Aquí da comienzo una serie de artículos en los que hablaremos sobre como el clima, y sobre todo sus variaciones, han afectado al tránsito de la humanidad a través de los tiempos. Últimamente se habla mucho de la cuestión del cambio climático que esta originando la actividad humana, y aunque no es objeto de estos artículos tratar este tema concreto, si ha de quedar claro que el clima ha sufrido muchas variaciones a lo largo de la historia. Por otro lado, y aunque no se quiera ver o uno no se de cuenta, el clima reinante en una zona y los eventos meteorológicos que se producen en ella afectan a nuestras vidas de manera muy importante, y además lo hacen a todos los niveles; desde la ropa que te pones antes de salir de casa hasta el colapso de una civilización, pasando por el recuerdo del día de tu boda. La idea no es realizar un análisis cronológico de la evolución del clima y la humanidad, sino más bien escoger varios pueblos, civilizaciones, imperios, países, y en general zonas y pobladores, los cuales por alguna razón me han llamado la atención debido a la relación existente entre su clima y su devenir.
Pero antes de comenzar, creo que es conveniente sentar unas ciertas bases, sobre las que el lector pueda apoyarse durante toda la saga. Estos pilares, aunque expuestos de forma somera, permitirán a quién la lea poner en el contexto correcto todo lo que se vaya a comentar en ella. Estos pilares serían tres; el funcionamiento general de nuestro clima, las causas que pueden provocar las variaciones y los principales métodos para la obtención de datos paleoclimáticos
¿Cómo funciona nuestro clima?
En primer lugar es necesario definir que es eso del clima, y sobre todo, diferenciarlo del término tiempo atmosférico. Conceptos ambos que, aunque obviamente relacionados , tienen significados bien distintos. Copio y pego la definición que hace el meteoglosario de Aemet :
«En sentido restringido, es el estado promedio del tiempo en un lugar determinado.
De manera más rigurosa, se define como una descripción estadística del tiempo atmosférico en términos de los valores medios y de la variabilidad de las magnitudes correspondientes (por ejemplo, temperatura, precipitación o viento) durante períodos que pueden abarcar desde meses hasta millares o millones de años. El período habitual de promedio es de 30 años, según la Organización Meteorológica Mundial (OMM). En un sentido más amplio, el clima es el estado del sistema climático, incluyendo una descripción estadística.
A menudo se confunde el tiempo atmosférico con el clima de un lugar. El tiempo viene marcado por la situación atmosférica en un momento y lugar, y es cambiante. Por eso hablamos del tiempo (no del clima) de ayer, de hoy, del mes pasado, etc «
Dicho este voy a pasar a dar unas pinceladas sobre los procesos que hacen que el clima o mejor dicho los climas de la Tierra, sean los que son, apoyándome para ello en las dos cuestiones fundamentales. Por un lado, la relación de la Tierra con el Sol , y por otro, el reparto de energía en el planeta
La relación de la Tierra con el Sol
Nuestro querido astro rey es un elemento clave en el sistema climático del planeta. El es el encargado de enviar energía hacia nuestra posición, la cual una vez llegada aquí se va distribuyendo conforme veremos después, la cuestión aquí es que no siempre llega la misma cantidad ya que el Sol muestra una actividad variable, la cual obedece a ciclos de unos 11 años en los que encontramos máximos y mínimos de energía enviada. Esta actividad se viene observando desde los últimos siglos mediante la observación de las manchas solares y cuantificando mediante el número de Wolf (más manchas más actividad), existiendo en la literatura científica muchos estudios que realizan reconstrucciones de la actividad solar en base a datos indirectos, los cuales se han comparado con otras variables como la temperatura terrestre o se han usado para analizar períodos inusuales en la actividad solar. Un caso clásico es el llamado «mínimo de Maunder», lapso de tiempo entre 1645 y 1715 en los que prácticamente no se pudo ver ninguna mancha solar y por la tanto la actividad solar fue mínima.
Por otro lado, tendríamos la posición de la Tierra respecto al Sol, aspecto este que se intuye de vital importancia a la hora de recibir la energía solar. Nuestro planeta circula por el espacio describiendo una elipse alrededor del Sol, en la cual este no ocupa el centro si no uno de los focos, teniendo dos momentos claves durante la trayectoria, el perihelio (cuando más cerca del Sol se haya la Tierra ) y el afelio ( el punto en el que nos encontramos a mayor distancia del astro rey ). La duración de la vuelta completa es de 365 días. Este recorrido elíptico se recorre mientras el planeta gira de forma parecida a como lo haría una peonza, es decir, con cierta inclinación sobre su eje y experimentando cambios de dirección de ese eje, el cual en la actualidad apunta hacía la estrella polar.
