto A será entonces más grave y causará más casos del efecto B, lo que aumentará aún más el efecto A y así sucesivamente.
- Por otra parte, si el efecto B disminuye el efecto A, entonces se trata de un bucle de retroalimentación negativa. El efecto A será menos grave y podría quedar anulado por el efecto B.
¿Qué bucles de retroalimentación se producen debido a los ciclos de Milankovitch?
Si los ciclos de Milankovitch provocan un descenso de la temperatura (incluso un pequeño cambio), entonces:
- Las temperaturas más bajas (por ejemplo, por el aumento de la excentricidad) aumentan el ritmo de avance de los glaciares, es decir, más hielo superficial.
- El aumento del hielo superficial incrementa el efecto albedo.
- Esto significa que la Tierra absorbe menos radiación solar y, en consecuencia, su temperatura no aumenta tanto como lo haría en otras condiciones.
- El aumento del hielo superficial incrementa el efecto albedo.
- El aumento del efecto albedo provoca nuevos descensos de la temperatura.
- El ciclo continúa desde el primer punto enumerado.
Causas naturales del cambio climático a corto plazo
Veamos algunas causas naturales del cambio climático a corto plazo:
Se sabe que la actividad volcánica provoca un enfriamiento global significativo durante cortos periodos de tiempo (en una escala temporal climática). Las erupciones volcánicas provocan emisiones masivas de partículas como el dióxido de azufre (SO₂) que se inyectan en la atmósfera. Estas partículas pueden permanecer en la atmósfera hasta tres años. Posteriormente pueden formar aerosoles de azufre, que aumentan la reflexión de la radiación solar dentro de la atmósfera, impidiendo que la radiación solar caliente la Tierra, provocando así un enfriamiento en la atmósfera inferior de la Tierra.
Ten en cuenta que el dióxido de azufre puede considerarse, en algunos casos, un gas de efecto invernadero indirecto.
El efecto de las erupciones volcánicas en el enfriamiento global quedó patente en la erupción del monte Tambora en 1815. Fue una de las erupciones más potentes de la historia y fue seguida de relatos de un tiempo muy frío poco después de la erupción. Aunque el monte Tambora se encuentra en el sur de Indonesia, ese mismo año se observó en el noreste de Estados Unidos una"niebla seca" persistente .
Este fenómeno se conoce como oscurecimientoglobal, un signo del mencionado SO2 expulsado a la atmósfera. Los efectos del oscurecimiento global provocaron inviernos más tormentosos e intensos en todo el mundo, que condujeron a cosechas fallidas y a una desastrosa escasez de alimentos. Se calcula que las temperaturas globales disminuyeron entre 0,4°C y 0,7°C en todo el mundo. El año siguiente fue apodado "Año sin Verano" debido a los importantes efectos de enfriamiento causados por la erupción.
El ciclo de El Niño Oscilación del Sur (ENOS) y el cambio climático a corto plazo
El ciclo ENOS es un cambio entre dos estados conocidos como El Niño y La Niña. Tiene efectos sobre el cambio climático a corto plazo. El ENOS se produce cada dos a ocho años. El Niño (9-12 meses ) suele ser más corto que La Niña (9 meses- 2 años) y ocurre más a menudo que La Niña. La transición entre estados se denomina condiciones neutras.
El Niño se produce cuando se produce un calentamiento de la superficie oceánica en el centro y el este del océano Pacífico, normalmente causado por el debilitamiento de los vientos de levante.
Las zonas del océano que se enfrentan a un aumento de las temperaturas también se enfrentan a un aumento de las tasas de evapotranspiración, lo que provoca niveles de humedad significativamente más altos. Esto significa más condensación y, por tanto, precipitaciones.
La otra mitad del ciclo ENOS es La Niña
La Niña puede considerarse aproximadamente lo contrario de El Niño. Durante La Niña, la masa de agua caliente del Pacífico es empujada hacia el oeste, hacia la costa del este de Australia. Esto significa que se produce un enfriamiento de la superficie oceánica en el Pacífico central y oriental.
Como consecuencia, en las zonas del Pacífico occidentalaumentan las precipitaciones debido al aumento de la evapotranspiración en la zona, mientras que en el Pacífico oriental aumentan las sequías.
Efectos de El Niño
Las zonas más afectadas por el aumento de las precipitaciones son:
- América del Sur
- Sur de EEUU
- Canadá
Mientras que las precipitaciones aumentan en esas zonas, otras experimentan sequías. Entre ellas se incluyen:
- Australia Oriental y Pacífico Occidental
- Sur de África
Efectos de La Niña
Las zonas más afectadas por el aumento de las precipitaciones son:
- Medio Oeste Americano y Norte de California
- África meridional y oriental
- Australia
- Sudeste Asiático
Mientras que las precipitaciones aumentan en esas zonas, otras experimentan sequías. Entre ellas se incluyen:
- África Central
- Partes de Sudamérica (Perú y Chile)
El efecto del ciclo ENOS sobre el clima de Europa no es tan evidente como en Sudamérica.
