El cambio climático y la Antártida

El cambio global. Enseñanzas de la Antártida
Prof. Dr. Andrés Maldonado
Director
Instituto Andaluz de Ciencias de la Tierra, Consejo Superior de Investigaciones
Científica/Universidad de Granada
Resumen
El aumento exponencial de la población mundial ha supuesto una presión sobre todo
el sistema terrestre con el resultado de cambios ambientales importantes. Uno de los
cambios es la alteración del sistema climático a nivel global, siendo el aumento de
temperatura uno de los parámetros observables más aparentes. El cambio global, sin
embargo, supera al cambio climático y hay un gran número de otros indicadores del medio
terrestre que están sufriendo alteraciones importantes. Cabe destacar entre ellos el descenso
de la biodiversidad, la degradación del suelo, la contaminación de acuíferos y los desastres
naturales, entre otros.
La Antártida es aún una de las pocas fronteras terrestres poco afectada por la
influencia humana de manera directa, aunque si a escala global. La investigación de este
gran continente cubierto casi en su totalidad de manera permanente por un gran manto de
hielo y de los océanos que lo circundan nos suministra datos valiosos sobre aspectos
básicos ligados al cambio global. Es necesario una política activa de investigación
científica en estas áreas remotas que permitan predecir con mayor precisión cual puede ser
la influencia del factor humano sobre la evolución de la Tierra e identificar la evolución del
sistema debida a procesos de carácter natural de la inducida por a la influencia
antropogénica.
Introducción
Las necesidades ligadas a un consumo excesivo y a la pobreza de una población
mundial de más de 6.000 millones de habitantes han llevado a una presión sobre los
recursos de la Tierra que están condicionando el denominado "cambio global". El "cambio
climático", forma parte y es un componente muy importante del mismo. Hay, sin embargo,
otros muchos aspectos implicados en el cambio global, como son la biodiversidad, la sobreexplotación de recursos y la contaminación de la atmósfera y de las reservas hídricas. Los
procesos ambientales son de naturaleza compleja. Se producen interacciones dentro de la
biosfera y de los componentes físico-químicos del medio ambiente, además de entre si. En
consecuencia, cualquier cambio dentro de estos sistemas afecta al conjunto de la Tierra e
influye en el cambio global. Esto es particularmente notable cuando se trata del medio
marino y de santuarios naturales, como son las capas de hielo polares o las selvas
tropicales.
En este artículo se hace una descripción de algunos aspectos ligados al cambio
global y se describen procesos sobre la evolución de los océanos de la Antártida oriental
que han influenciado el cambio global y sus enseñanzas para la proyección hacia el futuro.
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Indicadores de cambio global
Los indicadores del estado medioambiental de la Tierra muestran signos claramente
preocupantes. Entre estos es particularmente alarmante el cambio climático. Así la
temperatura global muestra una tendencia de aumento exponencial próxima a 1 grado
centígrado durante las últimas décadas. La proyección futura de esta tendencia, en un
escenario de emisión de CO2 a la atmósfera sin ninguna restricción implica un aumento de
varios grados centígrados durante el presente siglo, lo que llevaría a cambios drásticos
sobre el medio ambiente, con una alteración total del clima actual y del nivel del mar.
Durante el pasado, los cambios de masa de agua en los océanos principalmente se
han producido debido a las variaciones en la criosfera, particularmente en las grandes capas
de hielo polares. Los modelos predictivos sobre estos cambios, sin embargo, tienen aún
muchas incertidumbres y necesitan ser acotados. Además, las escalas de tiempo dominantes
en la respuesta de las grandes capas de hielo a las variaciones climáticas, hace más difícil el
desarrollo de modelos predictivos. No obstante, los diferentes modelos muestran aumentos
de nivel del mar que pueden llegar a alcanzar 1 metro hacia finales del presente siglo. Un
aumento de esta magnitud implica que una gran parte de las zonas costeras inundables,
tales como deltas, estuarios y marismas, así como núcleos de población importantes serían
inundadas por el mar. Las implicaciones ambientales y económicas de este fenómeno
pueden alcanzar magnitudes insospechadas.