Si señores, estáis en lo cierto, años de investigaciones científicas nos llevan a la conclusión de que vivimos en una gran peonza viajera. Disfruten del trayecto.
Atmósfera y balance energético
A la vista de lo anterior, parece claro que la energía solar no siempre llega a la Tierra con la misma intensidad, ni incide sobre los mismos lugares ni al mismo tiempo, pero todavía hay más, nuestro planeta viene envuelto por una capa gaseosa de unos 10000 kilómetros de altitud, que está compuesta fundamentalmente por nitrógeno ( sobre 78 %), oxigeno (entorno al 21 % ) y otro 1 % que engloba a varios gases . En este uno por ciento, aparentemente insignificante, encontramos gases como el Argón y un conjunto de compuestos conocidos como GEI ( gases de efecto invernadero), los cuales y a pesar de su escasa representación en términos numéricos, tienen una importancia vital a la hora de interactuar con esa energía que nos llega del Sol, y por ende del clima que se manifiesta sobre la superficie terrestre. Estos gases son ; el archiconocido dióxido de carbono (CO2), el metano (CH4), los óxidos de nitrógeno (NOx) , los ( origen totalmente antrópico) y el ozono (O3) , sin los cuales , a excepción de los halocarburos, el clima terrestre sería muchísimo más frío, tanto hasta el punto de que el planeta sería inhabitable, y es por ello que el efecto invernadero que producen es un elemento clave para la vida. Os lo explico brevemente a continuación.
Sobre el efecto invernadero podéis leer mucho con tan solo curiosear un poco por internet, por ello y para no extenderme demasiado en este capítulo introductorio, voy a tratar de ser breve y conciso. Partamos de la base de que todo cuerpo por el hecho de tener una temperatura emite una energía dada (las leyes de Planck, Wien y Stefan- Boltzmann desarrollan todo ese aspecto ), como no puede ser menos, el Sol nos envía su radiación, la cual es muy energética y es por tanto de onda corta. Al llegar a la Tierra, una parte es absorbida por la atmósfera y otra reflejada por ella y por la superficie terrestre, pero siendo aun así lo más relevante el hecho de que esa longitud de onda corta pasa, en su mayoría, a través de los citados GEI. Por su parte, la superficie terrestre también emite radiación hacía el espacio, pero su longitud de onda es larga y es devuelta por los GEI de nuevo hacía la superficie, haciendo por tanto que la balanza energética se incline hacía el lado que queda cerca de la superficie, provocando en consecuencia su calentamiento. Como dato curioso, se estima que la temperatura en la superficie es de unos 14ºC, y que sin la existencia de esos gases de efecto invernadero la temperatura media rondaría los -18 ºC
Para concluir este apartado citaré a los aerosoles, que son pequeñas partículas que quedan suspendidas en el aire durante un tiempo, hasta que se depositan sobre la superficie terrestre o sobre los océanos . Su origen puede ser debido a la actividad humana; fundamentalmente a causa de la quema de combustibles en industria, transporte y en la obtención de energía.. El origen también puede ser natural, donde tendríamos como principales fuentes; el polvo mineral transportado desde los desiertos, los aerosoles biológicos de origen marino y terrestre, y los productos derivados de la actividad volcánica . Los compuestos sulfatados son los principales componentes de los aerosoles y provocan un forzamiento radiativo negativo, es decir, tienden a enfriar la troposfera y la superficie terrestre. Aunque esto último, examinado al detalle, tiene muchos matices y va a depender mucho, de la cantidad de las emisiones, de la época del año, el lugar donde se den o el mecanismo de transporte implicado.
¿Por qué cambia el clima?
