Un blog de ciencia para entender el funcionamiento del planeta y su relación con la historia de la humanidad
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¿Se imaginan qué efecto podría tener una explosión volcánica diez veces más poderosa que la del Pinatubo? Pues eso ocurrió a principios del siglo XIX en una isla de Indonesia y produjo uno de los periodos más fríos de toda La Pequeña Edad de Hielo y probablemente contribuyó a la claudicación de Napoleón en la batalla de Waterloo.
La presencia de áreas frías por la acumulación de cenizas en la atmósfera probablemente está relacionada con la gran borrasca que azotó Europa el 17 de junio de 1815. Ningún soldado que se batía en la batalla decisiva de Waterloo recordaba una lluvias tan intensas en pleno mes de junio. Y como bien dice Victor Hugo en su memorable libro Los Miserables, “si no hubiera llovido el 17 de junio de 1815 el porvenir de Europa hubiera cambiado”. Las enormes lluvias embarraron el campo de batalla y Napoleón, el gran estratega militar de la época, basaba sus victorias en el rápido movimiento de sus cañones. Pero ese día los cañones se atascaban en el lodazal. Tal vez si no hubiese ocurrido la explosión del Tambora, hoy no sería 26 de septiembre de 2016, sino el 4 de Vendimiario del año 225 según el calendario republicano francés que quiso imponer Napoleón (aquí un convertidor de fechas).
El año siguiente, 1816, se conoce como el año sin verano. Debido al mal tiempo, Mary Shelley, Lord Byron o John Polidori en pleno verano y debido al frío terminaron juntándose al calor de las chimeneas para contar historias de miedo; Frankestein y Drácula** son también hijos de Tambora. * El Tambora tuvo una explosión bastante fuerte en 1812 que se ha relacionado con la fracasada campaña militar de Napoleón en Rusia, cuando el frío hizo estragos en las tropas francesas. De ser cierto, está claro que al Tambora no le gustaba Napoleón. ** Bran Stocker para escribir Drácula se basó en el cuento de “El Vampiro” que Polidori inventó en esas reuniones.
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Hace poco hablamos de cómo el uso del registro de anillos de árboles nos contaba las severas sequías que ocurrieron en Norteamérica en el periodo conocido como la Anomalía Climática Medieval, un periodo de tiempo que dependiendo del estudio empieza entre los años 800 y 950 y termina entre 1200 y 1350 CE. Hoy les traigo un estudio de cómo variaron las condiciones de lluvia/sequía en la península ibérica durante esa época, pero que en vez de utilizar los anillos de árboles, utilizaron los registros sedimentarios lacustres (es decir, de lagos) y marinos. Para poder entenderlo, primero debo explicar cómo es el trabajo con núcleos de sedimento y la lógica utilizada. Si ya lo sabes y lo que te interesa es saber cómo fue el medievo en la península ibérica, puedes ir al último párrafo. Para empezar, no está demás aclarar que el sedimento es un material sólido acumulado sobre la superficie terrestre y que no tiene nada que ver con el tamaño aunque lo asociemos generalmente con la arena. Así grandes rocas transportadas por glaciares y que terminan depositándose en la superficie terrestre también es sedimento, aunque les llamemos bloque erráticos. Por lo tanto esto nos da una primera pista; el tamaño del sedimento va a estar relacionado con el transporte que ha sufrido y la energía de dicho transporte. Por ejemplo, sedimento muy fino estaría relacionado con el viento como vimos con la arena que exporta el Sáhara. Sedimentos algo más gruesos estarán relacionados con el agua y la lluvia y la intensidad de ésta. Así lluvias torrenciales pueden arrastrar arenas gruesas e incluso rocas de buen tamaño, mientras que lluvias finas (moja-pendejos, txirimiri, cala-huevos, póngale la descripción propia de su región) arrastrarán menos sedimento y de un tamaño mucho más pequeño. Como ejemplo, la reconstrucción de fenómenos de El Niño para los últimos 10000 años realizada por Conroy y colaboradores está basada en la proporción de arenas gruesas en el lago del El Junco, en las islas Galápagos, ya que en esa localidad las lluvias de tipo torrencial sólo ocurren durante eventos de El Niño. En cambio, la acumulación de arenas más finas (limos) lo relaciona con periodos húmedos y lluvias que no tienen nada que ver con El Niño. El caso de las arcillas, el sedimento más fino, muestra muy bien cómo estas cantidades de arenas, limos y arcillas son relativos, ya que hay “competencia por el espacio”. Así se observa que el incremento de lluvias aumenta limos y arenas y disminuye arcillas, porque entre otras cosas, no pueden incrementarse los tres componentes a la vez, el espacio es limitado.
