Cambio climático en el contexto del Paleoclima: conexión CO2 y temperaturas
El registro del paleoclima revela una conexión entre los aumentos en los niveles de dióxido de carbono atmosférico y los aumentos en la temperatura global. Esta conexión se expresa de muchas maneras, impactando el suelo, el océano e incluso el fitoplancton que vive allí
La investigación climática ha revelado aumentos dramáticos en las temperaturas desde finales del siglo XIX, pero nuestro análisis está limitado por cuánto tiempo se han muestreado consistentemente las temperaturas en todo el mundo, proporcionando datos que duran solo una fracción insignificante de la vida útil de la Tierra.
¿Cómo pueden los investigadores comparar las temperaturas modernas con los siglos y milenios pasados?
La respuesta es la investigación del paleoclima. Mediante el uso de varios proxies, los científicos pueden inferir información climática de hace miles o incluso millones de años. Los anillos de los árboles y los núcleos de hielo contienen evidencia física o química que se puede rastrear de manera confiable hasta ciertos períodos de tiempo. Por ejemplo, los científicos pueden observar el ancho de los anillos anuales de los árboles en árboles sensibles a la temperatura (a diferencia de los sensibles a la humedad) o las concentraciones relativas de isótopos de oxígeno en los núcleos de hielo (en latitudes altas, la precipitación en condiciones más frías tiene un O-18 más bajo). /O-16 en comparación con condiciones más cálidas).
Los datos del paleoclima nos permiten comprender mejor las tendencias actuales en el contexto de siglos de variabilidad climática.
Cambio de temperatura y dióxido de carbono
Al observar el registro paleoclima en términos generales, surge una tendencia clara: cuando aumenta la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera, la temperatura aumenta junto con ella, y viceversa. Estos valores pueden subir y bajar durante períodos de 100.000 años, pero lo hacen a tasas similares. Esta tendencia es coherente con el papel de los gases de efecto invernadero en el cambio climático.
El dióxido de carbono está acoplado a la temperatura de otras maneras. Por ejemplo, las temperaturas más cálidas liberan más carbono de los suelos y el permafrost, los océanos más cálidos absorben menos carbono de la atmósfera y los períodos más cálidos impiden la fertilización del fitoplancton marino que puede absorber el exceso de dióxido de carbono.
Los datos del paleoclima también revelan que el cambio climático es algo más que la temperatura. Durante las épocas de temperaturas más bajas, las líneas de nieve eran más bajas, los continentes estaban más secos y los monzones tropicales eran más débiles. Si bien algunos de estos cambios pueden ser independientes, algunos podrían estar vinculados a niveles cambiantes de dióxido de carbono. Comprender qué cambios pueden ocurrir en el futuro y en qué medida sigue siendo un tema de investigación vigorosa.
Datos paleoclimáticos de los últimos 2.000 años
Desde la década de 1970, los paleoclimatólogos han desarrollado métodos para reconstruir las temperaturas de los últimos 2000 años basándose en una amplia gama de tipos de datos indirectos. Si bien algunas diferencias entre estos registros pueden deberse al uso de diversos métodos estadísticos, muestran patrones similares de variabilidad de la temperatura durante los últimos 2000 años.
Estas reconstrucciones paleoclima revelan tres importantes conclusiones:
- Las temperaturas han aumentado en los últimos 50 años a un ritmo sin precedentes.
- Las temperaturas más cálidas que el promedio están más extendidas en el hemisferio norte desde mediados del siglo XX que en cualquier momento anterior.
- Antes de 1850 EC, hubo una tendencia de enfriamiento a escala milenaria que incluyó un período de varios siglos con temperaturas relativamente más frías a partir del siglo XV.
Simulaciones de modelos climáticos de los últimos 1000 años
Los registros del paleoclima indican que las variaciones climáticas naturales son el resultado de "forzamientos", factores que impulsan el cambio del sistema climático. Estos forzamientos incluyen actividad solar y volcánica. Algunos teorizan que estos forzamientos están detrás del calentamiento global, en lugar de las emisiones de gases de efecto invernadero causadas por el hombre. Podemos probar esto usando otra herramienta: el modelo climático.
Los modelos climáticos son programas de computadora que usan leyes físicas para determinar cómo ha cambiado el clima en el pasado y cómo puede cambiar en el futuro. Los modelos van desde los simples que rastrean solo los procesos más esenciales hasta los complejos que incorporan interacciones adicionales importantes entre la atmósfera, el océano, el hielo marino y la superficie terrestre. A través de estudios de modelado, los investigadores han examinado la contribución de las concentraciones de gases de efecto invernadero al calentamiento global.
Estas simulaciones de modelos climáticos han revelado que:
- Las actividades solares y volcánicas han sido responsables de algunas variaciones en la temperatura del hemisferio norte durante los últimos 1000 años.
- Ni el forzamiento solar ni el volcánico pueden explicar el dramático calentamiento del siglo XX. Los cambios naturales en estos forzamientos en realidad habrían resultado en un pequeño enfriamiento desde 1960 bajo una vía de emisiones normal.
- Solo agregando el aumento causado por el hombre en las concentraciones de gases de efecto invernadero, los modelos pueden explicar el calor sin precedentes que estamos experimentando.
Datos del paleoclima antes de hace 2000 años
Al estudiar datos de mucho más allá de hace 2000 años, los paleoclimatólogos han descubierto varios períodos de calor inusualmente alto. El Período Cálido del Holoceno Medio, observado hace unos 6.000 años, fue generalmente más cálido que hoy durante el verano en el Hemisferio Norte.
Este calentamiento natural fue causado por cambios lentos en la órbita de la Tierra, lo que provocó cambios en la cantidad de radiación solar que llega a cada banda latitudinal del planeta. Los cambios en la órbita de la Tierra también causaron el calentamiento en el Penúltimo Período Interglacial hace unos 125.000 años. Según la evidencia indirecta, la temperatura superficial anual media global parecía ser más alta que la preindustrial en alrededor de 1° a 2°C, pero este calentamiento no fue uniforme en todo el mundo. Sin embargo, este mecanismo de forzamiento climático que varía lentamente no puede ser responsable del calentamiento en los últimos 100 años.
El Período Eoceno Temprano, hace alrededor de 54 a 48 millones de años, se destaca como claramente más cálido que el actual, particularmente en latitudes altas. La temperatura global de la superficie era entre 9 °C y 14 °C más alta que la actual, y los niveles de dióxido de carbono eran muy altos, entre 1000 y 2000 partes por millón (los niveles en 2021 fueron de 414,27 partes por millón). Los científicos creen que el aumento de la actividad volcánica fue una causa importante de estos altos niveles de dióxido de carbono. Las simulaciones del modelo respaldan la hipótesis de que las concentraciones de dióxido de carbono mantuvieron altas temperaturas a principios del Eoceno.
NCEI NOAA