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Los agentes y procesos ligados al cambio global
Hay numerosos gases y otros productos resultantes de la actividad humana que
contribuyen de manera decisiva al cambio global. Entre los gases más importantes que
contribuyen al calentamiento global con efecto invernadero destacan gases como el CO2,
CH4, N20 y los halocarbonados. El resto de los gases contribuyen en menor grado bien al
enfriamiento o al calentamiento global, tales como el ozono troposférico y los aerosoles
entre otros. Todos estos gases muestran un claro aumento exponencial desde el inicio de la
época industrial de principios del Siglo XX. Los diferentes acuerdos de los países
industrializados como consecuencia del protocolo de Kyoto tienden a disminuir estos gases
de efecto invernadero, pero su aplicación requiere de políticas activas que permitan frenar
el fenómeno.
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La complejidad del sistema Tierra
El sistema terrestre está sometido a fuertes cambios producidos tanto por procesos
de tipo natural, como inducidos por la influencia antropogénica. Entre los cambios
securales inducidos por procesos naturales se encuentran los debidos a los movimientos de
la Tierra en su órbita espacial, a la rotación alrededor de su eje y a la oscilación de este eje.
Ello ha dado lugar a cambios cíclicos con diferente periodo que han inducido a su vez
algunos de los fenómenos más importantes de oscilaciones climáticas y eustáticas durante
el Cuaternario. Los ciclos de Milankovich han sido puestos de manifiesto claramente en el
registro de los sedimentos oceánicos y reflejan dichos movimiento de la Tierra. Otros
fenómenos que han influenciado los cambios cíclicos naturales en la evolución terrestre son
menos conocidos, pero fenómenos tales como impactos de grandes meteoritos o fases de
gran actividad volcánica ha dado lugar a cambios drásticos en el ecosistema terrestre o en la
de grandes civilizaciones, tales como la extinción de los dinosaurios al final del Jurásico, o
el colapso de la civilización Akadia hace unos 4000 años.
El orden de análisis de todos estos fenómenos requiere de varias escalas de análisis
y su precisión es menor a medida que nos alejamos en el tiempo. Las observaciones
instrumentales fiables son relativamente recientes tanto a escala humana, pero mucho más
cuando se considera la evolución terrestre. Este periodo está en gran parte restringido al
último siglo, aunque haya serie de datos dispersa y generalmente incompleta de algunas
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partes de la Tierra. El análisis de las épocas más antiguas, por el contrario está basado en
otros tipos de registros tales como los anillos de crecimiento de troncos de árboles, los
registros de sedimentos laminados en lagos y los testigos de sedimentos oceánicos.
Las predicciones del futuro se basan en esta serie de datos y en simulaciones con
diferentes agentes de forzamiento. Con estos modelos se pretende predecir tanto los climas
regionales como mundiales, pero asimismo fenómenos de gran impacto que pueden tener
un gran significado a nivel global. Entre estos están los referidos a fenómenos tales como la
desaparición del manto de hielo en los polos y concretamente en la Antártida que debido a
su gran masa tendría un notable impacto sobre el conjunto del sistema Tierra. Actualmente
se dispone de modelos predictivos muy potentes, que debido al gran poder de cálculo de los
computadores actuales se pueden aplicar en tiempos razonables. En estos modelos se
incluyen parámetros de límite tales como las características atmosféricas, el relieve
terrestre, el hielo oceánico, los aerosoles, el ciclo del carbono, la vegetación dinámica y la
química de la atmósfera, entre otros.
Estos modelos muestran, por ejemplo, que un ascenso global medio de la
temperatura a nivel del mar de 10º C llevaría a que gran parte del hielo de la Antártida
oriental desaparecería y esta parte del continente pasaría a constituir un archipiélago de
grandes islas. Un aumento medio de 20º C conllevaría a que una gran parte del manto de
hielo de la Antártida desaparecería, con todas sus implicaciones sobre el sistema de
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circulación oceánica, el aumento del nivel del mar en varias decenas de metros y el cambio
climático a nivel mundial, al dejar de producirse gran parte del agua profunda fría.