En taludes de carreteras (y acantilados) es muy común ver estas deposiciones de sedimentos que con el tiempo, los movimientos tectónicos y finalmente las obras de la carretera han quedado expuestos. Lo normal es que veamos laminas de diferentes colores que se superponen y que pueden estar relacionados con diferentes orígenes del material como el caso de la "tarta del Teide", que cada capa corresponde a diferentes erupciones. En muchos otros casos la coloración está relacionada con la cantidad de materia orgánica que presenta el sedimento, ya sea porque fue arrastrado hasta ahí o por la misma productividad del ecosistema que hay justo encima de la cuenca sedimentaria, como en lagos y sedimentos marinos. En general, los colores más oscuros en estos sedimentos están relacionados con mayores cantidades de materia orgánica.
Podríamos nombrar muchos de estos espectaculares sitios, pero lo cierto es que son excepciones y que la mayor parte del conocimiento extraído del sedimento es gracias a los restos más pequeños que se recupera con la utilización de nucleadores, unos grandes cilindros (o prismas de cuatro lados) que se clavan en el sedimento. En las imágenes siguientes tienen tres ejemplos.
En sedimentos de lagos (y cuencas sedimentarias marinas cercanas al continente) el polen de las diferentes plantas que quedan atrapadas nos dan un información muy valiosa de cómo era la vegetación y el clima de la zona. Por ejemplo, si domina polen de especies que necesitan mucha agua, podemos inferir que fue un época lluviosa, y al revés, si nos encontramos con polen de especies que necesitan poca agua lo relacionamos con un periodo de sequías y poca lluvia. También es importante los cambios químicos y mineralógicos. Ya vimos cómo las conchas de cocolitofóridos se convertían en caliza o mármol de diferentes “calidades” después de mucho tiempo, calor y presión. También la composición elemental nos puede hablar del origen de la arena, por ejemplo las arenas del Sáhara presentan elevada concentración de Zirconio que no se da en otros lugares. También los cambios químicos que se producen en el sedimento, que convierten variaciones ecológicas como la productividad del ecosistema en variables abstractas como la materia orgánica, lo que facilita su implementación en modelos más generales y globales que lo que nos puede decir un fósil en particular. Basándose en estos sencillos principios, y a partir de varios registros sedimentarios marinos y lacustres, Moreno y colaboradores pudieron describir cómo fueron las condiciones hídricas en la península Ibérica para los últimos dos milenios. Así observaron que durante la Anomalía Climática Medieval, en los registros de la región mediterránea de la península Ibérica se observaba polen de especies xerófilas y heliófilas, es decir especies de plantas que aguantan mejor el calor y la sequedad. También vieron que el nivel de los lagos había decrecido, una mayor cantidad de polvo sahariano y menos llegada de sedimentos provenientes de ríos en las cuencas marinas. En cambio, en el norte de la península y la parte Atlántica, las condiciones fueron opuestas, con unos registros que sugerían un incremento de la humedad en todo el noroeste peninsular. En general los datos muestran que el periodo medieval fue un periodo bastante particular y que podría estar relacionado con una fase positiva de la Oscilación del Atlántico Norte (NAO), una oscilación equivalente al PDO que explicábamos la semana pasada pero que se localiza en el Atlántico Norte y que algún día veremos con más detalle. El declive de la economía relacionada con la industria sardinera de California fue el marco en el que John Steinbeck basó su novela Cannery Row. En ella se contaban las atribuladas relaciones del biólogo marino “Doc” con pescadores y prostitutas de la californiana localidad de Monterrey. Después de una década de enormes capturas de sardina desde México hasta Canadá, en los años 40s del siglo XX las empresas que se dedicaban al enlatado de sardinas en California vieron que las capturas estaban en declive y que su negocio corría peligro. El departamento de pesca planteó una restricción en las capturas y la pregunta que rondaba en la cabeza de todos era ¿se está pescando demasiado? Ante la amenaza, las empresas pesqueras promovieron la creación de un consorcio de investigación que investigase el