La respuesta a esta pregunta podría llenar bibliotecas y discos duros enteros, y es que el sistema climático terrestre es altamente complejo, por la cantidad de piezas que entran en juego en ese puzzle atmosférico y por las relaciones que existen entre ellas. Intentando sintetizar yo diría que en primer lugar, y ciñéndonos a los cambios de origen exclusivamente natural, tendríamos dos tipos de cambios, los primarios y los secundarios. Los primarios serían aquellos que afectan directamente a la energía disponible y los secundarios aquellos que, derivados de los primeros, generan modificaciones en los distintos elementos, ciclos y subsistemas que se pueden diferencia en el planeta. Vaya por delante que esta clasificación es un pensamiento mío propio y que por tanto no lo encontraréis como tal en la bibliografía relacionada con el tema, tan solo es la mejor forma que se me ha ocurrido de explicar esto de forma sencilla. A continuación desarrollo esta clasificación brevemente
Entre los primarios encontraríamos grandes o numerosas erupciones volcánicas, caída de meteoritos y sobre todo, la variación a lo largo del tiempo de la posición relativa de la Tierra respecto al Sol. Para esto último voy a presentar la teoría del los ciclos de Milankovitch, la cual asume que la energía incidente sobre la Tierra en su conjunto es constante, pero que a consecuencia de las variaciones de excentricidad de la órbita (en este caso si se considera una variación de la energía incidente), inclinación del eje. el movimiento de precesión y las múltiples combinaciones entre estos factores, la energía que llega a las distintas partes de la Tierra es muy variable, teniendo en consecuencia impactos de muy diversa índole en el clima de las diferentes regiones. Por ejemplo, en la actualidad el eje terrestre apunta hacía la estrella polar, pero hace 11000 años lo hacía hacia la estrella Vega , esto implica que si en la actualidad el perihelio se da el 3 de enero, en esa época se daba el 21 de junio, es decir, donde ahora tenemos verano entonces teníamos invierno y viceversa. Hace 22000 años el eje volvía a señalar a la estrella polar completando así el ciclo de la precesión. Otro ejemplo ilustrativo es el relacionado con la inclinación del eje, la cual es actualmente de 23º, pero que varía cada 40.000 años entre 21º y 24º, y afecta fundamentalmente a la ocurrencia de las estaciones. Imaginaos que el eje no estuviese inclinado, al estar entonces la Tierra siempre perpendicular a la llegada de los rayos del Sol, no variaría la energía incidente a lo largo del año y por tanto no habría estaciones. Por último tendríamos las variaciones de excentricidad de la órbita, las cuales presentan un ciclo aproximado de 100.000 años , en la que se pasa de una órbita más circular a otra más elíptica. Esto sobre todo afecta al contraste entre verano e invierno, ya que se la distancia al Sol es siempre la misma, más o menos llega siempre la misma energía, pero evidentemente, cuando la distancia es muy superior en alguno de sus puntos las diferencias de insolación se acentúan.
Bien, teniendo en cuenta todos estos movimientos y sus periodicidades, nos podemos percatar de que las combinaciones posibles en el reparto de la energía son muchísimas. Además, de la distribución resultante en cada una de las zonas la afección tendrá unas consecuencias u otras sobre los distintos elementos terrestres, induciendo así a lo que antes denominaba cambios secundarios. Y es que, la mayor o menor insolación puede generar una mayor o menor extensión de los hielos, modificar a su vez las corrientes oceánicas, las atmosféricas, generar cambios en los patrones de precipitación, en la abundancia y tipo de vegetación, en los ciclos del agua, en el del carbono y en resumen, puede afectar en distinto grado y de distinta manera a las diferentes piezas que componen el sistema climático.
¿Cómo se obtienen los datos paleoclimáticos?
Probablemente a estas alturas del artículo te estés preguntando como diantres podemos saber el clima que afectaba a cada parte de la Tierra hace miles de años. Bien, saberlo al 100 % tal y como podemos saber el tiempo que hizo ayer es prácticamente imposible, pero se puede determinar por métodos indirectos, los cuales al menos nos darán una idea de las distintas épocas climáticas y los procesos que en ellas se pudieron producir. No es objeto de este artículo entrar en los pormenores de las técnicas de datación y evaluación de las condiciones pasadas, por lo que limitaré a decir que la mayoría se basan en la determinación de la concentración de un isótopo en una determinada época. Para ello, evidentemente, es imprescindible saber que narices es un isótopo. Una explicación sencilla podría ser pensar que cada elemento químico es como una familia, donde todos tienen algo en común pero ninguno es exactamente igual a otro, esto puede suceder también para el caso de un mismo elemento, donde todas sus variedades tendrían el mismo número de protones (número atómico) pero cabe la posibilidad de que existan variedades con un distinto número de neutrones ( número másico), y esto último es lo que sería un isótopo. Para el tema que nos ocupa, lo más importante es quedarse con tres ideas clave; la primera es que si el isótopo es inestable y radiactivo se destruirá con el tiempo, la segunda es que a mayor número de protones más pesada es esa variedad, y la tercera sería pensar que en la naturaleza se tiende casi siempre a gastar la menor energía posible, es decir, que si hay posibilidad se va a utilizar la variedad menos pesada puesto que costará menos «levantarla».