El cambio global y más concretamente el cambio climático ha tenido consecuencias
evidentes sobre muchas aspectos ligados a la dinámica del sistema terrestre. Así son
claramente evidentes fenómenos tales como la elevación media de las temperaturas y más
calor en la mayoría de las partes de la Tierra. Hay además menos días de frío y de heladas,
aunque esto no siempre se cumple y por el contrario las temperaturas extremas parecen
darse, tanto por frío como por calor, en determinados años. Los fenómenos de tipo
catastrófico parecen haberse intensificado asimismo, tales la mayor frecuencia de huracanes
y ciclones, las inundaciones y el desarrollo de monzones. Todo ello ha llevado a una mayor
degradación y erosión del suelo, lo cual viene además favorecido por una expansión de las
zonas desérticas en algunas latitudes y la pérdida de cobertera vegetal.
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La Antártida como un laboratorio natural
La característica más genuina de la Antártida es su manto de hielo permanente, que
cubre un área de 13.6 x 106 km2, con un espesor promedio de 2,3 km, aunque llega a
alcanzar los 4.5 km, que representa el 90% del hielo en la Tierra y el 80% de las reservas
mundiales de agua dulce. Este manto de hielo crea un clima extremo, con temperaturas de 50ºC a -60ºC en el interior del continente durante a mayor parte del año. El inmenso
continente antártico se encuentra además actualmente protegido por protocolos
internacionales, como el de Madrid, que la identifican como la mayor reserva natural de la
Tierra y donde la única actividad implícitamente autorizada es la investigación básica, pero
no la explotación de recursos. A pesar de ello, todas las mayores potencias mundiales y
bastantes países en vías de desarrollo, dedican importante esfuerzo al conocimiento y
exploración de este continente. La Antártida, junto a otros pocos lugares remotos como
algunos sectores de la selva amazónica, representan un patrimonio de la humanidad y una
de las últimas fronteras donde aún existen extensas áreas por explorar de nuestro planeta.
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Las peculiaridades hidrográficas de la Antártida
La mayoría de las características que identifican a la Antártida como un continente único
están en gran parte definidas por su aislamiento, facilitando que las aguas que lo circundan formen
un único océano cuyas masas de agua giran a su alrededor sin obstáculos. A escala geológica esta
característica es relativamente reciente, dado que se estableció durante el Cenozoico. La separación
de la Península Antártica de América del Sur y en consecuencia la creación del Paso del Drake, en
efecto, tuvo lugar en el Oligoceno superior, dando lugar a la unión efectiva de los tres grandes
océanos, Atlántico, Pacífico e Indico. Este hecho permite el inicio de la Corriente Circumpolar
Antártica (CCA), cuya consecuencia inmediata fue el aislamiento térmico del continente y el
rápido enfriamiento de las aguas, con notables cambios y consecuencias sobre todo el medio
marino y terrestre. La CCA, gira en sentido de las agujas del reloj, rodeando continuamente la
Antártida, delimitada por la localización de la Convergencia Subtropical y del Frente Polar,
realizando un recorrido de 24.000 km. La velocidad promedio en superficie es de 1,5 nudos,
inferior a otras corrientes de los océanos, aunque su acción se extiende desde superficie hasta el
fondo, encontrándose a 3.000 m velocidades superiores a 1 nudo.
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El flujo profundo de masas de agua en el Mar de Scotia
El portal del Paso del Drake regula en gran medida el flujo de las masas de agua de la
corriente circunpolar antártica hacia levante (CCA). Uno de los aspectos más importantes de la
CCA para el clima global es que controla la conexión entre el resto de los oceanos mundiales,
permitiendo el transporte de calor, sales y nutrientes alrededor de la Tierra. La CCA representa el
mayor flujo oceánico mundial, transportando 100-140 x 106 m3/s de agua alrededor de la Antártida
en sentido de las aguas del relog. Este flujo entra en el Paso del Drake hacia levante, donde es
modificado al chocar con los importantes relieves morfológicos de la Zona de Fractura Shackleton.