declive de las poblaciones, la Cooperativa Californiana para la investigación oceánica de las pesquerías (CalCOFI, en sus siglas en inglés). La relación entre pescadores y científicos no estaba sólo en la mente de Steinbeck. La iniciativa se financió con un impuesto a las capturas que desembarcaban en puerto y que las mismas empresas se auto impusieron. Con ese dinero y la colaboración del Gobierno Federal, de California y el Instituto de Estudios Oceanográficos de Scripps comenzó el primer programa de monitoreo oceánico a gran escala y que todavía hoy continúa. A mediados de los años 50s las capturas de sardina se habían desplomado, y con ello el dinero destinado al programa CalCOFI, y todos los dedos apuntaban a la avariciosa industria pesquera que había esquilmado los mares. Entonces, en 1957-58 las costas de California se calentaron por la presencia de un evento de El Niño y las capturas de sardina regresaron, lo que evidenció que las condiciones ambientales eran importantes en la cantidad de pescado que llegaba a los puertos. Esto fortaleció el programa de investigación y trajo a la palestra que en las variaciones de los cardúmenes de peces influyen procesos climáticos globales, tales como El Niño, el cual dejó de considerarse un evento exclusivo del Pacífico tropical. La oceanografía se convertía en una ciencia multidisciplinar que abarcaba todo tipo de escalas temporales y espaciales. Aunque parecía que la industria pesquera quedaba libre de pecado, diversos estudios en los 60s aseguraron que, aunque el clima influenciaba, la sobrepesca fue la principal causa del declive y la principal prueba era que las poblaciones de anchoveta habían crecido gracias a que el nicho ecológico que antes ocupaba la sardina había quedado disponible. La industria quiso empezar a explotar el recurso de la anchoveta, pero otros sectores protestaron por miedo a que ésta también sucumbiese a la sobrepesca y se produjera un colapso total del ecosistema y con él la floreciente pesca recreativa. Cuando todo parecía perdido para la industria pesquera, la paleoecología entró en escena. En los años 70s Soutar e Isaacs se dedicaron a contar escamas de sardina y anchoveta de núcleos de sedimento de una cuenca frente a la costa de Los Ángeles. Más tarde Tim Baumgartner, Soutar y Ferreira refinaron el trabajo y mostraron que las poblaciones de sardina y anchoveta fluctuaron enormemente durante los últimos dos mil años y que además no se veía que una especie sustituyera a la otra. Estos resultados exoneraban nuevamente a la industria pesquera y mostraban que el declive de las poblaciones podía deberse a causas naturales. En los años 80s los estudios mostraban que la corriente de California se estaba comportando de manera diferente y que las poblaciones de sardina estaban volviendo a crecer. Las evidencias de cambios decadales en las condiciones marinas se hacían evidentes y los datos paleoecológicos, pesqueros y oceanográficos empezaban a tener sentido. No fue hasta finales de los 90s y principios de los 2000 cuando Mantua y Hare entre otros autores describieron, basándose en registros de temperatura y de nivel del mar, la Oscilación Decadal del Pacífico (PDO, en sus siglas en inglés). El PDO es un patrón oceanográfico y atmosférico que predomina en el Pacífico Norte y que recuerda a la variación de El Niño y La Niña pero que en vez de variar cada pocos años, lo hace en la escala de décadas. Al igual que El Niño/La Niña, no sólo afecta al océano sino que también se relaciona con variaciones en la temperatura y precipitación de los continentes. Durante los eventos fríos de el PDO, como el ocurrido desde mediados de los 40s hasta mediados de los 70s cuando las capturas de sardina se redujeron y aumentaron las de anchoveta, también las precipitaciones medias de Norteamérica se redujeron, lo que recuerda al efecto de eventos La Niña. Por contra, en periodos de PDO positivo, como los periodos 20s-40s y 80s-90s cuando las capturas de sardinas fueron mayores, el bajo de las Aleutianas se fortalece y se posiciona más al sur, lo que trae masas de aire cálidas y húmedas a Norteamérica y aumentan las precipitaciones en suroeste norteamericano. Las coincidencias entre clima y producción pesquera parecían claras cuando Chávez y colaboradores las compilaron en un artículo en science en 2003. Sin embargo, nuevos datos