Los más utilizados serían los isótopos de carbono y oxígeno, más concretamente lo que se mide es la desviación de la concentración de una muestra dada respecto a la concentración de una muestra standard (por ejemplo, para el caso del carbono esta medida standard se corresponde con el contenido en carbonato cálcico presente en una concha de un fósil recogido en Carolina del Norte pero que está en Viena, en la sede de la Agencia Internacional de la Energía Atómica ), aunque también se usan otros como el nitrógeno, el magnesio, el hidrógeno, el cadmio, el boro o el estroncio. Una vez obtenidas esas desviaciones de concentración para los isótopos estudiados se establecen las relaciones oportunas en función del lugar donde se hayan obtenido y las implicaciones que esto pudo tener en el clima, especialmente en la concentración atmosférica de CO2, ya que este compuesto es el principal gas de efecto invernadero y por tanto es un buen indicador del tipo de clima presente a la fecha de la datación. Así pues, los principales lugares de donde se obtienen muestras serían los paleosuelos, para determinar el tipo de plantas que los habitaban, los fondos oceánicos, para determinar la productividad biológica, los fósiles marinos, como testigos de la composición atmosférica de aquella época y los hielos, que en buenas condiciones de preservación también nos pueden indicar la composición atmosférica pasada.
Un ejemplo de estos estudios podría ser el que se representa en la imagen anterior, donde se estudia el contenido de oxígeno en océanos y casquetes polares durante épocas de glaciación y periodos interglaciares, Sabiendo que el oxígeno tiene dos isótopos, el O16 y el O18, sabemos también que el segundo, al ser más pesado, requiere mas energía para ser evaporado y transportado desde los océanos. En consecuencia, durante épocas de glaciación encontraríamos mucho en los mares y poco en los polos, ocurriendo exactamente lo contrario en las épocas cálidas .
Y dicho esto, voy concluyendo, pues considero que estos pequeños y variados apuntes ya dan al lector unas cuantas pautas para entender y comprender mejor las historias que de humanos y clima que contaré en los siguientes episodios de esta saga que aquí comienza, y os recomiendo que reviséis la bibliografía que adjunto abajo para profundizar un poco más en alguna de las temáticas expuestas. Sin más, nos vemos en el siguiente capítulo, donde nos remontaremos hasta los tiempos finales de la última glaciación y lo que supuso esta para nuestros ancestros,
Nos vemos por ULÙM
Los otros capítulos de humanos y climas
Humanos y climas II. Los hombres de los hielos
Humanos y climas III. Desiertos y faraones
Humanos y climas IV. Al calor de Roma
Referencias
–https://meteoglosario.aemet.es/es/termino/409_clima
–https://geologicalmanblog.wordpress.com/2019/06/25/ciclos-milankovitch/
–https://blog.meteoclim.com/ciclos-de-milankovitch
–Historia del clima de la tierra / [Antón Uriarte Cantolla]. (2003)
-La actividad solar y su efecto sobre el clima terrestre. Benito Marcote- AstroSantander www.astrosantander.es 2009
–https://xclima.wordpress.com/2015/07/27/la-temperatura-de-equilibro-de-la-superficie-terrestre/
http://www.academicos.ccadet.unam.mx/spie/acapulco/Taller-%20Modelo%20Trayectoria%20del%20Sol.pdf
Julián Chaves Naharro. Licenciado en Ciencias Ambientales en la Universidad de Valencia, Máster en Ingeniería hidráulica y medio ambiente por la Universidad Politécnica de Valencia y especializado en la gestión, restauración y conservación de cuencas hidrográficas, donde realizó una tesina sobre el cálculo de emisiones de gases de efecto invernadero en incendios forestales. Comenzó su actividad divulgadora con su blog personal “El Ambientoblog”. Deportista, agricultor, divulgador, montaña en vena, muy energético, algo subversivo y ciudadano del mundo.