Posteriormente recorre todo el Mar de Scotia, donde se han medido velocidades media de flujo
entre 9 y 11 cm/s, aunque en algunas localidades con una frecuencia superior al 30% se han
medido velocidades de más de 15 cm/s. El flujo principal de la CCA es esencialmente paralelo al
Frente Subantárrtico y Frente Antártico. Estos frentes son bandas circulares con fuertes gradientes
horizontales de densidad superpuestos en el ascenso meridional de las isopycnas (líneas de igual
densidad) asociadas al flujo hacia levante de la CCA. El agua profunda del CCA es de origen
cirucnpolar en la parte septentrional del Mar de Scotia (temperatura potencial + 2ºC) y procedente
del Mar de Weddell (temperatura potencial - 0.6ºC) en las inmediaciones del microcontiente de las
Orcadas del Sur.
El Frente Subantártico (FSA), que separa en superficie las aguas subtropicales de las
sabantárticas, se localiza en la parte septenrtrional del Paso del Drake y se prolonga hacia el
Atlántico en la proximidad de las Islas Malvinas. El Frente Polar (FP) separa en superficie las
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aguas subantárticas y antárticas, localizandose en la parte central del Paso del Drake, para hacer
una inflexión hacia el Norte alrededor del paralelo 50º W siguiendo un collado de la Dorsal Norte
de Scotia. El Frente Meridional de la CCA (FMCCA) es el límite merdional de la Corriente
Circumpolar Profunda Superior. Este límite, en contraste con el FSA y el FP no es un límite entre
masas de agua en superficie. Se ocaliza en la parte meridional del Paso del Drake y se inflexiona
hacia el Norte cuando intersecta Zona de Fractura Shackleton, para penetrar hacia levante en la
parte central del Mar de Scotia. Estos frentes sufren una fuerte inflexión hacia el norte hacia el
meridiano 35ºW, que refleja la fuerte intrusión de las masas del Agua Profunda del Mar de
Weddell en el Mar de Scotia.
El flujo hacia levante dela CCA se concentra principalmente a lo largo de estos tres frentes,
en particular del FSA y FP. Se han medido corrientes superficiales de 20-60 cm/s en el Mar de
Scotia, las cuales decrecen generalmente con la profundidad. Medidas de velocidad de flujo cerca
del fondo en el Ma de Scotia han dado velocidades medias de 7-12 cm.
La apertura del Paso del Drake
Los dos portales que permitieron la instauración de la CCA son los creados por la
separación de la Antartártida de Australia y Sudamérica. Dado que Australia ha seguido migrando
hacia el norte, el portal que hoy en día sigue influenciando el flujo de masas de agua es el Paso del
Drake, entre Sudamerica y la Antártida. Este estrecho ha experimentado una evolución compleja y
dado lugar a la formación de importante relieves submarinos que interceptan los diversos flujos,
por lo que es importante analizar en detalle su evolución. El fondo marino del Paso del Drake
refleja un mosaico de anomalías magnéticas, zonas de fractura, dorsales de acreción magmática y
alineaciones de flujo formado como consecuencia de los procesos de fragmentación continental
que dieron lugar a la separación de Sudamérica y la Antártida a partir del Oligoceno. En la
actualidad las dos placas principales que coexisten en el área son la de Sudamérica y la Antártica.
Entre ellas se localiza la Placa de Scotia que actúa a manera de extensa zona de cizalla. Otra placa
importante en esta evolución es la actualmente extinta Placa Phoenix, que se sitúa en el borde
septentrional de la Placa Antártica. El Bloque de las Shetland del Sur, limitado por la fosa de las
Shetland y el rift del Bransfield, ha jugado asimismo un papel importante en la geodinámica
reciente del área. Los datos geofísicicos obtenidos durante la última década, fundamentalmente
perfiles profundos de sísmica multicanal y la reciente obtención del mapa de anomalías
gravimétricas suministrada por la Misión Geodésica GEOSAT de la Marina de EEUU permiten
establecer las principales etapas en la la evolución de estas cuencas oceánicas. En el detalle, sin
embargo, aún quedan por resolver numerosos problemas y hay aspectos no investigados debido a
las dificultades de acceso a estas remotas areas frecuentemente cubiertas por la banquisa marina.