del programa CalCOFI y otros programas internacionales muestran que las cosas no son tan sencillas y que tanto el clima como la misma densidad de los organismos son factores que influyen en su abundancia (Lindegren y colaboradores 2013). Aunque se sigue debatiendo el rompecabezas de las fluctuaciones de las sardinas y las anchovetas, es gracias a programas de investigación tan largos como el de CalCOFI que hoy empezamos a entender variaciones de gran escala como el PDO, aunque todavía hace falta registrar varios ciclos completos para tener un completo entendimiento de la oscilación, y para eso faltan muchas décadas. La continuación de estos programas, junto con la mejora computacional de modelos climáticos, seguro nos seguirán dando sorpresas en los próximos años. En una entrada anterior pudimos ver cómo unas condiciones más frías producidas por la disminución de la actividad solar, se relacionaban con la disminución de tormentas tropicales y huracanes. Sin embargo el registro era altamente impreciso, sabíamos que estaba más frío, pero no sabemos cuanto. Una de las mejores opciones para resolver este problema es el uso de los corales, esos organismos que, en simbiosis con algas microscópicas, construyen los arrecifes en los que vive una enorme diversidad de organismos. Los arrecifes de los corales son de piedra calcárea, en este caso con una estructura mineralógica diferente a la caliza de la que hablamos en estas entradas (1 y 2). La estructura mineral de los corales es la aragonita, más sensible a condiciones ácidas, pero que al igual que la calcita registra la temperatura y salinidad del agua según su proporción de Sr/Ca y de los isótopos de oxígeno. Algo también interesante es que, al igual que los árboles, tienen un bandeado anual, por lo que resulta sencillo contar los años que tiene un coral.
Gracias a los corales tenemos unos registros de temperatura del agua escritos en piedra con el año exacto, ¿se puede pedir mas?
Sin embargo, en el siguiente periodo activo del sol no se observa un aumento de las temperaturas, lo que sugiere que no es el único factor que influye en la temperatura del agua. De hecho las conclusiones del estudio son que “No hay una evidencia clara de que la actividad solar, volcánica o antropogénica sean la causa de esos cambios”. ¿Entonces qué otros factores pueden estar influyendo? Las sombrillas son un maravilloso invento que nos evita el recalentamiento de nuestras cabezas. En ocasiones el planeta pone sombrillas en forma de polvo atmosférico que reduce la cantidad de la irradiación solar que llega a la superficie. Como veíamos la semana pasada el Sáhara se convirtió en exportador de arena y polvo al resto del mundo cuando disminuyó la precipitación que lo mantuvo verde durante milenios*. La productividad de los ecosistemas del Atlántico es mucho mayor gracias a ese aporte, y la acumulación de esa arena rica en fósforo aumenta la productividad de tierras agrícolas en las Canarias (Suchodoletz y colaboradores 2013), e incluso en la selva del Amazonas (Yu y colaboradores 2015). Este polvo, en su función de sombrilla, también parece estar relacionado con el enfriamiento del Caribe (Lau Y Kim, 2007), aunque no es el único que puede hacer de sombrilla. Por ejemplo la actividad volcánica también afecta a la temperatura del Caribe (Gill y colaboradores 2006), ya que los volcanes emiten ceniza y gases a la atmósfera que provocan enfriamientos como veremos en futuras entradas del blog. Otros fenómenos climáticos también tienen su influencia, como El Niño o la Oscilación Multidecadal del Atlántico (Gianini y colaboradores 2001) de la que también hablaremos algún día. Cómo podemos observar el tener un registro enormemente fiable como el de los corales no es suficiente para entender todas las variaciones que pueden afectar al planeta o a una región en concreto. Además, el problema de los corales es que es difícil conseguir registros de más de 500 años, aunque ya se está haciendo un enorme esfuerzo para superar estas cifras con el uso de corales fósiles. * En realidad el Sáhara ha sido desierto por millones de años, pero de vez en cuando se ven en los registros interrupciones húmedas, la última de ellas entre 11000 y 5000 antes del presente. Les dejo con una reconstrucción en 3D del viaje del polvo sahariano. |
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