3 millones de años de variabilidad climática natural
- CATRisk Consultants
- 6 sept 2020
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Un nuevo estudio publicado en Science Advances muestra que las principales características de la variabilidad climática natural durante los últimos 3 millones de años se pueden reproducir con un modelo eficiente del sistema terrestre.
El Cuaternario es el período geológico más reciente, que abarca los últimos ~ 2,6 millones de años. Se define por la presencia de ciclos glacial-interglaciares asociados con el crecimiento cíclico y la descomposición de las capas de hielo continentales en el hemisferio norte. Las variaciones climáticas durante el Cuaternario se ven mejor en isótopos de oxígeno medidos en núcleos de sedimentos de aguas profundas, que representan variaciones en el volumen global de hielo y la temperatura del océano.
Estos datos muestran claramente que ha habido una tendencia general hacia capas de hielo más grandes y temperaturas más frías durante los últimos 3 millones de años, acompañada de un aumento en la amplitud de las variaciones glaciales-interglaciares y una transición de ciclos mayormente de simetría con una periodicidad de 40.000 años. a ciclos fuertemente asimétricos de 100.000 años hace alrededor de 1 millón de años. Sin embargo, las causas últimas de estas transiciones en la dinámica del ciclo glacial siguen siendo objeto de debate.
Entre otros, el papel de los cambios de CO2 en la configuración de la dinámica climática del Cuaternario aún no se comprende completamente, en gran parte debido a las escasas limitaciones de observación sobre las concentraciones de CO2 atmosférico para el período anterior a 800.000 años al momento presente, más allá del período cubierto por datos de núcleos de hielo de alta calidad.
En un artículo publicado en Science Advances se pudo reproducir la variabilidad climática natural de todo el Cuaternario con un modelo del sistema terrestre de complejidad intermedia. Además del océano y la atmósfera, el modelo incluye capas de hielo interactivas para el hemisferio norte y un ciclo global del carbono totalmente acoplado y fue impulsado solo por cambios en la configuración orbital y diferentes escenarios para condiciones de frontera que varían lentamente, a saber, la liberación de CO2 de los volcanes como fuente geológica de CO2 y cambios en la distribución de sedimentos en los continentes.
Las simulaciones del modelo proporcionan una reconstrucción consistente de CO2, clima y capas de hielo limitadas por las observaciones disponibles, es decir, isótopos de oxígeno y reconstrucciones de la temperatura de la superficie del mar. El hecho de que el modelo pueda reproducir las principales características de la historia climática observada nos da confianza en nuestra comprensión general de cómo funciona el sistema climático y proporciona algunas limitaciones sobre la contribución de forzamientos externos y retroalimentaciones internas a la variabilidad climática.
Los resultados implican una fuerte sensibilidad del sistema terrestre a variaciones relativamente pequeñas en el CO2 atmosférico. Una disminución gradual de CO2 a valores por debajo de ~ 350 ppm condujo al inicio del crecimiento de la capa de hielo continental sobre Groenlandia y, más generalmente, sobre el NH al final del Plioceno, comienzo del Pleistoceno. Posteriormente, el aumento y la disminución de las capas de hielo actuaron para eliminar gradualmente la gruesa capa de sedimentos no consolidados que se habían formado anteriormente sobre los continentes por la acción inalterada de la meteorización durante millones de años. La erosión de esta capa de sedimentos, que fue esencialmente arrasada por los glaciares en movimiento, afectó la evolución de los ciclos glaciares de varias maneras.
Primero, las capas de hielo asentadas sobre sedimentos blandos son generalmente más móviles que las capas de hielo asentadas sobre una base de roca dura, porque el hielo se desliza más fácilmente sobre los sedimentos en comparación con la base de roca.
Además, el transporte de sedimentos glaciares hacia los márgenes de la capa de hielo genera cantidades sustanciales de polvo que, una vez depositado en la superficie de la base de hielo, aumenta el derretimiento de las capas de hielo al reducir el albedo de la superficie. Los resultados muestran que el aumento gradual en el área de la base rocosa expuesta a lo largo del tiempo condujo a capas de hielo más estables que respondían menos al forzamiento orbital y, en última instancia, allanaron el camino para la transición a ciclos de 100.000 años hace alrededor de 1 millón de años.
IPCC AR5
Las simulaciones sugieren además que la temperatura global nunca superó el valor preindustrial en más de 2 ° C durante el Cuaternario. La evolución de la capa de hielo es muy sensible a la temperatura, y el inicio de la glaciación de NH hace unos 3 millones de años no habría sido posible en el modelo si la temperatura global hubiera sido superior a 2 ° C en relación con la preindustrial durante el Cuaternario temprano. Dado que se ha demostrado que el modelo reproduce con precisión las variaciones del nivel del mar durante los últimos 400.000 años y también la distribución espacial de la capa de hielo en el último máximo glacial, estamos seguros de que la sensibilidad de las capas de hielo al clima es buena. representado en el modelo.
Asimismo, los resultados indican que la concentración actual de CO2 de ~ 410 ppm no tiene precedentes en los últimos 3 millones de años. La sensibilidad climática del modelo es de alrededor de 3 ° C de calentamiento global para una duplicación de la concentración de CO2, que está en el centro del rango de las mejores estimaciones actuales de sensibilidad climática que oscilan entre 1,5 y 4,5 ° C.
Es posible que la sensibilidad climática real sea inferior a 3 ° C, en cuyo caso la concentración de CO2 modelada necesaria para ajustarse al registro de isótopos de oxígeno durante el Cuaternario temprano sería mayor que en las simulaciones del modelo actual, pero aún así sería poco probable que lo hiciera. exceder el valor actual.
En el contexto del cambio climático futuro, nuestros resultados implican que no reducir significativamente las emisiones de CO2 para cumplir con el objetivo del Acuerdo de París de limitar el calentamiento global muy por debajo de 2 ° C no solo alejará el clima de la Tierra de las condiciones similares al Holoceno, sino que podría también empujarlo más allá de las condiciones climáticas experimentadas durante todo el período geológico actual.
Las emisiones humanas de CO2 ya han perturbado de manera tan masiva los ciclos climáticos naturales que en los últimos cien años han más que anulado los 5000 años anteriores de enfriamiento natural debido al ciclo de precesión, y la temperatura global ya es más alta que en cualquier otro momento del Holoceno. y así toda la historia de la civilización humana.
El mismo modelo que, en el presente estudio, ha demostrado ser capaz de simular los últimos 3 millones de años de variabilidad climática natural también predice que nuestras emisiones de CO2 desde la revolución industrial fueron tan grandes que alterarán los ciclos naturales de la edad de hielo para decenas de miles de años por venir debido al legado muy largo de nuestro CO2 fósil en la atmósfera.
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