Causas antropogénicas del cambio climático
Hasta ahora nos hemos centrado en las causas naturales del cambio climático. Sin embargo, las causas antropogénicas (o humanas) del cambio climático son ahora la principal causa impulsora del cambio climático. Esto incluye: la quema de combustibles fósiles, la deforestación y la agricultura excesiva.
Los niveles de gases de efecto invernadero han fluctuado a lo largo de la historia de la Tierra. Estas fluctuaciones han variado enormemente.* Los niveles elevados de gases de efecto invernadero provocan el efecto invernadero, y el efecto invernadero también provocará bucles de retroalimentación positivos y negativos.
Ciclo de retroalimentación positiva
- El aumento de los gases de efecto invernadero provoca un aumento de las temperaturas.
- Los océanos absorben másCO2, aumentando sus niveles generales de calor y acidez.
- Es probable que esto provoque una disminución del fitoplancton, que es un importante sumidero de carbono (se cree que es responsable de al menos el 30% del secuestro/absorción de carbono de la Tierra).
- Se absorbe menosCO2 y más acaba en la atmósfera, aumentando el efecto invernadero.
Bucle de retroalimentación negativa
- Aumento de los gases de efecto invernadero en la atmósfera.
- El aumento deCO2 provoca una mayor cobertura vegetal.
- El aumento de la absorción de carbono conduce a una disminución de los nivelesde CO2 .
* Ten en cuenta que lo anterior sólo se refiere al efecto invernadero no aumentado. No va en contra del consenso sobre el cambio climático acelerado/causado por el hombre. Esto se trata ampliamente en el Ciclo del Carbono.
Diagrama de las causas del cambio climático
Examinar las diferencias de gravedad entre las causas naturales del cambio climático y las causas antropogénicas o humanas del cambio climático puede resultar chocante. Lo que queda claro es que estamos teniendo un impacto significativo en nuestro clima, concretamente en el aumento de la temperatura global.
Consecuencias del cambio climático
El cambio climático tiene muchas consecuencias. Desde subidas y bajadas de temperatura hasta estaciones más largas o más cortas. No se suele pensar en las placas t ectónicas y sus consecuencias sobre el clima global cuando se habla del cambio climático a largo plazo. La tectónica de placas contribuye mucho al cambio climático global, pero gran parte de los efectos tectónicos más conocidos de contribuyen al cambio climático a corto plazo. Sin embargo, hay un acontecimiento geológico que se cree que provocó la formación de la capa de hielo de Groenlandia. Hace más de tres millones de años, los continentes de América del Norte y del Sur tenían una brecha entre ellos. Esto permitió que fluyeran entre ellos corrientes de Circulación Termohalina (se trata de corrientes de agua caliente que viajan a través de grandes masas de agua). En ese momento, la Corriente del Golfo no existía y las masas de hielo del norte eran considerablemente más pequeñas.
Sin embargo, hace unos tres millones de años, los dos continentes americanos colisionaron, provocando la formación del istmo de Panamá. Esto obligó a la corriente cálida a desplazarse hacia el norte de Europa para crear la Corriente del Golfo. Esto aumentó significativamente las tasas de evaporación en los climas septentrionales más fríos.
Como resultado, se habría producido un aumento de las nevadas y de la formación de hielo, lo que habría incrementado la capa de hielo superficial. Recuerda el bucle de retroalimentación positiva de los ciclos de Milankovitch de la sección anterior. El aumento de la capa de hielo podría haber causado un efecto similar (el efecto albedo). Existe la creencia generalizada de que este acontecimiento podría haber puesto en marcha la era glacial de Groenlandia y haber reducido significativamente las temperaturas globales.
Causas del cambio climático - Puntos clave
Muchos factores naturales provocan cambios climáticos a largo plazo, como la variación solar, los gases de efecto invernadero y la tectónica.
A veces, los efectos secundarios de estas causas provocan cambios a gran escala.
Los bucles de retroalimentación son esenciales para explicar los cambios a gran escala en el clima global.
La variación de la producción solar provoca efectos significativos, pero la actividad humana anula su importancia.
La actividad volcánica, aunque poco frecuente, puede causar variaciones climáticas extremas a corto plazo.
Los ciclos ENOS son relativamente frecuentes y provocan cambios en el clima a escala global.
Referencias
- Fig. 1: Diagrama de excentricidad (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Perihelion-Aphelion.svg) por Chris55 (https://commons.wikimedia.org/wiki/User:Chris55) bajo licencia CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/deed.en)
- Fig. 2: Manchas solares (https://www.flickr.com/photos/gsfc/15430820129/) por NASA Goddard Space Flight Center (https://www.flickr.com/people/24662369@N07) bajo licencia CC BY 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/deed.en)
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