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Las enseñanzas de la Antártida sobre el cambio global
El clima actual de la Antártida es, a escala geológica, una característica
relativamente reciente. En tiempos del Jurásico el continente se encontraba cubierto por
externsos bosques y las temperaturas promedio superaban en más de 20ºC a las actuales. La
historia de la capa de hielo data sólo de aproximadamente los últimos 35 millones de
años(Ma). En consecuencia, uno de los mayores retos de la investigación actual se centra en
establecer el momento del desarrollo del casquete polar y de las causas que condicionan su
evolución. La influencia de una Antártida glacial sobre la circulación oceánica, el clima y
los cambios de nivel del mar, es totalmente aceptada, aunque los mecanismos que la rigen y
su evolución futura sigan siendo objeto de amplio debate. Además, con anterioridad a unos
2,5-3 Ma cuando se desarrollan las capas del hielo del hemiferio septentrional, la Antártida
ha controlado fundamentalmente los cambios de nivel del mar y ha sido componente básico
del motor climático mundial, al interaccional la capa de hielos con la atmósfera y los
oceanos que la rodean. La superficie marina cubierta por hielo varía muy de manera notable
entre invierno y verano, y de unos años a otros. Se localiza casi en su totalidad, con
excepción de la Península Antártica, dentro del Círculo Polar Artico (66º 33’ S), aunque en
invierno el hielo marino, “la banquisa”, alcanza los 60 º S, con un espesor promedio de 2
m.. La influencia climática es patente a través de las extensas capas de hielo marino, que
modifican el albedo y la producción primaria, y controla la circulación oceánica mundial
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modificando las masas de agua al formar agua salina fria profunda que se incorpora al
sistema global.
A pesar de su indudable interés científico y de ser un santuario natural, sin embargo,
en el momento actual que una gran parte de investigación científica tiene connotaciones de
desarrollo, dado que la sociedad es quién está subvencionando dicha investigación y
demanda a cambio aplicaciones o nuevos conocimientos, nos podríamos plantear cuales son
los retornos previsibles de una investigación en la Antártida. En este caso la respuesta es
evidente: la Antártida es un laboratorio natural y además patrimonio de la humanidad cuya
preservación y enseñanzas nos pueden ayudar a predecir con mayor precisión la evolución
del sistema Tierra.
Conclusiones finales
Existe la urgencia de desarrollar una conciencia global para la protección de nuestro
Planeta, así como la implicación de instituciones públicas y empresas privadas que se
comprometan con el desarrollo de la ciencia. Ya que es la ciencia la que juega un papel
determinante en el uso racional de los recursos y la preservación del medio ambiente. Es
necesaria una ética activa de uso y estrategias para el control y preservación global del
sistema Tierra. Ello implica la promoción activa de una nueva estrategia de ciencia global
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ambiental, que está emergiendo y que queda patente en las iniciativas en ciencia
promovidas a todos los niveles, aunque a veces sean insuficientes. Hay que incentivar de
manera activa el que un creciente grupo de personas, empresas y organismos se interesen
por el avance científico, su promoción y sus indudables beneficios, aunque estos no tengan
un resultado que se pueda medir con parámetros sólo basados en un beneficio económico
inmediato.
Si no ponemos solución a las tendencias actuales del cambio global y no trabajamos
por crear esta conciencia general comprometida con la investigación y la puesta en práctica
de sus aplicaciones las consecuencias pueden ser muy graves. Suponiendo un escenario
donde se restringe notablemente la emisión del CO2 a la atmósfera, las previsiones apuntan
un aumento de temperatura global de 1 a 3.5 ºC para el año 2100. Sin esta restricción, se
alcanzarían incrementos de temperatura en varios grados, que nos llevarían en el próximo
siglo a un clima similar al existente hacia mitad del Cenozoico, hace varias decenas de
millones de años, donde las características de la Tierra eran drásticamente diferentes de las
actuales. En cualquier escenario, sin embargo, se pueden predecir cambios radicales en los
fenómenos climátivos extraordinarios, tales como sequías, inundaciones y tornados, que
implicarán un notable deterioro de ambientes sensibles, tales como humedales, zonas
costeras y zona áridas.
Los diversos estudios realizados durante las últimas décadas han puesto de
manifiesto importantes aportaciones científicas que ayudan a comprender mejor el sistema
terrestre y el cambio global. El cambio global es real, está ocurriendo ahora y se está
acelerando. La Tierra está actualmente operando como un “sistema no análogo” respecto al
pasado, padeciendo cambios abruptos propiciados por la actividad del hombre
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